Б.1.3.7.1 «Применение геосинтетических материалов

Стр 1 из 3Следующая ⇒

Б.1.3.7.1 «Применение геосинтетических материалов

В транспортном строительстве»

направления подготовки

08.03.01 «Строительство»

Профиль «Мосты и транспортные тоннели»

Практическая работа № 4

Конструирование

Дорожных одежд нежесткого типа

Назначение расчетных характеристик материалов слоев

УМЛ обсуждена на заседании кафедры

«31» августа 2015 года, протокол № 1

Зав. кафедрой _____________/Кокодеева Н.Е./

УМЛ утверждена на заседании УМКН

«31» августа 2015 года, протокол № 1

Председатель УМКН ____________/Иващенко Ю.Г./

Саратов 2015

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Цель практических занятий по дисциплине «Применение геосинтетических материалов в транспортном строительстве»:

– формирование умения рассчитывать конструкции с применением объемной георешетки и плоской геосетки по условию упругого прогиба, рассчитывать конструкции с применением объемной георешетки и плоской геосетки по условию сдвигоустойчивости в грунте, рассчитывать конструкции с применением объемной георешетки и плоской геосетки на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе, рассчитывать вероятности разрушения конструкции с применением объемной георешетки и плоской геосетки.

- формирование навыков конструировать дорожные одежды нежесткого типа с применением объемной георешетки и плоской геосетки, обеспечивающие: допустимую вероятность возникновения трещин в монолитном слое при изгибе в конструкции дорожных одежд с применением плоской геосетки, допустимую вероятность разрушения конструкции дорожных одежд с применением объемной георешетки, расчетный срок службы дорожных одежд, содержащих геосинтетические материалы; применять принципы проектирования дорожных одежд с геосинтетическими материалами и методы освоения технологических процессов при строительстве дорожных одежд со слоями, содержащими геосинтетические материалы.

Выполнение практических работ направлено на формирование частей компетенций ПК-1, ПК-8.

Для достижения поставленной цели студенты должны за время обучения выполнить 8 практических работ. Практические работы выполняются во время аудиторных практических занятий. На каждую практическую работу отводиться 4-8 часов.

Практические работы выполняются в 7 семестре. Наименование практических работ представлено ниже.

№ темы	Всего часов	№ занятия	Тема практического занятия. Вопросы, отрабатываемые на практическом занятии	Учебно-методическое обеспечение
			Конструирование и расчет дорожной одежды нежесткого типа	15, 19, 20, 32-34
	1, 2	Формирование технического задания для конструирования дорожных одежд нежесткого типа
	3, 4	Определение суммарного расчетного числа приложения расчетной нагрузки
	5, 6	Определение расчетных характеристик грунта рабочего слоя земляного полотна
	7, 8	Конструирование дорожных одежд нежесткого типа. Назначение расчетных характеристик материалов слоев
	9, 10	Расчет конструкции по условию упругого прогиба
	11, 12	Расчет конструкции по условию сдвигоустойчивости в грунте
	13, 14	Расчет конструкции на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе
	15-18	Проверка конструкции на морозоустойчивость

Необходимый инструмент и литература для выполнения практических работ:

1. Микрокалькулятор – 1шт. на 1 студента.

2. Тетрадь для практических работ – 1 шт. на 1 студента.

3. ОДН 218.046-01 «Проектирование нежестких дорожных одежд» - 1 шт. на 4 студента.

4. СНиП 2.05.02-85^* «Автомобильные дороги» - 1 шт. на 4 студента.

По окончании практического занятия практическая работа сдается студентом на проверку преподавателю, а на следующем занятии возвращается студенту. На последнем практическом занятии студент отчитывается преподавателю о выполнении практических работ.

В настоящих методических указаниях дана практическая работа №4

Практическая работа № 4

КОНСТРУИРОВАНИЕ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД НЕЖЕСТКОГО ТИПА

Цель практической работы № 4 – сконструировать вариант дорожной одежды нежесткого типа и определить нормативные и расчетные значения прочностных и деформационных характеристик конструктивных слоев из различных дорожно-строительных материалов.

Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задания.

