Пример 1. Требуется определить толщину нежесткого подстилающего слоя в неотапливаемом складе

Требуется определить толщину нежесткого подстилающего слоя в неотапливаемом складе. По полу склада при ширине проезда 3,5 м за сутки проходит следующее количество транспортных средств:

электрокары (двухосные) - 30 машин;

автопогрузчики (двухосные) - 20 машин;

автомобили ЗИЛ-130 (двухосные) - 20 автомобилей;

автомобили ЯАЗ-210 (трехосные) - 5 автомобилей.

Покрытие пола из асфальтобетона толщиной 4 см.

Подстилающий слой из щебня прочностью при сжатии 9000 Н/см².

Грунт основания супесчаный.

Горизонт грунтовых вод находится на глубине 0,4-0,5 м.

Расчёт. При покрытии из асфальтобетона величина относительной деформации δ = 0,035 (табл. 1.2). По формуле (2) приведём количество трёхосных автомобилей ЯАЗ-210 к двухосным:

N_i = 1,8·5 = 9 автомобилей

Определим эквивалентное, по воздействию на пол, количество условных автомобилей с расчётной нагрузкой «А». Для этого вычисляем значение коэффициента «η». Расчётные характеристики транспортных средств (предоставляемые заказчиком) заносим в таблицу.

Рис. 3 График для расчёта пола с нежестким подстилающим слоем

1 - Электрокары: р = Р/F = 8450/56 = 150,8 Н/см²;

η = p·D/1666 = 150,8·8,4/1666 = 0,76

2 - Автопогрузчики: р = Р/F = 35670/490 = 72,8 Н/см²;

η = p·D/1666 = 72,8·25/1666 = 1,1

3 - Автомобили ЗИЛ-130: р = Р/F = 34300/600 = 57,1 Н/см²;

η = p·D/1666= 57,1·27/1666 = 0,95

4 - Автомобили ЯАЗ-210: р = Р/F = 44100/750 = 58,8 Н/см²;

η = p·D/1666 = 58,8·31/1666 = 1,1

Условный автомобиль с расчётной нагрузкой «А»: р = Р/F = 44590/910 = 49 Н/см²;

η = p·D/1666 = 49·34/1666 = 1

В соответствии с указаниями п. 1.4 наносим на график (рис. 1) наклонные линии для каждого транспортного средства, ординаты точек которых получаем умножением ординат точек линии «А» на коэффициент «η», вычисленный для каждого указанного выше транспортного средства. В результате получаем графики для определения эквивалентного, по воздействию на пол, количества условных автомобилей с расчётной нагрузкой «А» (рис. 4). По полученным графикам определяем значения N_ia:

30 электрокаров соответствуют 9 условным автомобилям;

20 автопогрузчиков 4000 соответствуют 32 условным автомобилям;

20 автомобилей ЗИЛ-130 соответствуют 17 условным автомобилям;

9 автомобилей ЯАЗ-210 (в двухосном исполнении) соответствуют 15 условным автомобилям.

Всего ΣN_iB = 73 условных автомобилей с расчётной нагрузкой «А».

Вычисляем расчётную интенсивность движения N_p при ширине проезда 3,5 м (одна полоса движения) и γ = 2 (п.5). N_p = γ·ΣN_iА = 2·73 = 146 условных автомобилей в сутки.

Используя рис. 4, находим на оси «п» цифру 146, восстанавливаем от этой точки перпендикуляр до линии «А» и из точки пересечения проводим прямую, параллельную оси «п» до пересечения с прямой, перпендикулярной оси «п», соответствующей допустимой относительной деформаций покрытий из асфальтобетона δ = 0,035. По наклонной прямой, проходящей через полученную точку, определяем требуемый модуль деформации пола - Е_тр = 5098 Н/см².

Грунт основания находится в зоне опасного капиллярного поднятия грунтовых вод (см. п. 7.4 Раздела I). При этом по табл. 1.3 расчётный модуль деформации грунта основания Е₀ = 1176 Н/см².

Принимаем расчётную схему «б» по рис. 2. Расчётный модуль деформации (табл. 1.2) асфальтобетонного покрытия Е₂ = 23520 Н/см², щебёночного подстилающего слоя Е₁ = 12740 Н/см², толщина покрытия h₂ = 4 см; Е^э₂= E_тр = 5098 Н/см².

Для условного автомобиля диаметр приведённого круга следа D = 34 см.

Для определения Е^э₁ сначала вычислим значения отношений h₂/D = 4/34 = 0,1175 и Е^э₂/Е₂ = 5098/23520 = 0,216.

По рис. 3 определяем Е^э₁/Е₂ = 0,184, откуда Е^э₁ = 0,184·23520 = 4327 Н/см². Определим h₁, для чего сначала вычислим отношения Е^э₁/Е₁ = 4327/12740 = 0,34 и Е₀/Е₁ = 1176/12740 = 0,0923, по которым пользуясь рис. 3 определяем h₁/D = 0,97, откуда h₁ = 0,97·34 = 33 см.

Согласно п. 1.10 полученная толщина h₁ подстилающего слоя может быть уменьшена, например, путём понижения уровня грунтовых вод ниже их опасного капиллярного поднятия. В этом случае Е₀ = 2156 Н/см² (табл. 1.3).

Определяем вновь: Е^э₁/Е₁ = 4327/12740 = 0,34 и Е₀/Е₁ = 2156/12740 = 0,169, h₁/D = 0,55, откуда h₁ = 0,55·34 = 18,7 см.

Рис. 4 График для приведения интенсивности движения транспортных средств к интенсивности движения условного автомобиля с расчетной нагрузкой «А»и для определения требуемого модуля деформации Е_тр пола

Уменьшение толщины подстилающего слоя может быть также достигнуто устройством искусственного основания, например из крупного песка, уложенного на грунте основания. Для этого случая принимаем расчётную схему «в» по рис. 2.

Задаёмся толщиной щебёночного подстилающего слоя, равной 15 см, расчётные модули деформации: покрытия Е₃ = 23520 Н/см², подстилающего слоя Е₂ = 12740 Н/см², искусственного основания E₁ = 3430 Н/см², грунт основания Е₀ = 1176 Н/см².

Толщина асфальтобетонного покрытия h₃ = 4 см.

Толщина подстилающего слоя из щебня h₂ = 15 см.

Е^э₃ = E_тр =5098 Н/см²; D = 34 см; Е^э₂/Е₃ = 0,184 и Е^э₂ = 0,184·23520 = 4327 Н/см².

Определим Е^э₁ для чего сначала вычислим отношения h₂/D = 15/34 = 0,441 и Е^э₂/Е₂ = 4327/12740 = 0,34.

По рис. 3 определяем Е^э₁/Е₂ = 0,203, откуда Е^э₁= 0,203·12740 = 2586 Н/см².

Определим h₁, для чего сначала вычислим отношения Е^э₁/Е₁ = 2586/3430 = 0,754 и Е₀/Е₁ = 1176/3430 = 0,3430.

По рис. 3 определим h₁/D = 1,28, откуда h₁ = 1,28·34 = 43,5 см.

Таким же путём определяется толщина искусственного основания, если задаться иными толщинами подстилающего слоя (например, 12 см, 18 см и т.д.). Из рассмотренных вариантов толщины подстилающего слоя наиболее целесообразный определяют по технико-экономическим соображениям.