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

Приложение Ж
(справочное)

Пример
расчета конструкции дорожной одежды капитального типа

Ж.1 Пример 1

Необходимо запроектировать дорожную одежду капитального типа для участка автомобильной дороги IБ категории на участке перегона между транспортными развязками.

Ж.1.1 Исходные данные:

ГАРАНТ:

Нумерация подпунктов приводится в соответствии с источником

а) область проектирования - Нижегородская;

б) количество полос движения - 4 в обоих направлениях;

в) ДКЗ - II ₂;

г) тип местности по увлажнению - 2;

д) номер района проектирования, соответствующий количеству расчетных дней в году - 3;

е) количество расчетных дней в году Т _рдг = 125;

ж) тип дорожной одежды - капитальный;

и) тип нормативной нагрузки А-11.5:

1) статическая нагрузка на колесо Р = 57,50 кН;

2) давление на покрытие р = 0,8 МПа;

3) диаметр отпечатка при расчете на подвижную нагрузку D = 34,50 см;

к) заданный уровень надежности K _н = 0,98 (см. таблицу 5);

л) коэффициенты прочности (см. таблицу 5):

1) по допускаемому упругому прогибу  = 1,50;

2) по условию сдвигоустойчивости грунта и малосвязного материала слоя основания; по условию сопротивления монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе  = 1,10;

м) показатель изменения интенсивности движения q = 1,03;

н) срок службы дорожной одежды Т _сл = 24 года;

п) максимально допустимая глубина колеи по ГОСТ Р 50597 - 2 см;

р) тип земляного полотна - насыпь;

с) грунт рабочего слоя земляного полотна - легкая крупная супесь;

т) глубина промерзания грунта рабочего слоя - 1,55 м;

у) расстояние от низа дорожной одежды до уровня грунтовых вод - 2,80 м.

Состав движения на конец нормативного межремонтного срока проведения работ по капитальному ремонту (24-й год эксплуатации дороги) в обоих направлениях приведен в таблице Ж.1.

Таблица Ж.1 - Фактическая и приведенная интенсивность движения

Схема	Наименование	Коэффициент приведения S i	Интенсивность N i, авт./сут	Приведенная интенсивность N iS i, ед./сут
	Легковые автомобили, небольшие грузовики (фургоны) и другие автомобили с прицепом и без него	0,0015	10 500	16
	Двухосные грузовые автомобили	1,51	1205	1820
	Трехосные грузовые автомобили	2,33	200	466
	Четырехосные грузовые автомобили	2,56	200	512
	Четырехосные автопоезда	2,54	1000	2540
	Пятиосные автопоезда	2,13	500	1065
	Трехосные седельные автопоезда	2,38	500	1190
	Четырехосные седельные автопоезда	2,96	1000	2960
	Пятиосные седельные автопоезда (двухосный тягач)	2,83	200	566
	Пятиосные седельные автопоезда (трехосный тягач)	3,01	500	1505
	Шестиосные седельные автопоезда	2,12	200	424
	Автомобили с семью и более осями	1,58	300	474
	Автобусы	1,19	300	357
Итого: N iS i = 13895.

Ж.1.2 Расчет суммарного числа приложений расчетной нагрузки

Ж.1.2.1 Расчет приведенной интенсивности движения представлен в таблице Ж.1. Коэффициенты приведения приняты в соответствии с ПНСТ 541-2021.

Ж.1.2.2 Приведенную интенсивность движения к воздействию расчетной нагрузки N _р на полосу движения на конец нормативного межремонтного срока проведения работ по капитальному ремонту T _сл рассчитывают по формуле (3):

.

При четырех полосах в обоих направлениях f _пол = 0,45.

Суммарное число приложений приведенной расчетной нагрузки рассчитывают по формуле (6) настоящего стандарта:

.

Ж.1.3 Выбор типа асфальтобетона для устройства слоев покрытия и ВСО

По методике, представленной в приложении А, определяют:

- суммарное число приложений приведенной расчетной нагрузки с учетом круглогодичного использования дороги (Т _год = 365 сут):

для слоев покрытия:

.

для ВСО:

.

В соответствии с ГОСТ Р 58401.1 при  > 5,6 млн ед. для устройства слоев покрытия и ВСО следует выбрать смеси для дорог с экстремально тяжелыми условиями движения (Э).

Ж.1.4 Назначение конструкции дорожной одежды толщин конструктивных слоев

Марки битумного вяжущего по ГОСТ Р 58400.1 и ГОСТ Р 58400.2 для слоев асфальтобетона определены в приложении Б.

В конструкции дорожной одежды применяют следующие материалы:

- SMA 16 по ГОСТ Р 58401.2 на битумных вяжущих по ГОСТ Р 58400.1 с марками от PG 69,3 - 33,4 (ФАКТ), а также с марками от PG 70 - 34 или на битумных вяжущих по ГОСТ Р 58400.2 с марками от PG 58(V) - 34 - 5 см (в расчет принимают 3 см);

- SP-22Э по ГОСТ Р 58401.1 на битумных вяжущих по ГОСТ Р 58400.1 с марками от PG 64,0 - 30,4 (ФАКТ), а также с марками от PG 64 - 34 или на битумных вяжущих по ГОСТ Р 58400.2 с марками от PG 52(V) - 34 - 8 см;

- SP-32Э по ГОСТ Р 58401.1 на битумных вяжущих по ГОСТ Р 58400.1 с марками от PG 60,0 - 28,4 (ФАКТ), а также с марками от PG 64 - 34 или на битумных вяжущих по ГОСТ Р 58400.2 с марками от PG 46(V) - 34 - 16 см;

- ЩПС, укрепленная цементом, М40 по ПНСТ 322-2019 - 15 см;

- щебень фракции свыше 31,5 до 63 мм из прочных изверженных пород М1000 по ГОСТ 32703, уложенный по способу заклинки, - 31 см;

- средний песок по ГОСТ 32824 с содержанием пылеватых и глинистых частиц до 5 % - 21 см.

Ж.1.5 Назначение расчетных характеристик конструктивных слоев дорожной одежды и грунта рабочего слоя

Расчетные характеристики конструктивных слоев дорожной одежды приведены в таблице Ж.2.

Расчетные характеристики грунта - легкой крупной супеси определяют следующим образом:

- модуль упругости грунта по таблице В.6 (приложение В) Е _гр = 65,00 МПа.

- прочностные характеристики по таблице В.7 (приложение В):

- при расчете на подвижную нагрузку с учетом  = 15 461 365 ед.: c _N = 0,002 МПа;  = 23,00°;

- при расчете на статическую нагрузку в зависимости от  = 1: c _{N ст} = 0,006 МПа;  = 31,00°.

Расчетные прочностные характеристики среднего песка определяют по таблице В.7 (приложение В):

- при расчете на подвижную нагрузку в зависимости от  = 15 461 365 ед.: c _N = 0,002 МПа;  = 26,00°;

- при расчете на статическую нагрузку в зависимости от  = 1: c _{N ст} = 0,005 МПа;  = 33,00°.

Ж.1.6 Результаты расчета дорожной одежды на прочность на многократное кратковременное воздействие подвижных нагрузок

Ж.1.6.1 Расчет на прочность по допускаемому упругому прогибу

Расчет по допускаемому упругому прогибу выполняют в следующей последовательности:

- определяют минимальный требуемый модуль упругости конструкции по эмпирической формуле (9) при С = 3,20:

;

- определяют общий модуль упругости конструкции E _общ по номограмме (см. рисунки Е.1, Е.2). Расчет выполняют снизу вверх.

Результаты расчета общего модуля упругости конструкции дорожной одежды приведены в таблице Ж.3 и на рисунке Ж.1;

- определяют коэффициент прочности:

.

Условие прочности по допускаемому упругому прогибу выполнено.

Ж.1.6.2 Расчет по условию сдвигоустойчивости подстилающего грунта (легкой крупной супеси)

Расчетная схема конструкции приведена на рисунке Ж.2.

