Приложение 8 (рекомендуемое). Проектирование непрерывно армированных цементобетонных покрытий и оснований

Приложение 8

(рекомендуемое)

Проектирование непрерывно армированных цементобетонных покрытий и оснований

1. Общие положения

1.1. Непрерывно армированные покрытия и основания рекомендуется устраивать на магистральных скоростных автомобильных дорогах с интенсивным движением.

1.2. Непрерывно армированные покрытия и основания устраивают неограниченной длины и прерывают их только перед искусственными сооружениями (мостами, путепроводами и т.д.).

1.3. Концевые участки покрытия и основания должны быть заанкерены неподвижными упорами траншейного или свайного типа.

1.4. Выбор конструктивных решений непрерывно армированных покрытий и оснований, а также анкеров должен производиться в увязке с принятыми методами и технологией строительства.

2. Конструкции

2.1. Непрерывно армированные покрытия следует укладывать на прочные основания из черного щебня, стабилизированного цементом или битумом песка, бетона и др. (рис. 1).

2.2. Толщина непрерывно армированного покрытия определяется расчетом. На основаниях из стабилизированного песка и черного щебня не рекомендуется устраивать покрытия тоньше 18 см. На основании из цементобетона толщина покрытия может быть уменьшена до 12-14 см.

2.3. Непрерывно армированные покрытия следует укладывать непосредственно на основание без устройства изолирующих и выравнивающих прослоек.

2.4. Основания следует укладывать на подстилающий морозозащитный и дренирующий слои песка, песчано-гравийной смеси или без них по слоям теплоизоляторов.

2.5. Толщина подстилающего слоя определяется расчетом с учетом обеспечения водно-теплового режима дорожной одежды.

2.6. Для армирования покрытий должна применяться арматура периодического профиля. Диаметр арматуры следует подбирать из учета минимального раскрытия трещин и принятой технологии строительства.

2.7. Армирование покрытий можно осуществлять:

плоскими сварными или вязаными сетками;

сварными каркасами;

отдельными арматурными стержнями.

2.8. Непрерывную арматуру следует располагать на расстоянии (1/3 - 1/2)h (h - толщина бетонной плиты) от поверхности покрытия. Арматурные каркасы ставятся симметрично нейтральной оси покрытия.

2.9. Поперечные швы (сжатия и расширения) на покрытии не устраивают. Продольные швы, в зависимости от содержания поперечной арматуры, устраивают через 3,75 м - по типу ложных, или 7,5 м - по типу шпунта (рис. 2).

2.10. Непрерывность армирования (взаимная связь сеток или каркасов) обеспечивается нахлесткой стержней в продольном и поперечном направлениях. Длина нахлестки должна быть не менее:

     в продольном направлении        30 - 35d

     в поперечном направлении             25d

(где d - диаметр стрежней), и во всех случаях не менее 250 мм.

2.11. Поперечные стыки смежных сеток должны располагаться вразбежку с шагом не менее 50 см.

3. Требования к материалам

3.1. Непрерывно армированные покрытия устраивают из бетона, удовлетворяющего требованиям ГОСТ 26633-91*, и арматуры периодического профиля.

3.2. Класс бетона непрерывно армированного покрытия обосновывают расчетом. Применение бетона класса ниже В 27,5 не допускается.

3.3. Нормативные сопротивления бетона осевому растяжению при расчете на прочность следует принимать по табл. 1.

Таблица 1

Нормативное сопротивление бетона осевому растяжению

                                 н

                               (R , MПa)

                                 р

	Класс бетона
	В 5	В 7,5	В 10	В 15	В 20	В 25	В 27,5	В 30	В 35
R(н)_р, МПа	0,8	1,0	1,25	1,5	1,75	2,0	2,25	2,5	2,8

3.4. Для армирования покрытий следует применять следующие виды арматурных сталей:

а) стержневая горячекатаная периодического профиля:

класса A-II - диаметром от 10 до 20 мм;

класса А-III - диаметром от 6 до 20 мм;

б) стержневая упрочненная вытяжкой периодического профиля:

класса А-IIв - диаметром от 10 до 20 мм;

класса А-IIIв - диаметром от 6 до 20 мм.

3.5. Величину силы сцепления между бетоном и арматурой (тау), при отсутствии опытных данных, можно принимать равной пределу прочности бетона на растяжение при изгибе (R_ри).

