Расчет конструкции на прочность

 

1. Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетных нагрузок за срок службы по формуле (3.6):

 

,

 

где =20,0 (см. прил.6 табл.3);

 

=125 дней (см. прил.6 табл.1);

 

=1,49 (см. табл.3.3).

 

Отсюда

 

авт.

 

2. Определяем расчетную влажность грунта рабочего слоя по формуле (1) прил.2:

 

,

 

где =72 (см. прил.2 табл.1);

 

=0,00 (см. прил.2 табл.2);

 

=0,05 (см. прил.2 табл.3);

 

=0,00, так как <0,75 (cм. прил.2 рис.1);

 

=2,19 (см. прил.4 табл.2)

 

Получаем

 

*.

________________

* Соответствует оригиналу. - Примечание "КОДЕКС".

 

3. Предварительно назначаем конструкцию и расчетные значения расчетных параметров:

 

- для расчета по допускаемому упругому прогибу (см. прил.2 табл.5, прил.3 табл.2 и 6);

 

- для расчета по условию сдвигоустойчивости (см. прил.2 табл.4 и 6, прил.3 табл.2 и 6);

 

- для расчета на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе (см. прил.3 табл.1).

 

 

#G0		, МПа, при расчете по	Расчет на растяжение при изгибе
Материал слоя	, см	допустимому упругому прогибу	по сдвигоуст.	, МПа	, МПа
Асфальтобетон плотный на битуме марки БНД 60/90					9,80	5,2	5,5
То же, пористый на битуме марки БНД 60/90					8,0	5,9	4,3
То же, высокопористый на битуме марки БНД 60/90					5,65	6,3	4,0
Оптимальная ЩГПС, обработанная цементом марки 40					-	-	-
Песок средней крупности					-	-	-
Супесь пылеватая =0,817	-	30,3	30,3	30,3	-	-	-

 

 

4. Расчет по допускаемому упругому прогибу ведем послойно, начиная с подстилающего грунта, по номограмме рис.3.1:

 

1) ;

 

по табл.1 прил.1 =0,6 МПа, =37 см;

 

;

 

; МПа.

 

2) ; ;

 

; МПа.

 

3) ; ;

 

; МПа.

 

4) ; ;

 

; МПа.

 

5) ; ;

 

; МПа.

 

Требуемый модуль упругости определяем по формуле (3.10):

 

МПа.

 

Определяем коэффициент прочности по упругому прогибу:

 

.

 

Требуемый минимальный коэффициент прочности для расчета по допускаемому упругому прогибу 1,50 (см. табл.3.1).

 

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу.

 

5. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустойчивости в грунте.

 

Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле (3.13):

 

.

 

Для определения предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

 

В качестве ее нижнего слоя принимаем грунт (супесь пылеватую) со следующими характеристиками (при =0,817 и =4820000 авт): =30,3 МПа (табл.5 прил.2); =11,4° и =0,003 МПа (табл.4 прил.2).

 

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле (3.12), в которой значения модуля упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, назначаем по табл.2 прил.3 при расчетной температуре 20 °С (см. табл.3.5):

 

МПа.

 

По отношениям и и при =11,4° с помощью номограммы (см. рис.3.3) находим активное удельное напряжение сдвига: =0,0063 МПа.

 

По формуле (3.13) =0,0063·0,6=0,00378 МПа.

 

Предельное активное напряжение сдвига в грунте рабочего слоя определяем по формуле (3.14),

 

где =0,003 МПа;

 

=1,0;

 

=4+8+18+30+40=100 см;

 

=34° (табл.4 прил.2);

 

=0,002 кг/см ;

 

0,1 - коэффициент для перевода в МПа;

 

;

 

, что больше (см. табл.3.1).

 

Следовательно, конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу в грунте.

 

6. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустойчивости в песчаном слое основания.

 

Действующие в песчаном слое основания активное напряжение сдвига вычисляем по формуле (3.13):

 

.

 

Для определения предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

 

Нижнему слою модели присваиваем следующие характеристики: МПа (п.3.32), =27° и =0,002 МПа (см. табл.6 прил.2).

 

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле (3.12), где значения модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, назначаем по табл.2 прил.3 при расчетной температуре 20 °С (см. табл.3.5):

 

МПа.

 

По отношениям и и при с помощью номограммы (см. рис.3.2) находим удельное активное напряжение сдвига: МПа.

 

По формуле (3.13) МПа.

 

Предельное активное напряжение сдвига в песчаном слое определяем по формуле (3.14),

где =0,002 МПа;

 

;

 

см;

 

(табл.6 прил.2);

 

кг/см ;

 

0,1 - коэффициент для перевода в МПа;

 

;

 

.

 

По табл.3.1 .

 

Следовательно, условие по сдвигоустойчивости в песчаном слое основания выполнено.

 

7. Рассчитываем конструкцию на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе.

 

Расчет выполняем в следующем порядке:

 

а) приводим конструкцию к двухслойной модели, в которой нижний слой - часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоев, т.е. слои основания и грунт рабочего слоя. Модуль упругости нижнего слоя модели определяем по номограмме рис.3.1. как общий модуль для двухслойной системы:

 

МПа.

 

К верхнему слою относим все асфальтобетонные слои.

 

Модуль упругости верхнего слоя устанавливаем по формуле (3.12):

 

МПа;

 

б) по отношениям и по номограмме рис.3.4 определяем .

 

Расчетное растягивающее напряжение вычисляем по формуле (3.16):

 

МПа.

 

в) рассчитываем предельное растягивающее напряжение по формуле (3.17):

 

при МПа для нижнего слоя асфальтобетонного пакета (см. табл.1 прил.3)

 

(см. табл.1 прил.4);

 

(см. табл.2 прил.4);

 

по формуле (3.18);

 

авт; ; (см. табл.1 прил.3);

;

 

(см.табл.3.6);

 

;

 

г) , что больше, чем (см. табл.3.1).

 

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет всем критериям прочности.