3.11. Расчет проводят путем проверки прочности покрытия по формуле
(3.6)
где Кпр - коэффициент прочности, определяемой в зависимости от категории дороги по табл. 3.1;
- расчетная прочность бетона на растяжение при изгибе, определяемая по обязательному приложению 1;
spt - напряжения растяжения при изгибе, возникающие в бетонном покрытии от действия нагрузки, с учетом перепада температуры по толщине плиты.
Расчетное сопротивление бетона на растяжение при изгибе определяют по формуле
(3.7)
где Вtb - класс бетона на растяжение при изгибе;
Кн.п - коэффициент набора прочности со временем; для бетона естественного твердения для районов с умеренным климатомKн.п. = 1,2; для условий сухого и жаркого климата Кн.п. = 1,0; для пропаренного - Кн.п. = 1;
Ку - коэффициент усталости бетона при повторном нагружении;
Ky = 1,08×(ΣNp)-0,063, (3.8)
где ΣNp - суммарное расчетное число приложения приведённой расчетной нагрузки за расчетный срок службы;
КF - коэффициент, учитывающий воздействие попеременного замораживания-оттаивания, равный 0,95.
Напряжения растяжения при изгибе определяют по одной из двух расчетных схем, учитывающих условия контакта плиты с основанием и место расположения нагрузки.
Первая расчетная схема применяется для определения толщины покрытия при условии гарантированной устойчивости земляного полотна и отсутствия неравномерных осадок или выпучивания; характеризуется наличием полного контакта плит с основанием под всей площадью плиты. Расчетное место приложения нагрузки в дорожном покрытии - продольный внешний край в центре по длине плиты.
Вторая расчетная схема применяется для определения расстояния между поперечными швами, а также толщины плит в особых условиях для дорог низких категорий при заданной их длине на участках с ожидаемыми неравномерными осадками или неравномерным пучением земляного полотна.
3.12. По первой расчетной схеме напряжения spt (МПа) определяются, исходя из решений теории упругости, по следующей аппроксимирующей зависимости, отражающей наличие контакта плиты с основанием
(3.9)
где Q - расчетная нагрузка, кН;
Км - коэффициент, учитывающий влияние места расположения нагрузки; для неармированных покрытий Км = 1,5; для покрытий с краевым армированием или площадок с расположением полос наката не ближе чем 0,8 м от внешнего продольного края покрытия - Км = 1,0 для продольного направления и Км = 1,5 для поперечного;
Кусл - коэффициент, учитывающий условия работы; Кусл = 0,66;
Кшт - коэффициент, учитывающий влияние штыревых соединений на условия контактирования плит с основанием; при наличии в поперечных швах штырей Кшт = 1, при отсутствии штырей Кшт = 1,05;
h - толщина плиты;
Кt - коэффициент, учитывающий влияние температурного коробления плит, определяемый по табл. 3.4.
Таблица 3.4
Дорожно-климатическая зона | Значения Кt при толщине плиты, см | ||||||||||
II | 0,95 | 0,93 | 0,90 | 0,87 | 0,85 | 0,83 | 0,80 | 0,77 | 0,73 | 0,70 | 0,67 |
III | 0,95 | 0,93 | 0,90 | 0,87 | 0,84 | 0,92 | 0,79 | 0,76 | 0,72 | 0,69 | 0,66 |
IV | 0,94 | 0,92 | 0,89 | 0,86 | 0,84 | 0,82 | 0,78 | 0,75 | 0,71 | 0,68 | 0,65 |
V | 0,94 | 0,92 | 0,89 | 0,85 | 0,83 | 0,81 | 0,77 | 0,74 | 0,70 | 0,66 | 0,63 |
R - радиус отпечатка колеса;
(3.10)
рш - давление в шинах, принимаемое равным 0,6 МПа;
lу - упругая характеристика плиты, см;
(3.11)
Е и m - модуль упругости и коэффициент Пуассона бетона, определяемые по обязательному приложению 1; m0 - коэффициент Пуассона основания;
- эквивалентный модуль упругости основания.
Эквивалентный модуль упругости основания , как многослойной конструкции, определяется путем последовательного приведения слоистой системы к двухслойной по формуле
(3.12)
где
(3.13)
i - номер рассматриваемого слоя дорожной одежды, считал сверху вниз;
hi - толщина i-го слоя, см;
- общий модуль полупространства, подстилающего i-ый слой, МПа;
Еi - модуль упругости материала i-го слоя, МПа;
D - диаметр отпечатка колеса или площадки силового контактирования верхнего слоя с нижележащим; принимается D = 50 см; для сборного покрытия D = 2а + h или D = 2b + h.
Модули упругости грунтов и материалов слоев, слагающих основание, определяются по обязательным приложениям 3 и 4.
Для нескольких значений толщин цементобетонного покрытия строим график зависимости Ку = f(h), т.е.
(3.14)
С помощью этого графика определяют толщину покрытия, соответствующую требуемому Ку = f(ΣNр).
3.13. При второй расчетной схеме при опирании на основание в ее центральной части по длине полудлина плиты А (см) определяется по формуле
(3.15)
а толщина плиты h (см) на основе формул (3.6) и (3.15)
(3.16)
где Q - в кН, h, А и В - в см; В - полуширина плиты, см; А ³ В; Кс - коэффициент скорости потери ровности основания, при ожидаемой общей просадке основания (земляного полотна) более 15 см, Кс = 1,2, в остальных случаях Кс = 1.