3.6. Коэффициенты приведения (n' = E_а/E_б) при расчете покрытий на выносливость следует принимать согласно следующим показателям:

/-------------------------------------------------------------------------------------------------------\

|  Класс бетона  |    В 15     |     В 20     |    В 25     |    В 27,5    |     В 30     |    В 35     |

|----------------+-------------+--------------+-------------+--------------+--------------+-------------|

|       n'       |     25      |      22      |     20      |      17      |      15      |     10      |

\-------------------------------------------------------------------------------------------------------/

3.7. Нормативные сопротивления бетона при расчете покрытий на выносливость (R(н)_р) следует рассчитывать по формуле

      н   н

     R = R  х К ,                                                     (1)

      р        у

     где К  - относительный  предел  выносливости бетона, определяемый по

          у   формуле (П.1.2) Рекомендаций, в зависимости от числа циклов

              многократно повторной нагрузки (N_р).

3.8. Нормативные сопротивления арматуры при расчете покрытий на выносливость (R'_а) следует определять путем умножения нормативного сопротивления арматуры (R(н)_р) на коэффициент К(а)_у согласно следующим показателям:

Вид арматуры	Значения К(а)_у
А-II, А-IIв	0,65
A-III, А-IIв	0,52

3.9. Расчетные сопротивления материалов определяют по формуле

      р    н

     R  = R  х К,                                                     (2)

          р

     где R  - расчетное сопротивление материала;

          н

         R  - нормативное сопротивление материала;

         К  - коэффициент однородности.

Расчетное сопротивление бетона осевому растяжению и коэффициент однородности следует принимать по табл. 3.

Таблица 3

Расчетное сопротивление бетона осевому растяжению

(R(р)_р , МПа) и коэффициент однородности

	Коэффици- ент однородно- сти, К	Класс бетона
		В 5	В 7,5	В 10	В 15	В 20	В 25	В 27,5	В 30	В 35
R(р)_р, МПа	0,7	0,55	0,7	0,9	1,05	1,2	1,4	1,6	1,75	1,95

4. Расчет непрерывно армированных покрытий

Общие положения

4.1. Расчет непрерывно армированных покрытий должен производиться по методу предельных состояний на воздействие автомобильного транспорта и объемных изменений материала.

Для непрерывно армированных покрытий расчет включает:

а) расчеты по первому предельному состоянию, по выносливости и прочности;

б) расчеты по третьему предельному состоянию, обеспечивающие допустимое раскрытие трещин.

4.2. Расчетные напряжения, возникающие в элементах покрытия от воздействия автомобильных нагрузок и объемных изменений материала, при толщине покрытия >= 18 см можно не суммировать.

4.3. Ширина раскрытия трещин в непрерывно армированных покрытиях должна быть не более 0,4 мм.

4.4. Расчет концевых упоров производится на воздействие температурных деформаций покрытия. Усилия, передаваемые покрытием на упоры, определяются для отрицательных перепадов температуры, когда покрытие работает на растяжение.

Расчет покрытий на воздействие объемных изменений материала

4.5. Коэффициент (или процент) армирования покрытия в продольном направлении определяется из условия восприятия арматурой объемных изменений бетона по формуле

                  н

                 R

                  р

     мю = К  х ---------,                                             (3)

           с    р     н

               R  - nR

                а     р

     где мю - коэффициент армирования;

         К  - коэффициент, учитывающий наличие сцепления  между покрытием

          с   и  основанием;  К_с  принимается  равным  0,85  при укладке

              покрытия на основание из бетона  или цементо-песчаной смеси

              и  равным  1,0  при  отсутствии  надежного  сцепления между

              покрытием и основанием;

n = Е_а/Е_б.

Процент армирования (р) определяется по формуле

     р = мю х 100%.                                                   (4)

4.6. Раскрытие трещин (Дельта l) от воздействия температурных и усадочных деформаций определяется по формуле

                       н 2

                К  х (R )

                 с     р

     Дельта l = -------------------,                                  (5)

                        2

                тау х мю  х q х Е

                                 а

               П

     где q = -----;                                                   (6)

               F

                а

     П   - суммарный периметр арматурных стержней;

     F   - площадь поперечного сечения арматуры;

      а

     тау - сила сцепления между бетоном и арматурой.

Примечание. В формулах (5) и (6), при вычислении q, вместо П и F_а может приниматься периметр сечения одного стержня.

