Предварительный национальный стандарт ПНСТ 542-2021 "Дороги автомобильные общего пользования. Нежесткие дорожные одежды. Правила проектирования" (утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 18 мая 2021 г. N 34-пнст) (с изменениями и дополнениями) (документ не действует)

Предварительный национальный стандарт ПНСТ 542-2021
"Дороги автомобильные общего пользования. Нежесткие дорожные одежды. Правила проектирования"
(утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 18 мая 2021 г. N 34-пнст)

Automobile roads of general use. Flexible pavement. Design rules

ОКС 93.080.99

Срок действия - с 1 июня 2021 г.
до 1 июня 2024 г.

Предисловие

1 Разработан Автономной некоммерческой организацией "Научно-исследовательский институт транспортно-строительного комплекса" (АНО "НИИ ТСК") совместно с ООО "НТЦ "ГЕОТЕХНОЛОГИИ"

2 Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 418 "Дорожное хозяйство"

3 Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 18 мая 2021 г. N 34-пнст

Введение

Настоящий стандарт разработан в развитие методики проектирования нежестких дорожных одежд, действующей в Российской Федерации, и основывается на принципах, заложенных в действовавших ранее нормативных документах, таких как ВСН 46-72, ВСН 46-83, ОДН 218.046 и ПНСТ 265-2018.

Настоящий стандарт разработан с учетом анализа результатов мониторинга применения ПНСТ 265-2018 в Российской Федерации и учитывает изменения в нормативно-технической базе, произошедшие с момента введения его в действие.

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на нежесткие дорожные одежды (далее - дорожные одежды) автомобильных дорог общего пользования (далее - автомобильные дороги).

Настоящий стандарт устанавливает правила проектирования (конструирования и расчета) при строительстве, реконструкции, капитальном ремонте и ремонте автомобильных дорог.

Допускается применение положений настоящего стандарта при проектировании дорожных одежд для улиц и дорог населенных пунктов.

Настоящий стандарт не распространяется на проектирование дорожных одежд в зоне распространения многолетнемерзлых грунтов, а также в зонах слабых и техногенных грунтов в случае их применения в качестве рабочего слоя земляного полотна.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 23558 Смеси щебеночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами, для дорожного и аэродромного строительства. Технические условия

ГОСТ 23735 Смеси песчано-гравийные для строительных работ. Технические условия

ГОСТ 25607 Смеси щебеночно-гравийно-песчаные для покрытий и оснований автомобильных дорог и аэродромов. Технические условия

ГОСТ 30491 Смеси органоминеральные и грунты, укрепленные органическими вяжущими, для дорожного и аэродромного строительства. Технические условия

ГОСТ 32703 Дороги автомобильные общего пользования. Щебень и гравий из горных пород. Технические требования

ГОСТ 32730 Дороги автомобильные общего пользования. Песок дробленый. Технические требования

ГОСТ 32824 Дороги автомобильные общего пользования. Песок природный. Технические требования

ГОСТ 32826 Дороги автомобильные общего пользования. Щебень и песок шлаковые. Технические требования

ГОСТ 32960 Дороги автомобильные общего пользования. Нормативные нагрузки, расчетные схемы нагружения

ГОСТ 33063 Дороги автомобильные общего пользования. Классификация типов местности и грунтов

ГОСТ 33100 Дороги автомобильные общего пользования. Правила проектирования автомобильных дорог

ГОСТ 33133 Дороги автомобильные общего пользования. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Технические требования

ГОСТ 33382 Дороги автомобильные общего пользования. Техническая классификация

ГОСТ Р 50597 Дороги автомобильные и улицы. Требования к эксплуатационному состоянию, допустимому по условиям обеспечения безопасности дорожного движения. Методы контроля

ГОСТ Р 52056 Вяжущие полимерно-битумные дорожные на основе блоксополимеров типа стирол-бутадиен-стирол. Технические условия

ГОСТ Р 55029 Дороги автомобильные общего пользования. Материалы геосинтетические для армирования асфальтобетонных слоев дорожной одежды. Технические требования

ГОСТ Р 56338 Дороги автомобильные общего пользования. Материалы геосинтетические для армирования нижних слоев основания дорожной одежды. Технические требования

ГОСТ Р 56419 Дороги автомобильные общего пользования. Материалы геосинтетические для разделения слоев дорожной одежды из минеральных материалов. Технические требования

ГОСТ Р 58349 Дороги автомобильные общего пользования. Дорожная одежда. Методы измерения толщины слоев дорожной одежды

ГОСТ Р 58400.1 Дороги автомобильные общего пользования. Материалы вяжущие нефтяные битумные. Технические условия с учетом температурного диапазона эксплуатации

ГОСТ Р 58400.2 Дороги автомобильные общего пользования. Материалы вяжущие нефтяные битумные. Технические условия с учетом уровней эксплуатационных транспортных нагрузок

ГОСТ Р 58400.3 Дороги автомобильные общего пользования. Материалы вяжущие нефтяные битумные. Порядок определения марки

ГОСТ Р 58401.1 Дороги автомобильные общего пользования. Смеси асфальтобетонные дорожные и асфальтобетон. Система объемно-функционального проектирования. Технические требования

ГОСТ Р 58401.2 Дороги автомобильные общего пользования. Смеси асфальтобетонные дорожные и асфальтобетон щебеночно-мастичные. Система объемно-функционального проектирования. Технические требования

ГОСТ Р 58406.1 Дороги автомобильные общего пользования. Смеси щебеночно-мастичные асфальтобетонные и асфальтобетон. Технические условия

ГОСТ Р 58406.2 Дороги автомобильные общего пользования. Смеси горячие асфальтобетонные и асфальтобетон. Технические условия

ГОСТ Р 58422.1 Дороги автомобильные общего пользования. Защитные слои и слои износа дорожных одежд. Технические требования

ГОСТ Р 58770 Дороги автомобильные общего пользования. Смеси щебеночно-песчаные шлаковые. Технические условия

ГОСТ Р 58818 Дороги автомобильные с низкой интенсивностью движения. Проектирование, конструирование и расчет

ГОСТ Р 58829 Дороги автомобильные общего пользования. Битумы нефтяные дорожные вязкие. Правила выбора марок в зависимости от прогнозируемых транспортных нагрузок и климатических условий эксплуатации на основе дополнительных показателей

ГОСТ Р 58861-2020 Дороги автомобильные общего пользования. Капитальный ремонт и ремонт. Планирование межремонтных сроков

ГОСТ Р 59120-2021 Дороги автомобильные общего пользования. Дорожная одежда. Общие требования

ПНСТ 321-2019 Дороги автомобильные общего пользования. Грунты, укрепленные органическими вяжущими. Технические условия

ПНСТ 322-2019 Дороги автомобильные общего пользования. Грунты стабилизированные и укрепленные неорганическими вяжущими. Технические условия

ПНСТ 325-2019 Дороги автомобильные общего пользования. Смеси щебеночно-гравийно-песчаные, обработанные органическими вяжущими. Технические условия

ПНСТ 326-2019 Дороги автомобильные общего пользования. Смеси щебеночно-гравийно-песчаные, обработанные неорганическими вяжущими. Технические условия

ПНСТ 327-2019 Дороги автомобильные общего пользования. Смеси щебеночно-гравийно-песчаные. Технические условия

ПНСТ 371-2019 Дороги автомобильные общего пользования с низкой интенсивностью движения. Дорожная одежда. Конструирование и расчет

ПНСТ 397-2020 Дороги автомобильные общего пользования. Метод определения температурных условий эксплуатации конструктивных слоев дорожных одежд

ПНСТ 403-2020 Дороги автомобильные общего пользования. Смеси песчано-гравийные. Технические условия

ПНСТ 541-2021 Дороги автомобильные общего пользования. Проектирование дорожных одежд. Методика расчета коэффициентов приведения транспортных средств к расчетной осевой нагрузке

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 23558, ГОСТ 32960, ГОСТ 33100, ГОСТ 33063, ГОСТ 33382, ГОСТ Р 58400.2, ГОСТ Р 58422.1, ГОСТ Р 58818, ГОСТ Р 58861, ГОСТ Р 59120, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 выравнивающий слой: Слой переменной толщины, устраиваемый между новым покрытием и слоем существующего покрытия или основания для обеспечения технологических и эксплуатационных параметров дорожного покрытия, не являющийся конструктивным слоем и не учитываемый в расчетах на прочность.

3.2 коэффициент динамичности: Коэффициент увеличения нагрузки при динамическом воздействии по сравнению со статическим.

3.3 надежность дорожной одежды: Комплексный показатель способности дорожной конструкции в целом сохранять заданные эксплуатационные характеристики (ровность, прочность, шероховатость) в течение расчетного срока службы.

3.4 нормативная осевая нагрузка: Полная нагрузка от наиболее нагруженной оси условного двухосного автомобиля, к которой приводятся все автомобили с осевыми нагрузками, устанавливаемая нормативными документами для дорожных одежд при заданной капитальности и используемая для определения расчетной нагрузки при расчете дорожной одежды на прочность.

3.5 осевая расчетная нагрузка: Максимальная нагрузка на наиболее нагруженную ось для двухосных автомобилей или на приведенную ось для многоосных автомобилей, доля которых в составе движения с учетом перспективы изменения к концу межремонтного срока составляет не менее 5 %.

Примечание - Дорожная одежда при заданной капитальности не может рассчитываться на расчетную осевую нагрузку менее нормативной.

3.6 относительная влажность грунта: Отношение естественной влажности к влажности на границе текучести.

3.7 расчетный период года: Наиболее неблагоприятный по условиям увлажнения грунта земляного полотна и температуре слоев из асфальтобетона период года, в течение которого возможно накопление остаточных деформаций.

3.8 малосвязные материалы: Материалы (песок и песчано-гравийные смеси), конструктивные слои из которых рассчитывают на прочность по условию сдвигоустойчивости.

3.9 уровень надежности: Вероятность безотказной работы дорожной конструкции в течение расчетного срока службы.

3.10 усовершенствованное покрытие нежестких дорожных одежд: Вид покрытия для капитальных и облегченных типов дорожных одежд, слои которого выполнены из материалов, содержащих органическое вяжущее.

4 Сокращения

В настоящем стандарте использованы следующие сокращения:

АПВГК - автоматический пункт весового и габаритного контроля;

БНД - битум нефтяной дорожный;

ВСО - верхний слой основания;

ВСП - верхний слой покрытия;

ГПС - гравийно-песчаная смесь;

ДКЗ - дорожно-климатическая зона;

НДС - напряженно-деформированное состояние;

НМР - номинально максимальный размер минерального заполнителя асфальтобетона;

НСП - нижний слой покрытия;

ПБВ - полимерно-битумное вяжущее;

ПГС - песчано-гравийная смесь;

УГВ - уровень грунтовых вод;

УПВ - уровень поверхностных вод;

ЩГПС - щебеночно-гравийно-песчаная смесь;

ЩМА - щебеночно-мастичный асфальтобетон;

ЩПС - щебеночно-песчаная смесь;

SMA - щебеночно-мастичный асфальтобетон, запроектированный по системе объемно-функционального проектирования в соответствии с ГОСТ Р 58401.2.

5 Общие положения

5.1 К нежестким дорожным одеждам относят дорожные одежды со слоями, устроенными из асфальтобетона разного вида, из материалов и грунтов, укрепленных органическими, неорганическими вяжущими и комплексными вяжущими, а также из зернистых материалов (ЩПС, ЩГПС, ГПС, ПГС, песка, щебня, шлака, гравия и др.).

Классификацию дорожных одежд принимают в соответствии с ГОСТ Р 59120.

5.2 Конструкции дорожных одежд, их общая толщина и толщина отдельных слоев, а также применяемые материалы должны обеспечивать стабильную во времени сплошность, ровность и шероховатость покрытия при воздействии расчетных транспортных нагрузок.

5.3 Запроектированные дорожные одежды должны быть не только прочными и надежными в эксплуатации, но экономичными и наименее материалоемкими, особенно по расходу дорогостоящих материалов и энергоресурсов, а также должны соответствовать экологическим требованиям. Тип покрытия и выбор конструкций дорожных одежд обосновывают технико-экономическими расчетами.

5.4 При проектировании дорожных одежд необходимо выбирать дорожно-строительные материалы и назначать их рациональное размещение в конструкции с учетом грунтово-гидрологических условий земляного полотна.

5.5 Проектирование дорожной одежды представляет собой единый процесс конструирования и расчета дорожной одежды и рабочего слоя земляного полотна на прочность, морозоустойчивость и осушение с технико-экономическим обоснованием вариантов.

Проектирование дорожной одежды состоит из следующих последовательно выполняемых этапов:

- конструирование - предварительное назначение конструкций дорожных одежд;

- расчет - проверка предварительно назначенных дорожных одежд на прочность (по допускаемому упругому прогибу, сдвигоустойчивости рабочего слоя земляного полотна и конструктивных слоев из малосвязных материалов, сопротивлению слоев из асфальтобетона и промежуточных монолитных слоев основания усталостному разрушению от растяжения при изгибе), морозоустойчивость и осушение;

- технико-экономическое сравнение вариантов дорожных одежд, заключающееся в выборе наиболее целесообразного варианта с учетом строительных и эксплуатационных затрат до следующего капитального ремонта, определенных в соответствии с ГОСТ 33100 и действующими нормативными документами и технической документацией в данной области.

Рекомендуется запроектированную дорожную одежду дополнительно проверять на устойчивость к колееобразованию в соответствии с действующими нормативными документами в данной области.

5.6 Расчеты дорожных одежд выполняют для однотипных участков дороги, имеющих:

- один тип земляного полотна (насыпь, нулевые отметки или выемка);

- схожие грунтово-гидрологические условия (один вид грунта и одна схема увлажнения грунта рабочего слоя земляного полотна;

- близкую приведенную интенсивность движения (отличающуюся не более чем на 10 %).