Расчет выполняют в следующей последовательности:

- определяют средневзвешенный модуль упругости вышележащих слоев по формуле (16) настоящего стандарта:

;

- по отношениям: E _ср/E _гр = 862,926/65,000 = 13,28, /D = 0,940/0,345 = 2,725 и  = 23° с использованием номограмм (см. рисунки Е.30, Е.32) находят удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки  = 0,005268;

- определяют активное напряжение сдвига в грунте по формуле (14) настоящего стандарта при р = 0,8 МПа:

Т = р =  = 0,004214 МПа;

Таблица Ж.2 - Расчетные характеристики конструктивных слоев дорожной одежды

Материал слоя	Модуль упругости, МПа, для расчета			Расчетные характеристики при расчете по усталостному разрушению от растяжения при изгибе			Удельный вес материала , кН/м 3
	по допускаемому упругому прогибу	по условию сдвигоустойчивости (при Т = 20°) на подвижную нагрузку	по усталостному разрушению от растяжения при изгибе	сопротивление растяжению при изгибе R 0, МПа	m
SMA 16 по ГОСТ Р 58401.2 на PG X (от 58,1 до 70,0) - Y (ФАКТ)	3330 *	2115 *	4950 *	9,5	5,5	5,2	24,00
SP-22Э по ГОСТ Р 58401.1 на PG X (от 58,1 до 70,0) - Y (ФАКТ)	4100	2550	6100	9,5	5,5	5,2	24,00
SP-32Э по ГОСТ Р 58401.1 на PG X (от 58,1 до 70,0) - Y (ФАКТ)	3150	2000	5200	8,5	4,7	5,2	24,00
ЩПС, укрепленная цементом, М40 по ПНСТ 322-2019	600	600	600	0,42	-	-	21,00
Гранитный щебень фракции свыше 31,5 до 63 мм М1000 по ГОСТ 32703, уложенный по способу заклинки по ГОСТ 25607	350	350	350	-	-	-	18,00
Средний песок по ГОСТ 32824	120	120	120	-	-	-	19,50
* Модуль упругости снижен на 10 % относительно значений, представленных в таблицах Г.4 и Г.5, т.к. значение температурного диапазона эксплуатации R = (Х + ) допустимой к применению фактической марки битумного вяжущего РG Х - Y (ФАКТ) (см. приложение В) с минимальным диапазоном эксплуатации более 95 (R = 69,3 + 34,4 = 103,7).

Таблица Ж.3 - Результаты расчета общего модуля упругости

N слоя	Материал слоя дорожной одежды	Модуль упругости Е, МПа	Толщина слоя h, см	h/D	Е общ/E I	Общий модуль упругости на поверхности слоев, МПа
1	SMA 16	3330	5 (3) *	0,087	833,64/3330 = 0,2503	= = 885,15
2	SP-22Э	4100	8	0,2319	617,77/4100 = 0,1507	= = 833,64
3	SP-32Э	3150	16	0,4638	279,91/3150 = 0,0889	= = 617,77
4	ЩПС, укрепленная цементом, М40	600	15	0,4348	189,51/600 = 0,3158	= = 279,91
5	Гранитный щебень фракции 31,5-63 мм	350	31	0,8986	86,79/350 = 0,248	= = 189,51
6	Средний песок	120	21	0,6087	65,00/120 = 0,54167	= = 86,79
7	Легкая крупная супесь	65	-	-	-	Е гр = 65,00
* В расчет принимают 3 см.

h 1 = 5 (3) * см	E 1 = 3330 МПа	= 885,15 МПа
h 2 = 8 см	E 2 = 4100 МПа	= 833,64 МПа
h 3 = 16 см	E 3 = 3150 МПа	= 617,77 МПа
h 4 = 15 см	E 4 = 600 МПа	= 279,91 МПа
h 5 = 31 см	E 5 = 350 МПа	= 189,51 МПа
h 6 = 21 см	E 6 = 120 МПа	= 86,79 МПа
	Е гр = 65 МПа

------------------------------

^*_{В расчет принимают 3 см.}

------------------------------

Рисунок Ж.1 - Схема конструкции дорожной одежды и результаты расчета по допускаемому упругому прогибу

h 1 = 5 (3) * см	E 1 = 2115 МПа
h 2 = 8 см	E 2 = 2550 МПа
h 3 = 16 см	E 3 = 2000 МПа
h 4 = 15 см	E 4 = 600 МПа
h 5 = 31 см	E 5 = 350 МПа
h 6 = 21 см	E 6 = 120 МПа
	E гр = 65 МПа

------------------------------

^*_{В расчет принимают 3 см.}

------------------------------

Рисунок Ж.2 - Схема конструкции дорожной одежды для расчета по условию сдвигоустойчивости грунта на воздействие подвижной нагрузки

- определяют предельное напряжение сдвига Т _пр по формуле (12) настоящего стандарта при k _д = 2, c _N = 0,002 МПа,  = 31°, z =  = 0,94 м, средневзвешенном удельном весе вышележащих слоев [см. формулу (13)]:

,

;

- определяют коэффициент прочности:

K _пр =Т _пр/Т = 0,027199/0,004214 = 6,45 >  = 1,10.

Условие прочности по сдвигу в грунте выполнено.

Ж.1.6.3 Расчет по условию сдвигоустойчивости песчаного основания

Расчетная схема конструкции приведена на рисунке Ж.3.

h 1 = 5 (3) * см	E 1 = 2115 МПа
h 2 = 8 см	E 2 = 2550 МПа
h 3 = 16 см	E 3 = 2000 МПа
h 4 = 15 см	E 4 = 600 МПа
h 5 = 31 см	E 5 = 350 МПа
	= 86,79 МПа

------------------------------

^*_{В расчет принимают 3 см.}

------------------------------

Рисунок Ж.3 - Схема конструкции дорожной одежды для расчета по условию сдвигоустойчивости среднего песка на воздействие подвижной нагрузки

Расчет выполняют в следующей последовательности:

- определяют средневзвешенный модуль упругости слоев, расположенных над слоем среднего песка, по формуле (16) настоящего стандарта:

;

- по отношениям:

Е _ср/ = 1076,64/86,79 = 12,40, /D = 0,730/0,345 = 2,116 и  = 26° с использованием номограмм (см. рисунок Е.36) находят удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки  = 0,008483;

- определяют активное напряжение сдвига в среднем песке по формуле (14) настоящего стандарта при р = 0,8 МПа;

Т = р =  = 0,006784 МПа;

- определяют предельное напряжение сдвига Т _пр в среднем песке по формуле (12) настоящего стандарта при k _д = 2, c _N = 0,002 МПа,  = 33°, z =  = 0,73 м, средневзвешенном удельном весе вышележащих слоев [см. формулу (13)]:

;

;

- определяют коэффициент прочности:

.

Условие прочности по сдвигу в песке выполнено.

Ж.1.6.4 Расчет монолитного слоя основания (асфальтобетона SP-32Э) по усталостному разрушению от растяжения при изгибе

Расчетная схема конструкции дорожной одежды приведена на рисунке Ж.4.

h 1 = 5 (3) * см	Е 1 = 4950 МПа
h 2 = 8 см	Е 2 = 6100 МПа
h 3 = 16 см	Е 3 = 5200 МПа
	= 279,91 МПа

------------------------------

^*_{В расчет принимают 3 см.}

------------------------------

Рисунок Ж.4 - Схема конструкции дорожной одежды для расчета слоя асфальтобетона SP-32Э по усталостному разрушению от растяжения при изгибе

Расчет выполняют в следующей последовательности:

- определяют средневзвешенный модуль упругости слоев асфальтобетонов, включая рассчитываемый слой, по формуле (16) настоящего стандарта:

;

- по отношениям: Е _ср/ = 5438,89/279,91 = 19,43, /D = 0,270/0,345 = 0,7826, с использованием номограммы (см. рисунок Е.52), определяют растягивающее напряжение в монолитном слое основания (асфальтобетоне SP-32Э) от единичной нагрузки:  = 1,09.

