5.2.4. Расчет на устойчивость несвязных слоев дорожной одежды против сдвига.

При действии расчетной нагрузки в слоях дорожной одежды, не обладающих большой связностью, не должно возникать явлений сдвига, приводящих к деформациям дорожных одежд. Деформации сдвига в конструкции дорожной одежды не будут накапливаться, если будет обеспечено условие:

К_пр =Т_гр /Т_а , (5.9)

где К_пр – коэффициент прочности дорожной одежды (табл. 5.2);

Т_гр -предельная величина активного напряжения сдвигу, превышение которой вызовет нарушение прочности на сдвиг;

Т_а , - расчетное активное напряжение сдвигу в расчетной точке конструкции от действия временной нагрузки.

При расчетах многослойную дорожную конструкцию приводят к двухслойной расчетной модели. За нижний слой принимают грунт (с его характеристиками, а за верхний – все вышележащие слои дорожной одежды. Толщину верхнего слоя h _в принимают равной сумме толщины всех слоев (∑ h_i).

Модуль упругости верхнего слоя модели определяют по формуле:

n n

Е_в = ∑Е_i h_i / ∑h_i (5.10)

i=1 i=1

где n – количество слоев дорожной одежды;

Е_i - модуль упругости i-го слоя, МПа;

h_i - толщина i-го слоя, см.

При расчете с помощью номограммы (рис. 5.3) по условиям сдвигоустойчивости в песчаном слое основания определятся характеристики песчаного слоя (с_п , φ_п), а модуль упругости принимают равным общему модулю на поверхности песчаного слоя; толщину верхнего слоя модели принимают равной общей толщине слоев, лежащих на песчаном слое, а модуль упругости Е_в рассчитывают как средневзвешенный для этих слоев по формуле (5.10).

При расчете слоев дорожной одежды по условиям сдвигоустойчивости значения модулей упругости материалов обработанных органическим вяжущим принимают при температурах, указанных в табл. 5.11.

Табл. 5.11

Дорожно-климатический район	У-І	У-ІІ; У-ІVзап.;	У-ІІІ	У-ІVюг
Расчетная температура	20	25	30	35

Величины динамических модулей упругости асфальтобетонов приведены в приложение Е, табл. Е-2, а статических в табл. Е-3 (ВБН) (Приложение 4).

При расчете на статические нагрузки принимают модули упругостей материалов, которые подвергаются воздействию нагрузок не менее 600 сек (табл. Е.3 – Е.6) (ВБН) (Приложение 4).

Активное напряжение сдвигу (Т_а), возникающие в грунте или в песчаном слое, определяют по формуле:

Т_а = · р, (5.11)

где - относительное активное напряжение сдвигу от одиночной нагрузки, определяется с помощью номограмм (рис. 5.3 и 5.4);

р –расчетное давление колеса на покрытие.

Предельную величину активного напряжения сдвигу (Т_гр ) в грунте земляного полотна (или в в песчаном слое дорожной одежды) определяют по формуле:

Т_гр =с_N k_∂ +0,1γ_ср z_оп tg(φ_N), (5.12)

где с_N - сцепление в грунте земляного полотна (или в песчаном слое), МПа; для песчаных грунтов принимается по табл. 5.12, для супесей, суглинков и глин определяется по формуле: с_N =с k_NC .

k_∂ - коэффициент, учитывающий особенности работы конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем несущего основания, k_∂ = 2,0;

z_оп – глубина размещения поверхности слоя грунта или песчаного слоя, по которому проверяется сдвигоустойчивость, от верха конструкции;

γ_ср – средневзвешенный удельный вес конструктивных слоев, расположенных выше рассматриваемого слоя, кг/см³ ;

φ_N – расчетная величина угла внутреннего трения материала слоя, которая определяется для песчаных грунтов по табл. 5.12, для супесей, суглинков и глин определяется по формуле: φ_N =φ k_Nφ .

Значения величин k_NC и k_Nφ необходимо принимать фиксированными, равными 1,0.

Значения с и φ приведены в приложении Д, табл. Д.7 – Д.8 (ВБН) (Приложение 3).

Рис. 5.3 Номограмма для определения активного напряжения сдвигу от временной нагрузки в нижнем слое двухслойной системы (при hn / D = 0 2,0)

Таб. 5.12

Тип ґрунту	Зчеплення, МПа і кут внутрішнього тертя, град, при сумарному числі прикладення навантаження ( )
	1	103	104	105	106
1 Пісок крупний з вмістом пилувато-глинистої фракції: 0 %	35 0,004	33 0,003	32 0,003	31 0,003	29 0,003
5%	34 0,005	31 0,004	36 0,004	29 0,003	28 0,003
2 Пісок середньої крупності з вмістом пилувато-глинистої фракції: 0 % 5%	32 0,004 33 0,005	30 0,004 34 0,005	35 0,004 30 0,005	28 0,003 28 0,003	27 0,002 26 0,002
3 Пісок дрібний з вмістом пилувато-глинистої фракції: 0 %	31	28	27	26	25
	0,003	0,003	0,002	0,002	0,002
5 %	31	27	26	25	24
	0,005	0,004	0,004	0,004	0,003
8 %	31	27	26	25	23
	0,006	0,005	0,004	0,003	0,002
Примітка 1. Значення характеристик подані для умов повного заповнення пор водою. Примітка 2. В чисельнику – кут внутрішнього тертя в градусах, в знаменнику – зчеплення в МПа. Примітка 3. При ∑ Np >106 розрахункові значення φ і с слід брати зі стовпчика "106"

Рис.5.4 Номограмма для определения активного напряжения сдвигу от временной нагрузки в нижнем слое двухслойной системы (при hn / D = 0 4,0)

Если условие К_пр =Т_гр /Т_а , не выполнено, изменяют толщину конструктивных слоев и производится расчет на сдвигоустойчивость заново.