Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 71405-2024 "Дороги автомобильные общего пользования. Проектирование дорожных одежд. Методика расчета коэффициентов приведения транспортных средств к расчетной осевой нагрузке" (утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 25 июня 2024 г. N 870-ст)

Automobile roads of general use. Road pavement design. Methods of calculating vehicle conversion ratios to design axial loads

УДК 625.7/.8:006.3/.8:006.354
ОКС 93.080.99

Дата введения - 1 августа 2024 г.
с правом досрочного применения
Введен впервые
Взамен ПНСТ 541-2021

Предисловие

1 Разработан Автономной некоммерческой организацией "Научно-исследовательский институт транспортно-строительного комплекса" (АНО "НИИ ТСК") совместно с Федеральным автономным учреждением "Российский дорожный научно-исследовательский институт" (ФАУ "РОСДОРНИИ")

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 25 июня 2024 г. N 870-ст

4 Введен впервые

5 Действует взамен ПНСТ 541-2021

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на проектирование дорожных одежд автомобильных дорог общего пользования и устанавливает методику расчета коэффициентов приведения транспортных средств к расчетной осевой нагрузке.

Применение настоящего стандарта также допускается при проведении соответствующих расчетов на стадии эксплуатации.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

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

ГОСТ 32965 Дороги автомобильные общего пользования. Методы учета интенсивности движения транспортного потока

П р и м е ч а н и е - 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, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 группа сближенных осей: Сгруппированные оси, конструктивно объединенные и/или не объединенные в тележку, с расстоянием между центрами отпечатков колес ближайших осей в продольном направлении не более 2,5 м.

3.2 коэффициент динамичности: Отношение максимальной вертикальной нагрузки от колеса движущегося и колеблющегося автомобиля к нагрузке от неподвижного автомобиля.

3.3 одиночная ось: Ось транспортного средства, центр отпечатка колеса которой расположен на расстоянии более 2,5 м в продольном направлении от центра отпечатка колеса ближайшей оси.

3.4

разрешенная максимальная масса: Масса транспортного средства, устанавливаемая административным органом в качестве максимально допустимой для условий эксплуатации, определяемых этим административным органом. [ГОСТ 33987-2016, пункт 3.28]

3.5 сближенные колеса: Колеса на одной оси, центры отпечатков которых расположены на расстоянии до 2,5 м включительно.

3.6 давление на покрытие от нормативной (расчетной) осевой нагрузки: Отношение вертикальной нагрузки на колесо к контурной площади отпечатка шин на поверхности покрытия.

3.7

тип транспортного средства: Транспортные средства, объединенные по признакам функционального назначения, технических и конструктивных особенностей. [ГОСТ 32965-2014, пункт 2.13]

3.8 многоосное транспортное средство: Транспортное средство, имеющее более двух осей.

3.9 многоосное многоколесное транспортное средство: Многоосное транспортное средство, имеющее более двух колес (двухскатных или односкатных) минимум на одной оси.

3.10

нормативная нагрузка: Модель нагрузки от транспортных средств, установленная по наибольшим значениям временных нагрузок нормальной эксплуатации с учетом перспективы. [ГОСТ 32960-2014, пункт 2.1.4]

3.11 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.

3.12 расчетная осевая нагрузка: Превышающая нормативную, 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 %.

П р и м е ч а н и я

1 При отсутствии такой нагрузки в качестве расчетной принимается нормативная нагрузка.

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

3.13 эквивалентная осевая нагрузка на дорожную одежду многоосного транспортного средства: Осевая нагрузка на дорожную одежду, учитывающая влияние совокупности нагрузок от группы сближенных осей и/или сближенных колес транспортного средства.

4 Сокращения и обозначения

В настоящем стандарте применены следующие сокращения и обозначения:

АК - нормативная нагрузка от автотранспортных средств;

АПВГК - автоматический пункт весового и габаритного контроля транспортных средств;

ТС - транспортное средство;

EUR 13 - европейская классификация транспортного потока по 13 типам транспортных средств.

5 Общие положения

Для расчета дорожной одежды нежесткого и жесткого типов интенсивность движения фактических автомобилей N _i разных марок приводят к эквивалентной по разрушающему действию на дорожную одежду интенсивности движения расчетной осевой нагрузки на одну полосу проезжей части N _p.

При этом учитывают следующие параметры транспортного потока: нагрузку на оси, количество сближенных осей в группе, расстояния между осями, тип колеса (односкатное или двухскатное) и удельное давление на покрытие от колес ТС.

Наиболее полная информация о транспортных потоках на существующих дорогах может быть получена на АПВГК.

При отсутствии данных с АПВГК целесообразно определять интенсивность движения для стандартизированных типов ТС по ГОСТ 32965.