5.7 Дорожные одежды по ширине проезжей части проектируют, как правило, равнопрочными, при этом следует учитывать положения 7.2.1.

5.8 При проектировании дорожных одежд для конкретных объектов или при разработке типовых конструкций дорожных одежд наряду с положениями настоящего стандарта следует учитывать данные научно-практического опыта (в том числе в части применения местных материалов требуемого качества (при их наличии), уточнения их расчетных характеристик и т.п.), отраженного в документах, утвержденных в установленном порядке.

5.9 Дорожные одежды переходного и низшего типа на автомобильных дорогах с низкой интенсивностью движения конструируют и рассчитывают в соответствии с ГОСТ Р 58818 и ПНСТ 371-2019. При конструировании и расчете дорожных одежд капитального и облегченного типов на дорогах с низкой интенсивностью движения следует руководствоваться настоящим стандартом с учетом требований ГОСТ Р 58818.

6 Конструирование дорожных одежд

6.1 Задачи конструирования дорожных одежд

Задачами конструирования дорожных одежд являются:

- обоснование типов дорожных одежд и вида покрытия;

- назначение числа конструктивных слоев и выбор материалов для их устройства, размещение их в конструкции в такой последовательности, чтобы с учетом изменения НДС от колесной нагрузки, климатических и грунтово-гидрологических условий наилучшим образом проявлялись их прочностные, деформативные и теплоизолирующие свойства;

- назначение толщин слоев (минимальных, максимальных толщин и шага перебора);

- назначение мероприятий по обеспечению морозоустойчивости дорожной конструкции с учетом ДКЗ, типа грунта рабочего слоя земляного полотна и схемы его увлажнения на различных участках;

- назначение мероприятий по осушению дорожных одежд и снижению притока воды.

6.2 Конструирование дорожных одежд проводят, учитывая следующие факторы:

- категорию дороги;

- интенсивность и состав движения;

- ДКЗ и подзону;

- вид грунта рабочего слоя земляного полотна;

- схему увлажнения грунта рабочего слоя земляного полотна;

- наличие и качество дорожно-строительных материалов;

- возможность стадийного усиления дорожной одежды путем устройства сверху новых слоев покрытия по мере увеличения интенсивности движения;

- наличие производственных баз, дорожно-строительной техники и механизмов.

6.3 При конструировании дорожных одежд необходимо руководствоваться следующим:

- тип дорожной одежды и вид покрытия должны удовлетворять транспортно-эксплуатационным требованиям, предъявляемым к автомобильной дороге соответствующей категории, в зависимости от ожидаемого состава и интенсивности движения с учетом их изменения в течение принятых межремонтных сроков эксплуатации дорожной одежды;

- конструкции дорожных одежд могут быть повторного применения (типовыми) или разрабатываться индивидуально для каждого участка или ряда участков дороги, характеризующихся сходными природными условиями (грунт рабочего слоя земляного полотна, условия его увлажнения, климат, обеспеченность местными материалами, при наличии, и др.) и расчетными нагрузками. При выборе конструкции для данных условий предпочтение следует отдавать проверенной на практике типовой конструкции;

- в районах, не обеспеченных стандартными минеральными материалами, допускается применять местные минеральные материалы (при наличии), побочные продукты промышленности и грунты. Местные минеральные материалы, побочные продукты промышленности и грунты при необходимости могут быть улучшены обработкой их вяжущими (цемент, битум, известь, активные золы уноса и др.);

- конструкции дорожных одежд должны быть технологичными и обеспечивать возможность максимальной механизации и индустриализации дорожно-строительных процессов. Для достижения этой цели число слоев и видов материалов в конструкции должно быть минимальным;

- необходимо учитывать реальные условия проведения строительных работ (летняя или зимняя технология и др.).

6.4 Конструктивные слои дорожных одежд по своему функциональному назначению и их минимальные толщины в уплотненном состоянии принимают в соответствии с ГОСТ Р 59120.

6.5 Слой износа непосредственно воспринимает воздействие колес автомобильного транспорта и погодно-климатических факторов и обеспечивает требуемые транспортно-эксплуатационные качества покрытия.

Функцию слоя износа могут выполнять защитные слои из различных материалов или (при отсутствии защитного слоя) ВСП.

Толщину защитного слоя назначают в зависимости от применяемых материалов, технологии устройства и не учитывают в расчете на прочность и морозоустойчивость. Рекомендуемые материалы (технологии) для устройства защитных слоев и слоев износа приведены в ГОСТ Р 58422.1.

В случае, когда функцию слоя износа выполняет ВСП, при расчете дорожных одежд на прочность и морозоустойчивость толщина верхнего слоя, принятая с учетом требований к минимальной толщине слоя по ГОСТ Р 59120, должна быть уменьшена на величину максимально допустимой глубины колеи в соответствии с ГОСТ Р 50597.

Периодичность проведения работ по восстановлению слоя износа из различных материалов устанавливают в соответствии с ГОСТ Р 58861.

6.6 При конструировании дорожных одежд необходимо учитывать, что процесс деформирования и прочностные качества материалов, содержащих органическое вяжущее, обусловливающие проявление упруго-вязко-пластических свойств композиции, существенно зависят от температуры и режима нагружения (скорости изменения и продолжительности действия нагрузки), тогда как свойства зернистых материалов (щебеночных, гравийных и подобных им), а также материалов и грунтов, укрепленных неорганическими вяжущими, сравнительно мало зависят от температуры и режима нагружения.

6.7 Материалы в дорожной одежде рекомендуется располагать таким образом, чтобы модули упругости материалов слоев основания уменьшались сверху вниз.

6.8 Расположение неукрепленных зернистых материалов между слоями из материалов или грунтов, укрепленных вяжущими, не рекомендуется.

6.9 В конструкциях дорожных одежд на контакте конструктивных слоев из минеральных материалов (фракционированный щебень, ЩПС, ЩГПС, ГПС, ПГС и т.д.) с конструктивными слоями из песка или с грунтом земляного полотна рекомендуется применение геосинтетических материалов по ГОСТ Р 56338 и ГОСТ Р 56419, эффективность применения которых подтверждена соответствующими расчетами.

Для повышения трещиностойкости слоев из асфальтобетона могут быть предусмотрены специальные трещинопрерывающие прослойки из различных материалов, в том числе геосинтетических материалов по ГОСТ Р 55029, эффективность которых подтверждена соответствующими расчетами.

6.10 Дорожные одежды автомобильных дорог должны быть запроектированы так, чтобы обеспечивать безотказную работу в течение расчетного межремонтного срока службы дорожной одежды со значениями предельного коэффициента разрушения в соответствии с ГОСТ Р 59120 на последний год межремонтного срока службы в зависимости от капитальности дорожной одежды и категории. Дорожные одежды проектируют с таким расчетом, чтобы за межремонтный срок не возникло недопустимых разрушений и остаточных деформаций, а воздействие природных факторов не приводило к недопустимым деформациям морозного пучения.

6.11 Конструирование покрытий и оснований дорожных одежд капитального и облегченного типов

6.11.1 Для устройства асфальтобетонных слоев дорожных одежд капитального и облегченного типа применяют следующие материалы:

- ЩМА по ГОСТ Р 58401.2 и ГОСТ Р 58406.1;

- асфальтобетоны по ГОСТ Р 58401.1 и ГОСТ Р 58406.2.

На автомобильных дорогах категорий I-III в ВСП рекомендуется применять ЩМА.

На автомобильных дорогах категорий I-III при количестве приложений приведенной нагрузки более 5,6 млн в слоях покрытия рекомендуется применение асфальтобетонов на модифицированном битумном вяжущем, а также ПБВ. В тех же условиях при технико-экономическом обосновании допускается применение в ВСО асфальтобетонов на модифицированном битумном вяжущем, а также ПБВ.

Методика и пример определения условий движения при назначении вида асфальтобетонной смеси представлены в приложении А.

Методика и примеры определения расчетных температур слоя и назначения допустимых к применению марок битумного вяжущего в соответствии с требованиями ГОСТ Р 58400.1, ГОСТ Р 58400.2, ГОСТ Р 58400.3, ПНСТ 397-2020, ГОСТ 33133 и ГОСТ Р 58829 представлены в приложении Б.

Толщину слоев из асфальтобетона рекомендуется назначать близкой к минимальной и уточнять расчетом.

6.11.2 При выборе материалов для слоев основания необходимо учитывать капитальность (тип) дорожной одежды, вид покрытия, а также механические и теплофизические свойства материалов и грунтов.

На дорогах с капитальным типом дорожных одежд под слоями из асфальтобетона целесообразно устраивать слой основания преимущественно из материалов, укрепленных неорганическими, органическими и комплексными вяжущими.

При применении материалов, обработанных неорганическими вяжущими, толщина вышележащих слоев асфальтобетона и материалов, содержащих органическое вяжущее, для ограничения появления "отраженных" трещин в слоях из асфальтобетона, должна быть не менее толщины слоя основания, укрепленного неорганическими вяжущими. Минимальная толщина слоев, слоев асфальтобетона и материалов, содержащих органическое вяжущее, с учетом слоя износа, должна быть 22 см для дорожных одежд капитального типа и 16 см - для дорожных одежд облегченного типа.

В случаях применения материалов, обработанных комплексными вяжущими, а также медленно твердеющими минеральными вяжущими, толщина вышележащих слоев, обработанных органическими вяжущими, может быть уменьшена на 20 %, а в условиях жаркого и сухого климата (в ДКЗ IV и V) - на 30 % при соответствии конструкции всем требованиям расчета на прочность и морозоустойчивость.

Под слоем основания из укрепленных материалов рекомендуется устраивать основание из ЩПС или ЩГПС, а также из фракционированного щебня, устраиваемого по способу заклинки.

В конструкциях дорожных одежд облегченного типа, под покрытием из асфальтобетона, основание рекомендуется устраивать из ЩПС, ЩГПС или из фракционированного щебня, устраиваемого по способу заклинки.

6.11.3 Для дополнительного слоя основания применяют зернистые материалы: ГПС, ПГС, ЩПС, ЩГПС и пески классов I и II по ГОСТ 32824 с модулем крупности не менее 1,8.

Значение коэффициента фильтрации дренирующего слоя устанавливают расчетом. При этом минимальное значение коэффициента фильтрации в насыпях должно быть не менее 1 м/сут, в нулевых отметках и выемках - не менее 2 м/сут.

Допускается устраивать дополнительный слой основания, выполняющий функцию морозозащитного слоя, из песка, ГПС, ПГС, ЩПС и ЩГПС, обработанных вяжущими.

6.11.4 Конструкции дорожных одежд в местах остановок общественного транспорта, на регулируемых пересечениях и в других местах изменения скорости или движения на пониженных скоростях должны обеспечивать повышенную сдвигоустойчивость при высоких летних температурах. Для обеспечения этого требования в основании рекомендуется применение асфальтобетонных смесей с номинально максимальным размером зерен минерального заполнителя 22,4 мм и более, под асфальтобетоном - минеральных материалов, укрепленных вяжущими. Необходимость изменения конструкции на каждом таком участке должна быть обоснована с точки зрения технологичности производства работ и их экономической целесообразности.

6.12 Конструирование покрытий и оснований дорожных одежд переходного типа

6.12.1 В соответствии с ГОСТ Р 59120 дорожные одежды переходного типа устраивают на дорогах категории IV.

При проектировании дорожных одежд с покрытием переходного типа необходимо стремиться к тому, чтобы конструкции состояли из двух слоев: покрытия и основания.

Покрытие устраивают из следующих материалов:

- щебня прочных пород по способу заклинки без применения вяжущих материалов;

- ЩПС и ЩГПС;

- грунтов и малопрочных каменных материалов (с маркой по дробимости менее 600), укрепленных различными вяжущими;

- булыжного и колотого камня (мостовые) и др.

Основание устраивают из следующих материалов:

- ЩПС и ЩГПС;

- щебня по способу заклинки;

- ГПС;

- ПГС, песков классов I и II по ГОСТ 32824 с модулем крупности не менее 1,8.

6.12.2 Если конструктивные слои из минеральных материалов (фракционированный щебень, ЩПС, ЩГПС, ГПС и т.д.) укладывают непосредственно на грунт земляного полотна, то следует предусматривать прослойку, препятствующую взаимопроникновению материалов смежных слоев. В качестве материалов прослойки допускается применять геосинтетические материалы по ГОСТ Р 56419, мелкий щебень с размером зерен не более 16 мм, высевки, ГПС, крупные и средние пески, непылеватые шлаки, непучинистые золошлаки, а также слой из грунта, укрепленного вяжущими.

6.13 Требования к рабочему слою земляного полотна

6.13.1 Величина общего модуля упругости на поверхности рабочего слоя земляного полотна (при расчетной влажности грунта земляного полотна) в зависимости от ДКЗ должна быть не ниже следующих значений:

- 60 МПа - в ДКЗ I и II;

- 53 МПа - в ДКЗ III;

- 45 МПа - в ДКЗ IV, V.

Примечание - В ДКЗ I в зоне распространения многолетнемерзлых грунтов дополнительно должны быть учтены характер многолетнемерзлых грунтов, их температурный и водный режим, а также влияние толщины деятельного слоя и многолетнемерзлого грунта на прочность дорожной одежды.

6.13.2 Для достижения требований 6.13.1 могут быть выполнены следующие мероприятия:

- устройство рабочего слоя из непучинистых или слабопучинистых грунтов (в ДКЗ II и III в соответствии с ГОСТ Р 59120);

- укрепление грунта верхней части рабочего слоя вяжущими или местными материалами;

- стабилизация грунта рабочего слоя.

Для дорог категорий I-III толщина рабочего слоя земляного полотна должна быть не менее 0,5 м считая от низа конструкции дорожной одежды.

