Законодательная база Российской Федерации

"ВЕДОМСТВЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ ВСН 49-86. УКАЗАНИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА И ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД С ПРИМЕНЕНИЕМ СИНТЕТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ" (утв. Минавтодором РСФСР от 02.04.86)

3.2.1. Расчет дорожных конструкции с армирующими и защитными прослойками из СМ в верхней части (активная зона земляного полотна, нижние конструктивные слои дорожной одежды, обочины) проводят в два этапа. На первом этапе рассчитывают конструкцию без прослоек. При этом:

дорожную одежду проезжей части дороги рассчитывают в соответствии с Инструкцией по проектированию дорожных одежд нежесткого типа ВСН 46-83 Минтрансстроя СССР. М.: Транспорт, 1985, с учетом п.3.1.9 Указаний;

конструкции укрепления обочин рассчитывают по Техническим указаниям по укреплению обочин автомобильных дорог ВСН 39-79 Минавтодора РСФСР. М.: Транспорт, 1980.

На втором этапе после назначения вида материалов, количества и толщин слоев проводят корректировку (уменьшение) толщин, соответствующую усилению конструкции и результате применения СМ (пп. 3.2.2 - 3.2.5 Указаний). При этом:

оценивают по пп. 3.2.2 и 3.2.3 соответствие применяемого СМ требованиям по деформативности;

выполняют расчеты по п. 3.2.3 (защитные прослойки) и по п. 3.2.4 (армирующие прослойки - перерасчет толщин слоев);

оценивают по п. 3.2.5 соответствие прочности СМ действующим в конструкции напряжениям.

При уменьшении толщин слоев проводят также повторный расчет дорожной одежды по сопротивлению сдвигу в грунтах, слабосвязных материалах и сопротивлению растяжению при изгибе монолитных слоев в соответствии с ВСН 46-83, причем при расчете дорожной одежды по сопротивлению сдвигу (п. 3.36 и 3.42 ВСН 46-83) величину активных напряжений сдвига в грунте, расположенном непосредственно под армирующей или защитной прослойкой из СМ (грунт земляного полотна, песок подстилающего слоя), уменьшают в 1,2 раза. Предварительно проводят расчет дренирующего слоя с CM из условия осушения по п. 5.2, если СМ выполняют функцию дренирования.

3.2.2. Корректировку толщин и количества слоев дорожной одежды проводят по п. 3.2.4, если СМ выполняют функции армирующих прослоек при условии, что Е_см не менее 350 Н/см и удовлетворяется неравенство

где

0,01 - коэффициент приведения размерностей;

f - коэффициент, зависящий от методики определения Е_см (f=2 - для методики приложения 1А, f = 1 - для методики приложения 1Б и других методик, предусматривающих проведение испытаний в условиях сложного напряженного состояния);

Е_см - условный модуль упругости СМ, принимаемый по результатам - испытаний или приложению 5, Н/см;

дельта - толщина синтетического материала, см;

Е_0 - модуль упругости на поверхности лежащих под СМ грунтовых слоев (см. п. 3.2.4), МПа.

3.2.3. Если 150 <= Е_см < 350 Н/см и прослойку из СМ укладывают на контакте "крупнофракционный материал (щебень, гравий) - грунт", модуль упругости на поверхности грунта без расчета повышают в 1,2 раза. Корректировку толщин в этом случае не выполняют, а конечный эффект от применения СМ выражают в увеличении межремонтных сроков службы (п. 7.6).

3.2.4. Корректировку толщин проводят следующим образом:

приводят к двухслойной назначенную согласно ВСН 46-83 конструкцию дорожной одежды (рис. 3, а), границей между слоями которой является прослойка СМ (рис. 3, б). Верхний слой имеет параметры (обозначения по рис. 3):

Рис. 3. Схемы к расчету по п. 3.2

Рис. 4. Номограмма к расчету по п. 3.2

Нижний слой имеет модуль упругости Е_0, равный модулю упругости на поверхности лежащих под СМ грунтовых слоев. Значение Е_0 находят по номограмме (рис. 4). При укладке СМ непосредственно на поверхность земляного полотна Е_0 равен модулю упругости грунта земляного полотна;

определяют общий модуль упругости на поверхности покрытия дорожной одежды:

Е_Общ(а) = Е_Общ/альфа_1(2), где альфа_1(2) - коэффициент усиления, принимаемый по табл. 3 приложения 2 при известных значениях Е_ср, Н, Е_см, Е_0, D (D = 37 см);

уменьшают толщину одного из слоев дорожной одежды до соблюдения условия Е_Общ(а) = Е_тр, так как Е_Общ(а) > Е_Общ >= Е_тр. Для этого исходя из нового значения модуля упругости на поверхности покрытия Е_Общ(а) последовательно сверху вниз с использованием номограммы (см. рис. 4) определяют значения модулей упругости на поверхности каждого слоя дорожной одежды вплоть до слоя, толщину которого предполагается уменьшить. По той же номограмме находят его условную толщину h_i при найденном новом (увеличенном) значении модуля упругости на поверхности этого слоя и скорректированное значение этой толщины h_i из выражения

Последовательность расчета показана в приложении 3А.