В настоящем стандарте представлены две методики учета весовых параметров транспортного потока, применимые для целей проектирования дорожных одежд нежесткого и жесткого типов:

- методика учета по осредненным данным осевых нагрузок для транспортного потока, распределенного в соответствии с классификацией EUR 13, представленной в ГОСТ 32965. При определении осредненных данных для транспортного потока использованы соответствующие значения разрешенной максимальной массы ТС и осевые нагрузки в зависимости от нормативной (расчетной) нагрузки на ось и количества сближенных осей в группе в соответствии с требованиями действующих нормативных документов и технической документации в данной области;

- методика учета по фактическим данным, полученным на АПВГК, основанная на измерении весовых параметров транспортного потока.

При разработке проектной документации строительства, реконструкции и капитального ремонта автомобильных дорог применяют методику учета по фактическим данным, полученным на АПВГК, основанную на измерении весовых параметров транспортного потока.

При отсутствии фактических данных, полученных на АПВГК, допускается назначать коэффициенты приведения транспортных средств к расчетной осевой нагрузке в соответствии с таблицами А.1 и А.2 приложения А.

6 Расчетные параметры нагрузок для проектирования дорожных одежд

6.1 Расчетная схема нагружения дорожных одежд и расчетные нагрузки на ось и колесо транспортного средства

При проектировании дорожной одежды принимают схему нагружения конструкции колесом автомобиля в виде одной круговой площадки диаметром D, равновеликой отпечатку колеса и передающей покрытию равномерно распределенную нагрузку с давлением р. Схема нагружения представлена на рисунке 1.

Е ₁ - модуль упругости верхнего слоя; h ₁ - толщина верхнего слоя; Е ₂ - модуль упругости нижнего слоя; D - диаметр круга, эквивалентный отпечатку колеса, при статическом приложении нагрузки; р - давление на покрытие

Рисунок 1 - Схема нагружения дорожной одежды, приведенной к двухслойной конструкции, колесом автомобиля в виде одной круговой площадки, равновеликой отпечатку колеса

6.2 Нормативные осевые нагрузки и давление

Расчет дорожных одежд следует выполнять на нормативную осевую нагрузку, соответствующую классу нормативной нагрузки АК согласно ГОСТ 32960, которая включает в себя одну двухосную тележку с нагрузкой на ось 10 К (кН). Класс нагрузки К следует принимать на автомобильных дорогах:

- с капитальным типом дорожной одежды - 11,5 (115 кН);

- с облегченным и переходным типами дорожной одежды - 10,0 (100 кН).

Равномерно распределенную нагрузку вдоль направления движения не учитывают.

Соответствующее значение расчетной статической нагрузки на односкатное или двухскатное колесо принимают равным половине осевой нагрузки.

ТС могут иметь одиночные оси (при расстоянии между осями более 2,5 м) и группы сближенных осей (при расстоянии между осями до 2,5 м включительно). Колес на оси может быть два и более. В пределах одного ТС на осях могут быть как односкатные, так и двухскатные колеса (см. рисунок 2).

G - нагрузка на ось ТС

Рисунок 2 - Схема расчетной нагрузки на одиночную ось

Расстояние между колесами одной оси в поперечном направлении для двухколесных осей допускается принимать 1,8 м - для двухскатных колес; 2,0 м - для односкатных колес.

Расстояние между колесами одной оси в поперечном направлении определяют расстоянием между центрами отпечатков колес.

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

Значение давления колеса на покрытие р согласно ГОСТ 32960 следует принимать равным:

- 800 кПа для автомобильных дорог с капитальным типом дорожной одежды;

- 600 кПа для автомобильных дорог с облегченным и переходным типами дорожной одежды.

6.3 Учет динамической нагрузки

При расчете на динамическую нагрузку вводят коэффициент динамичности, равный 1,3.

Коэффициент динамичности не учитывают при определении коэффициента приведения к расчетной нагрузке для многоосного многоколесного транспортного средства, движущегося со скоростью менее 30 км/ч.

Расчетную динамическую нагрузку от колеса Q _д.р, кН, вычисляют по формуле

,

(1)

где k _д - коэффициент динамичности;

Q _ст.p - расчетная статическая нагрузка от колеса, кН.

Диаметр круговой площадки расчетной динамической нагрузки D _д, см, вычисляют по формуле

,

(2)

где Q _д.р - расчетная динамическая нагрузка на одно колесо, кН;

р - давление от расчетной осевой нагрузки на покрытие, кПа.

7 Методика расчета коэффициентов приведения транспортных средств к расчетной осевой нагрузке

7.1 Расчет коэффициентов приведения к расчетной нагрузке

7.1.1 Коэффициент приведения s _i от проезда одиночной оси ТС со статической осевой нагрузкой G _i характеризует ее разрушающее воздействие на дорожную одежду по сравнению с действием расчетной осевой нагрузки G _p.

