2.3.4. Расчет цементобетонных покрытий по условию сдвигоустойчивости подстилающего грунта и малосвязных конструктивных слоев

Дорожную одежду проектируют из расчета, чтобы под действием кратковременных или длительных нагрузок в подстилающем грунте или малосвязных (песчаных) слоях за весь срок службы не накапливались недопустимые остаточные деформации.

Расчет на сдвиг цементобетонных покрытий выполняют по методике расчета нежестких дорожных одежд (п. 2.2.6.3). При этом модуль упругости бетонного покрытия в зоне швов принимают по табл. 29.

Таблица 29

Класс бетона на растяжение при изгибе	4,4	4,0	3,6	3,2	2,8
Ерасч, МПа	1770	1650	1600	1520	1420

Требуемый коэффициент прочности , зависящий от принятого уровня надежности, принимают по табл. 26.

2.3.5. Расчет бетонных плит на температурные напряжения

Температурные напряжения бетонных в плитах возникают вследствие:

сопротивления плиты короблению;

от трения плиты по основанию.

Напряжения коробления возникают при наличии перепада температуры на верхней и нижней поверхностях плиты. Короблению плиты препятствует ее вес и штыревые соединения в швах. В идеальном случае – плита не имеет веса – напряжения коробления отсутствуют.

Напряжения коробления учитываются при расчете толщины плиты (п. 2.3.3) введением коэффициента , увеличивающего напряжения растяжения при изгибе σ_pt, в бетонных плитах.

Перемещению плиты при изменении средней по сечению температуры препятствуют силы трения, действующие по подошве плиты, вследствие наличия контакта плиты с основанием (рис. 25).

Рис. 25. Схема к определению длины плиты между швами сжатия

Расстояние между швами сжатия (длину плиты) определяют делая допущение, что середина плиты остается на месте, а концы плиты перемещаются.

Под действием сил трения в плите возникает напряженное состояние – внецентренное сжатие (расширение) с эксцентриситетом e = h_б/2.

где Т – суммарное сопротивление полуплиты сдвигу

где  – плотность бетона, равная  = 24 кН/м³;

tg , С – угол внутреннего трения и сцепление плиты с основанием, принимаемые при наличии прослойки из рубероида или битумонизированного песка: tg , = 0,90, С = 0,04 МПа;

– площадь поперечного сечения плиты.

В приведенной формуле температурных напряжений σ_t знак «+» относится к к нижним волокнам, знак «-» – к верхним волокнам сечения плиты.

Поскольку бетон на растяжение работает хуже, чем на сжатие, расчетным случаем является понижение средней по сечению температуры. В этом случае на нижней поверхности плиты возникают растягивающие напряжения в два раза превышающие растягивающие напряжения на верхней поверхности плиты при удлинении плиты и повышении температуры.

Максимальные растягивающие напряжения на нижней поверхности плиты определяются по формуле

Откуда

Напряжения _t принимают равными 0,35 B_tb при условии совпадения знак напряжений от изменения температуры и от временной нагрузки поэтому необходимо выполнить проверку условия

Согласно Методических указаний [8], длину плиты принимают:

на укрепленном основании – не более 25 ;

на земляном полотне с ожидаемыми неравномерными осадками (включая насыпи высотой более 3 м) – 25 _;

в местах перехода из выемок в высокие насыпи, в местах примыкания к искусственным сооружениям и в покрытиях шириной 6 м и менее – 20 _.

Расстояние между швами расширения определяют исходя из условия обеспечения возможности расширения плит при расчетном перепаде температур Т_р, равном

Т_р, = Т_max + Т_с - Т_у - Т_укл,,

где Т_max – максимальная температура воздуха в районе строительства;

Т_у – температура, эквивалентная усадке бетона, равная 12-15 ºС;

Т_с – максимальная температура от нагрева солнечной радиацией (15-17 ºС);

Т_укл – температура укладки бетона.

Расстояние между швами растяжения определятся по формуле

L_расш = b/  Т_р,

где b – ширина шва расширения, равная 0,03 м;

 – коэффициент, учитывающий сжимаемость прослойки в шве, при деревянной прокладке  = 2;

 – коэффициент температурного расширения бетона, равный  = 0,00001.

Согласно Методических указаний [8], расстояние между швами расширения следует принимать кратное 10 плитам.