Урок 11. Учёт геосинтетических материалов

На занятии «Учёт геосинтетических материалов» мы узнаем, какие методики учёта геосинтетики в расчётах поддерживаются программой IndorPavement, каким образом добавлять геосинтетические материалы в конструкцию, как рассчитать такую конструкцию и как оценить полученный результат.

Для увеличения срока службы и повышения несущей способности эффективно применение в конструкциях дорожных одежд прослоек из геосинтетических материалов. В зависимости от конкретных условий и целей эти прослойки устраивают на поверхности земляного полотна под дополнительным слоем основания, под нижним слоем основания дорожной одежды, в слоях основания или в слоях покрытия. Геосинтетические материалы в этих случаях выполняют одну или несколько функций.

В зависимости от того, какую роль в конструкции выполняет прослойка, в расчёты на прочность (или, в случаях применения дренирующей геосинтентики, на дренаж) вносятся корректировки согласно соответствующей методике. В программе IndorPavement применительно к конструкциям с геосинтетикой реализована поддержка следующих методик:

  • для укрепления оснований:
    • ОДМ 218.5.002–2008;
    • Р РК 218–78–2009;
    • ОДМ 218.5.003–2010;
    • СТО 09886559–002–2015;
  • для армирования слоёв асфальтобетона ОДМ 218.5.001–2009;
  • для усиления конструкций пространственными георешётками ОДМ 218.3.032–2013.

Рассмотрим варианты укрепления оснований различными видами геосинтетических материалов и их влияние на результаты расчётов. Откроем проект Учёт геосинтетических материалов (часть 1). Мы видим уже сформированную конструкцию дорожной одежды, однако она не удовлетворяет условию сдвига в грунте земляного полотна. Для повышения сдвигоустойчивости можно укрепить грунт, увеличить толщину дорожной одежды, а можно воспользоваться геосинтетикой для улучшения прочностных характеристик конструкции. Между нижним слоем основания и грунтом уложим прослойку из армирующего геотекстиля и посмотрим, как это повлияет на расчёты.

  1. На вкладке Материалы в группе Геосинтетические материалы выберем материал Геотекстиль > Геотекстиль тканый в соответствии с ГОСТ Р 56338–2015 > производства «ГЕКСА » (ГЕОСПАН) > Геоспан ТН 33 и перетащим его в Нижний слой основания (это можно сделать также с помощью кнопки Добавить геосинтетику на ленте). Прослойки геосинтетики в конструкции выделяются серым цветом.
  2. Расчётные показатели не изменились, так как мы ещё не указали методику, согласно которой материал будет учтён в расчётах. Перейдём в свойства нижнего слоя основания и в группе Параметры конструктивного слоя дорожной одежды > Расчёт с учётом геосинтетических материалов выберем расчётную методику ОДМ 218.5.003–2010. Также внесём изменения в расчёт сдвигоустойчивости, установив флаг Увеличивать коэффициент деформации в соответствии с ОДМ 218.5.003–2010 (опция оставлена на усмотрение пользователя в связи с неточностями в нормативных документах).
    ЗАМЕЧАНИЕ. Материалы, опубликованные в системе, должны соответствовать техническим требованиям следующих нормативных документов:
    • разделяющий геотекстиль — ГОСТ Р 56419–2015;
    • армирующий геотекстиль — ГОСТ Р 56338–2015;
    • георешётки для нижних слоёв основания — ОДМ 218.5.002–2008;
    • геосетки для слоёв асфальтобетона — ГОСТ Р 55029–2020 и ОДМ 218.5.001–2009.
    Предупреждения об отсутствии или несоответствии каких-либо характеристик выдаются в свойства слоя с геосинтетикой и в ход работы. Заполнение параметров материалов происходит постепенно, поэтому для некоторых материалов они пока отсутствуют. На результаты расчётов эти данные влияния не оказывают.
  3. Мы видим, что запасы по всем критериям прочности заметно возросли и конструкция теперь удовлетворяет условию сдвигоустойчивости. В строке слоя геосинтетики также появились значения коэффициентов усиления для упругого прогиба и изгиба и коэффициента работы конструкции на границе с грунтом земляного полотна. Они также отображаются в отчёте по расчёту.