Расчет покрытий на воздействие автомобильных нагрузок

4.7. На воздействие автомобильной нагрузки непрерывно армированное покрытие рассчитывается как жесткая плита бесконечной длины, лежащая на упругом полупространстве.

При расположении арматуры на расстоянии < 1/2h от поверхности плиты покрытие рассчитывается как бетонное - без учета арматуры (т.е. по первой стадии). При расположении арматуры на расстоянии >= 1/2h от поверхности покрытие рассчитывается как железобетонное - с включением арматуры в работу на автомобильные нагрузки (т.е. по второй стадии).

4.8. Изгибающие моменты от автомобильных нагрузок определяются в продольном и поперечном направлениях по предложенным М.И. Горбуновым-Посадовым формулам:

а) в центре площадки, нагруженной равномерно распределенной по площади круга нагрузкой,

     М = Q (0,0592 - 0,09284 х ln(R/L)),                              (7)

     где М - изгибающий момент;

         Q - нагрузка на колесо автомобиля;

         R - радиус   отпечатка колеса, для нагрузки  принимается  равным

             18,5 см;

         L - радиус жесткости покрытия (см. п. 4.9);

б) в центре данной площадки от нагрузки, расположенной в других точках покрытия,

         _

     M = M х Q,                                                       (8)

         _

     где М - безразмерная  величина  изгибающего момента, принимаемая  по

             табл. 4  в  зависимости   от   приведенных  координат (ню  и

             кси) точки, в которой приложена нагрузка.

Приведенные координаты ню и эпсилон вычисляются по формулам

     ню = x/L,  эпсилон = y/L,

где х и у - действительные координаты точки; за начало координат принимается точка приложения нагрузки.

Суммарный момент в заданной точке равен:

                                                _

     М = Q(0,0592 - 0,09284 х ln (R/L)) + сумма М х Q.                (9)

Таблица 4

                                                       _

             Безразмерная величина изгибающего момента М

к	си	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0	2,2	2,4
0,0	00	0,129	0,068	0,036	0,016	0,004	-0,005	-0,011	-0,014	-0,015	-0,017	-0,016	-0,016
0,2	0,194	0,133	0,072	0,039	0,018	0,005	-0,003	-0,010	-0,013	-0,014	-0,017	-0,016	-0,016
0,4	0,132	0,110	0,071	0,042	0,021	0,006	-0,002	-0,008	-0,011	-0,013	-0,015	-0,015	-0,015
0,6	0,096	0,087	0,063	0,042	0,023	0,009	0,001	-0,006	-0,009	-0,012	-0,013	-0,015	-0,014
0,8	0,074	0,068	0,054	0,039	0,023	0,011	0,002	-0,004	-0,007	-0,010	-0,012	-0,013	-0,013
1,0	0,057	0,054	0,044	0,034	0,022	0,012	0,004	-0,001	-0,005	-0,008	-0,011	-0,012	-0,012
1,2	0,045	0,042	0,037	0,028	0,020	0,011	0,006	0,000	-0,004	-0,007	-0,009	-0,010	-0,010
1,4	0,035	0,034	0,030	0,023	0,017	0,011	0,006	0,001	-0,003	-0,006	-0,007	-0,008	-0,009
1,6	0,028	0,027	0,024	0,020	0,015	0,010	0,005	0,002	-0,002	-0,004	-0,006	-0,007	-0,008
1,8	0,022	0,021	0,019	0,017	0,013	0,008	0,005	0,002	-0,001	-0,002	-0,004	-0,006	-0,006
2,0	0,018	0,018	0,015	0,014	0,011	0,007	0,004	0,003	0,000	-0,002	-0,003	-0,004	-0,005
2,2	0,014	0,014	0,012	0,011	0,009	0,006	0,004	0,003	0,000	-0,002	-0,003	-0,003	-0,004
2,4	0,011	0,011	0,010	0,009	0,008	0,005	0,003	0,002	0,000	0,001	-0,002	-0,003	-0,004

4.9. Радиус жесткости непрерывно армированного покрытия определяется по формулам:

а) при работе покрытия в первой стадии (т.е. до образования трещин)

                                 Е

                                  б

     L = h корень 3-й степени (------),                           (10)

                               6 х Е

                                    о

     где Е  - эквивалентный модуль упругости основания;

          о

б) при работе покрытия во второй стадии (после образования трещин и включения арматуры в работу на автомобильные нагрузки)

                              2В

                                п

     L = корень 3-й степени (------),                             (11)

                             6 х Е

                                  о

     где В = (В/в) - погонная жесткость сечения;

          п

         в - ширина сечения, принимаемая равной 100 см;

     B = E  F  х (h - X /3)(h  - Х ),                                (12)

          а  а     о   с     о    с

     где Х - высота сжатой зоны сечения (см. рис. 3);

          с

         h - рабочая высота сечения.

