ОДМ 218.2.027-2012
ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАСЧЕТУ
И ПРОЕКТИРОВАНИЮ АРМОГРУНТОВЫХ
ПОДПОРНЫХ СТЕН НА АВТОМОБИЛЬНЫХ
ДОРОГАХ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ДОРОЖНОЕ АГЕНТСТВО
(РОСАВТОДОР)
Москва 2013
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН обществом с ограниченной ответственностью «НТЦ ГеоПроект» (ООО «НТЦ ГеоПроект»).
Коллектив авторов: д-р техн. наук, проф. С.И. Маций (руководитель работ), канд. техн. наук, доц. О.Ю. Ещенко, канд. техн. наук, доц. Е.В. Безуглова, канд. техн. наук, доц. Д.В. Волик, инж. И.В. Болгов, инж. P.O. Выходцев, инж. Н.А. Кликун, инж. Д.В. Плешаков, инж. А.К. Рябухин, инж. М.В. Силков, инж. Д.А. Чернявский, инж. М.В. Чумак, инж. С.А. Шелестов, инж. М.А. Шенгур.
2 ВНЕСЕН Управлением научно-технических исследований, информационного обеспечения и ценообразования, Управлением эксплуатации и сохранности автомобильных дорог Федерального дорожного агентства.
3 ИЗДАН на основании распоряжения Федерального дорожного агентства от 26.11.2012 № 890-р.
4 ИМЕЕТ РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР.
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ.
СОДЕРЖАНИЕ
| 1. Область применения 2 Нормативные ссылки 3 Термины и определения 4 Общие положения 5 Изыскания 6 Материалы 6.1 Армоэлементы 6.2 Облицовка 6.3 Грунты и засыпки 7 Расчет армогрунтовых сооружений 7.1 Общие положения 7.2 Основные расчетные принципы 7.3. Расчет армогрунтовых стен 7.4 Расчет армогрунтовых насыпей 7.5 Расчет армогрунтовых насыпей на слабых грунтах 8 Проектирование арматурных сооружений 8.1 Общие положения 8.2 Принципы проектирования армогрунтовых сооружений 8.3 Проектирование армогрунтовых стен 8.4 Проектирование армогрунтовых насыпей 9 Технология возведения армогрунтовых сооружений 10 Испытания, контроль качества 11 Мониторинг Библиография |
ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ
Рекомендации по расчету и проектированию
армогрунтовых подпорных стен
на автомобильных дорогах
1. Область применения
1.1 Настоящий отраслевой методический документ (далее - методический документ) предназначен для использования органами управления автомобильных дорог и организациями, выполняющими работы по расчету, проектированию, строительству и содержанию армогрунтовых насыпей и сооружений на автомобильных дорогах.
1.2 Рекомендации методического документа распространяются на проектирование насыпей и подпорных стен, механически армированных гибкими армоэлементами (преимущественно синтетическими геосетками и георешетками) в процессе возведения земляных сооружений. Они могут использоваться при строительстве сооружений на автомобильных дорогах в районах с сейсмичностью до 9 баллов включительно по шкале ИФЗ-64 (MSK-64).
1.3 Рекомендации методического документа не распространяются на районы вечной мерзлоты и карста, на проектирование гидротехнических сооружений, специальных сооружений гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций, а также на усиление существующих откосов и склонов грунтовыми нагелями.
1.4 Методический документ содержит материалы, которые предназначены как для информирования специалистов, так и для практической деятельности, причем эти материалы дают возможность разрабатывать специализированные рекомендации для конкретных технологий армирования грунта. При этом вопрос о целесообразности использования рекомендаций должен решаться в каждом конкретном случае индивидуально квалифицированными специалистами. Основные подходы и классификации методического документа гармонизированы с Европейскими нормами и прежде всего с Британским стандартом BS 8006.