Расчетное растягивающее напряжение в монолитном слое основания (асфальтобетоне SP-32Э) вычисляют по формуле (20) настоящего стандарта при р = 0,8 МПа:

 = pk _в =  = 0,741 МПа;

- определяют предельное растягивающее напряжение с учетом усталостных явлений R _N в нижнем слое асфальтобетона SP-32Э по формуле (18) настоящего стандарта при коэффициенте k ₁, определяемом при параметрах:  = 5,2, m = 4,7 (таблица Г.5, приложение Г) по формуле (19) настоящего стандарта:

.

;

- определяют коэффициент прочности:

K _пр = R _N/ = 0,8157/0,7410 = 1,1004 >  = 1,1000.

Условие прочности по усталостному разрушению асфальтобетона SP-32Э от растяжения при изгибе выполнено.

Ж.1.6.5 Расчет монолитного слоя основания (ЩПС, укрепленной цементом, М40) по усталостному разрушению от растяжения при изгибе

Расчетные модули упругости слоев из материалов, содержащих органическое вяжущее, принимают при температуре 20 °С, соответствующей расчету дорожной одежды по критерию сдвигоустойчивости грунта и малосвязного слоя основания.

Расчетная схема конструкции дорожной одежды приведена на рисунке Ж.5.

h 1 = 5 (3) * см	E 1 = 2115 МПа
h 2 = 8 см	E 2 = 2550 МПа
h 3 = 16 см	E 3 = 2000 МПа
	E 4 = 600 МПа
	= 189,51 МПа

------------------------------

^*_{В расчет принимают 3 см.}

------------------------------

Рисунок Ж.5 - Схема конструкции дорожной одежды для расчета монолитного слоя основания (ЩПС, укрепленной цементом, М40) по усталостному разрушению от растяжения при изгибе

Расчет выполняют в следующей последовательности:

- определяют средневзвешенный модуль упругости вышележащих слоев асфальтобетонов при температуре 20 °С по формуле (16) настоящего стандарта:

;

- по номограмме (см. рисунок Е.53) по отношениям: /D = 0,420/0,345 = 1,217 (абсцисса), Е _ср/Е ₄ = 2175,74/600 = 3,63 (цифра на кривой) и E ₄/ = 600/189,51 = 3,17 (цифра на луче) определяют растягивающее напряжение в монолитном слое основания (ЩПС, укрепленной цементом, М40) от единичной нагрузки:  = 0,13;

- определяют расчетное растягивающее напряжение в монолитном слое ЩПС, укрепленной цементом, М40 по формуле (20) при р = 0,8 МПа и k _в = 1,0:

;

- определяют предельное растягивающее напряжение с учетом усталостных явлений в монолитном слое ЩПС, укрепленной цементом, М40 по формуле (22) настоящего стандарта:

,

где - нормативное значение предельного сопротивления растяжению (прочности) материала монолитного слоя при изгибе при однократном приложении нагрузки (таблица Г.1, приложение Г);

- коэффициент усталости, учитывающий снижение прочности материалов, укрепленных неорганическими и комплексными вяжущими, при многократном приложении нагрузки, вычисляемый по формуле (23) настоящего стандарта:

;

- определяют коэффициент прочности:

.

Условие прочности по усталостному разрушению монолитного слоя основания (ЩПС, укрепленной цементом, М40) от растяжения при изгибе выполнено.

Вывод: конструкция дорожной одежды удовлетворяет всем критериям прочности.

Ж.1.7 Расчет дорожной одежды на морозоустойчивость

Требуемую по критерию морозоустойчивости толщину дорожной одежды определяют по номограмме (см. рисунок 6) в зависимости от группы грунта по степени пучинистости II по ГОСТ 33063, глубины промерзания z _пр и I _пуч.ср - величины морозного пучения при осредненных условиях, определяемой по формуле (25) настоящего стандарта:

,

где - допустимая величина морозного пучения по ГОСТ Р 59120;

при (считая от низа дорожной одежды) - коэффициент, учитывающий влияние расчетной глубины залегания уровня грунтовых вод (см. рисунок 7);

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

- коэффициент, учитывающий влияние гранулометрического состава грунта основания насыпи, принимаемый для легкой крупной супеси;

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

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

.

По номограмме (см. рисунок 6) определяют для грунта - легкой крупной супеси при 2-й схеме увлажнения грунта рабочего слоя - кривая IIа группы по степени пучинистости при I _пуч.ср = 7,91 см и z _пр = 214 см требуемую толщину дорожной одежды h _д.о.тр = 0 см.

Фактическая толщина дорожной одежды h _д.о = 94 см.

Вывод: морозоустойчивость дорожной одежды обеспечена.

Ж.1.8 Расчет дренирующего слоя

Для грунта рабочего слоя - легкой крупной супеси расчет дренирующего слоя не требуется (таблица 13).

Ж.2 Пример 2

Необходимо запроектировать дорожную одежду капитального типа для участка автомобильной дороги категории IБ на участке перегона между транспортными развязками.

Ж.2.1 Исходные данные:

ГАРАНТ:

Нумерация подпунктов приводится в соответствии с источником

а) область проектирования - Курская;

б) количество полос движения - 4 в обоих направлениях;

в) ДКЗ - III ₂;

г) тип местности по увлажнению - 2;

д) номер района проектирования, соответствующий количеству расчетных дней в году - 3;

е) количество расчетных дней в году Т _рдг = 135;

ж) тип дорожной одежды - капитальный;

и) тип нормативной нагрузки А-11,5:

1) статическая нагрузка на колесо Р = 57,50 кН;

2) давление на покрытие р = 0,8 МПа;

3) диаметр отпечатка при расчете на подвижную нагрузку D = 34,50 см;

к) заданный уровень надежности K _н = 0,98 (см. таблицу 5);

л) коэффициенты прочности (см. таблицу 5):

1) по допускаемому упругому прогибу  = 1,50;

2) по условию сдвигоустойчивости грунта рабочего слоя и малосвязного материала слоя основания; по условию сопротивления монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе  = 1,10;

м) показатель изменения интенсивности движения q = 1,03;

н) срок службы дорожной одежды Т _сл = 24 года;

п) максимально допустимая глубина колеи по ГОСТ Р 50597 - 2 см;

р) тип земляного полотна - насыпь;

с) грунт рабочего слоя земляного полотна - пылеватая супесь;

т) глубина промерзания грунта рабочего слоя земляного полотна - 1,00 м;

у) расстояние от низа дорожной одежды до уровня грунтовых вод - 2,80 м.

Состав движения на конец нормативного межремонтного срока проведения работ по капитальному ремонту (24-й год эксплуатации дороги) в обоих направлениях приведен в таблице Ж.4.

Ж.2.2 Расчет суммарного числа приложений расчетной нагрузки

Ж.2.2.1 Расчет приведенной интенсивности движения представлен в таблице Ж.4. Коэффициенты приведения приняты в соответствии с ПНСТ 541-2021.

Таблица Ж.4 - Фактическая и приведенная интенсивность движения

Схема	Наименование	Коэффициент приведения S i	Интенсивность N i, авт./сут	Приведенная интенсивность N iS i, ед./сут
	Легковые автомобили, небольшие грузовики (фургоны) и другие автомобили с прицепом и без него	0,0015	10 500	16
	Двухосные грузовые автомобили	1,51	1205	1820
	Трехосные грузовые автомобили	2,33	200	466
	Четырехосные грузовые автомобили	2,56	200	512
	Четырехосные автопоезда	2,54	1000	2540
	Пятиосные автопоезда	2,13	500	1065
	Трехосные седельные автопоезда	2,38	500	1190
	Четырехосные седельные автопоезда	2,96	1000	2960
	Пятиосные седельные автопоезда (двухосный тягач)	2,83	200	566
	Пятиосные седельные автопоезда (трехосный тягач)	3,01	500	1505
	Шестиосные седельные автопоезда	2,12	200	424
	Автомобили с семью и более осями	1,58	300	474
	Автобусы	1,19	300	357
Итого: N iS i = 13 895

Ж.2.2.2 Приведенную интенсивность движения к воздействию расчетной нагрузки N _p на полосу движения на конец нормативного межремонтного срока проведения работ по капитальному ремонту Т _сл рассчитывают по формуле (3) настоящего стандарта:

.