При добавлении в конструктивный слой разделяющего геотекстиля возможно только повышение коэффициента деформации, расчёт понижающих коэффициентов не производится.

Геотекстиль выполняет по большей части роль разделения грунта и амортизационной подушки, предотвращая контакт грунта с нижними слоями дорожной одежды, защищает почву от эрозии. При этом сохраняются естественные гидрологические свойства грунта. При необходимости можно изменить параметры геосинтетической прослойки в свойствах слоя в группе параметров  Свойства геосинтетической прослойки.

Рассмотрим теперь влияние плоских георешёток на прочностные характеристики дорожной одежды. Откроем проект Учёт геосинтетических материалов (часть 2). Конструкция, представленная в проекте, не соответствует критериям упругого прогиба и сдвигоустойчивости.

  1. Выберем материал Геосинтетические материалы > Георешётка двухосная > производства ООО «ХЮСКЕР» > Fortrac 55/20 MPT и добавим его в конструкцию.
  2. В свойствах конструктивного слоя Нижний слой основания в группе Параметры конструктивного слоя дорожной одежды > Расчёт с учётом геосинтетических материалов выберем расчётную методику ОДМ 218.5.002–2008.
  3. В строке геосинтетической прослойки в конструкции отобразились коэффициенты усиления, характеризующие данную георешётку, по всем критериям прочности. Они представлены также в отчёте по расчёту.
  4. Оценим результат. Наличие георешётки в конструкции значительно повысило запасы по всем критериям прочности, и конструкция теперь соответствует всем условиям прочности, в том числе и допускаемому упругому прогибу.

Георешётки обладают армирующими и противоэрозионными характеристиками и позволяют снизить толщину слоёв основания. При этом несущая способность дорожного полотна только возрастает, а срок его службы увеличивается.

В случаях применения трёхосных гексагональных решёток компании «Тенсар Инновэйтив Солюшнз» в конструкциях расчёт ведётся согласно специализированному внутреннему стандарту компании ООО «Тенсар Инновэйтив Солюшнз» СТО 09886559–002–2015. Откроем проект Учёт геосинтетических материалов (часть 3).

  1. Добавим в основание на границу с грунтом армирующую гексагональную георешётку Георешётка трёхосная > производства ООО «Тенсар Инновэйтив Солюшнз» > Георешётка Tensar TX160.
  2. В свойствах конструктивного слоя Основание в группе Параметры конструктивного слоя дорожной одежды > Расчёт с учётом геосинтетических материалов выберем расчётную методику ОДМ 218.5.002–2008. СТО 09886559–002–2015.
  3. Так же, как и в предыдущем случае, в строке геосинтетической прослойки в каждом столбце отобразились коэффициенты усиления, которые в данном случае определены по СТО 09886559–002–2015.
  4. Мы видим, что, как и в предыдущих случаях, внесение геосинтетики в конструкцию значительно повлияло на расчёты и увеличило запасы прочности.
ЗАМЕЧАНИЕ. Все методики учёта геосинтетики в конструкции имеют различный подход к расчёту коэффициентов усиления и поэтому по-разному влияют на расчёт. Программа предоставляет список методик, согласно которым может быть учтён геосинтетический материал или же он может быть не учтён вовсе, но именно пользователь должен сделать соответствующий именно данному конструктивному решению выбор, опираясь на физико-механические свойства материала, требования к ним нормативных документов, рекомендации производителя и шаблоны типовых решений.

Для усиления монолитных слоёв из асфальтобетона используются специальные армирующие прослойки. Откроем проект Учёт геосинтетических материалов (часть 4).

