Проект дорожной одежды нежесткого типа

1.4 Определение требуемого модуля упругости дорожной одежды
Конструкция дорожной одежды в целом удовлетворяет требованиям прочности и надежности по величине упругого прогиба при условии:
Е_об > Е_min · К^тр_пр

Е_об – общий расчетный модуль упругости конструкции, определяемый расчетом с помощью номограммы, МПа;

Е_min – минимальный требуемый общий модуль упругости конструкции, Мпа, принимаем по таблице 4.2 методических указаний или вычисляем по формуле:
Е_тр = 98,65 [lg(SN_h) - c] = 98,65 · (5,26-3,23) = 515,669

SN_р - суммарное расчетное число приложений нагрузки за срок службы дорожной одежды, ( в курсовом проекте по расчету SN_р = 181163,21 авт.)

с - коэффициент, зависящий от группы нагрузки (для группы нагрузки А₂
с = 3,23)
По таблице 4.2 методических указаний для дороги IV кат. при нагрузке А₂ значение Е_тр отсутствует.
К^тр_пр – требуемый коэффициент прочности дорожной одежды по критерию упругого прогиба, принимается в зависимости от требуемого коэффициента надежности.
Значение К^тр_пр = 0,85 примем по табл. 4.3 методических указаний (при заданном коэффициенте надежности К_н = 0,85.
Величину минимального требуемого общего модуля упругости конструкции дорожной одежды вычисляем:

Е_min = 98,65 · [lg(SN_р) - c] = 98,65 · (5,30 – 3,23) = 523 МПа

Независимо от результата расчета по формуле, требуемый модуль упругости дорожной одежды должен быть не менее указанного в таблице 4.2 методических указаний:
Е_факт > Е _тр

Так как по таблице 4.2 для нагрузки А₂ и дороги IV -ой категории значение Е_тр отсутствует, примем:

Е_тр = Е_min = 523 МПа
Окончательно принимаем:

Е_общ = Е _тр· К^тр_пр = 523 · 0,85 = 445 Мпа

Выполним оптимизацию конструкции дорожной одежды. Значения расчетных модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, принимаем при температуре +10 °С (табл.1.3).

Составляем схему конструкции дорожной одежды и назначаем минимальные толщины слоев (с помощью приложением п.2.1.3 и таблицы 4.5 методического пособия)

1. Горячий плотный мелкозернистый асфальтобетон (м/з а/б) типа Б марки 2 на битуме БНД 90/130. М/з а/б типа Б имеет максимальный размер частиц щебня – 20 мм. Содержание щебня составляет менее 50 %. Следовательно, минимальная толщина слоя составит 1,5 ∙ 20 = 30 мм. Учитывая, что число слоев покрытия менее двух, минимальную толщину слоя примем 4 см.
2. Горячий пористый крупнозернистый асфальтобетон (к/з а/б) на битуме БНД 90/130. К/з а/б имеет максимальный размер зерен 40 мм. Содержание щебня примем менее 50 %. Минимальная толщина составит 1,5 ∙ 40 = 60 мм = 6 см.
3. Щебеночно-песчаная смесь, укрепленная цементом М40. В соответствии с табл. 4.5 минимальная толщина составит 8 см.
4. Асфальтогранулят тип А1. В соответствии с табл. 4.5 минимальная толщина составит 17 см.
5. Песчаный слой. Минимальная толщина песчаного слоя по табл. 4.5 составит 50 см. По указанию руководителя принял 25 см.

Е_об =445 МПа

Е^I =2400 МПа	h=4
Е^II =1400 МПа	h=6
Е^III =400 МПа	h=12
Е^IV =240 МПа	h=17
Е^V =130 МПа	h=35

Е_гр =21 МПа

Рис. 1.2 Схема конструкции дорожной одежды
Определяем эквивалентные модули на поверхности слоев:
K₂ = h_i / D
h_i – толщина слоя;
D – диаметр круга, эквивалентного площади шины расчетного автомобиля с покрытием ( для А₂ принимаю 39 см)
K₁ = E_общ / Е_i
E_общ – общий модуль упругости;
Е_i – модуль упругости слоя.
K₃ – определяют по номограмме
Эквивалентные модуль равняется:
Е_эⁱ = Е_i ∙ K₃
Определяю эквивалентный модуль на поверхности нижнего слоя покрытия Е_э^I:
K₂ = h₁ / D = 4 / 39 = 0,10
K₁ = E_общ / Е₁ = 445 / 2400 = 0,18
Найдем K₃ по номограмме, K₃ = 0,18
Е_э^I = Е₁ ∙ K₃ = 2400 ∙ 0,18 = 432 МПа

Определяю эквивалентный модуль на поверхности верхнего слоя основания Е_э^II:

K₂ = h₂ / D = 6 / 39 = 0,15
K₁ = E_э^I / Е₂ = 432 / 1400 = 0,31
Найдем K₃ по номограмме, K₃ = 0,27
Е_э^II = Е₂ ∙ K₃ = 1400 ∙ 0,27 = 378 МПа

Определяю эквивалентный модуль на поверхности нижнего слоя основания Е_э^III:

K₂ = h₃ / D = 12 / 39 = 0,31
K₁ = E_э^II / Е₃ = 378 / 400 = 0,945
Найдем K₃ по номограмме, K₃ = 0,9
Е_э^III = Е₃ ∙ K₃ = 400 ∙ 0,9 = 360 МПа

Определяю эквивалентный модуль на поверхности песчаного слоя Е_э^IV:

K₂ = h₅ / D = 35 / 39 = 0,9
K₃ = E_гр / Е₅ = 21 / 130 = 0,16
Найдем K₁ по номограмме, K₃ = 0,4
Е_э^IV = Е₅ ∙ K₃ = 130 ∙ 0,4 = 52 МПа

Находим толщину нижнего слоя основания h₄:

m₁ = Е_э^IV / E₄ = 52 / 400 = 0,13
m₂ = Е_э^III / E₄ = 360 / 400 = 0,9
По номограмме найдем отношение h₄ / D (m₃), которое составляет 0,16
h₄ = 39 ∙ 0,1 = 4,0 см
Так как h₄ = 4,0 см < 17 см, то принимаю толщину h_min = h₄ =17 см.

Определяем стоимость дренирующего слоя h₅ и основания h_3, h₄:

Окончательно принимаю конструкции дорожной одежды:

Е_об=445 МПа

Еэ^I =432 МПа Е1=2400 МПа	h=4
Еэ^II =378 МПа Е2=1400 МПа	h=6
Еэ^III =360 МПа Е3=400 МПа	h=12
Еэ^IV =52 МПа Е4=600 МПа	h=17
Еэ^V =130 МПа	h=35

Е_гр =21 МПа

Рис. 1.3 Окончательная схема конструкции дорожной одежды