2. Розрахунок елементів дорожнього одягу

2.1. Розрахунок подвійного дощатого настилу на зосереджених прогонах

Конструкцію подвійного настилу на зосереджених прогонах вибирають згідно рекомендацій навчального посібника [2]. Подвійний настил із дошок, покладений по поперечинах, відстань між осями котрих від 0,4 м до 0,6 м. Обидва настили верхній і нижній можуть бути подовжні (рис. 2.1).

Рис. 2.1 – Розрахункова схема для визначення зусилля в елементах настилу на зосереджених прогонах: 1 – дошка верхнього настилу; 2 – дошка нижнього настилу; 3 – поперечина; 4 – зосереджений прогін; 5 – насадка; 6 – паля опори

Розрахунок робимо на одну вісь візка тимчасового навантаження А11 [2]

Тиск розповсюджується на декілька дошок нижнього настилу. Відстань на яку розповсюджується тиск від одного колеса

b_р = b + 2 · h₁ м

де b – відбиток колеса поперек його руху, м;

h₁ – товщина дошки верхнього настилу, м.

Визначаємо кількість дошок на які розповсюджується тиск від колеса

дошки

де b₂ – ширина дошки нижнього настилу, м.

Розрахунковий тиск від колеса на одну дошку

кН

При товщині верхнього (захисного) настилу h₁ ширина площадки дії сили вздовж прольоту

а_р = а + 2 · h₁= м

де а – відбиток колеса повздовж його руху, м.

Прольот дошки (l_p) приймає приблизно рівним відстані між осями поперечин, тоді найбільший розрахунковий згинаючий момент у середині прольоту дошки

де γ_f – коефіцієнт надійності для одиночної осі візка, рівний 1,5 (табл. 14 [1]);

(1+μ) – динамічний коефіцієнт, для дерев’яних конструкцій автодорожніх і міських мостів рівний 1,4 (п. 2.22 [1]).

Потрібний момент опору однієї дошки

де R_db – розрахунковий опір дошки настилу при згині при вологості ≤ 25 % (табл. 97* [1]);

k – коефіцієнт переходу для розрахункових опорів різної породи дерева, (табл. 101 [1].

Задаємося шириною дошки нижнього настилу b₂ = 20 см на 2 см менш ніж дошки верхнього настилу для отримати між ними зазору. Знаходимо товщину дошки нижнього настилу

= =6см

Розрахунок робимо на одну вісь візка тимчасового навантаження НК80

Тиск розповсюджується на декілька дошок нижнього настилу. Відстань на яку розповсюджується тиск від одного колеса

b_р = b + 2 · h₁ м

де b – відбиток колеса поперек його руху, м;

h₁ – товщина дошки верхнього настилу, м.

Визначаємо кількість дошок на які розповсюджується тиск від колеса

дошки

де b₂ – ширина дошки нижнього настилу, м.

Розрахунковий тиск від колеса на одну дошку

кН

При товщині верхнього (захисного) настилу h₁ ширина площадки дії сили вздовж прольоту

а_р = а + 2 · h₁= м

6см

2.2. Розрахунок поперечин (настил на зосереджених прогонах)

При розрахунку поперечин на автомобільне навантаження ураховують, що дошки нижнього настилу будуть пружно розповсюджувати зосереджене навантаження від колеса візка або смугового навантаження на декілька поперечин, що є пружними опорами для дошок нижнього настилу. Ураховувати пружне розповсюдження навантаження дозволяється, як що над кожною поперечиною стикується не більше 30 % дошок нижнього настилу.

Система перехресних балок (дошок нижнього настилу та поперечин), що навантажені силою Р, є статично невизначеною. Для її розрахунку, крім рівнянь рівноваги статики, застосовують залежності між деформаціями балок в поперечному та повздовжньому напрямку.

Задаємося діаметром поперечин d_попер=21см, що тесані у верхньої частині, а також приймаємо відстань між поперечинами повздовж мосту (с = 0,6 м). Конструкція прольотної будови для розрахунку поперечин приведена на рис. 2.2.

Рис. 2.2  Розрахункова схема для визначення зусилля в поперечинах: 1 – дошка верхнього настилу; 2  дошка нижнього настилу; 3  поперечина; 4 – зосереджений прогін

Визначаємо згинальний момент в поперечині від постійного навантаження в табличній формі (табл. 2.1).

_{Нормативне навантаження від верхньої дошки}

_{Нормативне навантаження від верхньої дошки}

_{де h1, h2 – товщина дощок верхнього та нижнього настилу, м;}

_{с – відстань між осями поперечин, м;}

_{rдошки – щільність дощок настилу, 6 кН/м3 [2].}

_{Нормативне навантаження від поперечини}

_{де qпопер – вага одного метру поперечини, визначається згідно з дод. 6 [2], кН.}

Таблиця 2.2 – Постійне навантаження на одним метр поперечини

Вид навантаження	Нормативне навантаження, кН/м	Коефіцієнт надійності, gf	Розрахункове навантаження, кН/м
Верхняя доска	0,18	2,0	0,36
Нижня доска	0,32	2,0	0,64
Поперечина	0,202	1,25	0,25

_{Постійне розрахункове навантаження на один метр поперечини}

Розрахунковий згинальний момент в середині прольоту поперечини від тимчасового навантаження

кНм

де  розрахунковий прольот поперечини, приймаємо рівним шагу зосереджених прогонів, м.

Тиск від тимчасового навантаження А11 розповсюджується на декілька дошок нижнього настилу. Визначаємо відстань на яку розповсюджується тиск від одного колеса: b_р = b + 2 · h₁=0,6+2·0,05=0,86м

Визначаємо кількість дошок, на які розповсюджується тиск від одного колеса візка : дошки

Розрахунковий згинальний момент від тимчасового навантаження А11:

де P₁, – навантаження від одного колеса або одної смуги, кН.

де ₁^Т – коефіцієнт для візка, визначається в залежності від коефіцієнту пружного розподілу k за формулами або згідно з дод. 7 [2]. (₁^Т=0,444)

де I_попер – момент інерції при згині поперечини, визначаємо згідно дод. 3 [2], м⁴;

I_наст – момент інерції при згині дерев’яного настилу, м⁴;

l₁ – прольот поперечини, м.

Момент інерції при згині дерев’яного настилу

Значення коефіцієнту пружного розподілу показує на яку кількість поперечин розподіляється навантаження [2] і згідно з його значення визначається формула для ₁^Т. При k  0,33 навантаження розповсюджується на три поперечини, при 0,33 > k  0,055 навантаження розповсюджується на п’ять поперечин, а при k < 0,055 навантаження розповсюджується на сім поперечин [2].

Перевірка міцності перерізу поперечини

де W^факт – момент опору поперечини розрахованого перерізу згідно з дод. 3 [2], см³.

R_db – розрахунковий опір матеріалу поперечини при згині, МПа [1].

Приймаємо d=25см і W^факт=1418см³ I=17246см⁴