Вариантное проектирование дорожных одежд

Проектирование дорожных одежд основано на принципе вариантности. Рассматриваются 2-4 равнопрочные конструкции.

Процедура конструирования дорожной одежды включает:

- выбор вида покрытия;

- назначение числа конструктивных слоев с выбором материалов для устройства слоев, размещение слоев в конструкции и назначение их ориентировочных толщин;

- предварительную оценку необходимости назначения дополнительных морозозащитных мер с учетом дорожно-климатической зоны, типа грунта рабочего слоя земляного полотна и схемы увлажнения рабочего слоя на различных участках;

- предварительную оценку необходимости назначения мер по осушению конструкции, а также по повышению трещиностойкости конструкции;

- оценку целесообразности укрепления или улучшения верхней части рабочего слоя земляного полотна;

- предварительный отбор конкурентоспособных вариантов с учетом местных природных и проектных условий работы.

Использование местных материалов

При проектировании дорожных одежд необходимо широко использовать местные материалы, побочные продукты и отходы производств, имеющиеся у подрядчика. Применение местных каменных материалов, опоки, песчанно-гравийных и других смесей без обработки вяжущими возможно при соответствии их свойств требованиям действующего ГОСТа. Несоответствие природных материалов техническим требованиям обусловливает необходимость их переработки, укрепления вяжущими для улучшения структурно-механических свойств.

Рекомендации по конструированию

3.1 В проекте при конструированию следует использовать альбом типовых конструкций дорожных одежд. При этом следует учитывать следующие рекомендации:

- материал покрытия должен обеспечить монолитность, водо -, морозо- и термостойкость;

- слои, содержащие органические вяжущие, обладают лучшими деформационными качествами и теплофизическими свойствами, чем материалы или грунты, укрепленные неорганическими вяжущими;

- материалы, содержащие органические вяжущие, теряют сдвигоустойчивость при высокой температуре и становятся хрупкими при отрицательной;

- на магистральных дорогах (I-II категории) основания нужно устраивать преимущественно из укрепленных материалов;

- щебеночные материалы должны быть уложены по принципу заклинки;

3.2 Независимо от результатов расчета на прочность минимальная толщина слоя не должна быть менее указанных в табл.1.1.

3.3 Толщину слоев из материалов, содержащих органическое вяжущее и укладываемых на верхний слой основания из материалов, укрепленных цементом, для ограничения появления " отраженных" трещин на покрытии нужно принимать, как правило, не менее толщины слоев, укрепленных цементом. При этом минимальная толщина слоев с органическими вяжущими должна соответствовать данным табл.1.2.

Таблица 1 - Значения минимальных толщин слоев

Материалы покрытий и других слоев дорожной одежды	Толщина слоя, см
Асфальтобетон или дегтебетон крупнозернистый	6-7
Асфальтобетон или дегтебетон мелкозернистый	3-5
Асфальтобетон или дегтебетон песчаный	3-4
Щебеночные (гравийные) материалы, обработанные органическими вяжущими
Щебень, обработанный органическим вяжущим по способу пропитки
Щебеночные и гравийные материалы, не обработанные вяжущими: на песчаном основании; на прочном основании (каменном или из укрепленного грунта)
Каменные материалы и грунты, обработанные органическими или неорганическими вяжущими
Грунт повышенной прочности

Таблица 2 - Минимальная толщина слоев с органическими вяжущими

Тип дорожной одежды	Капитальный	Облегченный
Наименьшая толщина слоев из материалов, содержащих органическое вяжущее, см

3.2 Необходимо назначать в конструкции не более 2-4 слоев из разных материалов без учета дополнительных слоев.

3.5 Если крупнообломочный материал (типа щебеня, гравия, шлака) укладывается непосредственно на грунт земляного полотна, предусматривают прослойку толщиной 10 см из мелкого щебеня, высевки (0-10 мм), гравийно-песчаных смесей, крупных и средней крупности песков, непылеватых шлаков, синтетических текстильных материалов и др. Защитной прослойкой может служить слой из грунта, укрепленного вяжущими, толщиной 5-8 см, из зернистого материала толщиной от 5 до 20 см в зависимости от степени увлажнения грунта земляного полотна. Прослойку из геотекстильных материалов следует предусматривать также при укладке крупнопористых материалов на песчаный слой на дорогах I-III категорий.