При четырех полосах в обоих направлениях f _пол = 0,45.

Суммарное число приложений приведенной расчетной нагрузки рассчитывают по формуле (6) настоящего стандарта:

.

Ж.2.3 Выбор типа асфальтобетона для устройства слоев покрытия и ВСО

По методике, представленной в приложении А, определяют:

- суммарное число приложений приведенной расчетной нагрузки с учетом круглогодичного использования дороги (Т _год = 365 сут):

для слоев покрытия:

;

для ВСО:

.

В соответствии с ГОСТ Р 58401.2 при  > 5,6 млн ед. для устройства слоев покрытия и ВСО следует выбрать смеси для дорог с экстремально тяжелыми условиями движения.

В соответствии с методикой, представленной в приложении Б, для экстремально тяжелых условий движения применяют фактические марки битумного вяжущего:

- ВСП из SMA PG 69,3 - 33,4 по ГОСТ Р 58400.1 и PG 58(V) - 34 по ГОСТ Р 58400.2;

- НСП из SP PG 64,0 - 30,4 по ГОСТ Р 58400.1 и PG 52(V) - 34;

- ВСО из SP PG 60,0 - 28,4 по ГОСТ Р 58400.1 и PG 46(V) - 34 по ГОСТ Р 58400.2.

Ж.2.4 Назначение конструкции дорожной одежды

Для достижения требуемого модуля упругости рабочего слоя его верхнюю часть устраивают из пылеватой супеси, укрепленной цементом, М10 по ПНСТ 322-2019 - 30 см.

В конструкции дорожной одежды применяются следующие материалы (марки битумного вяжущего по ГОСТ Р 58400.1 и ГОСТ Р 58400.2 для слоев асфальтобетона определены в приложении Б):

- SMA 16 по ГОСТ Р 58401.2 на битумных вяжущих по ГОСТ Р 58400.1 с марками от PG 69,3 - 33,4 (ФАКТ), а также с марками от PG 70 - 34 или на битумных вяжущих по ГОСТ Р 58400.2 с марками от PG 58(V) - 34 - 5 см (в расчет принимают 3 см);

- SP-22Э по ГОСТ Р 58401.1 на битумных вяжущих по ГОСТ Р 58400.1 с марками от PG 64,0 - 30,4 (ФАКТ), а также с марками от PG 64 - 34 или на битумных вяжущих по ГОСТ Р 58400.2 с марками от PG 52(V) - 34 - 9 см;

- SP-32Э по ГОСТ Р 58401.1 на битумных вяжущих по ГОСТ Р 58400.1 с марками от PG 60,0 - 28,4 (ФАКТ), а также с марками от PG 64 - 34 или на битумных вяжущих по ГОСТ Р 58400.2 с марками от PG 46(V) - 34 - 13 см;

- ЩПС, укрепленная цементом, М40 по ПНСТ 322-2019 - 14 см;

- щебень фракции свыше 31,5 до 63 мм из прочных изверженных пород М1000 по ГОСТ 32703, уложенный по способу заклинки - 27 см;

- средний песок по ГОСТ 32824 с содержанием пылеватых и глинистых частиц до 5 % - 54 см.

Ж.2.5 Назначение расчетных характеристик грунта рабочего слоя и конструктивных слоев дорожной одежды

Расчетные характеристики грунта рабочего слоя и конструктивных слоев дорожной одежды приведены в таблице Ж.5.

Расчетные характеристики грунта земляного полотна - пылеватой супеси определяются в зависимости от расчетной влажности по формуле (В.1) приложения В при значениях:

- - среднемноголетнее значение относительной влажности (в долях от границы текучести) (таблица В.1, приложение В);

- - поправка к для участков дороги, проходящих в насыпи, с рабочей отметкой не менее, чем руководящая отметка для данного типа грунта и типа местности;

- - поправка в равнинных районах местности;

- - поправка при устройстве на остановочной полосе обочины покрытия из асфальтобетона (таблица В.2, приложение В);

Таблица Ж.5 - Расчетные характеристики грунта рабочего слоя и конструктивных слоев дорожной одежды

Материал слоя	Модуль упругости, МПа, для расчета			Расчетные характеристики при расчете по усталостному разрушению от растяжения при изгибе			Удельный вес материала , кН/м 3
	по допускаемому упругому прогибу (T = 10°)	по условию сдвигоустойчивости (при Т = 30°) на подвижную нагрузку	по усталостному разрушению от растяжения при изгибе	сопротивление растяжению при изгибе R 0, МПа	m
SMA 16 по ГОСТ Р 58401.2 на PG X (от 58,1 до 70,0) - Y (ФАКТ)	3330 *	1125 *	4950 *	9,5	5,5	5,9	24,00
SP-22Э по ГОСТ Р 58401.1 на PG X (от 58,1 до 70,0) - Y (ФАКТ)	4100	1400	6100	9,5	5,5	5,9	24,00
SP-32Э по ГОСТ Р 58401.1 на PG X (от 58,1 до 70,0) - Y (ФАКТ)	3150	1200	5200	8,5	4,7	5,9	24,00
ЩПС, укрепленная цементом, М40 по ПНСТ 322-2019	600	600	600	0,42	-	-	21,00
Гранитный щебень фракции свыше 31,5 до 63 мм М1000 по ГОСТ 32703, уложенный по способу заклинки по ГОСТ 25607	350	350	350	-	-	-	18,00
Средний песок по ГОСТ 32824	120	120	120	-	-	-	19,50
Верхняя часть рабочего слоя: пылеватая супесь, укрепленная цементом, М10 по ПНСТ 322-2019	160	160	160	-	-	-	21,00
* Модуль упругости снижен на 10 % относительно значений, представленных в таблицах Г.4 и Г.5, т.к. значение температурного диапазона эксплуатации R = (Х + ) допустимой к применению фактической марки битумного вяжущего PG X - Y (ФАКТ) (см. приложение В) с минимальным диапазоном эксплуатации более 95 (R = 69,3 + 34,4 = 103,7).

- - коэффициент вариации;

- - коэффициент нормированного отклонения при требуемом уровне надежности K _н = 0,98 (таблица В.3, приложение В);

- - поправка на влияние суммарной толщины слоев дорожной одежды при  < 0,75 (см. рисунок В.2, приложение В).

.

Модуль упругости грунта земляного полотна - пылеватой супеси определяют по таблице В.4 (приложение В) в зависимости от W _p = 0,805 W _т, Е _гр = 31,55 МПа.

Модуль упругости малосвязного слоя основания дорожной одежды среднего песка определяют по таблице В.6 (приложение В): Е _п.ср = 120 МПа.

Расчетные прочностные характеристики среднего песка определяют по таблице В.7 (приложение В) в зависимости от  = 16 698 274 ед.:

c _N = 0,002 МПа; c _{N ст} = 0,005 МПа;  = 26,00°;  = 33,00°.

Ж.2.6 Результаты расчета дорожной одежды на прочность на многократное кратковременное воздействие подвижных нагрузок

Ж.2.6.1 Расчет на прочность по допускаемому упругому прогибу

Расчет по допускаемому упругому прогибу выполняют в следующей последовательности:

- определяют минимальный требуемый модуль упругости конструкции по эмпирической формуле (9) при С = 3,20:

;

- определяют общий модуль упругости конструкции Е _общ по номограмме (см. рисунки Е.1, Е.2). Расчет выполняют снизу вверх.

