Таким образом, конструкция тротуара имеет вид, представленный на рисунке 1.

Рисунок 1

Пример 2

Исходные данные:

Грунт земляного полотна — супесь легкая непылеватая с расчетными характеристиками по таблице Б.3: Е_гр = 46 МПа; j = 35°; С = 0,011 МПа.

Характеристика транспортной нагрузки — предполагается заезд одиночных автомобилей группы Б.

Марка плиты тротуарной — предварительно принимаем плиту К 50.5 (h = 0,05 м) по СТБ 1071, бетон мелкозернистый с расчетными характеристиками: В_tв 3,6; R_рu = 4,5 МПа; Е_б = 25 000 МПа (см. таблицу 2).

Необходимо обосновать конструкцию дорожной одежды тротуара.

1) В соответствии с таблицей 4.1 назначаем толщину дренирующего слоя из песка средней крупности h_п = 0,30 м и по таблице Б.4 принимаем его расчетные характеристики: Е_п =120МПа;φ=40°; С = 0,005 МПа.

2) Устанавливаем категорию плиты тротуарной по жесткости. Для этого определяем показатель жесткости S по формуле (5.1) при r = 0,25 м, предварительно определив Е₀ по формуле (5.2)

S = 3 · (70,19/25 000) · (0,25/0,05)³ = 1,05.

Поскольку S = 1,05 > 0,5, плиты тротуарные относят к категории плит конечной жесткости, которые необходимо рассчитывать на прочность.

Условие прочности плит тротуарных покрытия проверяют по неравенству (5.4), предварительно вычислив и s_pt по формулам (5.5) и (5.6) соответственно:

= 3,6 · 1,2 = 4,32 МПа,

s_pt = 60 · 30 · 0,8 · (0,255 – 0,057)/1 · 0,05² = 11,40 МПа,

где М_А = – 0,057 по таблице 5.3; Q_н = 30 КН по таблице 5.2; к = 1 для квадратных плит.

Условие прочности плит покрытия не выполняется, поскольку полученный коэффициент прочности К_пр = 4,32/11,40 = 0,38 меньше требуемого К_пр = 0,85 для данного случая (см. таблицу 5.1).

Увеличиваем толщину плиты тротуарной до 60 мм и проводим ее расчет на прочность.

Определяем показатель жесткости S плиты тротуарной:

S = 3 · (70,19/25 000) · (0,25/0,06)³ = 0,383.

Поскольку S = 0,383 ≤ 0,5, плиты тротуарные относят к категории абсолютно жестких и на прочность не рассчитывают. Окончательно для данного случая принимаем плиту.

Таким образом конструкция тротуара имеет вид, представленный на рисунке .2.

Рисунок 2

Пример 3

Исходные данные:

Грунт земляного полотна — супесь пылеватая.

Материал основания — песок.

Характеристика транспортной нагрузки — отсутствует.

Марка плиты тротуарной — К 30.5.

В соответствии с 5.3.1 расчет толщины плиты тротуарной не производим и принимаем ее равной h = 50 мм.

Таким образом конструкция тротуара имеет вид, представленный на рисунке 3.

Рисунок В.3

2 Расчет основания на прочность

Пример 4

Исходные данные:

Расчетный модуль упругости покрытия из бетонных плит с учетом швов Е_расч = 1600 МПа (см. таблицу 5.5).

Покрытие — плита тротуарная, толщиной h = 70 мм, бетон класса В_tb 4,0.

Грунт земляного полотна — супесь легкая непылеватая для дорожно-климатического района 1 с расчетными характеристиками по таблице Б.3: Е_гр = 46 МПа; φ = 35°; С = 0,011 МПа.

Конструкция основания (для примера 1):

1) Дренирующий слой из песка средней крупности толщиной h_п = 0,30 м с расчетными характеристиками по таблице Б.4: Е_п = 120 МПа; φ = 40°; С = 0,005 МПа.

2) Основание — щебеночно-гравийно-песчаная смесь толщиной h = 0,15 м (Е_щ = 180 МПа).

Проверяем, удовлетворяет ли конструкция основания требованиям прочности по критерию сдвига. Выполняем следующие расчеты.