3.6 При расположении дороги в особых условиях (районы вечной мерзлоты, орошения, песчаных пустынь) необходимо учесть специальные требования.

3.7 Для предохранения участков дорог, находящихся в неблагоприятных грунтово-гидрологических условиях следует проектировать дополнительные слои и прослойки.

3.8 Для покрытий и оснований вид материала, вяжущего, способ приготовления и укладки следует назначать, принимая во внимание дорожно-климатическую зону, условия увлажнения, тип одежды

Таблица 3 - Нормативные значения кратковременного модуля упругости асфальтобетонов различных составов (при расчете конструкции по допускаемому упругому прогибу и по условию сдвигоустойчивости)

Материал	Марка битума	Кратковременный модуль упругости , МПа, при температуре покрытия °С
+10	+20	+30	+40	+50 (60)
Плотный асфальтобетон и высокоплотный асфальтобетон	Вязкого БНД и БН: 40/60 60/90 90/130 130/200 200/300
	Жидкого: БГ-70/130 СГ-130/200 СГ-70/130 МГ-70/130
Пористый и высоко- пористый асфальто- бетон	Вязкого БНД и БН: 40/60 60/90 90/130 130/200 200/300
Плотный дегтебетон
Пористый дегтебетон	-
Асфальтобетоны холодные:
Бх Вх Гх Дх	-		-	-	-	-
Примечания: 1. Модули упругости пористого и высокопористого асфальтобетона даны применительно к песчаным смесям. При температуре от 30°С до 50°С модули упругости для мелкозернистых смесей следует увеличить на 10%, а для крупнозернистых смесей - на 20%. 2. При расчете на упругий прогиб принимать при t°=+10° С.

Таблица 4 - Характеристики асфальтобетонов при расчете на растяжение

при изгибе под кратковременными нагрузками

Асфальтобетон	Расчетные значения модуля упругости Е, МПа	m	α	Нормативные значения сопротивления растяжению при изгибе, , МПа
Высокоплотный на БНД марки: 40/60		6, 0	5, 0/5, 6*	10, 00
60/90		5, 5	5, 2/5, 9	9, 80
90/130		5, 0	5, 4/6, 3	9, 50
130/200		4, 5	5, 8/6, 8	9, 30
200/300		4, 3	5, 9/7, 1	9, 00
Плотный на БНД марки: 40/60 60/90 90/130 130/200 200/300		6, 0 5, 5 5, 0 4, 5 4, 3	5, 0/5, 6 5, 2/5, 9 5, 4/6, 3 5, 8/6, 8 5, 9/7, 1	10, 00 9, 80 9, 50 9, 30 9, 00
Пористый на БНД марки: 40/60 60/90 90/130 130/200 200/300		4, 5 4, 3 4, 0 3, 75 3, 7	5, 8/6, 8 5, 9/7, 1 6, 3/7, 6 6, 6/8, 2 6, 7/8, 2	8, 30 8, 00 7, 80 7, 60 7, 10
Высокопористый на БНД марки:
40/60		4, 3	5, 9/7, 1	5, 50/6, 50**
60/90		4, 0	6, 3/7, 6	5, 65/6, 20
90/130		3, 8	6, 5/7, 9	5, 50/-
Холодные асфальтобетоны: Бх		3, 0	8, 0/10, 3	4, 90
Вх		2, 5	9, 8/13, 4	4, 60
Гх		2, 0	13, 2/19, 5	4, 20
Дх		2, 0	13, 2/19, 5	3, 90

Примечание: * - в числителе - для II дорожно-климатической зоны, в знаменателе - для III-V дорожно-климатических зон, ** - для песчаного асфальтобетона.