Результаты расчета общего модуля упругости дорожной одежды приведены в таблице Ж.6 и на рисунке Ж.6.

Таблица Ж.6 - Результаты расчета общего модуля упругости конструкции

N слоя	Материал слоя дорожной одежды	Модуль упругости Е, МПа	Толщина слоя h, см	h/D	Е общ/E i	Общий модуль упругости на поверхности слоев, МПа
1	SMA 16	3330	5 (3) *	0,087	788,84/3330 = 0,2369	= = 839,26
2	SP-22Э	4100	9	0,2609	545,44/4100 = 0,133	= = 788,84
3	SP-32Э	3150	13	0,3768	283,37/3150 = 0,08996	= = 545,44
4	ЩПС, укрепленная цементом, М40	600	14	0,4058	199,70/600 = 0,3328	= = 283,37
5	Гранитный щебень фракцией 31,5-63 мм	350	27	0,7826	106,37/350 = 0,3039	= = 199,70
6	Песок средний	120	54	1,5652	75,56/120 = 0,6296	= = 106,37
-	Верхняя часть рабочего слоя: пылеватая супесь, укрепленная цементом, М10	160	30	0,87	31,55/160 = 0,1972	E р.с = = 75,56 > 60,00
-	Грунт земляного полотна: пылеватая супесь	31,55	-	-	-	Е гр = 31,55
* В расчет принимают 3 см.

- определяют коэффициент прочности:

.

Условие прочности по допускаемому упругому прогибу выполнено.

Общая толщина дорожной одежды h _д.о = 122 (120) ^* см.

h 1 = 5 (3) * см	E 1 = 3330 МПа	= 839,26 МПа
h 2 = 9 см	E 2 = 4100 МПа	= 788,84 МПа
h 3 = 13 см	E 3 = 3150 МПа	= 545,44 МПа
h 4 = 14 см	E 4 = 600 МПа	= 283,37 МПа
h 5 = 27 см	E 5 = 350 МПа	= 199,70 МПа
h 6 = 54 см	E 6 = 120 МПа	= 106,37 МПа
h в.р.с ** = 30 см	Е в.р.с = 160 МПа	Е р.с = 75,56 МПа
	E гр = 31,55 МПа

------------------------------

^*_{В расчет принимают 3 см.}

^**_{Верхняя укрепленная часть рабочего слоя земляного полотна.}

------------------------------

Рисунок Ж.6 - Схема конструкций рабочего слоя и дорожной одежды, результаты расчета по допускаемому упругому прогибу

Ж.2.6.2 Расчет по условию сдвигоустойчивости грунта рабочего слоя, укрепленного вяжущим

Расчет по условию сдвигоустойчивости грунта рабочего слоя, укрепленного вяжущим, не проводят.

Ж.2.6.3 Расчет по условию сдвигоустойчивости малосвязного слоя основания - среднего песка

Расчетная схема конструкции приведена на рисунке Ж.7.

h 1 = 5 (3) * см	Е 1 = 1125 МПа
h 2 = 9 см	Е 2 = 1400 МПа
h 3 = 13 см	Е 3 = 1200 МПа
h 4 = 14 см	Е 4 = 600 МПа
h 5 = 27 см	Е 5 = 350 МПа
	= 106,37 МПа

------------------------------

^*_{В расчет принимают 3 см.}

------------------------------

Рисунок Ж.7 - Схема конструкции дорожной одежды для расчета по условию сдвигоустойчивости малосвязного слоя основания - среднего песка на воздействие подвижной нагрузки

Расчет выполняют в следующей последовательности:

- определяют средневзвешенный модуль упругости слоев, расположенных над слоем среднего песка, по формуле (16) настоящего стандарта:

;

- по отношениям E _ср/ = 748,86/106,37 = 7,04, /D = 0,660/0,345 = 1,913 и  = 26° с использованием номограммы (см. рисунок Е.35) находят удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки  = 0,01469;

- определяют активное напряжение сдвига в среднем песке по формуле (14) настоящего стандарта при р = 0,8 МПа:

Т = р =  = 0,01176 МПа;

- определяют предельное напряжение сдвига Т _пр в среднем песке по формуле (12) настоящего стандарта при k _д = 2, c _N = 0,002 МПа,  = 33°, z =  = 0,66 м, средневзвешенном удельном весе вышележащих слоев:

;

;

- определяют коэффициент прочности:

K _пр = Т _пр/T = 0,02192/0,01176 = 1,86 >  = 1,10.

Условие прочности по сдвигу малосвязного слоя основания из среднего песка выполнено.

Ж.2.6.4 Расчет монолитного слоя основания - асфальтобетона SP-32Э по усталостному разрушению от растяжения при изгибе

Расчетная схема конструкции дорожной одежды приведена на рисунке Ж.8.

h 1 = 5 (3) * см	E 1 = 4950 МПа
h 2 = 9 см	E 2 = 6100 МПа
h 3 = 13 см	E 3 = 5200 МПа
	= 283,37 МПа

------------------------------

^*_{В расчет принимают 3 см.}

------------------------------

Рисунок Ж.8 - Схема конструкции дорожной одежды для расчета слоя асфальтобетона SP-32Э по усталостному разрушению от растяжения при изгибе

Расчет выполняют в следующей последовательности:

- определяют средневзвешенный модуль упругости слоев асфальтобетонов, включая рассчитываемый слой, по формуле (16) настоящего стандарта:

;

- по отношениям E _ср/ = 5494,00/283,37 = 19,39, /D = 0,250/0,345 = 0,7246, с использованием номограммы (см. рисунок Е.52) определяют растягивающее напряжение в монолитном слое основания (асфальтобетоне SP-32Э) от единичной нагрузки:  = 1,216.

Расчетное растягивающее напряжение в монолитном слое основания (асфальтобетоне SP-32Э) вычисляют по формуле (20) настоящего стандарта при р = 0,8 МПа:

;

- определяют предельное растягивающее напряжение с учетом усталостных явлений R _N в монолитном слое основания (асфальтобетоне SP-32Э) по формуле (18) настоящего стандарта при коэффициенте k ₁, определяемом при параметрах:  = 5,9, m = 4,7 (таблица Г.5, приложение Г) по формуле (19) настоящего стандарта:

.

;

- определяют коэффициент прочности:

.

Условие прочности по усталостному разрушению асфальтобетона SP-32Э от растяжения при изгибе выполнено.

Ж.2.6.5 Расчет монолитного слоя основания (ЩПС, укрепленной цементом, М40) по усталостному разрушению от растяжения при изгибе

Расчетные модули упругости слоев из материалов, содержащих органическое вяжущее, принимаются при температуре 30 °С, соответствующей расчету дорожной одежды по критерию сдвигоустойчивости грунта рабочего слоя и малосвязного слоя основания.

Расчетная схема конструкции дорожной одежды приведена на рисунке Ж.9.

h 1 = 5 (3) * см	Е 1 = 1125 МПа
h 2 = 9 см	Е 2 = 1400 МПа
h 3 = 13 см	Е 3 = 1200 МПа
	Е 4 = 600 МПа
	= 199,70 МПа

------------------------------

^*_{В расчет принимают 3 см.}

------------------------------

Рисунок Ж.9 - Схема конструкции дорожной одежды для расчета монолитного слоя основания (ЩПС, укрепленной цементом, М40) по усталостному разрушению от растяжения при изгибе

Расчет выполняют в следующей последовательности:

- определяют средневзвешенный модуль упругости вышележащих слоев асфальтобетонов при температуре 30 °С по формуле (16) настоящего стандарта:

;

- по номограмме на рисунке Е.53 по отношениям /D = 0,390/0,345 = 1,13 (абсцисса), Е _ср/Е ₄ = 1263,00/600 = 2,105 (цифра на кривой) и Е ₄/ = 600/199,70 = 3,005 (цифра на луче) определяют растягивающее напряжение в монолитном слое основания (ЩПС, укрепленной цементом, М40) от единичной нагрузки:  = 0,17;

- определяют расчетное растягивающее напряжение в монолитном слое ЩПС, укрепленной цементом, М40 по формуле (20) при р = 0,8 МПа и k _в = 1,0:

;

- определяют предельное растягивающее напряжение с учетом усталостных явлений в монолитном слое ЩПС, укрепленной цементом, М40 по формуле (22) настоящего стандарта:

,

где - нормативное значение предельного сопротивления растяжению (прочности) материала монолитного слоя при изгибе при однократном приложении нагрузки (таблица Г.1, приложение Г);

- коэффициент усталости, учитывающий снижение прочности материалов, укрепленных неорганическими и комплексными вяжущими, при многократном приложении нагрузки, вычисляемый по формуле (23) настоящего стандарта:

;

- определяют коэффициент прочности:

.