Коэффициент приведения s _i от проезда одиночной оси ТС вычисляют по формуле

,

(3)

где G _i - статическая осевая нагрузка ТС, кН;

G _p - расчетная статическая осевая нагрузка, кН;

- показатель степени:  = 4 - для дорожных одежд капитального типа,  = 3 - для дорожных одежд облегченного и переходного типов.

При расчете на кратковременную (динамическую) нагрузку повторное действие одиночных осей с нагрузкой Q _дi на колесо каждой оси считают эквивалентным числу приложений s _i расчетной динамической нагрузки Q _д.р, вычисляемой по формуле (1).

Коэффициент приведения s _i от проезда одиночной оси ТС допускается вычислять через соотношение между нагрузками от их колес по формуле

,

(4)

где Q _дi - нагрузка на колесо i-й оси движущегося ТС (с учетом коэффициента динамичности), кН;

Q _д.р - расчетная динамическая нагрузка от колеса, вычисляемая по формуле (1), кН;

- показатель степени:  = 4 - для дорожных одежд капитального типа,  = 3 - для дорожных одежд облегченного и переходного типов.

7.1.2 Коэффициент приведения s _i от колеса одной оси движущегося многоосного многоколесного ТС к расчетной нагрузке следует определять с учетом влияния на напряженно-деформированное состояние дорожной одежды эквивалентной нагрузки как от данного колеса с нагрузкой Q _i, так и от сближенных осей и колес (данной оси и соседних осей) по формуле

,

(5)

где - эквивалентная динамическая нагрузка на i-e колесо (с одиночными или спаренными шинами) группы сближенных осей с учетом коэффициента динамичности, кН, определяемая в соответствии с 7.3;

Q _д.р - расчетная динамическая нагрузка от колеса, кН.

7.1.3 Для ТС суммарный коэффициент приведения s _сум, характеризующий разрушающее воздействие проезда этого ТС по сравнению с однократным приложением расчетной нагрузки, определяют суммированием коэффициентов приведения всех его осей по формуле

,

(6)

где m - число осей;

- эквивалентная динамическая нагрузка на колесо, определяемая по 7.3.1, наибольшая для колес i-й оси, кН;

Q _д.р - расчетная динамическая нагрузка на колесо, кН.

7.2 Расчет эквивалентной динамической осевой нагрузки для группы сближенных осей в продольном направлении

7.2.1 Действие на дорожную одежду при расчете на подвижную нагрузку статической нагрузки на колесо Q _i с учетом дополнительного влияния нагрузки от колес других осей группы, расположенных на расстоянии до 2,5 м включительно друг от друга, характеризуется эквивалентной колесной нагрузкой , кН, вычисляемой по формуле

,

(7)

где k _д - коэффициент динамичности;

Q _j - статическая нагрузка на колесо j-й оси, кН;

g - функция, характеризующая влияние колеса j-й оси на напряженно-деформированное состояние дорожной одежды под колесом i-й оси в продольном направлении (в направлении движения), определяемая по 7.2.2;

m - общее количество осей в группе;

L _ij - расстояние между центрами отпечатков колес i-й и j-й сближенных осей в продольном направлении (в направлении движения), м;

D _{д j} - диаметр круга, равновеликого отпечатку движущегося колеса j-й оси со статической нагрузкой на колесо Q _j, м, вычисляемый по формуле

,

(8)

где Q _j - статическая нагрузка на колесо j-й оси, кН;

k _д - коэффициент динамичности;

р - давление от расчетной осевой нагрузки на покрытие, кПа.

7.2.2 Функцию g(L _ij/D _{д j}), характеризующую влияние колеса j-й оси на напряженно-деформированное состояние дорожной одежды под колесом i-й оси в продольном направлении, вычисляют по формуле

,

(9)

где L _ij - расстояние между центрами отпечатков колес i-й и j-й сближенных осей в продольном направлении (в направлении движения), м;

k _р = 500/р _j - коэффициент, зависящий от давления воздуха р _j, кПа, в шине j-го колеса;

А ₁, А ₂ и c ₁, с ₂ - коэффициенты, определяемые по 7.2.3.

