Урок 9. Расчёт усиления конструкции

На занятии «Расчёт усиления конструкции» мы узнаем, какие существуют в программе способы задания существующей дорожной одежды, как добавить в конструкцию слои усиления, какие методики применяются для расчёта усиления и как оценить полученный результат.

В процессе эксплуатации дорожной конструкции под воздействием автомобильного движения, погодно-климатических и грунтово-гидрологических факторов происходит постепенное снижение её прочности, связанное с внутренними необратимыми изменениями в каждом из конструктивных элементов. Прочными считаются те участки дорог, на которых фактические показатели прочности оказываются не ниже требуемых. Для непрочных участков рассчитывают толщины слоёв усиления.

Сначала рассмотрим вариант расчёта заданной послойно существующей конструкции дорожной одежды с назначением слоёв усиления.

Откроем заранее подготовленный проект Расчёт усиления (часть 1).pav. Проект содержит существующую конструкцию дорожной одежды, также в нём уже заданы параметры проекта.
Добавим в конструкцию ещё два слоя покрытия:
- Асфальтобетон > ОДН 218.046–01 > горячей укладки > плотный > II марки > из песчаной смеси типа Г и Д > марка битума БНД/БН –60/90, назовём его Нижний слой усиления и в свойствах слоя зададим толщину 10 см;
- Асфальтобетон > ОДН 218.046–01 > щебёночно-мастичные асфальтобетонные смеси по ГОСТ 31015–2002 > ЩМА-15, щебень из изверженных горных пород М1200-М1400, марка битума 90/130 в качестве Верхнего слоя усиления, для него укажем толщину слоя 8 см.
В свойствах новых слоёв установим флаг Слой усиления — в области формирования конструкции слои выделились оранжевым цветом.
В результате исследования были получены данные, что фактический модуль упругости существующей конструкции равен 120 МПа. Откроем свойства конструктивного слоя, находящегося под слоями усиления, и в поле Метод определения Е_пов выберем пункт Назначить фактический модуль упругости.
В появившемся поле Фактический модуль упругости введём значение 120 МПа.
Для расчёта усиления автоматически применилась уточняющая методика ОДН 218.1.052–2002 «Оценка прочности нежёстких дорожных одежд». Расчёт усиления может также производится в соответствии с базовой методикой. Переключение между методиками расчёта усиления можно произвести в свойствах проекта в группе параметров Оценка прочности.

Возможна ситуация, когда фактический модуль упругости существующей конструкции известен, а конструктивные слои — нет. В таком случае рассчитать усиление конструкции тоже можно. Откроем проект Расчёт усиления (часть 2).pav и рассмотрим его.

Существующая дорожная одежда имеет модуль упругости 105 МПа. Задать его в таком случае можно двумя способами: указав непосредственно в свойствах грунта земляного полотна или установив флаг Назначить фактический модуль упругости и введя соответствующее значение в появившейся строке.
Добавленные конструктивные слои назначены слоями усиления.
В свойствах проекта для расчёта требуемого модуля упругости указана базовая методика расчёта (для данного проекта ПНСТ 265–2018).

Оценим результат расчёта.

Для быстрой визуальной оценки удобно использовать информацию, выводимую в области формирования конструкции. Расчёт при усилениях ведётся по двум критериям: упругий прогиб и сопротивление при изгибе для пакета монолитных слоёв.
В столбце Прогиб отображается краткая информация о расчёте по критерию упругого прогиба, она содержит значения модуля упругости каждого слоя и запаса прочности, иллюстрирующего результат расчёта в процентном соотношении. Помимо числовых значений, в столбце Прогиб отображается подсказка в виде значка. Поскольку запас прочности по критерию упругого прогиба данной конструкции больше нуля, окрашен зелёным цветом. В противном случае он был бы окрашен в красный .
В столбце Изгиб отображается краткая информация о расчёте по критерию сопротивления монолитных слоёв усталостному разрушению от растяжения при изгибе. Информация содержит значения модуля упругости каждого слоя (для монолитных слоёв и асфальтобетонов отображается модуль упругости материала при расчёте на сопротивление при изгибе) и запаса прочности, иллюстрирующего результат расчёта в процентном соотношении. Помимо числовых значений, в столбце Изгиб отображается подсказка в виде значка. Поскольку запас прочности по критерию сопротивления при изгибе данной конструкции больше нуля, значок окрашен зелёным цветом. В противном случае он был бы окрашен в красный .
Сводка о результатах расчёта представлена в параметрах варианта в секции Результаты расчёта варианта конструкции дорожной одежды.
Чертёж конструкции (вкладка Чертёж в области формирования отчётной документации) содержит таблицу с расчётными параметрами, где результаты расчёта по допускаемому упругому прогибу представлены в столбце Упругий прогиб, МПа, а расчётные характеристики сопротивления при изгибе отображаются в столбце Изгиб, МПа. Таблица чертежа аналогична таблице, представленной в области формирования конструкции.
Отчёт по расчёту (вкладка Отчёт в области формирования отчётной документации) представляет собой текстовый документ, содержащий описание конструкции, параметров материалов, а также значения промежуточных расчётных параметров. Результаты расчёта на прочность усиленной конструкции представлены в разделах Результаты расчёта на упругий прогиб и Результаты расчёта на сопротивление при изгибе

Вопросы для самопроверки

Каким цветом отображается слой усиления в области формирования конструкции?

Жёлтым.

Оранжевым.

Голубым.

Синим.

Правильный ответ.

Неправильный ответ.

Что нужно сделать, чтобы конструктивный слой стал слоем усиления?

Установить опцию Слой усиления в свойствах слоя.

Выделить слой и на вкладке Главная выбрать критерий Расчёт усиления.

В свойствах слоя установить флаг Слой не входит в конструкцию дорожной одежды.

Выделить слой и в контекстном меню выбрать Назначить слоем усиления.

Правильный ответ.

Неправильный ответ.

Каким образом задать фактический модуль упругости конструкции в случае, когда фактический модуль упругости существующей конструкции известен, а конструктивные слои — нет? Выберите все верные варианты.

Установить в свойствах грунта земляного полотна флаг Назначить фактический модуль упругости и ввести соответствующее значение в появившейся строке.

Указать значение фактического модуля упругости в строке Фактический модуль упругости подстилающих слоёв в свойствах слоя над грунтом.

Выделить строку грунта земляного полотна, в контекстном меню выбрать опцию Назначить фактический модуль упругости и ввести необходимое значение в области формирования конструкции.

Указать значение фактического модуля упругости в строке Модуль упругости непосредственно в свойствах материала грунта земляного полотна.

Правильный ответ.

Неправильный ответ.

Где можно выбрать уточняющую методику для расчёта усиления?

В свойствах нижнего слоя усиления в группе параметров Расчёт усиления.

В свойствах варианта в группе параметров Расчёт усиления.

В свойствах проекта в группе параметров Оценка прочности.

В выпадающем меню Расчётные методики на вкладке Главная на ленте.

Правильный ответ.

Неправильный ответ.

Каким образом задать фактический модуль упругости конструкции для заданной послойно существующей конструкции дорожной одежды с назначенными слоями усиления?

В свойствах верхнего слоя существующей дорожной одежды в строке Метод определения E_пов выбрать опцию Назначить фактический модуль упругости и в появившейся строке ввести необходимое значение.

В свойствах материала верхнего слоя существующей дорожной одежды изменить значение модуля упругости на значение фактического модуля упругости существующей конструкции.

Ввести соответствующее значение в строке Фактический модуль упругости существующей конструкции в свойствах проекта в группе параметров Оценка прочности.

Правильный ответ.

Неправильный ответ.