Условие прочности по усталостному разрушению ЩПС, укрепленной цементом, М40, от растяжения при изгибе выполнено.

Ж.2.7 Расчет дорожной одежды на морозоустойчивость

Требуемую по критерию морозоустойчивости толщину дорожной одежды определяют по номограмме (см. рисунок 6) в зависимости от группы грунта по степени пучинистости (см. таблицу 16), глубины промерзания z _пр и I _пуч.ср - величины морозного пучения при осредненных условиях, определяемой по формуле (25) настоящего стандарта:

,

где - допускаемая величина пучения, принимаемая по 7.3.3 ГОСТ Р 59120-2021;

при (считая от низа дорожной одежды) - коэффициент, учитывающий влияние расчетной глубины залегания уровня грунтовых вод (см. рисунок 7);

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

- коэффициент, учитывающий влияние гранулометрического состава грунта основания насыпи, принимаемый для супеси пылеватой;

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

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

.

По номограмме (см. рисунок 6) определяют для грунта - пылеватой супеси группы IV по степени пучинистости при I _пуч.ср = 4,11 см и z _пр = 138 см требуемую толщину дорожной одежды h _д.о.тр = 94 см.

Фактическая толщина дорожной одежды и верхней части укрепленного рабочего слоя h _д.о + h _в.р.с = 120 + 30 = 150 см.

Вывод: морозоустойчивость дорожной одежды обеспечена.

Ж.2.8 Расчет дренирующего слоя

Ж.2.8.1 Исходные данные:

- ширина разделительной полосы а = 5,0 м;

- ширина проезжей части в одном направлении b = 7,50 м;

- ширина обочины с = 3,50 м;

- поперечный уклон низа дренирующего слоя i _поп = 30 ;

- коэффициент заложения откосов земляного полотна m = 1,5;

- коэффициент фильтрации песка K _ф = 5 м/сут;

- пористость песка n = 0,36;

- продольный уклон i _прод = 20 .

Принимают конструктивное решение - устройство песчаного слоя на всю ширину земляного полотна (см. рисунок 10 а).

Ж.2.8.2 Расчет дренирующего слоя по способу осушения

Ж.2.8.2.1 Определяют расчетную величину притока воды q _p в дренирующий слой на 1 м ² по формуле (29) при значениях: q = 3,0 л/м ² сут (см. таблицу 13), K _пик = 1,5 (см. таблицу 14), K _г = 1,1 (см. таблицу 14), K _вог = 1,0, K _р = 1,0 (см. таблицу 15):

.

Ж.2.8.2.2 Определяют длину пути фильтрации L на уровне половины толщины песчаного слоя при односкатном поперечном профиле и заложении откосов 1:1,5 по следующей формуле:

,

где а - ширина разделительной полосы, м;

b - ширина проезжей части в одном направлении, м;

с - ширина обочины, м;

d - длина дренирующего слоя, расположенная в откосной части земляного полотна, равная сумме толщин дорожной одежды до уровня середины дренируемого слоя, умноженной на заложение откосов:

.

.

Ж.2.8.2.3 По номограмме (см. рисунок 14) определяют h _нас - толщину слоя, полностью насыщенного водой при значении погонного удельного притока воды в дорожную конструкцию:

.

При поперечном уклоне корыта 30  и абсциссе /K _ф = 0,0371/5 = 0,0074 ордината номограммы (см. рисунок 14) 3,5 h _нас/L = 0,09.

Вычисляют значение h _нас:

h _нас = /3,50 = 0,39 м.

Ж.2.8.2.4 Вычисляют полную толщину дренируемого слоя [см. формулу (31)]:

h _п = h _нас + h _зап = 0,39 + 0,15 = 0,54 м.

Ж.2.8.3 Расчет дренирующего слоя по способу поглощения

Полную толщину дренирующего слоя, работающего по принципу поглощения, рассчитывают при расчетном притоке воды в дренирующий слой за весь расчетный период Q = 40 л/м ² по формуле (35) настоящего стандарта:

.

Окончательно принимают толщину дренируемого слоя, равную 54 см.

Вывод: принятая конструкция дорожной одежды удовлетворяет всем критериям прочности, морозоустойчивости и осушения.

Ж.3 Пример 3

Необходимо запроектировать дорожную одежду для участков торможения (остановок, пересечений с дорогами категории IV на одном уровне) на автомобильной дороге категории IБ по данным примера 1.

Ж.3.1 Исходные данные

Исходные данные - по примеру 1.

Расчет на кратковременное многократное действие подвижных нагрузок аналогичен примеру 1.

Дополнительно, согласно 9.1.6, дорожную одежду на остановках и остановочных полосах, расположенных на обочинах, перекрестках, на съездах транспортных развязок и подходах к пересечениям с железнодорожными путями проверяют на однократное нагружение длительностью не менее 10 мин (статическую нагрузку).

Расчет выполняют на нормативную нагрузку А-11,5. Параметры расчетной нагрузки при однократном нагружении - (см. таблицу 3).

Статическая нагрузка на колесо Р = 57,5 кН, давление на покрытие р = 0,8 МПа, диаметр при статическом приложении нагрузки D _ст = 30,3 см.

Расчетные характеристики грунта - крупной супеси легкой при  = 1:

.

Расчетные характеристики среднего песка при  = 1:

.

Ж.3.2 Принятая конструкция дорожной одежды - см. Ж.1.4.

Ж.3.3 Расчет конструкции дорожной одежды по условию сдвигоустойчивости грунта на воздействие статической нагрузки

Модули упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, при статическом действии нагрузки в ДКЗ II принимают при температуре 20 °С по таблице Г.6 (см. рисунок Ж.10)

h 1 = 5 (3) * см	E 1 = 330 МПа
h 2 = 8 см	E 2 = 400 МПа
h 3 = 16 см	E 3 = 390 МПа
h 4 = 15 см	E 4 = 600 МПа
h 5 = 31 см	E 5 = 350 МПа
h 6 = 21 см	E 6 = 120 МПа
	E гр = 65 МПа

------------------------------

^*_{В расчет принимают 3 см.}

------------------------------

Рисунок Ж.10 - Схема конструкции дорожной одежды при расчете по условию сдвигоустойчивости грунта на воздействие статической нагрузки

Расчет выполняют в следующей последовательности:

- определяют средневзвешенный модуль упругости вышележащих слоев по формуле (16) настоящего стандарта:

;

- по отношениям: Е _ср/E _гр = 348,94/65,00 = 5,37, /D _ст = 0,940/0,303 = 3,102 и  = 31° по номограмме (см. рисунки Е.40, Е.42) определяют удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки  = 0,006404;

- вычисляют активное напряжение сдвига по формуле (14) настоящего стандарта:

;

- предельное напряжение сдвига в грунте определяют по формуле (12) настоящего стандарта при k _д = 2, c _{N ст} = 0,006 МПа,  = 31°, z =  = 0,94 м, средневзвешенном удельном весе вышележащих слоев:

.

;

- определяют коэффициент прочности:

.

Условие прочности по сдвигу в грунте при воздействии статической нагрузки выполнено.