7.2.3 Для учета асимметрии напряженно-деформированного состояния дорожной одежды относительно центра отпечатка движущегося колеса используют две функции g: g _в - для характеристики влияния впереди идущего колеса на идущее сзади и g _п - для характеристики влияния позади идущего колеса на идущее впереди, при этом g _п < g _в. Значения коэффициентов А ₁, А ₂ и c ₁, с ₂ приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Значения коэффициентов для вычисления функций g(L _ij/D _{д j})

Функция	Коэффициент
	А 1	А 2	с 1	с 2
g в	0,58	0,42	0,058	0,58
g п	0,49	0,51	0,140	0,64

7.2.4 В случае одинаковых статических нагрузок Q _i на колесо в группе сближенных осей (сдвоенных, строенных и т.п.) эквивалентную колесную нагрузку , кН, вычисляют по формуле

,

(10)

где c _g - сумма, характеризующая общее влияние группы сближенных осей на напряженно-деформированное состояние дорожной одежды при проезде i-й оси, вычисляемая по формуле

,

(11)

где D _д - диаметр отпечатка колеса осей группы, вычисляемый по формуле (8), м;

g(L _i1/D _д) - функция, характеризующая влияние колес (i - 1) и (i + 1) осей на напряженно-деформированное состояние дорожной одежды под колесом i-й оси в продольном направлении, вычисляемая по формуле (9).

В правой части формулы (11) единице соответствует сама i-я ось, для которой определяют эквивалентную нагрузку ; предыдущее слагаемое отражает влияние впереди идущей оси, расположенной на расстоянии L _i-1, от данной оси, а последующее слагаемое - влияние позади идущей оси, расположенной на расстоянии L _i+1 от данной оси.

7.3 Расчет эквивалентной колесной нагрузки для группы сближенных осей в продольном и поперечном направлениях

7.3.1 Действие на дорожную одежду нагрузки от колеса i-й оси движущегося многоосного многоколесного ТС и многоосного ТС при расстоянии между колесами одной оси до 2,5 м включительно следует определять с учетом влияния на напряженно-деформированное состояние дорожной одежды нагрузки от данного колеса Q _i, других сближенных колес данной оси и соседних сближенных осей и характеризовать эквивалентной колесной нагрузкой , вычисляемой по формуле

,

(12)

где k _д - коэффициент динамичности;

Q _j - статическая нагрузка на колесо j-й оси группы, кН;

m - общее количество осей в группе;

g(L _ij/D _{д j}) - функция, характеризующая влияние колеса j-й оси на напряженно-деформированное состояние дорожной одежды под колесом i-й оси в продольном направлении (в направлении движения), вычисляемая по формуле (9);

q(l _ij/D _{д j}) - функция, характеризующая влияние j-го колеса i-й оси на напряженно-деформированное состояние дорожной одежды под i-м колесом той же оси в поперечном направлении, вычисляемая по формуле (13);

L _ij - расстояние между центрами отпечатков колес i-й и j-й сближенных осей в продольном направлении (в направлении движения), м;

l _ij - расстояние между центрами отпечатков i-го и j-го сближенных колес одной оси в поперечном направлении, м;

D _дj - диаметр круга, равновеликого отпечатку движущегося j-го колеса со статической нагрузкой на него, определяемый по формуле (8), м.

Функцию q(l _ij/D _{д j}), характеризующую влияние j-го колеса i-й оси на напряженно-деформированное состояние дорожной одежды под i-м колесом той же оси в поперечном направлении, вычисляют по формуле

,

(13)

где B ₁, B ₂, d ₁ и d ₂ - коэффициенты, значения которых приведены в таблице 2,

k _p = 500/р _j - коэффициент, зависящий от давления воздуха р _j, кПа, в шине j-го колеса.

Таблица 2 - Значения коэффициентов для вычисления функции q(l _ij/D _дj)

Коэффициент
B 1	В 2	d 1	d 2
0,4	0,6	0,065	0,44

7.3.2 В случае одинаковых статических нагрузок Q _i на колесо в группе из m колес в продольном и поперечном направлениях формулу (12) допускается заменять формулой

,

(14)

где c _g - сумма, характеризующая общее влияние колес группы в продольном направлении на напряженно-деформированное состояние дорожной одежды при проезде i-й оси, вычисляемая по формуле (11);

c _q - сумма, характеризующая влияние колес группы в поперечном направлении на напряженно-деформированное состояние дорожной одежды при проезде i-й оси, вычисляемая по формуле

,

(15)

где D _д - диаметр отпечатка колеса, вычисляемый по формуле (8), м;

q(l _i1/D _д) - функция, характеризующая влияние (i - 1) и (i + 1) колеса на напряженно-деформированное состояние дорожной одежды под i-м колесом одной оси в поперечном направлении, вычисляемая по формуле (13).

7.3.3 При проектировании дорожной одежды на действие неподвижного многоколесного ТС эквивалентную колесную нагрузку находят по формуле (14) при коэффициенте динамичности, равном 1. В формулах (11) и (15) вместо D _д подставляют диаметр отпечатка неподвижного колеса D _ст.

Примеры расчета коэффициента приведения для многоосных ТС с двумя и несколькими колесами на одной оси приведены в приложении Б.

Коэффициенты приведения для ТС в соответствии с ГОСТ 32965 приведены в приложении А.

8 Методика учета весовых параме