Таблица 5 - Расчетные значения модуля упругости асфальтобетона при расчете на длительную нагрузку

Вид асфальтобетона	Тип смеси	Расчетный модуль упругости при статическом действии нагрузки, МПа, при расчетной температуре, °С
+20	+30	+40	+50
	А
	Б
Плотные смеси	В
	Г
	Д
Пористые и высокопористые смеси	Крупнозернистая Мелкозернистая Песчаная
Асфальтобетоны холодные	Бх Вх Гх Дх		- - - -	- - - -	- - - -

Примечание. Модуль упругости высокоплотного асфальтобетона принимать как для плотного асфальтобетона типа А.

Конструктивные слои из органоминеральных смесей и грунтов,

укрепленных органическим вяжущим

Таблица 6 - Конструктивные слои из черного щебня

N п/п	Материал	Нормативные значения модуля упругости, , МПа
	Черный щебень, уложенный по способу заклинки	600-900
	Слой из щебня, устроенного по способу пропитки вязким битумом и битумной эмульсией	400-600

Примечание. Большие значения - для покрытий, меньшие - для оснований.

Таблица 7 - Конструктивные слои из щебеночно-гравийно-песчаных смесей и грунтов, обработанных органическими и комплексными вяжущими

(органоминеральные смеси - ГОСТ 30491-97)

N п/п	Материал слоя	Нормативные значения модуля упругости, Е, МПа
	Щебеночно-гравийно-песчаные смеси и крупнообломочные грунты (оптимального/неоптимального состава) обработанные:
	- жидкими органическими вяжущими или вязкими, в т.ч. эмульгированными органическими вяжущими;	450/350
	- жидкими органическими вяжущими совместно с минеральными или эмульгированными органическими вяжущими совместно с минеральными.	950/700
	Пески гравелистые, крупные, средние/пески мелкие, супесь легкая и пылеватая, суглинки легкие обработанные:
	- жидкими органическими вяжущими или вязкими, в т.ч. эмульгированными органическими вяжущими;	430/280
	- жидкими органическими вяжущими совместно с минеральными или эмульгированными органическими вяжущими совместно с минеральными.	700/600

Конструктивные слои из щебеночно-гравийно-песчаных смесей и грунтов, обработанных неорганическими вяжущими материалами

Таблица 8 - Конструктивные слои из активных материалов (шлаки, фосфогипс)

N п/п	Материал	Нормативные значения модуля упругости, Е, МПа
	Основание из подобранных оптимальных смесей из высокоактивных материалов с максимальной крупностью зерен до 40 мм, уплотненных при оптимальной влажности	650-870
	То же, из активных материалов	480-700
	Основание из рядовых неоптимальных смесей из высокоактивных материалов с максимальной крупностью 70 мм	450-650
	То же, из активных материалов	370-480
Примечания. 1. К высокоактивным материалам относятся материалы, имеющие прочность при сжатии от 5 до 10 МПа в возрасте 90 сут. 2. К активным материалам - материалы, имеющие прочность при сжатии от 2, 5 до 5 МПа в том же возрасте.

Таблица 9 - Конструктивные слои из смесей щебеночно-гравийно-песчаных и грунтов, обработанных неорганическими вяжущими материалами

N п/п	Материал	Нормативные значения модуля упругости, Е, МПа
	Щебеночно-гравийно-песчаные смеси, крупнообломочные грунты (оптимальные/неоптимальные), обработанные цементом: - соответствующие марке: 20 То же, обработанные зольным или шлаковым вяжущим: - соответствующие марке: 20
	500/400
	600/550
	800/700
	870/830
	1000/950

	450/350
	550/500
	750/650
	870/780
	950/910
	Пески гравелистые, крупные, средние/пески мелкие, супесь легкая и тяжелая, суглинки легкие, обработанные цементом:
	- соответствующие марке: 20 То же, обработанные зольным или шлаковым вяжущим:	400/250 550/400
	700/550
	870/750
	950/870

	- соответствующие марке: 20	300/200
	450/300
	600/450
	730/600
	870/750

Конструктивные слои из щебеночно-гравийно-песчаных материалов, необработанных вяжущими

Таблица 10 - Щебеночные основания, устанавливаемые методом заклинки (ГОСТ 25607-94)

Материал слоя	Нормативные значения модуля упругости, Е, МПа
Щебень фракционированный 40-80 (80-120) мм с заклинкой:
- фракционированным мелким щебнем - известняковой мелкой смесью или активным мелким шлаком - мелким высокоактивным шлаком - асфальтобетонной смесью - цементопесчаной смесью М75 при глубине пропитки 0, 25-0, 75 h слоя	450/350 400/300 450/400 500/450 450-700/350-600

Примечание. Для слоя: в числителе - из легкоуплотняемого щебня; в знаменателе - из трудноуплотняемого щебня.