Ж.3.4 Расчет конструкции дорожной одежды по условию сдвигоустойчивости песчаного основания на воздействие статической нагрузки

Расчетная схема конструкции приведена на рисунке Ж.11.

h 1 = 5 (3) * см	E 1 = 330 МПа
h 2 = 8 см	E 2 = 400 МПа
h 3 = 16 см	E 3 = 390 МПа
h 4 = 15 см	E 4 = 600 Мпа
h 5 = 31 см	E 5 = 350 Мпа
	= 89,17 МПа

------------------------------

^*_{В расчет принимают 3 см.}

------------------------------

Рисунок Ж.11 - Схема конструкции дорожной одежды для расчета по условию сдвигоустойчивости среднего песка на воздействие статической нагрузки

Расчет выполняют в следующей последовательности:

- определяют средневзвешенный модуль упругости слоев, расположенных над слоем среднего песка, по формуле (16) настоящего стандарта:

;

- по отношениям Е _ср/ = 414,79/89,17 = 4,65, /D _ст = 0,730/0,303 = 2,41 и  = 33° с использованием номограммы (см. рисунки Е.42, Е.44) определяют удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки  = 0,01082;

- определяют активное напряжение сдвига в среднем песке по формуле (14):

;

- определяют предельное напряжение сдвига в среднем песке по формуле (12) при k _д = 2, c _{N ст} = 0,005 МПа,  = 33°, z =  = 0,73 м, средневзвешенном удельном весе вышележащих слоев:

;

;

- определяют коэффициент прочности:

.

Условие прочности по сдвигу в песке на воздействие статической нагрузки выполнено.

Вывод: конструкция дорожной одежды на участках торможения дополнительно удовлетворяет критериям прочности по условию сдвигоустойчивости в грунте и песчаном основании при статической нагрузке.

Ж.4 Пример 4

Необходимо запроектировать дорожную одежду для укрепленной части обочины для дороги категории II.

Ж.4.1 Исходные данные

ГАРАНТ:

Нумерация подпунктов приводится в соответствии с источником

а) область проектирования - Нижегородская;

б) количество полос движения - 2 в обоих направлениях;

в) ДКЗ - II ₂;

г) тип местности по увлажнению - 2;

д) номер района проектирования, соответствующий количеству расчетных дней в году - 3;

е) количество расчетных дней в году Т _рдг = 125;

ж) тип дорожной одежды - капитальный;

и) тип нормативной нагрузки А-11,5:

1) статическая нагрузка на колесо Р = 57,50 кН;

2) давление на покрытие р = 0,8 МПа;

3) диаметр отпечатка при расчете на подвижную нагрузку D = 34,50 см;

к) заданный уровень надежности K _н = 0,95 (см. таблицу 5);

л) коэффициенты прочности (см. таблицу 5):

1) по допускаемому упругому прогибу  = 1,20;

2) по условию сдвигоустойчивости грунта и малосвязного слоя основания; по условию сопротивления монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе  = 1,00;

м) показатель изменения интенсивности движения q = 1,03;

н) срок службы дорожной одежды Т _сл = 24 года;

п) максимально допустимая глубина колеи по ГОСТ Р 50597 - 2,5 см;

п) тип земляного полотна - насыпь;

р) грунт рабочего слоя земляного полотна - супесь легкая крупная;

с) глубина промерзания грунта рабочего слоя - 1,55 м;

т) расстояние от низа дорожной одежды до уровня грунтовых вод - 2,80 м.

Ж.4.2 Расчет перспективной интенсивности движения

Приведенная интенсивность движения N _р на полосу движения на конец нормативного межремонтного срока проведения работ по капитальному ремонту Т _сл:

N _р = 3570 ед./сут.

Согласно 12.4 дорожные одежды на укрепленных полосах на дорогах категорий II-IV рассчитывают на интенсивность, равную 1/3 интенсивности, приходящейся на крайнюю правую полосу проезжей части.

Приведенная интенсивность движения N _р для укрепленной части обочины на конец нормативного межремонтного срока проведения работ по капитальному ремонту Т _сл составляет:

N _р = 3570/3 = 1190 ед./сут.

Суммарное число приложений приведенной расчетной нагрузки рассчитывают по формуле (6) настоящего стандарта:

.

Ж.4.3 Выбор типа асфальтобетона для устройства слоев покрытия и ВСО

По методике, представленной в приложении А, определяют:

- суммарное число приложений приведенной расчетной нагрузки с учетом круглогодичного использования дороги (Т _год = 365 сут):

для слоев покрытия:

;

для ВСО:

.

В соответствии с ГОСТ Р 58401.1 на асфальтобетонные смеси при  > 5,6 млн ед. для устройства слоев покрытия и ВСО следует выбрать смеси для дорог с экстремально тяжелыми условиями движения.

Ж.4.4 Назначение конструкции дорожной одежды и ориентировочных толщин конструктивных слоев:

- SP-16Э на битумных вяжущих по ГОСТ Р 58400.1 с марками от PG 69,3 - 33,4 (ФАКТ), а также с марками от PG 70 - 34 или на битумных вяжущих по ГОСТ Р 58400.2 с марками от PG 58(V) - 34 - 5 см (в расчет принимают 2,5 см);

- SP22Э по ГОСТ Р 58401.1 на битумных вяжущих по ГОСТ Р 58400.1 с марками от PG 64,0 - 30,4 (ФАКТ), а также с марками от PG 64 - 34 или на битумных вяжущих по ГОСТ Р 58400.2 с марками от PG 52(V) - 34 - 12 см;

- щебень фракции свыше 31,5 до 63 мм из прочных изверженных пород М1000 по ГОСТ 32703, уложенный по способу заклинки, - 32 см;

- песок средний по ГОСТ 32824 с содержанием пылеватых и глинистых частиц до 5 % - 21 см.

Ж.4.5 Назначение расчетных характеристик конструктивных слоев дорожной одежды и грунта рабочего слоя

Расчетные характеристики конструктивных слоев дорожной одежды приведены в таблице Ж.7.

Расчетные характеристики грунта - легкой крупной супеси определяют следующим образом:

- модуль упругости грунта по таблице В.6 (приложение В) Е _гр = 65,00 МПа.

- сдвиговые характеристики по таблице В.7 (приложение В):

- при расчете на подвижную нагрузку в зависимости от  = 2 706 310 ед.:

;

- при расчете на статическую нагрузку в зависимости от  = 1: c _{N ст} = 0,006 МПа;  = 31,00°.

Расчетные прочностные характеристики среднего песка определяют по таблице В.7 (приложение В):

- при расчете на подвижную нагрузку в зависимости от  = 2 706 310 ед.:

;

- при расчете на статическую нагрузку в зависимости от  = 1: c _{N ст} = 0,005 МПа;

.

Ж.4.6 Результаты расчета дорожных одежд на прочность на кратковременное многократное действие подвижных нагрузок

Согласно 12.4 дорожные одежды укрепленных полос рассчитывают по всем критериям прочности, аналогично дорожным одеждам проезжей части. В качестве расчетной нагрузки принимают нагрузку и коэффициенты прочности, что и при расчете дорожных одежд проезжей части.

Ж.4.6.1 Расчет на прочность по допускаемому упругому прогибу

Расчет по допускаемому упругому прогибу выполняют в следующей последовательности:

- определяют минимальный требуемый модуль упругости конструкции по эмпирической формуле (9), при С = 3,20:

;

- определяют общий модуль упругости конструкции Е _общ по номограмме (см. рисунки Е.1, Е.2), выполняя расчет снизу вверх.

Результаты расчета общего модуля упругости конструкции приведены в таблице Ж.8 и на рисунке Ж.12.