При отсутствии в рабочем слое укрепленных или стабилизированных грунтов, рабочий слой в ДКЗ II и III должен состоять из непучинистых или слабопучинистых грунтов.

В условиях ДКЗ IV и V рабочий слой должен состоять из ненабухающих и непросадочных грунтов на глубину не менее 0,8 м от поверхности покрытия.

6.13.3 При невозможности применения непучинистых и слабопучинистых грунтов в рабочем слое земляного полотна допускается применять пучинистые грунты, при этом верхнюю часть рабочего слоя земляного полотна необходимо укреплять на глубину не менее 0,30 м. При укреплении верхней части рабочего слоя земляного полотна общий модуль упругости на поверхности рабочего слоя определяют расчетом, и он должен быть не менее значений, приведенных в 6.13.1. Проверку дорожной одежды на морозоустойчивость выполняют с учетом толщины укрепленного грунта рабочего слоя. Расчет конструкции дорожной одежды по условию сдвигоустойчивости грунта рабочего слоя, укрепленного вяжущим, не проводят.

6.13.4 Стабилизацию грунта рабочего слоя выполняют на всю его толщину для грунтов, имеющих модуль упругости менее требуемого значения согласно 6.13.1 и расчетную относительную влажность W_р 0,70W_т (где W_т - влажность на границе текучести, %). Расчетные механические характеристики стабилизированного грунта (модуль упругости, удельное сцепление c_N и угол внутреннего трения ) принимают в зависимости от примененного стабилизатора в соответствии с действующими нормативными документами в данной области и уточняют по данным лабораторных испытаний. Проверку дорожной одежды на морозоустойчивость выполняют без учета изменения пучинистых свойств грунта рабочего слоя при его стабилизации. Расчет конструкции дорожной одежды по условию сдвигоустойчивости стабилизированного грунта рабочего слоя выполняют с расчетными параметрами стабилизированного грунта.

7 Расчетные нагрузки

7.1 Нормативные и расчетные нагрузки

7.1.1 Расчет дорожных одежд следует выполнять на нормативную нагрузку от одного колеса нагрузки АК согласно ГОСТ 32960. Равномерно распределенную нагрузку q вдоль направления движения не учитывают.

Значения осевой нормативной нагрузки следует принимать на автомобильных дорогах:

- с капитальным типом дорожной одежды - 115 кН;

- с облегченным и переходным типами дорожных одежд - 100 кН.

Давление колеса на покрытие от нормативной нагрузки АК при расчете дорожных одежд следует считать равномерно распределенным по площади отпечатка колеса, принимаемого в форме круга.

Нормативное давление р следует принимать равным:

- 0,8 МПа - для автомобильных дорог с капитальными дорожными одеждами;

- 0,6 МПа - для автомобильных дорог с облегченными и переходного типа дорожными одеждами.

При расчете на кратковременную нагрузку вводят коэффициент динамичности k_дин = 1,3.

Расчетные параметры нормативных нагрузок принимают по таблице 1.

Таблица 1 - Расчетные параметры нагрузок

Группа расчетной нагрузки	Нормативная статическая нагрузка Р_ст, кН		Расчетные параметры нагрузки
Группа расчетной нагрузки	на ось	на колесо	Давление на покрытие р, МПа	Диаметр D_д/D_ст, см
А-10	100	50,0	0,6	37,1/32,6
А-11,5	115	57,5	0,8	34,5/30,3
Примечание - В числителе приведен диаметр D_д для движущегося колеса, в знаменателе D_ст - для неподвижного колеса.

7.1.2 В случае, когда в составе движения проектируемой дороги предусматривается регулярное обращение автомобилей с осевой нагрузкой, превышающей нормативную нагрузку АК более чем на 5 %, в количестве более 5 %, за расчетную осевую нагрузку следует принимать максимальную нагрузку на наиболее нагруженную ось автомобиля.

В этом случае D_ст и D_д, см, с округлением до первого знака после запятой, вычисляют по формулам:

;

(1)

(2)

где - нагрузка на колесо наиболее загруженной оси, кН;

р - давление на покрытие, МПа;

- коэффициент динамичности, равный 1,3.

7.2 Учет интенсивности движения

7.2.1 При проектировании дорожной одежды целесообразно основываться на среднесуточной интенсивности движения в обоих направлениях, определяемой как сумма интенсивностей в каждом направлении. В случаях, когда разница между интенсивностями по направлениям движения составляет более 10 % и между ними имеется разделительная полоса, расчет и конструирование дорожной одежды допускается выполнять для каждого направления движения отдельно с учетом фактической интенсивности движения для каждого направления. В случаях, когда разница между интенсивностями по направлениям движения составляет более 10 % и между ними отсутствует разделительная полоса, конструкцию дорожной одежды на обоих направлениях движения принимают одинаковой, а сумму интенсивности движения в обоих направлениях принимают равной удвоенной наибольшей интенсивности движения по направлениям.

7.2.2 При расчете дорожных одежд используют следующие характеристики, отражающие интенсивность воздействия на нее подвижной нагрузки:

- приведенное к расчетной нагрузке среднесуточное (на конец межремонтного срока проведения работ по капитальному ремонту) число проездов всех колес, расположенных по одному борту расчетного автомобиля, в пределах одной полосы проезжей части (приведенная интенсивность движения к воздействию расчетной нагрузки N_р);

- суммарное число приложений приведенной расчетной нагрузки к точке на поверхности покрытия за межремонтный срок проведения работ по капитальному ремонту N_p.

7.2.3 Приведенную интенсивность движения к воздействию расчетной нагрузки N_р на полосу движения на конец межремонтного срока проведения работ по капитальному ремонту Т_сл вычисляют по формуле

(3)

где - коэффициент распределения интенсивности движения для самой нагруженной полосы движения, зависящий от числа полос движения, принимаемый при отсутствии данных натурных наблюдений по таблице 2. На перекрестках и подходах к ним (в местах перестроения потока автомобилей для выполнения левых поворотов и др.) при расчете одежды в пределах всех полос движения следует принимать f_пол = 0,50, если общее число полос проезжей части проектируемой дороги три и более в обоих направлениях, в остальных случаях - по таблице 2;

- число автомобилей i-й марки в одном или в обоих направлениях на конец срока службы дорожных одежд, ед./сут;

- коэффициент приведения воздействия на дорожную одежду транспортного средства i-й марки с нагрузкой на колесо P_i к расчетной нагрузке в соответствии с ПНСТ 541-2021;

n - общее число различных марок транспортных средств в составе транспортного потока.

Таблица 2 - Значения коэффициента распределения интенсивности движения в зависимости от количества полос

Число полос движения в обоих направлениях	Коэффициент распределения интенсивности движения для самой нагруженной полосы движения f_пол
1	1,00
2	0,55
3	0,50
4	0,45
5	0,40
6 и более	0,35

Коэффициенты приведения S_i к расчетной нагрузке определяют:

- при отсутствии фактических данных о составе движения и осевых нагрузках с пунктов АПВГК допускается использовать коэффициенты приведения для транспортного потока в соответствии с разделом 7 ПНСТ 541-2021 и приложением Б ПНСТ 541-2021;

- при наличии фактических данных о составе движения и осевых нагрузках с пунктов АПВГК, рекомендуется использовать полученные данные для расчета коэффициентов приведения, используя методику раздела 8 ПНСТ 541-2021.

7.3 Определение суммарного числа приложений приведенной расчетной нагрузки

Суммарное число приложений приведенной расчетной нагрузки N_p за нормативный срок службы дорожных одежд определяют по исходным данным интенсивности.

Суммарное число приложений приведенной расчетной нагрузки N_p за нормативный срок службы дорожных одежд, ед., при известных фактических интенсивностях движения по видам транспорта на 1-й год эксплуатации дороги, определяют по формуле

(4)

- коэффициент суммирования, вычисляемый по формуле

(5)

здесь q - показатель изменения интенсивности движения (знаменатель геометрической прогрессии), в случае, если q = 1 коэффициент K_с принимают равным Т_сл;

- нормативный межремонтный срок службы дорожных одежд между капитальными ремонтами (в соответствии с ГОСТ Р 58861), годы;

- расчетное число дней в году, зависящее от района проектирования, соответствующее определенному состоянию деформируемости дорожной конструкции, определяемое по таблице 3 и рисунку 1, дни;

- коэффициент, учитывающий вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого (см. таблицу 4);

- интенсивность движения m-й марки в 1-й год эксплуатации, ед./сут;

- суммарный коэффициент приведения к расчетной нагрузке автомобиля m-й марки по ПНСТ 541-2021.

Суммарное число приложений приведенной расчетной нагрузки N_p за нормативный срок службы дорожных одежд, ед., при известной приведенной интенсивности движения к расчетной нагрузке на конец межремонтного срока проведения работ по капитальному ремонту, определяют по формуле

(6)

где - приведенная интенсивность движения к воздействию расчетной нагрузки N_р на полосу движения на конец межремонтного срока проведения работ по капитальному ремонту Т_сл, ед./сут.

Показатель изменения интенсивности движения q вычисляют по формуле

(7)

где r - ежегодный прирост интенсивности движения, %.

Если интенсивность движения в отдельные годы или в течение срока службы уменьшается, значение r принимают со знаком минус и интенсивность рассчитывают на каждый год отдельно, а затем суммируют.

Таблица 3 - Рекомендуемые значения T_рдг в зависимости от номера района по карте

Номер района на карте	Географические границы районов	Рекомендуемое значение Т_рдг
1	Зона распространения вечномерзлых грунтов севернее семидесятой параллели	70
2	Севернее линии, соединяющей Онегу, Архангельск, Мезень, Нарьян-Мар, шестидесятый меридиан, до побережья Европейской части	145
3	Севернее линии, соединяющей Смоленск, Калугу, Рязань, Саранск, сорок восьмой меридиан, до линии, соединяющей Онегу, Архангельск, Мезень, Нарьян-Мар	125
4	Севернее линии, соединяющей Белгород, Воронеж, Саратов, Самару, Оренбург, шестидесятый меридиан, до линии районов 2 и 3	135
5	Севернее линии, соединяющей Ростов-на-Дону, Элисту, Астрахань, Белгород, Воронеж, Саратов, Самару	145
6	Южнее линии Ростов-на-Дону, Элиста, Астрахань для Европейской части, южнее сорок шестой параллели - для остальных территорий, полуостров Крым	205
7	Восточная и Западная Сибирь, Дальний Восток (кроме Хабаровского и Приморского краев, Камчатской области), ограниченные с севера семидесятой параллелью, с юга - государственной границей	130-150 (меньшие значения для центральной части)
8	Хабаровский и Приморский края, Камчатская область	140
Примечание - Значения Т_рдг на границах районов следует принимать по наибольшему из значений.

Рисунок 1 - Карта районирования по количеству расчетных дней в году Т_рдг

Таблица 4 - Значения коэффициента k_n

Тип дорожных одежд	Значение коэффициента k_n для категории дорог
Тип дорожных одежд	I	II	III	IV
Капитальный	1,62	1,49	1,42	1,38
Облегченный	-	-	1,32	1,26
Переходный	-	-	-	1,14

8 Расчетные характеристики грунта рабочего слоя и конструктивных слоев дорожной одежды

8.1 Механические (деформационные и прочностные) характеристики грунтов и малосвязных материалов для дополнительного слоя основания

8.1.1 Расчетные характеристики грунтов рабочего слоя земляного полотна и малосвязных материалов для дополнительного слоев основания приведены в приложении В.

Расчетные механические характеристики грунтов:

- деформативные: модуль упругости Е_гр - в зависимости от расчетной влажности по таблице В.5 приложения В;

- прочностные: угол внутреннего трения и удельное сцепление c_N - в зависимости от расчетной влажности и числа приложений приведенной нагрузки за срок службы дорожной одежды по таблице В.5 приложения В.

Расчетные механические характеристики малосвязных материалов:

- модуль упругости Е, независимо от расчетной влажности, принимают одинаковым во всех ДКЗ по таблице В.6 приложения В;

- угол внутреннего трения и удельное сцепление c_N - в зависимости от числа приложений приведенной нагрузки за срок службы дорожной одежды по таблице В.7 приложения В.

Расчетные механические характеристики грунтов и малосвязных материалов (модуль упругости Е_гр, Е, угол внутреннего трения и удельное сцепление c_N) назначают в следующей последовательности:

- определяют суммарное число приложений приведенной расчетной нагрузки N_p;

- для грунтов вычисляют расчетную влажность W_p по методике, изложенной в В.1 приложения В;

- устанавливают E_гр, E, и c_N грунта и малосвязных материалов дополнительного слоя основания.

8.2 Расчетные механические характеристики материалов для слоев оснований дорожной одежды

Расчетные характеристики материалов для оснований дорожной одежды, обработанных и не обработанных вяжущими, не зависят от погодно-климатических условий и принимаются при расчетах постоянными во всех климатических зонах при кратковременном и длительном (статическом) нагружении, в соответствии с таблицами Г.1 - Г.3 приложения Г.

8.3 Расчетные характеристики асфальтобетона

8.3.1 Асфальтобетонное покрытие обладает упруго-вязко-пластическими свойствами, поэтому модули упругости асфальтобетона в значительной мере зависят от температуры, цикличности приложения нагрузки и режима нагружения, а также скорости приложения нагрузки и продолжительности ее действия. При многократном приложении нагрузки в асфальтобетоне развиваются усталостные деформации, приводящие к потере прочности на растяжение при изгибе.

8.3.2 Расчет асфальтобетонного покрытия на прочность необходимо проводить исходя из температурных условий, при которых дорожные одежды в конкретных условиях работают наиболее напряженно.

Расчет по допускаемому упругому прогибу целесообразно выполнять на умеренную весеннюю температуру воздуха, равную для всех регионов 10 °С.