Таблица 11 - Конструктивные слои из смесей щебеночно-гравийно-песчаных, соответствующих ГОСТ 25607-94 и ГОСТ 3344-83

Материал слоя	Нормативные значения модуля упругости, Е, МПа
Щебеночные/ гравийные смеси (С) для покрытий: - непрерывная гранулометрия при максимальном размере зерен: С₁- 40 мм С₂- 20 мм	300/280 290/265
Смеси для оснований - непрерывная гранулометрия: С₃- 80 мм С₄- 80 мм С₅- 40 мм С₆- 20 мм С₇- 20 мм	280/240 275/230 260/220 240/200 260/180
Шлаковая щебеночно-песчаная смесь из неактивных и слабоактивных шлаков: С₁- 70 мм С₂- 70 мм С₄- 40 мм С₆- 20 мм

Таблица 12 - Механические характеристики теплоизоляционных слоев

Материал	Нормативные значения модуля упругости, Е, МПа
Пенопласт	13, 0-33, 5
Стиропорбетон Аглопоритовый щебень, обработанный вязким битумом	500-800
Керамзитовый гравий, обработанный вязким битумом
Гравий (щебень) с легкими заполнителями, обработанные вязким битумом
Цементогрунт с перлитом
То же, с полистиролом, состава: гранулы полистирола 2-3%, песок 97-98% (% от массы), цемент 7-6%. То же, с керамзитом, состава: -песок 75%, керамзит 25%, цемент 6%. Битумоцементогрунт с перлитом, состава: перлитовый щебень 25-20%, песок 75-80%, цемент 4-6%, битум 12-10% (от массы песка, перлита и цемента). Цементогрунт с аглопоритом, состава: супесь или песок 70-80%, супесь или песок 70-80%, аглопорит 30-20%, цемент 6%.	250-350 250-350
Золошлаковые смеси, укрепленные цементом Грунт, укрепленный золой-уносом Цементогрунт, обработанный битумной эмульсией	-

Вывод по практической работе № 4. Указать сконструированную дорожную одежду нежесткого типа.

ПРИМЕР КОНСТРУИРОВАНИЯ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ

Предварительно намечаем конструкцию дорожной одежды со следующими толщинами слоев:

- асфальтобетон плотный на БНД марки 60/90- 4см;

- асфальтобетон пористый на БНД марки 60/90- 8см;

- асфальтобетон высокопористый на БНД марки 60/90- 22см;

- укрепленная цементом марки 20 щебеночно-гравийно- песчаная смесь- 26 см.

Таблица 12 - Расчетные характеристики слоев

№ слоя	Материал слоя	hслоя, см	Расчет на доп. упруг. прогиб, Е, МПа	Расчет по условию сдвигоустойчивости,	Расчет на растяжение при изгибе
Е, МПа	С		Е, МПа	, МПа	α	m
1.	Асфальтобетон плотный на БНД марки 60/90				-	-	9, 80	5, 2	5, 5
2.	Асфальтобетон пористый на БНД марки 60/90				-	-	8, 0	5, 9	4, 3
3.	Асфальтобетон высокопористый на БНД марки 60/90				-	-	5, 65	6, 3	4, 0
4.	Укрепленная щебеночно-гравийно- песчаная смесь				-	-	-	-	-
5.	Супесь пылеватая W_Р=0, 7W_Т	-			0, 004		-	-	-

СОДЕРЖАНИЕ

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ…………………………………………….2

2. Практическая работа №4………………………….………..3 3. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ……………..13

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по проведению практических занятий

по дисциплине

Практическая работа № 4

Конструирование

Б.1.3.7.1 «Применение геосинтетических материалов

12 3 Следующая ⇒