ВСН 197-91 (558407), страница 12

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 12)

4) по формуле (3) определяем расчетную повторность нагружения при Т = 25 лет; n_c = 210 сут; q = 1,05:

.

Определение необходимости проведения расчета конструкции на морозоустойчивость

Так как грунт земляного полотна (суглинок тяжелый пылеватый) является очень пучинистым по ВСН 46-83 (табл. 30); глубина промерзания конструкции 1,5 м, что меньше 0,6 м и толщина дорожной одежды не превышает 2/3 глубины промерзания, то расчет выполняем согласно разделу 4 ВСН 46-83.

По ВСН 46-83 (прил. 9, табл. 32) определяем эквиваленты теплотехнических свойств материалов по отношению к уплотненному щебню:

Е_ц/б = 1,03; Е_ц/гр = 1,00; E_п = 0,98.

Кроме того, для расчета необходимы следующие данные:

z — расчетная глубина промерзания z = 150 см;

z₁ — толщина стабильных слоев дорожной одежды z₁ = 73 см;

Н — расчетная глубина залегания УГВ Н = 180 см;

В' — комплексная характеристика грунта по степени пучинистости, В¢ = 4,5 см³/сут;

а_о — климатический показатель, а_о = 90 см2/сут.

Определяем отношения:

z₁/z = 73/150 = 0,49; z/Н = 150/180 = 0,83.

По ВСН 46-83 (рис. 4.2) , отсюда = 2,70 см.

Известно, что конструкция достаточно морозоустойчива, если удовлетворяется условие: (l_пуч + l_мз) < l_доп,

где l_пуч — расчетное (ожидаемое) пучение грунта, земляного полотна; l_мз — расчетное пучение морозозащитного слоя; l_доп — допустимое зимнее выпучивание покрытия.

Поскольку для устройства морозозащитного слоя применяется среднезернистый песок, то согласно ВСН 46-83 l_мз = 0. Отсюда l_пуч + l_мз = 2,70 + 0 = 2,70 см < 3,0 см, т. е. условие конструкции на морозоустойчивость выполняется.

Расчет необходимой толщины дренирующего слоя

По формуле (62) Норм находим толщину дренирующего слоя:

h_ф = 0,1(1 + L_ф/К_ф).

Согласно исходным данным ширина земляного полотна 15 м, К_ф = 3 м/сут. Тогда L_ф = 15/2 = 7,5 м и h_ф = 0,1 (1 + 7,5/3) = 0,35 м. Принимаем толщину дренирующего слоя равной 35 см.

Назначение конструкции дорожной одежды

Назначаем следующую конструкцию дорожной одежды:

покрытие — цементобетон класса В_вtв 4,4; Е = 360000 МПа;

основание — песок, укрепленный цементом 1 класса прочности (R_с 7,5);

Е_о = 600 МПа; h_o = l6 см;

нижний слой основания — песок среднезернистый;

Еп = 120 МПа; h_n = 35 см.

Конструкции швов принимаем в соответствии с рис. 3 Норм. Согласно п. 2.11 Норм поперечные швы устраивают без штырей, при температуре бетонирования более 10 °С швы расширения в данной конструкции допускается не устраивать.

В соответствии с п. 2.7 Норм l_сж = 25 h = 5,5 м.

Определение эквивалентного модуля упругости

1. На уровне дренажного слоя песка:

При Е_гр = 27 МПа; Е_п = 120 МПа; h_п = 35 см; Д = 50 см, по формуле (2) прил. 2.

см.

По формуле (1) прил. 2.

МПа

2. На уровне слоя цементогрунта:

При Е_ц/гр = 600 МПа; Е_о = 51,25 МПа; h_ц/гp = 16 см; Д = 50 см.

см;

МПа.

Определение расчетной прочности бетона

По формуле (2) прил. 1 при N_pt = 14613113 циклов нагружения К_у = l,08 ´ = 0,38.

По формуле (1) прил. 1:

МПа.

Определение толщины покрытия

1) по формуле (1) Норм определяем расчетную нагрузку

Р = 50 × 1,3 = 65 кН;

2) по формуле (10) определяем радиус отпечатка колеса при q_ш = 0,6 МПа:

см;

3) для нескольких значений h определяем: l_у — по формуле (11) Норм; К_t — по табл. 7 Норм; s_рt — по формуле (9); К_у — по формуле

,

Значения указанных величин приведены в табл. П. 3.1.

Таблица П. 3.1

4) Строим график зависимости К_y = f(h);

с помощью этого графика определяем значение h = 22 см, соответствующее требуемому значению К_у = 0,38.

Расчет по сдвигу в грунте земляного полотна

По табл. 10 Норм находим Е_р = 1700 МПа.

Расчет производится в соответствии с п. 3.36 — 3.42 ВСН 46-83:

1) по формуле (3.12)

МПа;

2) Е_cp/Е_гр = 701,4/27 = 25,96;

3)

4) по номограмме 3.6 (ВСН 46-83) при j = 11°

= 0,0115;

5) по номограмме 3.7 (ВСН 46-83) при j = 11°

t_в = 0,001 МПа;

6) по формуле (3.14)

Т_доп = 0,011506 + 0,001 = 0,0079 МПа;

7) по формуле (3.13)

Т_доп = 0,008 × 0,6 × 0,73 × 1,5 = 0,0053 МПа;

8) Т_доп/Т = 0,0053/0,0079 = 0,67.