К концу весны при полном оттаивании грунта рабочего слоя модуль упругости асфальтобетона уменьшается, вследствие чего возрастают сдвигающие напряжения в грунте земляного полотна и промежуточных слабосвязных слоях одежды. Поэтому в различных ДКЗ температуру асфальтобетона при расчете грунта и слоев из песка по критериям сдвигоустойчивости следует принимать: в зонах I и II - 20 °С, зоне III - 30 °С, зоне IV - 40 °С, зоне V - 50 °С.

В районах сезонного промерзания дорожных конструкций, независимо от того, в какой ДКЗ они находятся, наиболее неблагоприятные условия для работы покрытия на растяжение при изгибе наступают в начале весны при температуре покрытия, близкой к 0 °С. В связи с этим, расчет на растяжение при изгибе выполняют при температуре асфальтобетона 0 °С.

8.3.3 Расчетные значения модулей упругости асфальтобетона зависят от характера приложения нагрузки. При статическом приложении нагрузки (более 10 мин) они значительно меньше, чем при кратковременном приложении нагрузки.

Расчетные характеристики асфальтобетона разных типов и видов, при расчете на кратковременную нагрузку приведены в таблицах Г.4 и Г.5 приложения Г, на статическую нагрузку - в таблице Г.6 приложения Г.

9 Расчет дорожных одежд на прочность

9.1 Основные критерии расчета дорожных одежд на прочность

9.1.1 Прочность дорожных одежд оценивается их способностью сопротивляться процессу развития остаточных деформаций и разрушений под воздействием нормальных и касательных напряжений, возникающих в конструктивных слоях и подстилающем грунте рабочего слоя земляного полотна от расчетной нагрузки, приложенной к поверхности покрытия.

9.1.2 Методика оценки прочности дорожных одежд включает в себя оценку прочности как конструкции в целом, так и напряжений, возникающих в отдельных конструктивных слоях и грунте рабочего слоя земляного полотна. При расчете дорожных одежд используют решения теории упругости для слоистого пространства, лежащего на упругом основании с учетом условий работы в зоне контакта на границе слоев (спаянный контакт при совместной работе слоев в зоне контакта или гладкий контакт при свободном смещении слоев в зоне контакта).

9.1.3 Расчет дорожных одежд капитального и облегченного типов на прочность выполняют по следующим критериям:

- допускаемому упругому прогибу;

- условию сдвигоустойчивости грунта рабочего слоя и конструктивных слоев из малосвязных материалов;

- сопротивлению монолитных слоев покрытия и промежуточных монолитных слоев основания усталостному разрушению от растяжения при изгибе.

Превышение значения одного из критериев (имеющего минимальное значение) должно быть не более 5 % при условии выполнения остальных критериев прочности, за исключением необходимости устройства равнопрочных конструкций на участках уширения, необходимости сохранения отметок проезжей части или принятия конструкции дорожной одежды из условий морозоустойчивости.

9.1.4 Переходные дорожные одежды рассчитывают на прочность только по двум критериям:

- допускаемому упругому прогибу;

- условию сдвигоустойчивости грунта рабочего слоя и конструктивных слоев из малосвязных материалов.

9.1.5 Расчет на прочность по всем критериям допускается выполнять в любой последовательности.

9.1.6 Дорожные одежды на перегонах рассчитывают на кратковременное многократное действие подвижных нагрузок, используя прочностные и деформационные характеристики материалов и грунтов при многократном приложении нагрузки длительностью 0,1 с.

Дорожные одежды на остановках, остановочных или укрепленных полосах, расположенных на обочинах, на перекрестках, подходах к пересечениям с железнодорожными путями должны быть дополнительно проверены на однократное нагружение длительностью не менее 10 мин, используя статические значения расчетных параметров.

Для дорожных одежд парковок, тротуаров, пешеходных улиц и площадей расчет выполняют только на однократное нагружение длительностью не менее 10 мин по условию сдвигоустойчивости в грунте и в конструктивных слоях из малосвязных материалов.

При расчете на однократное нагружение (статическую нагрузку в соответствии с 7.1.1) коэффициент динамичности принимают равным 1.

9.1.7 При расчете НДС многослойных конструкций на воздействие колесных нагрузок многослойные дорожные одежды приводят к двухслойным и трехслойным расчетным схемам.

Для сравнения параметров НДС, набора статистики и уточнения требуемых коэффициентов прочности допускается выполнение расчета НДС многослойной конструкции в соответствии с [1].

Изложенные в [1] алгоритмы определения параметров НДС многослойных конструкций дорожных одежд (содержащих до семи слоев) позволяют проводить расчет без приведения их к упрощенным схемам.

Рекомендации по расчету параметров НДС многослойных конструкций при воздействии колесных нагрузок без приведения к упрощенной схеме представлены в приложении Д.

9.2 Уровни надежности и коэффициенты прочности

Дорожные одежды следует проектировать с уровнем надежности, характеризующем вероятность безотказной работы дорожной конструкции в течение расчетного срока службы.

Отказ нежестких дорожных одежд из-за недостаточной прочности может возникнуть в результате:

- образования необратимых деформаций на поверхности покрытия (просадок, трещин, выбоин и др.) под воздействием многократно прилагаемой нагрузки по полосам наката в связи с общей недостаточной несущей способностью дорожных одежд;

- накопления недопустимых остаточных деформаций под воздействием касательных напряжений, возникающих в конструктивных слоях и подстилающем грунте от транспортной нагрузки, с потерей ровности поверхности покрытия и соответствующего снижения скорости движения до истечения заданного срока службы конструкции;

- усталостных разрушений материала монолитных слоев конструкции под воздействием растягивающих напряжений от многократного приложения транспортной нагрузки с интенсивной потерей транспортно-эксплуатационных свойств.

Уровни надежности K_н принимают в зависимости от категории дороги и типа дорожной одежды.

Требуемые значения коэффициентов прочности назначают в зависимости от категории дороги, типа дорожных одежд и критерия расчета на прочность.

Уровни надежности и требуемые коэффициенты прочности дорожных одежд представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Уровни надежности и требуемые коэффициенты прочности дорожных одежд

Тип дорожных одежд	Категория дороги	Требуемый коэффициент прочности по критерию		Уровень надежности K_н
Тип дорожных одежд	Категория дороги	упругого прогиба	сдвигоустойчивости и растяжения при изгибе	Уровень надежности K_н
Капитальный	I	1,50	1,10	0,98
	II	1,20	1,00	0,95
	III	1,17	1,00	0,92
	IV	1,15	1,00	0,90
Облегченный	III	1,15	1,00	0,90
Облегченный	IV	1,06	0,94	0,85
Переходный	IV	1,02	0,87	0,82

Для городских улиц и дорог уровень надежности и коэффициенты прочности принимают по аналогии с автомобильными дорогами в соответствии с таблицей 6.

Таблица 6 - Соответствие городских улиц и дорог категориям автомобильных дорог общего пользования

Категория улиц и дорог	Аналог категории дороги общего пользования
Магистральные дороги скоростного движения, магистральные улицы общегородского значения непрерывного движения	I
Магистральные дороги регулируемого движения, магистральные улицы общегородского значения регулируемого движения, магистральные улицы районного значения	II
Улицы и дороги местного значения: в общественно-деловых и торговых зонах, в производственных зонах, улицы в зонах жилой застройки в крупных и крупнейших городах, основные улицы сельских поселений	III
Улицы в зонах жилой застройки (за исключением улиц крупных и крупнейших городов), проезды, улицы и дороги сельских поселений (за исключением основных улиц), велосипедные дорожки, тротуары, пешеходные улицы и площади	IV

9.3 Расчет конструкции дорожных одежд по допускаемому упругому прогибу

9.3.1 Расчетом на прочность по допускаемому упругому прогибу проверяют конструкцию дорожных одежд в целом.

Конструкция дорожных одежд удовлетворяет требованиям надежности и прочности по величине упругого прогиба при условии:

(8)

где - общий модуль упругости на поверхности дорожной конструкции;

- минимальный требуемый модуль упругости;

- требуемый коэффициент прочности, определяемый по таблице 5.

Минимальный требуемый модуль упругости E_min, МПа, вычисляют по формуле

(9)

где р - расчетное давление на покрытие в соответствии с ГОСТ 32960;

- суммарное расчетное число приложений приведенной расчетной нагрузки на полосу движения за нормативный межремонтный срок службы проведения работ по капитальному ремонту [см. формулы (4) и (6)];

С - эмпирический параметр, равный для расчетной нагрузки: А-10 - 3,55; А-11,5 - 3,20.

При нагрузке, отличной от А-10 и А-11,5, коэффициент с находят по интерполяции.

Расчет по допускаемому упругому прогибу не проводят при нагрузке на ось более 115 кН.

9.3.2 Требуемый минимальный модуль упругости E_min должен быть не менее указанного в таблице 7 независимо от результата расчета, полученного по формуле (9).

Таблица 7 - Требуемый минимальный модуль упругости нежесткой дорожной одежды

Категория дороги	Минимальный требуемый модуль упругости дорожной одежды E_min, МПа, в зависимости от типа дорожных одежд
Категория дороги	капитальный	облегченный	переходный
I	330	-	-
II	325	-	-
III	310	235	-
IV	250	180	110

Для определения общего модуля упругости многослойную дорожную одежду представляют в виде расчетной схемы, указанной на рисунке 2.

Рисунок 2 - Расчетная схема дорожной одежды

9.3.3 Общий модуль упругости на поверхности i-го слоя определяют на основе решения теории упругости для двухслойной модели (см. рисунок 3): слой конечной толщины h с модулем упругости Е_в лежит на упругом полупространстве (неограниченном снизу) с модулем Е_н.

9.3.4 Исходными данными при расчете дорожной одежды по допускаемому упругому прогибу являются:

- нормативный межремонтный срок проведения работ по капитальному ремонту (в соответствии с ГОСТ Р 58861);

h - верхний слой конечной толщины; Е_в - модуль упругости верхнего слоя; E_н - модуль упругости упругого полупространства, неограниченного снизу (нижнего слоя); Е_общ - модуль упругости на поверхности верхнего слоя

Рисунок 3 - Расчетная схема двухслойной системы для расчета общего модуля упругости

- суммарное число приложений приведенной расчетной нагрузки N_p [формулы (4) или (6)];

- уровень надежности и коэффициент прочности (см. таблицу 5);

- материалы и предварительные толщины слоев дорожной одежды;

- модуль упругости грунта рабочего слоя земляного полотна (см. приложение А);

- модули упругости конструктивных слоев основания по таблицам Г.1 - Г.3, приложение Г;

- модули упругости слоев асфальтобетона, принимаемые во всех ДКЗ, при температуре 10 °С (таблица Г.4, приложение Г);

- минимальный требуемый модуль упругости, определяемый по формуле (9).

9.3.5 Общий модуль упругости на поверхности дорожной одежды определяют по номограммам (рисунки Е.1, Е.2 приложения Е). Расчет конструкции ведут сверху вниз или снизу вверх.

При расчете конструкции сверху вниз выполняют следующие действия:

- вычисляют общий минимальный требуемый модуль упругости Е_общ на поверхности дорожной одежды по формуле

;

(10)

- назначают материалы и толщины всех конструктивных слоев дорожной одежды;

- устанавливают с использованием номограмм (см. рисунки Е.1 и Е.2 приложения Е) по отношениям E_общ/E_в (значение на кривой) и h_в/D (значение на оси абсцисс) общие модули упругости на поверхности каждого конструктивного слоя, вплоть до грунта рабочего слоя. При известных значениях общего модуля упругости на поверхности конструктивного слоя дорожной одежды, модуля упругости материала данного слоя и модуля упругости грунта рабочего слоя по номограммам (рисунки Е.1, Е.2 приложения Е) определяют толщину данного конструктивного слоя дорожной одежды.

При расчете конструкции снизу вверх выполняют следующие действия:

- назначают материалы и толщины всех конструктивных слоев дорожной одежды;

- последовательно рассматривая два слоя: верхний слой конечной толщины и нижний - полупространство по номограммам (см. рисунки Е.1 и Е.2 приложения Е), определяют общий модуль упругости на поверхности дорожной одежды. В этом случае номограммы (рисунки Е.1, Е.2 приложения Е) используют следующим образом: для нижнего слоя дорожной одежды по отношению Е_гр/Е_n (значение на оси ординат) и h_n/D (значение на оси абсцисс) определяют отношение /Е_n (значение на кривой) и вычисляют ;

- затем повторяют расчет для следующего слоя дорожной одежды.

В конце расчета проверяют выполнение условия прочности [см. формулу (8)].

Если условие прочности не выполняется, изменяют толщину одного или нескольких конструктивных слоев дорожной одежды или используют материалы с более высокими модулями упругости для одного или нескольких конструктивных слоев дорожной одежды.

9.3.6 При расчете по упругому прогибу отношение модуля упругости неукрепленных материалов основания к общему модулю упругости нижнего полупространства не рекомендуется принимать более 5.

9.3.7 Алгоритм расчета многослойной конструкции без приведения к упрощенной схеме по критерию упругого прогиба представлен в приложении Д.

9.4 Расчет конструкции дорожной одежды по условию сдвигоустойчивости грунта рабочего слоя земляного полотна и конструктивных слоев из малосвязных материалов

9.4.1 Дорожную одежду проектируют с таким расчетом, чтобы под действием кратковременных или длительных нагрузок в грунте рабочего слоя и конструктивных слоях из малосвязных материалов за весь срок службы не накапливались недопустимые остаточные деформации. Проверку выполняют для расчетного периода.

9.4.2 Недопустимые деформации сдвига в конструкции не будут накапливаться, если в грунте земляного полотна и в конструктивных слоях из малосвязных материалов обеспечено условие:

(11)

где Т - активное напряжение сдвига от действующей кратковременной или длительной нагрузки, МПа;

- предельное напряжение сдвига, превышение которого вызывает нарушение прочности на сдвиг, МПа;

- требуемый коэффициент прочности, определяемый по таблице 5.