          о

Положение нейтральной оси определяется по формулам

     сигма  F = 0,5 сигма  F ,                                       (13)

          а  а           б  б

     где сигма  и сигма  - соответственно напряжения в бетоне и

              а        б   арматуре;

                          Х

                           с

     или F = 0,5 F  -----------,                                     (14)

          а       б n (h  - Х )

                        о    с

откуда находится величина X_с.

4.10. Возникающие в покрытии усилия при расчете на прочность* не должны превышать следующих расчетных значений:

а) при работе покрытия в первой стадии

      н     н

     M  <= R  х К х W ,                                              (15)

      n     ри   б   б

     где n - коэффициент перегрузки;

        W  - момент  сопротивления  бетонного  сечения,  вычисляемый   по

         б   формуле

            2

     W = в h /6.                                                     (16)

      б

Найденная таким образом толщина покрытия (h) затем может быть уменьшена на величину Дельта h при расположении арматуры в верхней половине плиты и на величину 2 Дельта h при расположении арматуры на расстоянии >= 1/2h от поверхности покрытия:

     Дельта h = F  /в х n,                                           (17)

                 а

     где n - отношение модулей упругости арматуры и бетона (Е_а/ E_б) при

             расчете на прочность;

б) при работе покрытия во второй стадии

для бетона:

      н        н

     М х n <= R  в х Х (h - Х /3) К ,                                (18)

               и      с  0   с     б

для арматуры:

      н        н

     М х n <= R  F (h - Х /3) К  ,                                   (19)

               а  а  0   с     а

где n - коэффициент перегрузки.

4.11. При расчете покрытия в первой стадии

      н     н

     М  <= R  х К  х К  х W ,                                        (20)

            ри   б    у    б

                2

     где W  = вh /6;

          б

     К  - коэффициент   выносливости   бетона,  определяемый  по  формуле

      у   (П.1.2) Рекомендаций.

При отсутствии опытных данных суммарная интенсивность движения за срок службы покрытия принимается равной 20 млн приведенных к гр. А автомобилей, а относительная влажность бетона q = 0,8.

Найденные значения h, в зависимости от расположения арматуры, уменьшаются на величину Дельта h при расположении арматуры в верхней половине плиты и на величину 2 Дельта h (см. п. 10), которая определяется по формуле

     Дельта h = F /в х n',                                           (21)

                 а

     где n' - отношение модулей упругости арматуры и бетона (Е_а/E_б) при

              расчете на выносливость.

б) При работе покрытия во второй стадии

для бетона:

      н    н

     М <= R  в х Х (h - Х /3) К  х К ,                               (22)

           и      с  0   с     б    у

для арматуры:

      н    н                      а

     М <= R  х F (h - Х /3) К  х К .                                 (23)

           а    а  0   с     а    у

4.12. Если конструкция дорожной одежды включает тонкое непрерывно армированное покрытие (h <= 16 см) на прочном основании, например на бетоне, то основание должно быть рассчитано на прочность и выносливость под воздействием усилий от автомобильных нагрузок.

4.13. Расчет обработанных вяжущим материалом слоев основания на изгиб производят в соответствии с ОДН 218.046-01. Полученные напряжения не должны превышать предела прочности и выносливости (соответственно, при расчете на прочность и выносливость) материала на растяжение при изгибе.

Расчет концевых упоров

4.14. Расчет концевых упоров непрерывно армированных покрытий производится из условия

     P <= N,                                                         (24)

      г

     где Р  - горизонтальное    усилие,   возникающее   в   покрытии   от

          г   температурных деформаций материала;

          N - несущая  способность анкера, определяемая прочностью самого

              анкера и прочностными характеристиками грунта.