3.2.5. Проверку прочности прослойки СМ проводят во всех случаях (независимо от величины Е_см и выполняемых СМ функций) на действие строительных н эксплуатационных нагрузок в соответствии с критерием

где

сигма_а, R_расч - соответственно напряжения, возникающие в СМ от действия колесной нагрузки, и расчетное значение прочности СМ, МПа;

0,01 - коэффициент приведения размерностей;

1,9 - коэффициент, зависящий от соотношения коэффициентов Пуассона грунта мю_о и СМ мю_см (принято мю_о = мю_см = 0,3);

P - удельное давление от колеса расчетного автомобиля, МПа; Е_0 - см. п. 3.2.2;

эпсилон - безразмерный параметр (табл. 2 приложения 2);

К_р - коэффициент, определяемый из выражения К_р = K_n/m при значении K по п. 2.2.4;

n = 0,7 для полиамидных и полиэфирных, n = 0,4 для полипропиленовых СМ (вводится, если СМ выполняют функции армирующей прослойки);

m = 1,2 (вводится при укладке СМ на контакте крупнофракционный материал - грунт);

R_p - прочность СМ по результатам испытаний (приложение 1А, Б), Н/см;

дельта - толщина прослоек СМ.

При проверке прочности на действие строительных нагрузок принимают К = 1, а параметры Н_a и Е_ср(а) (см. сноску к табл. 2 приложения 2) - равными параметрам отсыпаемого непосредственно на СМ слоя.

3.2.6. Расчет насыпей на слабом основании с прослойкой из СМ на контакт "насыпь - слабое основание" выполняют в соответствии с действующими нормативными документами, руководствуясь также дополнительными положениями:

при расчете дорожных одежд расчетное значение относительной влажности слабого грунта основания может быть уменьшено на 5 - 10%;

расчетную степень консолидации основания назначают с учетом п. 3.1.11;

при применении CM для обеспечения устойчивости основания и откосов (п. 3.1.12) расчет устойчивости откосов проводят с учетом армирующего действия СМ (пп. 3.2.7, 3.2.8, 4. 2) и оценивают соответствие механических характеристик СМ условиям его применения (пп. 3.2.9, 3.2.10).

3.2.7. Коэффициент запаса устойчивости откосов насыпи с прослойкой СМ на слабом основании насыпи рассчитывают по формуле

(3.5)

где

дельта p_i - предельное значение растягивающих напряжений для грунта (п. 4.2.3);

n, дельта - количество и толщина прослоек СМ;

R_дл - длительная прочность СМ (п. 3.2.8);

P_i = гамма, F_i, B - вес каждого из блоков, на которые разбивается откос над поверхностью скольжения;

F_i, В, гамма_i, L_i - соответственно площадь, толщина, удельный вес грунта блоков и длина поверхности скольжения в их пределах;

бета_i - угол наклона поверхности скольжения в пределах i-го блока.

Если прослойки СМ расположены также в теле насыпи, расчет выполняют по п. 4.2 Указаний, заменяя сигма_р на R_дл для прослойки, расположенной в основании насыпи.

3.2.8. Значения длительной прочности СМ R_дл (по п. 3.2.7) назначают по результатам испытаний (см. приложение 1В). При использовании данных приложения 5 за R_дл принимают: для нетканых иглопробивных CM - 1,2 сигма_д, для остальных - сигма_д. Для СМ, не вошедших в таблицу приложения 5, можно ориентировочно принимать:

для тканых материалов, жестких сеток из полиамидного, полиэфирного сырья R_дл = 0,7 R_p/дельта, полипропиленового R_дл = 0,4R_р/дельта;

для нетканых иглопробивных СМ из полиамидного, полиэфирного сырья R_дл = 0,5R_р/сигма, полипропиленового R_дл = 0,2R_р/дельта, R_р - предел прочности СМ, определяемый по приложению 1А.

В любом случае величина R_дл не должна превышать значения KR_p/дельта (см. п. 2.2.4).

3.2.9. Приближенную оценку соответствия механических характеристик СМ, отвечающих требованиям табл. 2.2, условиям применения для нетканных иглопробивных и других сильно деформируемых материалов (эпсилон_0 >= 30%) выполняют в соответствии с выражением

(3.6)

где

f - см. п. 3.2.2; m_1,

H - соответственно заложение откоса и высота насыпи;

S - осадка насыпи, определяемая по действующим нормативным документам;

эпсилон_0 - общее относительное удлинение СМ при разрыве (назначается после испытаний по методике приложения 1А или по паспортным данным).

В случае применения жестких СМ с эпсилон < 30% для армирования оснований (п. 3.1.12) такую оценку выполняют исходя из условий восприятия ими всего усилия, соответствующего растягивающим напряжениям сигма_х в нижней части насыпи.

Н - высота насыпи;

гамма, фи - удельный вес и угол внутреннего трения грунта насыпи;

остальные обозначения по п. 3.2.8, т. е. величина сигма_х не должна превышать значения R_дл (R_дл - см. п. 3.2.8).

3.2.10. При укладке СМ в основание насыпи на лежневой настил (п. 3.1.14) должно быть проверено соблюдение условия

где

l_п - размер пустот (щелей), перекрываемых СМ, см;

P - давление песчаной засыпки на прослойку, МПа.