  1. Конструкция, представленная в этом проекте, не удовлетворяет условию растяжения при изгибе. В этом случае необходимо было бы увеличить толщину монолитных слоёв дорожной одежды, но мы используем армирующую георешётку для повышения прочности.
  2. В средний слой покрытия добавим прослойку Георешётка двухосная > производства «РГК» > полиэфирные сетки для армирования асфальтобетонных слоёв > Геосетка РГК П-б (ПЛ-б/П-п) 10/10.
  3. В свойствах конструктивного слоя Средний слой покрытия в группе Параметры конструктивного слоя дорожной одежды > Расчёт с учётом геосинтетических материалов выберем расчётную методику ОДМ 218.5.001–2009.
  4. В результате мы видим, что наличие армирующей геосинтетики в асфальтобетоне обеспечивает необходимое сопротивление на растяжение при изгибе без увеличения толщины монолитных слоёв. На остальные характеристики прочности этот тип материала влияния не оказывает.

Отдельный класс геосинтетических материалов представляют пространственные георешётки, которые вместе с материалом заполнителя образуют композитный слой, обладающий улучшенными по отношению к заполнителю эксплуатационными свойствами. Откроем проект Учёт геосинтетических материалов (часть 5).

  1. В слой щебня над грунтом земляного полотна добавим пространственную георешётку марки «ГР» > ГР – 30/20П.
  2. В свойствах конструктивного слоя Нижний слой основания в группе Параметры конструктивного слоя дорожной одежды > Расчёт с учётом геосинтетических материалов укажем ОДМ 218.3.032–2013.
  3. В области формирования конструкции в строке геосинтетической прослойки в столбцах  Прогиб и  Сдвиг представлены скорректированные с учётом применения пространственной георешётки значения модулей упругости композитного слоя. Они также отображаются в свойствах этого слоя в инспекторе объектов в группе параметров Расчёт с учётом пространственной георешётки. При наличии данных лабораторных исследований, отличных от этих значений, здесь их можно изменить.
  4. В результате применения пространственной георешётки запасы прочности увеличились и конструкция теперь удовлетворяет всем условиям.

Разделяющие прослойки из геотекстиля могут не только улучшать характеристики сдвигоустойчивости, но и выполнять функцию ускорения отвода воды, тем самым оказывая слияние на расчёт дренирующего слоя и позволяя таким образом уменьшить его толщину. Откроем проект Учёт геосинтетического материала (часть 6).

  1. Для заданной конструкции уже задан дренирующий слой, но его толщина недостаточна. Можно её увеличить на указанную в области формирования конструкции величину запаса, обеспечив таким образом необходимые для конструкции параметры. А можно добавить в слой песка в основании геотекстильную прослойку.
  2. Добавим в Дополнительный слой основания материал Геотекстиль нетканый в соответствии с ГОСТ Р 56419–2015 > производства «Нипромтекс Компани» > иглопробивной (И, РЕ) 500.
  3. В свойствах конструктивного слоя Дополнительный слой основания в группе Параметры конструктивного слоя дорожной одежды > Расчёт с учётом геосинтетических материалов укажем ОДМ 218.5.003–2010. Для учёта разделяющей прослойки в расчёте на дренаж здесь также должен быть установлен флаг Учитывать геосинтетический материал в расчёте дренирующего слоя.
    ЗАМЕЧАНИЕ.Для учёта геосинтетики в расчёте на дренаж нужно, чтобы в параметрах дренирующего слоя в группе Свойства материала > Расчёт на дренаж в строке Определение толщины дренирующего слоя было указано Назначить по типу песка.
  4. После добавления дренирующего геотекстиля увеличение толщины слоя песка не потребовалось — толщина дренирующего слоя теперь достаточна.

Вопросы для самопроверки

Разделяющий геотекстиль в программе имеет те же характеристики, что и армирующий геотекстиль, и может оказывать такое же влияние на расчёт.

Правильный ответ.

Неправильный ответ.

Выберите верное утверждение.

Правильный ответ.

Неправильный ответ.

Какие геосинтетические материалы в каких частях конструкции могут быть учтены в расчётах IndorPavement? Выбрать ВСЕ правильные варианты.

Правильный ответ.

Неправильный ответ.

Где при необходимости можно изменить скорректированные с учётом применения пространственной георешётки значения модулей упругости композитного слоя?

Правильный ответ.

Неправильный ответ.

Возможно ли для одного и в того же варианта конструкции учесть в расчёте влияние георешётки в слое асфальтобетона и георешётки в нижнем слое основания?

Правильный ответ.

Неправильный ответ.