4.15. Усилие Р_г, передаваемое покрытием на упор, определяется по формуле

     Р = сигма  F  = aльфа х Дельта t х E  х h х в.                  (25)

      г       б  б                       б

В предельном случае, когда значения сигма_б достигают R_р, усилие Р_г определяется по формуле

          н

     Р = Р  х F                                                      (26)

      г   р    б

4.16. Несущая способность анкера шпорного типа по грунту определяется по формуле

                        2   2                    2

     N = 2[0,5 гамма   h  tg (45°+ фи/2)+ р h  tg (45°+ фи/2) +

                    гр  ш                  а ш

               2

     + 2C h  tg (45°+ фи/2)] n,                                      (27)

           ш

     где гамма  - объемный вес грунта;

              гр

          h     - высота шпоры;

           ш

          фи, С - соответствующий угол трения и сцепление грунта;

          n     - число шпор;

          р     - приведенное  вертикальное давление анкера, определяемое

           а      по формуле

     p = (h х l  + p  h а)(гамма /l ),                               (28)

      а        ш    а  ш        б  ш

     где l      - расстояние между шпорами (в осях);

          ш

         а      - ширина шпор;

         h      - толщина покрытия в зоне анкера;

         гамма  - объемный вес бетона.

              б

4.17. Минимальное расстояние между шпорами следует определять по формуле

               2

     l  = h  tg (45° + фи/2),                                        (29)

      ш    ш

однако l_ш не должно быть менее 3 м.

4.18. Прочность анкера шпорного типа на изгиб и срез от воздействия отпора грунта (q_г) определяется в расчетном сечении (1-1) из условия

      М        Р

                г         н

     ---- + --------- <= R  х К ,                                    (30)

      W     а х в х n     ри   б

       б

     где М - изгибающий момент в сечении 1-1 от отпора грунта (q_г);

              2

     W = в х a /6;

      б

         в - ширина покрытия, принимаемая равной 1 м;

         n - число шпор.

4.19. Несущая способность по грунту анкера свайного типа не определяется при глубине забивки (завинчивания) свай

     l >= 6d,

      с

где d - толщина ствола сваи.

4.20. Расчетные сечения свайного анкера (места сопряжения свай с плитой покрытия) проверяются на срез от воздействия горизонтального усилия Р_г по формуле:

            н        c   н        с

     P <= (R  х К х F + R  х К х F )n ,                              (31)

      г     c    б   б   ас   а   а  c

          с    с

     где F  и F  - площадь поперечного сечения бетона и арматуры сваи;

          б    а

           н

          R      - нормативное    сопротивление    арматуры    на   срез,

           ас      принимаемое равным 0,8 R(н)_а;

          n      - число свай.

           с

4.21. Сваи размещаются в рядовом или шахматном порядке, причем минимальное расстояние между осями свай в плоскости подошвы покрытия должно быть не менее трех толщин свай.

Расстояние от края покрытия до ближайшей грани свай должно быть не менее 25 см.

5. Проектирование непрерывно армированных оснований

5.1. Непрерывно армированные бетонные основания рекомендуется устраивать на автомобильных дорогах с интенсивным движением.

5.2. Дорожные одежды с непрерывно армированными основаниями в районах массового строительства можно устраивать в два этапа:

а) на первом этапе, продолжительность которого составляет от двух до пяти лет и включает период массового строительства, непрерывно армированная бетонная плита работает в качестве покрытия для пропуска тяжелого строительного транспорта;

б) на втором этапе непрерывно армированная плита перекрывается слоем асфальтобетона и работает в режиме основания на пропуск автомобильного транспорта.

5.3. Конструкция дорожных одежд с непрерывно армированными основаниями принимаются по пп. 2.1-2.10, 2.11 с устройством дополнительного верхнего слоя из асфальтобетона. Непрерывно армированные основания можно также укладывать непосредственно на песчаный подстилающий слой.

5.4. Непрерывную арматуру следует располагать на нейтральной оси основания. Поперечные швы на основании не устраиваются. Продольные швы устраивают через 7,0-7,5 м.

5.5. Требования к материалам для непрерывно армированных оснований следует принимать по пп. 3.1-3.10, за исключением:

а) класс бетона должен быть не ниже В 15,0;

б) морозостойкость бетона должна быть не ниже F 100.

5.6. Нагрузки на непрерывно армированные основания следует принимать в виде автомобиля гр. А.

5.7. Расчет непрерывно армированных оснований в продольном и поперечном направлениях следует производить по первому предельному состоянию, гарантирующему конструкцию от исчерпания несущей способности по прочности и выносливости при воздействии автомобильного транспорта.