9.4.3 Предельное напряжение сдвига Т_пр в грунте рабочего слоя и в малосвязных материалах вычисляют по формуле

(12)

где - коэффициент, учитывающий особенности работы конструкции на границе слоев основания и грунта рабочего слоя или слоя из песка;

- удельное сцепление в грунте рабочего слоя земляного полотна (или в слое малосвязных материалов), принимаемое с учетом расчетной влажности и повторности нагрузки, МПа (см. таблицы В.5 и В.7, приложение В);

- средневзвешенный удельный вес конструктивных слоев, расположенных выше проверяемого слоя, кН/м³, рассчитываемый по формуле

(13)

где - удельный вес i-го слоя, определяемый по таблице Г.7 приложения Г, кН/м³;

- толщина i-го слоя, см;

n - количество слоев, расположенных выше проверяемого слоя;

z - глубина расположения поверхности слоя, проверяемого на сдвигоустойчивость, от верха конструкции, м;

- угол внутреннего трения материала нижнего слоя при статическом действии нагрузки N_p = 1, град.

При расчете на сдвиг грунта рабочего слоя, в случае если нижний слой основания из каменных материалов укладывают непосредственно на грунт рабочего слоя (без дополнительного слоя основания из песка), коэффициент k_д принимают равным:

- нижний слой основания из укрепленных материалов, глинистый грунт (связный) - 1,0;

- нижний слой основания из укрепленных материалов, песчаный грунт (несвязный): 4,5 - для крупного песка, 4,0 - для среднего песка, 3,0 - для мелкого песка и легкой крупной супеси,

- нижний слой основания из неукрепленных материалов, глинистый грунт (связный) - 1,0;

- нижний слой основания из неукрепленных материалов, песчаный грунт (несвязный), в т. ч. легкая крупная супесь - 2,0.

При расчете на сдвиг грунта рабочего слоя, в случае если конструкция дорожной одежды содержит дополнительный слой основания из песка, коэффициент k_д принимают равным:

- 1,0 - глинистый грунт (связный);

- 2,0 - песчаный грунт (несвязный), в т. ч. легкая крупная супесь.

При расчете на сдвиг дополнительного слоя из песка или ПГС коэффициент k_д принимают равным:

- нижний слой основания из укрепленных материалов: 4,5 - для крупного песка и ПГС, 4,0 - для среднего песка, 3,0 - для мелкого песка;

- нижний слой основания из неукрепленных материалов - 2,0.

9.4.4 Активные напряжения сдвига определяют на основании решения теории упругости для двухслойного полупространства при наличии сцепления между слоями. Для практических расчетов используют номограммы, представленные на рисунках Е.3 - Е.50 приложения Е. Номограммы составлены для разных значений угла внутреннего трения. При значениях угла внутреннего трения, отличного от указанных на рисунках Е.3 - Е.50 приложения Е, активные напряжения сдвига от единичной нагрузки определяют путем интерполяции.

Действующие активные напряжения сдвига Т, МПа, вычисляют по формуле

(14)

где - удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки (р = 1), определяемое по номограммам (см. рисунки Е.3 - Е.50 приложения Е);

р - расчетное давление колеса на покрытие (см. таблицу 1), МПа.

9.4.5 В расчетный период года наихудшие условия работы грунта и конструктивных слоев из малосвязных материалов на сдвиг имеют место при наибольших положительных температурах слоев из материалов, содержащих органическое вяжущее. Поэтому при расчете дорожных одежд по условию сдвигоустойчивости значения модуля упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, должны соответствовать температурам: в ДКЗ I и II - 20 °С, в ДКЗ III - 30 °С, в ДКЗ IV - 40 °С, в ДКЗ V - 50 °С (см. таблицу Г.4, приложение Г).

9.4.6 При практических расчетах по условию сдвигоустойчивости многослойную дорожную одежду приводят к двухслойной расчетной модели.

При расчете дорожной конструкции на прочность по условию сдвигоустойчивости грунта рабочего слоя земляного полотна в качестве нижнего полубесконечного слоя модели принимают грунт с его характеристиками, а в качестве верхнего слоя - всю дорожную одежду в соответствии с рисунком 4.

h_в - верхний слой конечной толщины; Е_в - модуль упругости верхнего слоя; Е_н - модуль упругости упругого полупространства, неограниченного снизу (нижнего слоя); - угол внутреннего трения, c_N - удельное сцепление

Рисунок 4 - Расчетная схема двухслойной системы для расчета активного напряжения сдвига в нижнем слое

Толщину верхнего слоя двухслойной модели h_в принимают равной сумме толщин слоев одежды по формуле

(15)

Модуль упругости верхнего слоя двухслойной модели вычисляют как средневзвешенный Е_в по формуле

(16)

где - модуль упругости i-го слоя, МПа;

- толщина i-го слоя, см.

9.4.7 При расчете по условию сдвигоустойчивости дополнительного слоя основания из малосвязных материалов, нижний слой двухслойной модели имеет параметры: удельное сцепление c_N и угол внутреннего трения , принятые для рассчитываемого слоя дорожной одежды из малосвязного материала. Толщину верхнего слоя h_в и модуль упругости верхнего слоя Е_в двухслойной модели вычисляют по формулам (15) и (16) без учета слоя дорожной одежды, рассчитываемого на сдвиг.

Общий модуль упругости нижнего слоя Е_н двухслойной модели на уровне верха рассчитываемого слоя основания из малосвязного материала на сдвиг определяют по номограммам, представленным на рисунках Е.1, Е.2 приложения Е.

9.4.8 Расчет дорожной одежды на кратковременные нагрузки по сдвигоустойчивости грунта рабочего слоя земляного полотна, а также слоях дорожной одежды из малосвязных материалов проводят в следующей последовательности:

- назначают расчетные прочностные характеристики: угол внутреннего трения и удельное сцепление c_N грунта земляного полотна в соответствии с таблицей В.5 и малосвязных материалов в соответствии с таблицей В.7 приложения В;

- модули упругости грунта и материалов конструктивных слоев основания, за исключением асфальтобетона, принимают те же, что в расчете по допускаемому упругому прогибу;

- по таблице Г.4 приложения Г назначают расчетные модули упругости для слоев из асфальтобетона, соответствующие расчетным температурам в весенний период (согласно 9.4.5).

- определяют средневзвешенный модуль упругости слоев дорожной одежды (верхнего слоя двухслойной модели) Е_в по формуле (16);

- по рисункам Е.3 - Е.50 приложения Е по отношениям h_в/D, Е_в/Е_н и при известном угле внутреннего трения нижнего слоя находят активные напряжения сдвига от единичной временной нагрузки;

- по формуле (14) вычисляют активное напряжение сдвига Т в грунте земляного полотна или в песчаном слое одежды;

- по формуле (12) рассчитывают предельное напряжение сдвига Т_пр;

- по формуле (11) проверяют выполнение условия прочности.

Если условие прочности не обеспечено, возможны следующие решения:

- увеличивают толщину одного или нескольких вышележащих слоев;

- заменяют материал одного или нескольких вышележащих слоев более жестким материалом, имеющим более высокий модуль упругости;

- заменяют или укрепляют верхнюю часть грунта рабочего слоя с целью повышения его сдвигоустойчивости;

- применяют геосинтетические материалы, эффективность применения которых должна быть подтверждена соответствующими расчетами.

9.4.9 Алгоритм расчета многослойной конструкции без приведения к упрощенной схеме по условию сдвигоустойчивости подстилающего грунта и конструктивных слоев из малосвязных материалов представлен в приложении Д.

9.5 Расчет на длительную (статическую) нагрузку по сдвигоустойчивости в рабочем слое грунта земляного полотна и малосвязных конструктивных слоях

Расчет на длительную (статическую) нагрузку по сдвигоустойчивости в грунте земляного полотна и конструктивных слоях из малосвязных материалов является:

а) основным:

1) для стоянок автомобилей на парковках, площадках отдыха и т.п.;

2) тротуаров, пешеходных улиц и площадей;

б) дополнительным:

1) для остановочных полос на обочинах автомобильных дорог категории I и укрепленных полос на дорогах категорий II-IV;

2) остановок общественного транспорта;

3) регулируемых перекрестков автомобильных дорог между собой;

4) регулируемых пересечений в одном уровне с железнодорожными путями;

5) пунктов взимания платы на платных автомобильных дорогах и т.п.

Расчет на длительную нагрузку выполняют в следующей последовательности:

- назначают расчетные прочностные характеристики: угол внутреннего трения и удельное сцепление грунта земляного полотна c_{N ст} и малосвязных материалов при N_p = 1 по таблицам В.5 и В.7 (приложение В) соответственно;

- модули упругости грунта и материалов конструктивных слоев основания, за исключением асфальтобетона, принимают те же, что в расчете по упругому допускаемому прогибу;

- по таблице Г.6 (приложение Г) назначают расчетные модули упругости для слоев из асфальтобетона, соответствующие расчетным температурам в весенний период (согласно 9.4.5);

- по рисункам Е.3 - Е.50 определяют активные напряжения сдвига от единичной временной нагрузки при значении угла внутреннего трения грунта или малосвязных слоев, соответствующем длительной нагрузке (N_p = 1);

- по формуле (14) вычисляют активное напряжение сдвига Т в грунте земляного полотна или в малосвязных материалах;

- по формуле (12) рассчитывают предельное напряжение сдвига Т_пр при значении удельного сцепления c_N, соответствующем длительной нагрузке;

- по формуле (11) проверяют выполнение условия прочности.

Если условие прочности не обеспечено, вносят коррективы в конструкцию дорожной одежды.

9.6 Расчет дорожной одежды на сопротивление слоев из асфальтобетона усталостному разрушению от растяжения при изгибе

9.6.1 В слоях покрытия и основания из асфальтобетона напряжения, возникающие при прогибе одежды под действием повторных кратковременных нагрузок, не должны в течение заданного срока службы приводить к образованию трещин от усталостного разрушения.

Образование трещин от усталостного разрушения не будет происходить при условии

(17)

где - наибольшее растягивающее напряжение в слое асфальтобетона, устанавливаемое расчетом;

- требуемый коэффициент прочности, определяемый по таблице 5;

- предельное напряжение на растяжение при изгибе с учетом усталостных явлений, вычисляемое по формуле

(18)

где - нормативное значение предельного сопротивления растяжению при изгибе (см. таблицу Г.5, приложение Г);

- коэффициент, учитывающий снижение прочности вследствие усталостных явлений при многократном приложении нагрузки;

- коэффициент, учитывающий снижение прочности во времени от воздействия природно-климатических факторов (см. таблицу 8);

- коэффициент вариации прочности асфальтобетона на растяжение при изгибе, равный 0,1;

t - коэффициент нормированного отклонения (см. таблицу В.3, приложение В).

Таблица 8 - Значения коэффициента k₂, учитывающего снижение прочности во времени от воздействия природно-климатических факторов

Материал расчетного слоя	Значения коэффициента k₂
ЩМА, SMA. асфальтобетон для ВСП и НСП	0,85
Асфальтобетон для ВСО	0,80

Коэффициент k₁, учитывающий снижение прочности вследствие усталостных явлений при многократном приложении нагрузки, вычисляют по формуле

(19)

где - коэффициент, учитывающий различие в реальном и лабораторном режимах растяжения (см. таблицу Г.5, приложение Г);

m - показатель степени, зависящий от свойств материала рассчитываемого слоя (см. таблицу Г.5, приложение Г);

- суммарное расчетное число приложений приведенной расчетной нагрузки на полосу движения за нормативный межремонтный срок службы проведения работ по капитальному ремонту дорожной одежды (в соответствии с ГОСТ Р 58861) рассчитывают согласно 7.3.

9.6.2 Наибольшее растягивающее напряжение в пакете слоев из асфальтобетона возникает в нижней зоне нижнего слоя. Дополнительно согласно 13.4 расчет выполняют для вновь устраиваемого слоя асфальтобетона. Для выполнения расчета реальную конструкцию приводят к двухслойной модели с модулем упругости упругого полупространства ниже пакета слоев из асфальтобетона, неограниченного снизу (нижнего слоя) E_общ.н (рисунок 5).

h_в - верхний слой конечной толщины; Е_в - средневзвешенный модуль упругости верхнего слоя; Е_общ.н - модуль упругости упругого полупространства, ниже пакета слоев из асфальтобетона, не ограниченного снизу (нижнего слоя)

Рисунок 5 - Схема двухслойной системы для расчета растягивающих напряжений в слоях асфальтобетона

К верхнему слою модели относят все слои асфальтобетона. Толщину верхнего слоя модели h_в принимают равной сумме толщин, входящих в пакет асфальтобетонных слоев по формуле (15), а значение модуля упругости Е_в устанавливают как средневзвешенное для всего пакета асфальтобетонных слоев по формуле (16).

Нижним (полубесконечным) слоем модели служит часть конструкции, расположенная ниже пакета слоев из асфальтобетона, включая грунт рабочего слоя земляного полотна.

Модули упругости асфальтобетона принимают по таблице Г.5 (приложение Г).

Общий модуль упругости нижнего слоя модели Е_общ.н определяют путем приведения слоистой системы к эквивалентной по жесткости с использованием номограмм, представленных на рисунках Е.1, Е.2 приложения Е.

9.6.3 Растягивающее напряжение при изгибе в монолитном слое от единичной нагрузки при давлении на покрытие р = 1 МПа определяют с использованием номограмм, представленных на рисунках Е.51, Е.52 приложения Е.

Для расчета рекомендуется принимать гладкий контакт между нижним слоем из асфальтобетона и слоем основания дорожной одежды под ним (см. рисунок Е.52). Спаянные контакты рекомендуется принимать между слоями из асфальтобетона (см. рисунок Е.51).