2.1 Определяем, не превышают ли напряжения сдвига в грунте земляного полотна допустимые.

Определяем средний модуль упругости дорожной одежды:

Е_ср = (0,07 · 1600 + 0,30 · 120 + 0,15 · 180)/(0,07 + 0,30 + 0,15) = 337 МПа.

По отношениям Е_ср/Е_гр = 337/46 = 7,32 и åh_i/D = 0,52/0,33 = 1,58 при j = 35^о по номограмме на рисунке 5.1 находим активное напряжение сдвига от временной нагрузки = 0,015. По номограмме на рисунке 5.2 для åh_i = 0,52 м и j = 35^о находим активное напряжение сдвига t_в от собственного веса дорожной одежды t_в = –0,0032 МПа.

Суммарное активное напряжение сдвига в супеси легкой непылеватой по формуле (5.11):

Т = 0,015 × 0,6 – 0,0032 = 0,0058 МПа.

Допустимые напряжения сдвига в супеси легкой непылеватой по формуле (5.10):

Т_доп = 0,011 × 1,66 = 0,0182 МПа.

Отношение Т_доп/Т = 0,0182/0,0058 = 3,14 > 0,95, т. е. прочность дорожной одежды по условию сдвига в грунте земляного полотна обеспечена.

2.2 Определяем, не превышают ли напряжения сдвига в песчаном дренирующем слое допустимые.

Определяем средний модуль упругости дорожной одежды:

Е_ср = (0,07 · 1600 + 0,15 · 180)/(0,07 + 0,15) = 632 МПа.

По отношениям Е_ср/Е_п = 632/120 = 5,27 и åh_i /D = 0,22/0,33 = 0,67 при j = 40^о по номограмме на ри­сунке 5.1 находим активное напряжение сдвига от временной нагрузки  = 0,047. По номограмме на рисунке 5.2 для åh_i = 0,22 м и j = 40^о находим активное напряжение сдвига t_в от собственного веса дорожной одежды t_в = –0,0018 МПа.

Суммарное активное напряжение сдвига в песке по формуле (5.11):

Т = 0,047 × 0,6 – 0,0018 = 0,0264 МПа.

Допустимые напряжения сдвига в песке по формуле (5.10):

Т_доп = 0,005 × 6,64 = 0,0332 МПа.

Отношение Т_доп/Т = 0,0332/0,0264 = 1,26 > 0,95, т. е. прочность дорожной одежды по условию сдвига в песчаном дренирующем слое обеспечена.

2.3 Определяем, не превышают ли напряжения сдвига в слое основания из щебеночно-гравийно-песчаной смеси допустимые.

Эквивалентный модуль упругости Е₀ на поверхности основания определяем аналогично примеру 2: Е₀ = 70,19 МПа.

Расчетный модуль упругости бетонной плиты при классе бетона В_tв 3,6 по таблице 5.5 равен Е_расч = 1600 МПа.

По отношениям Е_расч/Е₀ = 1600/70,19 = 22,8 и åh_i /D = 0,07/0,33 = 0,21 при j = 40^о по номограмме на рисунке 5.1 находим активное напряжение сдвига от временной нагрузки = 0,065. По номограмме на рисунке 5.2 для åh_i  = 0,07 м и j = 40^о находим активное напряжение сдвига t_в от собственного веса дорожной одежды t_в = –0,0008 МПа.

Суммарное активное напряжение сдвига в слое основания из щебеночно-гравийно-песчаной смеси по формуле (5.11):

Т = 0,065 × 0,6 – 0,0008 = 0,0382 МПа.

Допустимые напряжения сдвига в слое основания из щебеночно-гравийно-песчаной смеси по формуле (5.10):

Т_доп = 0,03 × 9,75 = 0,293 МПа.

Отношение Т_доп /Т = 0,293/0,0382 = 7,67 > 0,95, т. е. прочность дорожной одежды по условию сдвига в слое основания из щебеночно-гравийно-песчаной смеси обеспечена.

Пример 5

Исходные данные:

Конструкция дорожной одежды

1) Плита тротуарная К 30.6; расчетная нагрузка — группа Б.

2) Дренирующий слой из песка средней крупности толщиной h_п = 0,30 м с расчетными характеристиками по таблице Б.4: Е_п = 120 МПа; φ = 40°; С = 0,005 МПа.