5.8. Расчет оснований производится в соответствии с пп. 4.7-4.11 и состоит из двух этапов:

а) на первом этапе непрерывно армированное основание без учета верхних слоев асфальтобетона рассчитывается на суммарное воздействие транспорта за весь период массового строительства;

б) на втором этапе основание с учетом асфальтобетонного покрытия рассчитывается на заданный срок службы для пропуска транспорта.

Толщина непрерывно армированного основания при расчетах на втором этапе принимается равной h_ц.б. + дельта h',

                                              Е

                                               а.б.

     где Дельта h'= h     корень 3-й степени (-----).              (32)

                     а.б.                     Е

                                               ц.б.

5.9. Расчет концевых упоров производится в соответствии с пп. 4.4, 4.14-4.20.

5.10. Непрерывно армированные основания разрешается открывать для движения строительного транспорта при достижении им прочности равной 70% от проектного класса, но не ранее чем через 14 сут с момента укладки бетонной смеси.

6. Пример расчета непрерывно армированного покрытия

Требуется запроектировать конструкцию дорожной одежды с непрерывно армированным покрытием.

6.1. Исходные данные

Местность по условию увлажнения относится к I типу, проходит в нулевых отметках. Грунт земляного полотна - суглинок тяжелый - Е_гр = 35 МПа.

Расчетный срок службы покрытия - 35 лет. Суммарный размер движения за срок службы - 20 млн (приведенных к группе А) автомобилей. Суточные перепады температуры на поверхности покрытия (Дельта t_п) в течение года даны в табл. 1.

Дорожная одежда включает:

подстилающий слой из среднезернистого песка - Е_п = 120 МПа;

верхний слой основания из песка, стабилизированного цементом М 75, с модулем упругости Е_пц = 600 МПа;

непрерывно армированное покрытие из бетона В 30,0 и арматуры класса A-III.

Величина сил сцепления бетона с арматурой составляет 7,0 МПа. Сцепление покрытия с основанием равно 0,7 МПа.

Таблица 1*

Перепад температуры на поверхности покрытия, °С	18	17	16	15	14	12
Повторяемость дней в году с данным перепадом	9	15	7	10	4	30

______________________________

* Табл. 1 составляется по СНиП, в зависимости от суточного перепада температуры воздуха, или по опытным данным.

6.2. Проектирование дорожной одежды

6.2.1. Общая толщина дорожной одежды и толщина песчаного подстилающего слоя определяется общепринятыми методами (см. ОДН 218.046-01) по условию морозоустойчивости и осушения дорожной одежды. Для принятых данных они составляют, соответственно, 75 и 25 см.

6.2.2. Толщина покрытия предварительно назначается равной 24 см, толщина слоя стабилизированного песка - 14 см.

Для получения общей толщины дорожной одежды Н = 75 см толщина песчаного слоя должна составлять не менее 37 см. Принимаем округленно h_п = 40 см.

6.2.3. Процент армирования покрытия в продольном направлении определяется по формулам (3) и (4):

                     2,25

     р = 0,85 ---------------- 100% = 0,59%.

              340 - 6,0 х 2,25

6.2.4. Раскрытие трещин определяется по формуле (5). При диаметре арматуры 14 мм раскрытие трещин составляет

                                 2

                             2,25

     Дельта l = ------------------------------- = 0,037 см, или 0,37 мм,

                            2                 5

                7,0 х 0,0059 х 2,86 х 2,0 х 10

где q = 44/15,4 = 2,86.

При диаметрах арматуры 12, 10, 8 и 6 мм раскрытие трещин, соответственно, уменьшается до 0,31, 0,26, 0,21 и 0,15 мм.

Из условия минимального раскрытия трещин выбираем арматуру диаметром 6 мм.

6.2.5. Эквивалентный модуль упругости основания определяется последовательным решением по номограмме двухслойной системы на упругом основании (см. ОДН 218.046-01). Принятая конструкция имеет эквивалентный модуль упругости основания (Е_экв), равный 90,0 МПа.

6.2.6. В предварительном расчете дорожной одежды на автомобильную нагрузку покрытие считается как бетонное без учета арматуры.

По формуле (10) определяется радиус жесткости покрытия:

                                 330000

     L = 24 корень 3-й степени (-------) = 94 см.

                                6 х 900

6.2.7. Изгибающий момент в покрытии определяется по формуле (7):

      н

     М  = 6,0 (0,0592 - 0,09284 ln(18,25/94)) = 1,20 тм.