Наибольшее растягивающее напряжение вычисляют по формуле

(20)

где - растягивающее напряжение от единичной нагрузки, определяемое по номограмме (см. рисунки Е.51, Е.52 приложения Е);

р - расчетное давление на покрытие (см. таблицу 1), МПа;

- коэффициент, учитывающий особенности НДС рассчитываемого монолитного слоя, равный 0,85 - для двускатного колеса автомобиля и 1,00 - для односкатного колеса.

9.6.4 Расчет монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе выполняют в следующей последовательности:

- определяют общий модуль упругости основания Е_общ.н на уровне подошвы пакета слоев из асфальтобетона, выполняя расчет конструкции снизу вверх по номограммам, представленным на рисунках Е.1, Е.2 приложения Е;

- приводят конструкцию к двухслойной модели и по отношениям h_в/D и Е_в/Е_общ.н по номограммам, представленным на рисунках Е.51, Е.52 приложения Е, определяют растягивающее напряжение от единичной нагрузки ;

- по формуле (20) вычисляют наибольшее растягивающее напряжение ;

- рассчитывают предельное напряжение на растяжение при изгибе с учетом усталостных явлений R_N по формуле (18) для материала рассчитываемого слоя асфальтобетона;

- проверяют выполнение условия прочности по формуле (17) и при необходимости вносят изменения в конструкцию дорожной одежды: увеличивают толщину слоев асфальтобетона или применяют в слоях основания материалы с более высокими расчетными модулями упругости с целью увеличения общего модуля упругости основания Е_общ.н.

9.6.5 Рекомендации по расчету многослойной конструкции без приведения к упрощенной схеме на сопротивление монолитных слоев покрытия усталостному разрушению от растяжения при изгибе представлены в приложении Д.

9.7 Расчет монолитных оснований на изгиб

9.7.1 В монолитных промежуточных слоях основания, укрепленных неорганическими и комплексными вяжущими, растягивающие напряжения при изгибе могут превысить прочность материала на изгиб.

Конструкция дорожных одежд удовлетворяет требованиям прочности на изгиб при условии

(21)

где - наибольшее растягивающее напряжение в монолитном слое основания, вычисляемое по формуле (20);

- требуемый коэффициент прочности, определяемый по таблице 5.

- предельное напряжение на растяжение при изгибе с учетом усталостных явлений материалов, укрепленных неорганическими или комплексными вяжущими, вычисляемое по формуле

(22)

где - предельное напряжение на растяжение при изгибе (см. таблицу Г.1, приложение Г);

- коэффициент, учитывающий воздействие попеременного замораживания - оттаивания, равный 0,95;

- коэффициент усталости, учитывающий снижение прочности материалов, укрепленных неорганическими и комплексными вяжущими, за исключением асфальтобетона, при многократном приложении нагрузки, вычисляемый по формуле

(23)

где - приведенная интенсивность движения к расчетной нагрузке на одну полосу движения на конец межремонтного срока проведения работ по капитальному ремонту дорожной одежды, вычисляемая по формуле (3).

9.7.2 Растягивающее напряжение при изгибе от единичной нагрузки и при давлении на покрытие р = 1 МПа в промежуточном монолитном слое определяют по номограмме, представленной на рисунке Е.53 приложения Е.

9.7.3 Многослойную конструкцию предварительно приводят к трехслойной, где средним является рассчитываемый монолитный слой толщиной h₂ с модулем упругости Е₂ (см. рисунок Е.53 приложения Е).

Расчетные модули упругости слоев из асфальтобетона следует принимать в зависимости от ДКЗ при температуре, соответствующей расчету дорожных одежд по критерию сдвигоустойчивости (по 9.4.5).

9.7.4 Промежуточные монолитные слои на изгиб целесообразно рассчитывать в следующей последовательности:

- определяют средневзвешенный модуль упругости конструктивных слоев, лежащих выше рассчитываемого монолитного слоя Е₁ по формуле (16);

- слои, подстилающие монолитный слой, приводят к эквивалентному по жесткости однородному полупространству с модулем упругости Е₃, который рассчитывают путем последовательного вычисления общих модулей каждой пары смежных слоев по номограммам, представленным на рисунках Е.1, Е.2 приложения Е;

- по номограмме (см. рисунок Е.53 приложения Е) находят растягивающее напряжение в рассчитываемом слое от единичной нагрузки, действующей на поверхности покрытия. Номограммой (см. рисунок Е.53 приложения Е) пользуются следующим образом: при отношении h/D 0,6 из точки на верхней горизонтальной оси, соответствующей отношению h/D, следует провести вертикаль до кривой с известным отношением Е₁/Е₂, а из точки пересечения провести горизонтальную прямую до луча, соответствующего отношению Е₂/Е₃, откуда следует опустить вертикаль на нижнюю горизонтальную ось, где найти значение растягивающего напряжения при давлении р = 1 МПа (см. пунктирные линии на рисунке Е.53 приложения Е); при отношении h/D < 0,6 из точки на верхней горизонтальной оси, соответствующей отношению h/D, следует провести вертикаль до луча с известным отношением Е₂/Е₃, а из точки пересечения провести горизонтальную прямую до кривой, соответствующей отношению Е₁/Е₂, откуда следует опустить вертикаль на нижнюю горизонтальную ось, где найти значение растягивающего напряжения при давлении р = 1 МПа;

- расчетное значение наибольшего растягивающего напряжения в монолитном слое основания находят по формуле (20) при коэффициенте k_в, учитывающем особенности НДС рассчитываемого монолитного слоя, равном 1,0;

- определяют предельное напряжение на растяжение при изгибе материалов, укрепленных неорганическими или комплексными вяжущими R_пр по формуле (22);

- проверяют выполнение условия прочности по формуле (21) и при необходимости вносят изменения в конструкцию дорожной одежды.

10 Проверка дорожной конструкции на морозоустойчивость

10.1 В районах сезонного промерзания грунтов на участках дорог, находящихся в неблагоприятных грунтово-гидрологических условиях, наряду с требуемой прочностью должна быть обеспечена достаточная морозоустойчивость дорожных одежд и земляного полотна.

10.2 Конструкция удовлетворяет требованиям по морозоустойчивости при соблюдении условия

(24)

где - расчетное (ожидаемое) морозное пучение грунта земляного полотна;

- допустимая величина морозного пучения в соответствии с ГОСТ Р 59120.

В соответствии с ГОСТ Р 59120 при сроке службы дорожной одежды между капитальными ремонтами до 10 лет расчетное значение пучения от воздействия низких температур не должно превышать предельно допустимого значения морозного пучения, а при сроке службы дорожной одежды между капитальными ремонтами более 10 лет расчетное значение пучения на поверхности покрытия от воздействия низких температур не должно превышать 80 % предельно допустимого значения морозного пучения.

10.3 Не требуется специальных мер по защите дорожных одежд от морозного пучения в следующих случаях:

- в районах с глубиной промерзания менее 0,6 м;

- при земляном полотне, сложенном на всю глубину промерзания из непучинистых или слабопучинистых грунтов;

- если общая толщина дорожной одежды превышает 2/3 глубины промерзания дорожной конструкции (согласно 10.8).

Группы грунтов по степени пучинистости представлены в ГОСТ 33063.

10.4 Основные мероприятия, способствующие обеспечению требуемой морозоустойчивости дорожной одежды и земляного полотна:

- применение непучинистых или слабопучинистых грунтов в соответствии с классификацией ГОСТ 33063 для сооружения рабочего слоя земляного полотна автомобильных дорог в районах сезонного промерзания;

- ограничение поступления влаги в промерзающие слои земляного полотна за счет: достаточного возвышения покрытия над уровнями грунтовых или поверхностных вод (см. таблицы 9, 10); сооружения различных конструкций дренажей; устройства капилляропрерывающих и гидроизолирующих прослоек в дорожных конструкциях;

- устройство теплоизолирующих слоев, исключающих промерзание грунта земляного полотна под дорожными одеждами или ограничивающих ее глубину до пределов, обеспечивающих допускаемое поднятие покрытия, с учетом типа дорожных одежд в соответствии с классификацией по ГОСТ Р 59120.

Оптимальное решение принимают на основании технико-экономического сравнения вариантов применяемых мероприятий по обеспечению требуемой морозоустойчивости дорожной одежды и земляного полотна.

Таблица 9 - Возвышение поверхности покрытия над уровнем грунтовых или поверхностных вод

Грунт рабочего слоя	Наименьшее возвышение поверхности покрытия в пределах ДКЗ, м
Грунт рабочего слоя	II	III	IV	V
Мелкий песок, легкая крупная супесь, легкая супесь	1,1 ___ 0,9	0,9 ___ 0,7	0,75 ____ 0,55	0,5 ___ 0,3
Пылеватый песок, пылеватая супесь	1,5 ___ 1,2	1,2 ___ 1,0	1,1 ___ 0,8	0,8 ___ 0,5
Легкий суглинок, тяжелый суглинок, глины	2,2 ___ 1,6	1,8 ___ 1,4	1,5 ___ 1,1	1,1 ___ 0,8
Тяжелая пылеватая супесь, легкий пылеватый суглинок, тяжелый пылеватый суглинок	2,4 ___ 1,8	2,1 ___ 1,5	1,8 ___ 1,3	1,2 ___ 0,8
Примечание - В числителе - возвышение поверхности покрытия над УГВ, верховодки или длительно (более 30 сут) стоящих поверхностных вод, в знаменателе - то же, над поверхностью земли на участках с необеспеченным поверхностным стоком или над уровнем кратковременно (менее 30 сут) стоящих поверхностных вод.

Схему увлажнения грунта рабочего слоя земляного полотна определяют по таблице 10.

Таблица 10 - Расчетные схемы увлажнения грунта рабочего слоя

Расчетная схема увлажнения грунта рабочего слоя	Источник увлажнения	Условия отнесения к данной расчетной схеме увлажнения
1	Атмосферные осадки	Для насыпей на участках 1-го типа местности по условиям увлажнения. Для насыпей на участках местности 2-го и 3-го типов по условиям увлажнения при возвышении поверхности покрытия над расчетным УГВ и уровнем поверхностных вод или над поверхностью земли, более чем в 1,5 раза превышающем требования таблицы 9. Для насыпей на участках 2-го типа при расстоянии от уреза поверхностной воды (отсутствующей не менее 2/3 летнего периода) более 5-10 м при супесях; 2-5 м при легких пылеватых суглинках и 2 м при тяжелых пылеватых суглинках и глинах (меньшие значения принимают для грунтов с большим числом пластичности; при залегании различных грунтов следует принимать наибольшее значение). В выемках в песчаных и глинистых грунтах при уклонах кюветов более 20 % (в ДКЗ I, II и III) и при возвышении поверхности покрытия над расчетным УГВ, более чем в 1,5 раза превышающем требования таблицы 9. При применении специальных методов регулирования водно-теплового режима (капилляропрерывающие, гидроизолирующие, теплоизолирующие и армирующие прослойки, дренаж и т.п.), назначаемых по специальным расчетам
2	Кратковременно стоящие (до 30 сут) поверхностные воды, атмосферные осадки	Для насыпей на участках 2-го типа местности по условиям увлажнения при возвышении поверхности покрытия не менее требуемого по таблице 16 и не более чем в 1,5 раза превышающего эти требования и при крутизне откосов не менее 1:1,5 и простом (без берм) поперечном профиле насыпи. Для насыпей на участках 3-го типа местности при применении специальных мероприятий по защите от грунтовых вод (капилляропрерывающие и гидроизолирующие слои, дренаж), назначаемых по специальным расчетам, при отсутствии длительно (более 30 сут) стоящих поверхностных вод и выполнении условий, указанных в предыдущем абзаце. В выемках в песчаных и глинистых грунтах при уклонах кюветов менее 20 % (ДКЗ I и II) и возвышении поверхности покрытия над расчетным УГВ, более чем в 1,5 раза превышающем требования таблицы 9
3	Грунтовые или длительно (более 30 сут) стоящие поверхностные воды, атмосферные осадки	Для насыпей на участках 3-го типа местности по условиям увлажнения при возвышении поверхности покрытия, отвечающем требованиям таблицы 9, но не превышающем их более чем в 1,5 раза. То же для выемок, в основании которых имеется УГВ, расположение которого по глубине не превышает требования таблицы 9 более чем в 1,5 раза

10.5 Дорожные одежды рассчитывают на морозоустойчивость для характерных участков дороги, сходных по грунтово-гидрологическим условиям, подстилаемых одинаковыми грунтами, имеющими одну и ту же конструкцию земляного полотна (насыпь, нулевые отметки или выемка).

10.6 Требуемую по критерию морозоустойчивости толщину дорожных одежд определяют по номограммам (см. рисунок 6), предварительно определив ординату морозного пучения при осредненных условиях I_пуч.ср по формуле

(25)

где - допустимая величина морозного пучения (в соответствии с ГОСТ Р 59120);

- коэффициент, учитывающий влияние расчетной глубины залегания уровня грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод (см. рисунок 7);

- коэффициент, зависящий от степени уплотнения грунта рабочего слоя (см. таблицу 11);

- коэффициент, учитывающий влияние гранулометрического состава грунта основания насыпи, принимаемый: для песков - 1,0; супесей - 1,1; суглинков - 1,3; глин - 1,5;

- коэффициент, учитывающий влияние нагрузки от собственного веса вышележащей конструкции на грунт в промерзающем слое (см. рисунок 8);

- коэффициент, зависящий от относительной влажности грунта (см. таблицу 12).