3) Грунт земляного полотна — супесь пылеватая с расчетными характеристиками по таблице Б.3: Е_гр = 28 МПа; φ = 12°; С = 0,008 МПа.

Проверяем, удовлетворяет ли конструкция основания требованиям прочности по критерию сдвига. Выполняем следующие расчеты.

2.4 Определяем, не превышают ли напряжения сдвига в песчаном дренирующем слое, который в данном случае является слоем основания, допустимые.

Определяем средний модуль упругости плиты (покрытия) Е_ср = 1600 МПа (см. таблицу 5.5).

По отношениям Е_ср/Е_п = 1600/120 = 13,3 и åh_i /D = 0,06/0,28 = 0,21 при j = 40° по номограмме на рисунке 5.1 находим активное напряжение сдвига от временной нагрузки = 0,042. По номограмме на рисунке 5.2 для åh_i  = 0,06 м и j = 40^о находим активное напряжение сдвига t_в от собственного веса дорожной одежды t_в = –0,0008 МПа.

Суммарное активное напряжение сдвига в песке по формуле (5.11):

Т = 0,042 × 0,5 – 0,0008 = 0,0202 МПа.

Допустимые напряжения сдвига в песке по формуле (5.10):

Т_доп = 0,005 × 6,64 = 0,0332 МПа.

Отношение Т_доп /Т = 0,0332/0,0202 = 1,64 > 0,85, т. е. прочность дорожной одежды по условию сдвига в песчаном основании обеспечена.

2.5 Определяем, не превышают ли напряжения сдвига в грунте земляного полотна допустимые.

Определяем средний модуль упругости дорожной одежды:

Е_ср = (0,06 · 1600 + 0,30 · 120)/(0,06 + 0,30) = 367 МПа.

По отношениям Е_ср/Е_гр = 367/28 = 13,1 и åh_i /D = 0,36/0,28 = 1,29 при j = 12^о по номограмме на ри­сунке 5.1 находим активное напряжение сдвига от временной нагрузки = 0,025. По номограмме на рисунке 5.2 для åh_i  = 0,36 м и j = 12^о находим активное напряжение сдвига t_в от собственного веса дорожной одежды t_в = 0,0002 МПа.

Суммарное активное напряжение сдвига в супеси пылеватой по формуле (5.11):

Т = 0,025 × 0,5 + 0,0002 = 0,0127 МПа.

Допустимые напряжения сдвига в супеси пылеватой по формуле (5.10):

Т_доп = 0,008 × 1,66 = 0,01328 МПа.

Отношение Т_доп /Т = 0,01328/0,0127 = 1,05 > 0,85, т. е. прочность дорожной одежды по условию сдвига в грунте земляного полотна обеспечена.

Приложение 3.

Категории поверхностей.

Категория бетонной поверхности изделия.	Область применения	Диаметр или наибольший размер раковины	Высота местного наплыва(выступа)или глубина впадины	Глубина окола бетона на ребре, измеряемая по поверхности изделия	Суммарная длина околов бетона на 1м ребра
А1	Глянцевая поверхность ,не требующая отделочного покрытия на строительной площадке	Глянцевая по эталону		2	20
А2	Поверхность,подготовленная под улучшенную окраску(без шпатлевания на строительной площадке)или высококачественную окраску(с одним слоем шпатлёвки на строительной площадке)	1	1	5	50
А3	Поверхность,подготовленная под декоративную отделку пастообразными составами(без шпатлевания на строительной площадке);под улучшенную или высококачественную окраску(соответственно с одним или двумя слоями шпатлевки на строительной площадке);под оклейку обоями	4	2	5	50
А4	Поверхность, подготовленная под оклейку обоями, линолеумом и другими рулонными материалами; под облицовку плиточнми материалами на клею	4	2	5	50
А5	Поверхность, подготовленная под облицовку плиточными материалами на растворе.	Не регламентируется		5	50
А6	Поверхность, подготовленная под простую окраску, а также не отделываемая поверхность,к которой не предъявляют требования по качеству	15	3	10	100
А7	Поверхность,невидимая в условиях эксплуатации	20	5	20	Не регламентируется

57