Влияние соседних колес учитывается по формуле (8). Приведенные ординаты ближайшего колеса равны: ню = 160/94 = 1,70; кси = 0.

     _          _

     М = 0,025; MQ = 0,15 тм.

Суммарный нормативный изгибающий момент равен 1,35 тм.

6.2.8. Проверка бетонного сечения на выносливость проводится по формуле (20):

              5                                            5

     1,35 х 10 кг х см = 45 х 0,7 х 0,43 х 9600 = 1,35 х 10  кг х см.

Таким образом, покрытие обладает достаточной несущей способностью по выносливости.

6.2.9. Толщина покрытия армированного непрерывной арматурой в верхней зоне плиты уменьшается на величину Дельта h по формуле (21), где F_а = мю х F_б:

     Дельта h = 0,0059 х 24 х (100/100) х 17 = 2,5.

Принимаем Дельта h = 3 см и толщину покрытия - 21 см.

При расположении арматуры на нейтральной оси покрытия или ниже толщины плиты может быть уменьшена на 2 Дельта h (до 18 см) с последующей проверкой расчетом. Принимаем толщину покрытия h = 18 см с расположением арматуры на нейтральной оси покрытия.

6.2.10. Расчет железобетонного покрытия на автомобильную нагрузку производится в следующем порядке:

а) задаем процент армирования покрытия в продольном и поперечном направлениях.

Процент армирования в продольном направлении принимаем по расчету на объемные изменения материала равным 0,59%. Процент армирования в поперечном направлении принимаем равным 0,15%, из стали А-III диаметром 6 мм с расположением арматуры на расстоянии 9,6 см от поверхности покрытия;

б) определяем геометрические характеристики сечения.

По формуле (14) находим высоту сжатой зоны бетона (Х_с) в продольном и поперечном направлениях:

в продольном направлении Х_с = 2,9 см;

в поперечном направлении Х_с = 1,7 см.

По формуле (12) определяем жесткость сечения:

в продольном направлении

            6                                              9

В = 2,0 х 10  х 11,0 х (9,0 - 2,9/3)(9,0 - 2,9) = 1,17 х 10  кг х см2;

в поперечном направлении

            6                                             9

В = 2,0 х 10  х 2,7 х (9,6 - 1,7/3)(9,6 - 1,7) = 0,41 х 10  кг х см2.

Погонная жесткость, соответственно, равна:

                                            7

     в продольном направлении В  = 1,17 х 10  кг х см;

                               п

                                            7

     в поперечном направлении В  = 0,41 х 10 кг х см;

                               п

в) определяем радиус жесткости покрытия по формуле (11):

в продольном направлении

                                           7

                              2 х 1,17 х 10

     L  = корень 3-й степени (--------------) = 30 см;

      х                            900

в поперечном направлении

                                           7

                              2 х 0,41 х 10

     L  = корень 3-й степени (--------------) = 21 см;

      у                            900

г) по формуле (7) находим изгибающий момент:

в продольном направлении

М = 6,0 (0,0592 - 0,09284 ln(18,25/30)) = 0,63 тм;

в поперечном направлении М = 6,0 (0,0592 - 0,09284 ln(18,25/21)) = 0,43 тм;

д) проверку железобетонного сечения на выносливость производим по формулам (22) и (23):

в продольном направлении

для бетона

         5                                                                   5

0,63 х 10  кг х см < 305 х 100 х 2,9 х (9,0 - 2,9/3) х 0,7 х 0,43 = 2,13 х 10  кг х см;

для арматуры

         5                                                                5

0,63 х 10  кг х см < 4000 х 11,0 х (9,0 - 2,9/3) х 0,85 х 0,52 = 1,55 х 10  кг х см;

в поперечном направлении

для бетона

         5                                                                  5

0,43 х 10  кг х см < 305 х 100 х 1,7 х (9,6 - 1,7/3) - 0,7 х 0,43 = 1,4 х 10  кг х см;

для арматуры

         5                                                               5

0,43 х 10  кг х см < 4000 х 2,7 х (9,6 - 1,7/3) х 0,85 х 0,52 = 0,43 х 10  кг х см.

Непрерывно армированное покрытие обладает несущей способностью по выносливости.

______________________________

* Расчет на прочность производится, если суммарная интенсивность движения (приведенная к гр. А) за срок службы покрытия не превышает 100000 автомобилей на одну полосу.