Таблица 11 - Коэффициент K_пл, зависящий от степени уплотнения грунта рабочего слоя

Коэффициент уплотнения К_упл	K_пл для грунта
Коэффициент уплотнения К_упл	пылеватого песка, легкой супеси, пылеватой супеси, тяжелой пылеватой супеси, легкого и тяжелого суглинка, легкого и тяжелого пылеватого суглинка, глины	легкой крупной супеси, песка
1,03-1,00	0,8	1,0
1,01-0,98	1,0	1,0
0,97-0,95	1,2	1,1
0,94-0,90	1,3	1,2
Св. 0,90	1,5	1,3

Таблица 12 - Коэффициент K_вл, зависящий от относительной влажности грунта W/W_т

Относительная влажность грунта W/W_т	0,6 и менее	0,7	0,8	0,9
K_вл	1,0	1,1	1,2	1,3

Примечание - Цифры на кривых - группа грунта по степени пучинистости.

Для грунта группы II по степени пучинистости кривую IIа выбирают при 2-й и 3-й схемах увлажнения грунта рабочего слоя, кривую IIб - при 1-й схеме увлажнения грунта рабочего слоя.

Рисунок 6 - Графики для определения требуемой толщины дорожной одежды h_д.о по критерию морозоустойчивости в зависимости от глубины промерзания z_пр

10.7 Для существующей дорожной конструкции расчетное (ожидаемое) морозное пучение грунта земляного полотна L_пуч вычисляют по формуле

(26)

Если I_пуч > I_доп, то морозоустойчивость дорожной конструкции не обеспечена и требуется разработка мероприятия по уменьшению величины пучения (увеличение толщины дорожной одежды, замена грунта рабочего слоя земляного полотна на непучинистый грунт или другие мероприятия) при капитальном ремонте или реконструкции автомобильной дороги.

1 - пылеватая супесь, тяжелая пылеватая супесь, легкий и тяжелый суглинок, легкий и тяжелый пылеватый суглинок, глина; 2 - песок, легкая крупная супесь, легкая супесь

Рисунок 7 - Зависимость коэффициента K_угв от расстояния от низа дорожной одежды до расчетного уровня Н_у (УГВ или УПВ)

Рисунок 8 - Зависимость коэффициента K_нагр от глубины промерзания z_пр от поверхности покрытия

10.8 Глубину промерзания дорожной конструкции z_пр допускается вычислять по формуле

(27)

где - средняя глубина промерзания для данного района, устанавливаемая с использованием карт изолиний (см. рисунок 9).

10.9 При глубине промерзания дорожной конструкции z_пр до 2,0 м величину морозного пучения при осредненных условиях I_пуч.ср устанавливают по графикам, представленным на рисунке 6, а при глубине промерзания дорожной конструкции z_пр от 2,0 до 3,0 м - по формуле

(28)

где - величина морозного пучения при глубине промерзания дорожной конструкции z_пр, равной 2,0 м;

а, b, с - коэффициенты, которые при глубине промерзания дорожной конструкции z_пр от 2,0 до 2,5 м равны 1,00; 0,16 и 2,00 соответственно, а при глубине промерзания дорожной конструкции z_пр от 2,5 до 3,0 м равны 1,08; 0,08 и 2,50 соответственно.

Рисунок 9 - Карта изолиний средней глубины промерзания z_пр.ср грунтов

10.10 Допускается дополнительно выполнять расчет на морозоустойчивость в соответствии с иными нормативными документами и технической документацией в данной области.

Расчет дорожной одежды с применением теплоизолирующих материалов выполняют по методикам, приведенным в соответствующих нормативных документах и технической документации.

11 Осушение дорожных одежд и грунта рабочего слоя

11.1 Дренирующий слой в конструкциях дорожных одежд со слоями из зернистых материалов на земляном полотне из глинистых и песчаных пылеватых грунтов необходим:

- в ДКЗ II и III - для всех схем увлажнения грунта рабочего слоя;

- в ДКЗ IV и V - для третьей схемы увлажнения грунта рабочего слоя.

11.2 Возможны следующие конструктивные решения устройства дренирующего слоя на автомобильных дорогах (см. рисунок 10):

- дренирующий слой отсыпается на всю ширину земляного полотна с поперечными уклонами от 20 до 40 , обеспечивающими сток воды на откосы (см. рисунок 10 а);

- отвод воды осуществляется с помощью продольных геодрен и поперечных выпусков на расстоянии от 50 до 80 м друг от друга в зависимости от продольных уклонов на дороге (см. рисунок 10 б);

- дренирующий слой отсыпается на ширину проезжей части и краевых полос без водоотводящих устройств (см. рисунок 10 в).

На рисунке 10 расстояние h от низа дренирующего слоя или от низа труб-дрен на откосе до поверхности земли при типе 1 местности по характеру и степени увлажнения, уровня кратковременно стоящих поверхностных вод (до 30 сут) при типе 2 местности и длительно стоящих поверхностных вод (более 30 сут) или грунтовых вод при типе 3 местности принимают равным более 0,20 м. Полученная общая высота земляного полотна Н должна быть увязана с руководящей отметкой - рекомендуемой величиной возвышения поверхности покрытия в разных ДКЗ в соответствии с таблицей 9.

а - устройство дренирующего слоя на всю ширину земляного полотна

б - устройство дренирующего слоя на ширину проезжей части и краевых полос с отводом воды по дренажным трубам

в - устройство дренирующего слоя на ширину проезжей части и краевых полос без устройства водоотводных устройств

В - ширина земляного полотна; Н - высота насыпи; h - возвышение низа дренирующего слоя или труб-дрен над поверхностью земли или уровнем воды; b - ширина от оси до укрепленной обочины; а - ширина укрепленной обочины; с - расстояние от края упрепленной обочины до бровки земляного полотна

Рисунок 10 - Конструктивные решения дренирования дорожной одежды

В городских условиях, как правило, применяют конструкцию дренажа с трапецеидальным ровиком (см. рисунок 11).

В рассмотренных конструкциях возможно применение геосинтетических дренирующих материалов, в том числе композиционных.

1 - дренажная труба; 2 - зона движения свободной воды; 3 - зона движения капиллярной воды; 4 - щебеночная (песчаная) подготовка под дренажную трубу

L - длина пути фильтрации; b₁ - ширина ровика поверху; b₂ - ширина ровика понизу; h₀ - уровень воды в трубе-дрене; h_под - толщина слоя щебеночной подготовки под дренажную трубу; h - глубина ровика от низа трубы-дрены; h_к - высота капиллярного поднятия воды в песчаном слое

Рисунок 11 - Конструкция дренажа с ровиком

Выбор каждого конкретного мероприятия по осушению дорожной конструкции проводят на основе технико-экономического сравнения вариантов.

11.3 Дренажную конструкцию следует проектировать с учетом объема притока воды, поступающей в основание дорожной одежды в расчетный период, фильтрационной способности материала дренирующего слоя и конструкции земляного полотна.

Значительному уменьшению притока поверхностной воды к земляному полотну могут также способствовать монолитные слои дорожной одежды из материалов (грунтов), укрепленных вяжущими.

Проектирование мероприятий по осушению дорожной одежды осуществляют в следующей последовательности:

- дорогу разделяют на однородные участки по грунтово-гидрологическим условиям с учетом особенностей конструкции земляного полотна и конструктивного решения по дренированию;

- для однородных участков определяют количество воды, поступающей в основание за сутки и за расчетный период, предусматривая меры по ограничению притока воды в дорожную конструкцию;

- намечают варианты дренажных конструкций;

- обосновывают расчетом толщину дренирующего слоя для данных условий или определяют минимально требуемый коэффициент фильтрации для дренирующего материала в соответствии с 6.11.4 и 6.12.1.

11.4 В зависимости от конкретных условий дренажную конструкцию автомобильной дороги рассчитывают на работу:

- по принципу осушения (см. рисунки 10 а, б и рисунок 11);

- по принципу поглощения (см. рисунок 10 в).

Дренирующий слой, работающий по принципу осушения, необходимо устраивать из песков и др. пористых материалов с коэффициентом фильтрации не менее 2 м/сут, по принципу поглощения - не менее 1 м/сут.

11.5 Общий приток воды в весеннее время года на 1 м² проезжей части Q и средний приток воды на 1 м² проезжей части в сутки q определяют по таблице 13.

Таблица 13 - Объем воды, поступающей в основание дорожной одежды

ДКЗ	Схема увлажнения рабочего слоя	Объем воды, поступающей в основание дорожной одежды из грунта Q/q
ДКЗ	Схема увлажнения рабочего слоя	супеси легкой и песка пылеватого	суглинка легкого и тяжелого и глины	суглинка легкого пылеватого и тяжелого пылеватого	супеси пылеватой и супеси тяжелой пылеватой
II	1	15/2,5	20/2	35/3	80/3,5
	2	25/3	50/3	80/4	130/4,5
	3	60/3,5	90/4	130/4,5	180/5
III	1	10/1,5	10/1,5	15/2	30/3
	2	15/2	25/2	30/2,5	40/3
	3	25/2,5	40/2,5	50/3,5	60/4
IV и V	3	20/2	20/2	30/2,5	40/3
Примечания 1 В числителе приведен объем воды Q (л/м²) покрытия, поступающей в основание дорожной одежды за весь расчетный период, в знаменателе q л/(). 2 Для насыпей, возведенных из непылеватых грунтов, высотой более требуемой (см. таблицу 9) в ДКЗ II принимают средний приток воды на 1 м² проезжей части в сутки q, равный 1,5 л/(). 3 При наличии разделительной полосы для участков, проходящих в нулевых отметках, насыпей высотой менее требуемой (см. таблицу 9) в ДКЗ II, расчетные значения среднего притока воды на 1 м² проезжей части в сутки q повышают на 20 %.

11.6 Для дренирующего слоя, работающего по принципу осушения, расчетный приток воды в дренирующий слой q_p, м³/сут на 1 м² проезжей части, вычисляют по формуле

(29)

где q - средний приток воды, л на 1 м² проезжей части в сутки (см. таблицу 13);

- коэффициент "пик", учитывающий неустановившийся режим поступления воды из-за неравномерного оттаивания и выпадения атмосферных осадков (см. таблицу 14);

- коэффициент гидрологического запаса, учитывающий снижение фильтрационной способности дренирующего слоя в процессе эксплуатации дороги (см. таблицу 14);

- коэффициент, учитывающий накопление воды в местах изменения продольного уклона;

- коэффициент, учитывающий снижение притока воды при принятии специальных мер по регулированию водно-теплового режима (см. таблицу 15).

Коэффициент К_вог определяют при одинаковых направлениях продольных уклонов на продольном профиле по номограмме (см. рисунок 12), а при встречных уклонах - по формуле

(30)

где - коэффициент фильтрации, м/сут;

- средняя продолжительность запаздывания работы водоотводящих устройств, принимаемая в ДКЗ II равной от 4 до 6 сут, в ДКЗ III - от 3 до 4 сут (большие значения для мелких песков);

и - абсолютная величина уклонов, доли единицы;

n - пористость дренирующего слоя, доли единицы.

Таблица 14 - Значения коэффициента "пик" K_пик и коэффициента гидрологического запаса K_г

ДКЗ	Схема увлажнения	K_пик для грунтов		K_г для пылеватых грунтов
ДКЗ	Схема увлажнения	непылеватых	пылеватых	K_г для пылеватых грунтов
II	1	1,5	1,5	1,0/1,0
	2	1,5	1,6	1,2/1,2
	3	1,6	1,7	1,3/1,2
III	1	1,4	1,5	1,0/1,0
	2	1,4	1,5	1,1/1,0
	3	1,5	1,6	1,2/1,1
IV и V	3	1,5	1,3	1,1/1,0
Примечания 1 Для непылеватых грунтов K_г = 1,0. 2 В числителе указаны значения K_г - для дорог категорий I и II, в знаменателе - категорий III и IV.

Таблица 15 - Значения коэффициента К_р, учитывающего снижение притока воды в дренирующий слой

Мероприятие	Схема увлажнения	К_р для грунта рабочего слоя
Мероприятие	Схема увлажнения	легкой супеси	легкого суглинка	тяжелого суглинка, глины
Укрепление обочин	1	0,70	0,75	0,80
Укрепление обочин	2 и 3	0,85	0,95	0,95
Монолитные слои основания с содержанием воздушных пустот материала до 5 %	1	0,80	0,80	0,80
	2 и 3	0,90	0,90	0,90
Монолитные слои основания с содержанием воздушных пустот материала от 5 % до 10 %	1	0,90	0,90	0,90
	2 и 3	0,95	0,95	0,95
Примечания 1 При применении пылеватых грунтов коэффициент К_р = 1,0. 2 Если предусмотрено несколько мероприятий, то каждое из них учитывают в отдельности по формуле (29).

i₁ и i₂ - продольные уклоны выше и ниже перелома продольного профиля; K_ф - коэффициент фильтрации, м/сут; n - коэффициент пористости дренирующего слоя в долях единицы (значения уклонов принимают по абсолютной величине)

Рисунок 12 - Номограмма для определения коэффициента K_вог, учитывающего накопление воды в местах изменения вогнутого профиля

11.7 Полную толщину дренирующего слоя по способу осушения h_п (см. рисунок 13) вычисляют по формуле

(31)

где - толщина слоя полностью насыщенного водой, м;

- дополнительная толщина слоя, зависящая от капиллярных свойств материала: для крупных песков h_зап составляет 0,10 м; для средних песков - 0,15 м; для мелких песков - 0,20 м.

В - ширина проезжей части; С - ширина обочины; L - длина пути фильтрации; h_п - толщина дренирующего слоя; h_нас - толщина слоя, насыщенного водой; h_зап - толщина слоя с капиллярно-связанной водой; h₀ - уровень воды в трубе-дрене

Рисунок 13 - Схема работы дренирующего слоя

Во всех случаях полную толщину дренирующего слоя h_п следует принимать не менее 0,20 м.

11.8 Для дренирующего слоя, работающего по принципу осушения, толщину слоя, полностью насыщенного водой, h_нас устанавливают в зависимости от длины пути фильтрации L и расчетной величины притока воды q_p.