Таблица Ж.7 - Расчетные характеристики конструктивных слоев дорожной одежды

Материал слоя	Модуль упругости, МПа, для расчета			Расчетные характеристики при расчете по усталостному разрушению от растяжения при изгибе			Удельный вес материала , кН/м 3
	по допускаемому упругому прогибу	по условию сдвигоустойчивости (при Т = 20°) на подвижную нагрузку	по усталостному разрушению от растяжения при изгибе	сопротивление растяжению при изгибе R 0, МПа	m
SP-16Э по ГОСТ Р 58401.1 на PG X (от 58,1 до 70,0) - Y (ФАКТ)	3960 *	2295 *	5490 *	9,5	5,5	5,2	24,00
SP-22Э по ГОСТ Р 58401.1 на PG X (от 58,1 до 70,0) - Y (ФАКТ)	4100	2550	6100	9,5	5,5	5,2	24,00
Гранитный щебень фракции свыше 31,5 до 63 мм М1000, уложенный по способу заклинки	350	350	350	-	-	-	18,00
Средний песок	120	120	120	-	-	-	19,50
* Модуль упругости снижен на 10 % относительно значений, представленных в таблицах Г.4 и Г.5, т.к. значение температурного диапазона эксплуатации R = (Х + ) допустимой к применению фактической марки битумного вяжущего PG X - Y (ФАКТ) (см. приложение В) с минимальным диапазоном эксплуатации более 95 (R = 69,3 + 34,4 = 103,7).

Таблица Ж.8 - Результаты расчета общего модуля упругости

N слоя	Материал слоя дорожной одежды	Модуль упругости Е, МПа	Толщина слоя h, см	h/D	E общ/E i	Общий модуль упругости на поверхности слоев, МПа
1	SP-16Э	3960	5 (2,5)	0,0725	413,58/3960 = 0,1044	= = 447,43
2	SP-22Э	4100	12	0,3478	191,97/4100 = 0,0468	= = 413,58
3	Гранитный щебень фракции 31,5-63 мм М1000, уложенный по способу заклинки	350	32	0,9275	86,79/350 = 0,248	= = 191,97
4	Средний песок	120	21	0,6087	65,00/120 = 0,5417	= = 86,79
-	Легкая крупная супесь	65	-	-	-	E гр = 65,00

Схема конструкции и результат расчета по допускаемому упругому прогибу приведены на рисунке Ж.12.

h 1 = 5 (2,5) * см	Е 1 = 3960 МПа	= 447,43 МПа
h 2 = 12 см	Е 2 = 4100 МПа	= 413,58 МПа
h 3 = 32 см	Е 3 = 350 МПа	= 191,97 МПа
h 4 = 21 см	Е 4 = 120 МПа	= 86,79 МПа
	Е гр = 65 МПа

------------------------------

^*_{В расчет принимают 2,5 см.}

------------------------------

Рисунок Ж.12 - Схема конструкции дорожной одежды и результаты расчета по допускаемому упругому прогибу

- определяют коэффициент прочности:

.

Прочность по допускаемому упругому прогибу обеспечена.

Ж.4.6.2 Расчет по условию сдвигоустойчивости подстилающего грунта

Расчетная схема конструкции приведена на рисунке Ж.13.

h 1 = 5 (2,5) * см	Е 1 = 2295 МПа
h 2 = 12 см	Е 2 = 2550 МПа
h 3 = 32 см	Е 3 = 350 МПа
h 4 = 21 см	Е 4 = 120 МПа
	Е гр = 65 МПа

------------------------------

^*_{В расчет принимают 2,5 см.}

------------------------------

Рисунок Ж.13 - Схема конструкции дорожной одежды для расчета по условию сдвигоустойчивости грунта на воздействие подвижной нагрузки

Расчет выполняют в следующей последовательности:

- определяют средневзвешенный модуль упругости по формуле (16) настоящего стандарта:

;

- по отношениям E _ср/Е _гр = 741,59/65,00 = 11,41, /D = 0,675/0,345 = 1,957 и  = 23° с использованием номограмм (см. рисунки Е.29, Е.31) находят удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки  = 0,01091;

- определяют активное напряжение сдвига в грунте по формуле (14) настоящего стандарта при р = 0,8 МПа:

;

- определяют предельное напряжение сдвига в грунте Т _пр по формуле (12) настоящего стандарта при k _д = 2, c _N = 0,002 МПа,  = 31°, z =  = 0,675 м, средневзвешенном удельном весе вышележащих слоев:

;

;

- определяют коэффициент прочности

.

Условие прочности по сдвигу в грунте выполнено.

Ж.4.6.3 Расчет по условию сдвигоустойчивости песчаного основания

Расчетная схема конструкции приведена на рисунке Ж.14.

h 1 = 5 (2,5) * см	E 1 = 2295 МПа
h 2 = 12 см	E 2 = 2550 МПа
h 3 = 32 см	E 3 = 350 МПа
	= 86,79 МПа

------------------------------

^*_{В расчет принимают 2,5 см.}

------------------------------

Рисунок Ж.14 - Схема конструкции дорожной одежды для расчета по условию сдвигоустойчивости среднего песка на воздействие подвижной нагрузки

Расчет выполняют в следующей последовательности:

- определяют средневзвешенный модуль упругости слоев, расположенных над слоем среднего песка, по формуле (16) настоящего стандарта:

;

- по отношениям Е _ср/ = 1022,31/86,79 = 11,779, /D = 0,465/0,345 = 1,35 и  = 26° с использованием номограммы (см. рисунок Е.35) находят удельное активное напряжение сдвига в среднем песке от единичной нагрузки  = 0,01968;

- определяют активное напряжение сдвига в среднем песке по формуле (14) настоящего стандарта при р = 0,8 МПа:

Т = р =  = 0,015744 МПа;

- определяют предельное напряжение сдвига Т _пр в среднем песке по формуле (12) настоящего стандарта при k _д = 2, c _N = 0,002 МПа,  = 33°, z =  = 0,465 м, средневзвешенном удельном весе вышележащих слоев:

;

;

- определяется коэффициент прочности:

.

Условие прочности по сдвигу в песке выполнено.

Ж.4.6.4 Расчет монолитного слоя основания (асфальтобетона SP-22Э) по усталостному разрушению от растяжения при изгибе

Расчетная схема конструкции дорожной одежды приведена на рисунке Ж.15.

h 1 = 2,5 см	E 1 = 5490 МПа
h 2 = 12 см	E 2 = 6100 МПа
	= 191,97 МПа

Рисунок Ж.15 - Схема конструкции дорожной одежды для расчета слоев асфальтобетона SP-22Э усталостному разрушению от растяжения при изгибе

Расчет выполняют в следующей последовательности:

- определяют средневзвешенный модуль упругости по формуле (16) настоящего стандарта:

;

- по отношениям Е _ср/ = 5994,83/191,97 = 31,23 и /D = 0,145/0,345 = 0,4203 с использованием номограммы (см. рисунок Е.52) определяют растягивающее напряжение в монолитном слое основания (асфальтобетоне SP-22Э) от единичной нагрузки  = 2,726.

Наибольшие растягивающие напряжения определяют по формуле (20) при р = 0,8 МПа:

;

- определяют предельное растягивающее напряжение с учетом усталостных явлений R _N в нижнем слое асфальтобетона SP-22Э по формуле (18) при коэффициенте k ₁, определяемом при параметрах:  = 5,2, m = 5,5 (таблица Г.5, приложение Г) по формуле (19) настоящего стандарта:

,

;

- определяют коэффициент прочности:

.

Условие прочности по усталостному разрушению асфальтобетона SP-22Э от растяжения при изгибе выполнено.

Вывод: конструкция дорожной одежды удовлетворяет всем критериям прочности.

Ж.4.7 Расчет дорожной одежды на морозоустойчивость

При грунте рабочего слоя - легкой крупной супеси, не относящейся к пылеватым грунтам, расчет конструкции дорожной одежды укрепленной части обочины на морозоустойчивость не требуется.

Ж.4.8 Расчет дренирующего слоя

Для грунта рабочего слоя - легкой крупной супеси расчет дренирующего слоя не требуется (таблица 13).