Рассчитываем промежуточный слой (песка) из слабосвязного материала на устойчивость против сдвига (по ВСН 46-83):

1) по формуле (3.12)

Е_ср = (1700 × 22 + 600 × 16)/38 = 1236,8 МПа;

Е_р = 1700 МПа, h_o = 22 см;

Е_ц/гр = 600 МПа, h_o = 16 см;

Е_п = 120 МПа, h_o = 35 см;

С = 0,006 МПа, j = 40°;

Е_гр = 27 МПа;

С = 0,008 МПа, j = 11°;

2) Е₁/Е₂ = Е_ср/Е_сл = 1236,8/120 = 10,31;

3) /Д = 38/33 = l,15;

4) по номограмме рис. 3.5 (ВСН 46-83) при j = 40°;

5) по номограмме рис. 3.7 (ВСН 46-83) при j = 40°

t_в = -0,0026 МПа;

6) по формуле (3.14)

Т = 0,014 × 0,6 + (—0,0026) = 0,0058 МПа;

7) по формуле (3.13)

Т_доп = 0,006 × 0,673 × 6,0 = 0,016 МПа;

8) Т_доп = 0,016/0,0058 = 2,76.

Определение ожидаемых пластических деформаций основания под поперечными швами

1. Рассчитываем полудлину и полуширину отпечатка колеса, отнесенного к нейтральной оси плиты по формуле (35) Норм:

а = 0,87R + 0,5h = 27,1 см;

в = l,15R + 0,5h^+0,5в1 = 38,5 см;

2. Определяем расчетную длину и ширину эпюр отпора основания:

по формуле (32) L^ц_х = 2,5l^х_у + а = 253,1 см;

по формуле (33) L^ц_у = 2,5l^ц_у + в = 264,5 см;

по формуле (34) L_x = 0,7 L^ц_х = 177,2 cм, L^т_у =0,7 L^ц_у = 185,1 см.

3. Вычисляем расчетное давление под углом плиты на уровне низа слоя основания по формуле (53) Норм:

4. Определяем коэффициенты, учитывающие площадки нагружения по формуле (57) Норм:

;

;

.

5. Рассчитываем допустимые напряжения на уровне низа основания по формуле (56) Норм:

q_доп = 1,3 (0,739 × 0,2 × 1,85 × 1,9 + 2,567 × 1,9 (0,22 + 0,16) l,9 + 1,313 × 4,3 × 0,8)/(1,1 × 100) = 0,101 МПа.

Поскольку q_pacч < q_дoп условие устойчивости основания против сдвига выполняется.

6. По формуле (60) определяем Kq:

7. По формуле (58) при E¹_о = 85,6 МПа, N_pt = 14613113 циклов, К_q = 0,085 и L^т_у = 158,1 см определяем w_уст, если стыки (штыри):

работают (К_q = 1,1 : m_ст = 0,7):

см;

не работают (К_q = 1,5 : m_ст = 1):

см.

Пример 2

Требуется запроектировать дорожную одежду с цементобетонным покрытием на местной дороге.

Исходные данные:

дорога имеет две полосы движения шириной по 3 м;

ширина земляного полотна — 10 м;

расчетный срок службы — 25 лет;

расчетная нагрузка на дорожную одежду Р_к = 50 кН;

общая суточная интенсивность движения расчетной нагрузки по проектируемой дороге на конец срока ее службы — 500 ед/сут различных марок на полосу;

схема увлажнения рабочего слоя — 1;

грунт земляного полотна — супесь легкая;

расчетная влажность W_p = 0,60W_т;

глубина промерзания — 0,5 м;

дорожно-климатическая зона — IV;

материал для покрытия — бетон класса В_вtв 3,6;

материал основания — песок среднезернистый: коэффициент фильтрации — 6 м/сут.

Назначение расчетных характеристик грунтов и материалов дорожной одежды.

Для проведения расчетов назначаем следующие показатели:

1) требуемый уровень надежности и соответствующий ему коэффициент прочности по табл. 5 Норм:

для заданной интенсивности движения уровень надежности 0,80; К_пр = 0,87;

2) расчетный модуль упругости грунта по табл. П. 2.6 для супеси легкой при W_p = 0,60W_т, Е_гр = 56 МПа;

3) расчетные характеристики сопротивления грунта сдвигу по табл. П. 2.6 для супеси легкой j_гр = 36°, С_гр = 0,014 МПа;

4) коэффициенты А₁, A₂, А₃, сопротивления сдвигу по табл. 8 Норм:

при j = 36° A₁ = 1,81, А₂ = 8,25, А₃ = 9,98;

при j = 40° A₁ = 2,46, А₂ = 10,84, А₃ = 11,74;

5) плотность грунта у = 1,9 т/м;

6) модуль упругости материала верхнего слоя основания (песок среднезернистый) по табл. П. 2.5.

Е_п = 120 МПа.

7) характеристики сопротивления сдвигу песчаного слоя по табл. П. 2.8: угол внутреннего трения j_п = 40°, сцепление С = 0,006 МПа;

8) модуль упругости и сопротивление растяжению при изгибе бетона по табл. П. 1.4: для бетона класса B_вtв 3,6 марки R_ри 4,5 Е = 32000 МПа;

9) по табл. 9 Норм коэффициент К^о_д виброползучести материала основания: для песчаного основания К^о_д = 5,7, когда стыки не работают, К^о_д = 1,6, когда они работают.

Определение расчетной повторности нагружения

Так как общая интенсивность движения расчетной нагрузки на полосу на конец срока ее службы — 500 ед./сут, находим интенсивность движения в первый год:

N_о = 500/(1‑0,05)²⁵ = 148 ед./сут.

по формуле (3) определяем расчетную повторность нагружения:

N_pt = 0,2×148 210 = 296690.

Определение необходимости проведения расчета конструкции на морозоустойчивость

Глубина промерзания конструкции 0,5 м, что меньше 0,6 м, поэтому расчет дорожной одежды на морозоустойчивость не производится.

Расчет необходимой толщины дренирующего слоя.

Характеристики

Список файлов стандарта