Для мелких, средних и крупных песков с коэффициентом фильтрации менее 10 м/сут расчет выполняют по номограмме, представленной на рисунке 14.

i - поперечный уклон низа дренирующего слоя; L - длина пути фильтрации; - погонный приток воды; K_ф - коэффициент фильтрации песка, м/сут

Рисунок 14 - Номограмма для расчета толщины дренирующего слоя, полностью насыщенного водой, h_нас, из мелких, средних и крупных песков с коэффициентом фильтрации менее 10 м/сут

При односкатном поперечном профиле погонный приток воды , м³/сут на 1 м длины дороги, определяют по формуле

(32)

При двускатном поперечном профиле погонный приток воды , м³/сут на 1 м длины дороги, определяют по формуле

(33)

где - расчетный объем притока воды;

В - ширина проезжей части, м.

Необходимую толщину слоя, полностью насыщенного водой, h_нас определяют по ординате а (см. рисунок 14) по формуле

(34)

где а - ордината, снятая с графика (см. рисунок 14);

L - длина пути фильтрации, равная половине ширины дренирующего слоя при двускатном поперечном профиле и полной его ширине - при односкатном поперечном профиле.

Для крупных песков с коэффициентом фильтрации более 10 м/сут толщину дренирующего слоя, полностью насыщенного водой, h_нас определяют по рисунку 15.

i - поперечный уклон низа дренирующего слоя; L - длина пути фильтрации; q_p - расчетный объем притока воды, м³/м² в сутки; K_ф - коэффициент фильтрации песка, м/сут

Рисунок 15 - Номограмма для расчета толщины дренирующего слоя, полностью насыщенного водой, h_нас, из крупных песков с коэффициентом фильтрации более 10 м/сут

11.9 По принципу поглощения рассчитывают толщину дренирующего слоя для конструктивного решения, показанного на рисунке 10 в.

Кроме того, на участках дорог с многополосной проезжей частью, где невозможно обеспечить длину пути фильтрации L менее или равную 10 м, дренирующий слой рассчитают на поглощение всего количества воды, поступающей за весь расчетный период.

Полную толщину дренирующего слоя h_п, работающего по принципу поглощения, вычисляют по формуле, основанной на сравнении объема воды, подлежащего размещению, и объема свободных пор в материале дренирующего слоя

(35)

где Q - расчетное количество воды, накапливающейся в дренирующем слое за весь расчетный период, л/м² (см. таблицу 13);

n - пористость материала в уплотненном состоянии, в долях единицы, определяемая в лаборатории по ГОСТ 33063, либо принимаемая от 0,28 до 0,40 (большее значение для песка мелкого, меньшее для песка крупного);

- коэффициент заполнения пор влагой в материале дренирующего слоя к началу оттаивания, определяемый по таблице 16.

Таблица 16 - Значение коэффициента

Толщина дренирующего слоя h_п, м	Значение коэффициента для ДКЗ II при пористости n
Толщина дренирующего слоя h_п, м	0,40	0,36	0,32	0,28
До 0,1	0,49	0,59	0,68	0,78
0,2	0,43	0,52	0,62	0,71
0,3	0,37	0,46	0,55	0,65
0,4	0,30	0,40	0,49	0,58
0,5 и более	0,24	0,33	0,42	0,51
Примечания 1 Промежуточные значения определяют по интерполяции в зависимости от пористости песка и толщины дренирующего слоя. 2 В ДКЗ III величину следует уменьшить на 20 %.

11.10 Дренирующий слой в дренажной конструкции с углубленными продольными ровиками (см. рисунок 11), усиливающими процесс движения воды в мелком песке и песке среднем, рассчитывают с использованием номограмм, представленных на рисунке 16.

По номограммам (см. рисунок 16) получают сразу полную толщину дренирующего слоя h_п в зависимости от крупности песка, расчетного объема притока воды в дренирующий слой q_р, коэффициента фильтрации материала дренирующего слоя K_ф, длины пути фильтрации L и поперечного уклона низа дренирующего слоя i.

L - длина пути фильтрации; q_p - расчетный объем притока воды, м³/м² в сутки; K_ф - коэффициент фильтрации материала, м/сут; - уклон низа дренирующего слоя, i = 0,02; - уклон низа дренирующего слоя, i = 0,04

Рисунок 16 - Номограмма для расчета дренирующего слоя в конструкции с углубленными продольными ровиками

Для более точных расчетов дренажной конструкции с углубленными продольными ровиками (см. рисунок 11) используют формулу для расчета коэффициента фильтрации, в которой учитывают конструктивные особенности конструкции

(36)

где L - длина пути фильтрации, м;

- расчетный объем притока воды, м³/м² в сутки;

- разность напоров, м, вычисляемых по формуле

(37)

здесь i - поперечный уклон низа дренирующего слоя, доли единицы;

L - длина пути фильтрации, равная расстоянию от оси дороги при двухскатном профиле до внутренней бровки ровика, м;

h - глубина ровика до низа дрены, равная 0,7 h_к (высоты капиллярного поднятия воды в материале дренирующего слоя), м; h_к принимают 0,5 для мелкого песка и 0,4 для среднего песка;

- глубина фильтрационного потока в дренирующем слое непосредственно у продольной дрены; для песков средних h₀ = 0,03 м, для мелких песков h₀ = 0,05 м;

- толщина слоя, полностью насыщенного водой, м;

- дополнительная толщина дренирующего слоя, м;

- коэффициент расхода воды в капиллярной зоне; для мелких песков = 0,3, а для средних и крупных песков = 0,4.

11.11 Пример расчета конструкции дорожных одежд на прочность, морозоустойчивость и осушение представлен в приложении Е.

12 Расчет дорожных одежд на обочинах и разделительных полосах

12.1 Обочины укрепляют для обеспечения защиты от размыва поверхностными водами, загрязнения и разрушения под воздействием нагрузки от транспортных средств.

12.2 В пределах ширины обочины дорожную одежду устраивают:

- на краевой полосе, служащей упором для дорожных одежд проезжей части дороги, шириной 0,5 м на дорогах категорий II-IV;

- на остановочной полосе шириной 2,5 м, предназначенной для вынужденной остановки автомобилей на дорогах категории I;

- на укрепленной части обочины на дорогах категорий II-IV.

На разделительной полосе на дорогах категорий I и II (при четырех полосах движения) дорожную одежду устраивают в пределах краевой полосы шириной 0,75 м.

12.3 Конструкция укрепления и используемые материалы должны обеспечивать заезд на обочину транспортных средств с расчетной нагрузкой без возникновения деформаций, превышающих по величине и характеру допустимые значения.

При новом строительстве, реконструкции, а также капитальном ремонте в случае уширения проезжей части краевые полосы на обочинах и на разделительной полосе устраивают совместно с уширяемой проезжей частью, и они должны иметь ту же конструкцию. При капитальном ремонте в случае невозможности обеспечения аналогичной конструкции покрытия на краевой полосе обочин, краевой полосе разделительной полосы и места разворотов на разделительной полосе следует устраивать по типу дорожной одежды на основной проезжей части.

Дорожные одежды остановочных полос на автомобильных дорогах категории I рекомендуется устраивать с конструкцией аналогичной дорожной одежде проезжей части. Остановочные полосы должны быть дополнительно проверены на воздействие длительной (статической) нагрузки.

12.4 Дорожные одежды на укрепленной части обочины на дорогах категорий II-IV рассчитывают на интенсивность, равную 1/3 интенсивности, приходящейся на крайнюю правую полосу проезжей части.

Такое решение целесообразно прежде всего для участков дорог, где вследствие высокой интенсивности движения может возникнуть необходимость пропуска потока по укрепленной части обочины в отдельные кратковременные "пиковые" периоды роста интенсивности движения, когда уширение дорожной одежды проезжей части нецелесообразно или невозможно по технико-экономическим условиям.

Дорожные одежды укрепленной части обочины рассчитывают по всем критериям прочности, аналогично дорожным одеждам проезжей части, включая расчет на статическую нагрузку. В качестве расчетной нагрузки принимают те же нагрузку и коэффициенты прочности, что и при расчете дорожных одежд проезжей части.

12.5 Толщину каждого слоя конструкции укрепления следует принимать не ниже значений, рекомендуемых ГОСТ Р 59120.

Материал покрытия проезжей части, краевых и остановочных полос, при их совместном устройстве, для исключения разного сцепления, как правило, должен быть одинаковым.

12.6 На земляном полотне из пылеватых грунтов в ДКЗ I, II и III при 2-м и 3-м типах местности по условиям увлажнения должна быть выполнена проверка конструкции краевых полос и остановочной полосы на морозоустойчивость, аналогично выполняемой при расчете дорожных одежд проезжей части (см. раздел 10).

12.7 Покрытия конструкций укрепления обочин автомобильных дорог, проходящих через населенные пункты и сельскохозяйственные угодья, не должны содержать материалов, способствующих пылеобразованию, а в населенных пунктах - дополнительно обладающих канцерогенными свойствами.

13 Расчет слоев усиления дорожных одежд

13.1 Усиление дорожных одежд необходимо, если коэффициент прочности при расчете по критерию допускаемого упругого прогиба в расчетный период года менее 1.

Усиление дорожных одежд проводят:

- с целью улучшения транспортно-эксплуатационных характеристик и увеличения прочности конструкций дорожных одежд без изменения категории дороги;

- в случаях, когда по результатам оценки прочности одежды с учетом дальнейшего роста интенсивности движения можно ожидать прогрессирующего разрушения дорожной одежды в ближайшее время.

Как правило, в этих случаях существующие слои усиливают путем устройства одного или нескольких слоев покрытия из асфальтобетона с использованием существующей конструкции дорожной одежды в качестве основания после выравнивания поперечного и продольного профилей путем фрезерования слоев покрытия или устройства выравнивающего слоя из соответствующих материалов.

13.2 Тип нового покрытия не должен быть менее совершенным, чем покрытие усиливаемых дорожных одежд.

При переводе дорог низких категорий в более высокие существующие дорожные одежды частично разбирают и поверх них укладывают несколько слоев основания и покрытия. Как правило, при этом уширяют проезжую часть и земляное полотно. На уширенных участках проезжей части устраивают новую конструкцию дорожных одежд, равнопрочную с основной конструкцией дорожных одежд.

13.3 Мероприятия по усилению дорожных одежд назначают с использованием основных положений, изложенных применительно к конструированию новых дорожных одежд, но с учетом особенностей, связанных с наличием существующих.

13.4 Расчет слоев усиления выполняют следующим образом:

- если имеются данные о фактических общих модулях упругости существующих конструкций под колесом расчетного автомобиля, относящихся к периоду наибольшего ослабления конструкции, то толщины слоев усиления следует назначать на основе расчета по критерию допускаемого упругого прогиба всей конструкции с доведением значений коэффициентов прочности до значений, приведенных в таблице 5. Расчет на усталостное разрушение от растяжения при изгибе (по номограмме, представленной на рисунке Е.51 приложения Е) и по условию сдвигоустойчивости следует выполнять только для вновь устраиваемых слоев;

- если отсутствуют достоверные данные о несущей способности существующих дорожных одежд, то допускается проектировать слои усиления на основе материалов обследований, содержащих результаты измерения толщин в соответствии с ГОСТ Р 58349 всех конструктивных слоев одежды, характеристику их состояния и качества, сведения о виде грунта земляного полотна и об условиях его увлажнения. В этом случае толщины слоев усиления одежды следует назначать на основе расчета по допускаемому упругому прогибу всей конструкции, сопротивлению усталостному разрушению от растяжения при изгибе слоев старой и новой частей одежды и сопротивлению сдвигу всех слабосвязных слоев и грунта земляного полотна.

Минимальный требуемый модуль упругости E_min дорожных одежд вычисляют по формуле (9) в зависимости от суммарной интенсивности движения в крайней правой полосе в новый расчетный период.

13.5 Сроки усиления дорожных одежд необходимо определять на основании технико-экономического сравнения вариантов. Если усиление одежды в данное время экономически нецелесообразно, то на участках дорог с недостаточной прочностью дорожной одежды следует ограничить движение транспортных средств в периоды года, неблагоприятные по условиям увлажнения земляного полотна.

13.6 При усилении дорожных одежд должны быть соблюдены условия:

- вместо усовершенствованных облегченных или переходных дорожных покрытий могут быть назначены более совершенные покрытия. Материал дорожного покрытия должен обеспечивать требуемые сцепные свойства и обладать устойчивостью к возникновению сдвигов, наплывов, колейности и волн при высоких температурах;

- толщины слоев усиления не должны быть менее значений, указанных в ГОСТ Р 59120. В противном случае следует рассмотреть вариант применения другого материала для слоя усиления, из которого допускается устраивать более тонкий слой. При необходимости предусмотреть два слоя усиления, нижний слой усиления устраивают из менее прочных и дорогостоящих материалов, чем верхний слой.

Библиография

[1]

ОДМ 218.3.1.005-2021

Проектирование нежестких дорожных одежд. Методические рекомендации по расчету параметров напряженно-деформированного состояния многослойных конструкций при воздействии колесных нагрузок

Откройте актуальную версию документа прямо сейчас

Получить бесплатный доступ

Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.

Приложение А (справочное). Методика и пример определения условий движения при назначении вида асфальтобетонной смеси

Приложение Б (рекомендуемое). Методика и примеры определения расчетных температур слоя и назначения допустимых к применению марок битумного вяжущего

Приложение В (справочное). Расчетные характеристики грунтов рабочего слоя земляного полотна, песка и песчано-гравийных смесей для слоев основания

Приложение Г (справочное). Расчетные характеристики материалов конструктивных слоев

Приложение Е (обязательное). Номограммы для определения напряженно-деформированного состояния

Приложение Ж (справочное). Пример расчета конструкции дорожной одежды капитального типа

Откройте актуальную версию документа прямо сейчас