2 Нормативные ссылки
В настоящем методическом документе использованы нормативные ссылки на следующие документы:
2.1 ГОСТ 2678-94 Материалы рулонные кровельные и гидроизоляционные. Методы испытаний
2.2 ГОСТ 7502-98 Рулетки измерительные металлические. Технические условия
2.3 ГОСТ 12248-2010 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости
2.4 ГОСТ 14192-96 Маркировка грузов
2.5 ГОСТ 23161-78 Метод лабораторного определения характеристик просадочности
2.6 ГОСТ 23740-79 Грунты. Методы лабораторного определения содержания органических веществ
2.7 ГОСТ Р 52748-2007 Дороги автомобильные общего пользования
2.8 ГОСТ Р 54257-2010 Надежность строительных конструкций и оснований
2.9 СП 14.13330.2011 Строительство в сейсмических районах (с картами) (актуализированная редакция СНиП II-7-81*).
2.10 СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений (актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*)
2.11 СП 28.13330.2012 Защита строительных конструкций от коррозии (актуализированная редакция СНиП 2.03.11-85)
3 Термины и определения
В настоящем методическом документе применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 армированный грунт: Массив грунта, в котором размещены армирующие элементы, обеспечивающие устойчивость массива за счет деформирования этих элементов, сил трения по поверхности их взаимодействия с грунтом, а также за счет других механизмов взаимодействия с грунтом.
3.2 армирующий элемент: Составная часть армированного грунта, обеспечивающего восприятие повышенных сжимающих и (или) растягивающих напряжений.
3.3 геоматрац: Интегральная объемная структура, сформированная из соединенных между собой георешеток в виде открытых сот.
3.4 геосинтетнческие материалы (геосинтетики): Общий термин, характеризующий материалы, один из компонентов которых изготовлен из синтетического или натурального полимера в виде полотна, полоски или трехмерной структуры, используемой в контакте с грунтом и (или) другими материалами; материалы используются в геотехнических и гражданских строительных сооружениях.
3.5 георешетки: Плоская структура в виде регулярной решетки, изготовленная надежным соединением (экструзией, спайкой или сплетением) в одно целое прочных к растяжению продольных и поперечных элементов, размер отверстий которой больше размера элементов.
3.6 геотекстильный материал (водопроницаемый): Нетканый, тканый, трикотаж, другие изделия плоской формы, характерные для искусственных полимерных материалов.
3.7 геосетки или аналогичные композиции: Плетеные, вязаные и уложенные геосетки (т.е. сформированные на месте производства работ), ленты и стержневидные элементы, комплексные материалы, не имеющие надежной фиксации продольных и поперечных нитей (лент и т.д.) в узлах их пересечений.
3.8 когезионно-фрикционная засыпка: Засыпка, содержащая более 15 % материала, проходящего через сито с размером ячеек 63 мкм.
3.9 наполнитель: Материал в армогрунтовой конструкции, находящийся в контакте с армирующими элементами, соединениями и облицовочными элементами, включая материал засыпки и любой дренирующий материал.
3.10 облицовка: Внешняя часть подпорной стенки из армированного грунта.
3.11 предел эксплуатационной надежности: Деформация свыше допустимых пределов, другие формы разрушений или незначительные повреждения, которые нарушают нормальную эксплуатацию сооружения и требуют непредвиденного обслуживания или сокращают срок эксплуатации сооружения.
3.12 полимерная арматура: Термин, который охватывает материалы геосинтетического типа, используемые в целях армирования грунта в геотехнических конструкциях, например, геотекстиль и георешетки.
3.13 потеря местной устойчивости: Разрыв, смещение отдельных участков или элементов сооружения, деформация локального характера сверх допустимой величины.
3.14 потеря общей устойчивости: Невозможность сооружения противостоять действию сил, стремящихся вывести его из состояния равновесия, потеря формы, перемещения или деформация всего сооружения сверх допустимой величины.
3.15 предельное состояние разрушения: Разрушение или серьезное повреждение сооружения.
3.16 предельное состояние армогрунтового сооружения: Состояние сооружения, при котором оно перестает удовлетворять эксплуатационным требованиям, т.е. либо теряет способность сопротивляться внешним воздействиям, либо получает недопустимую деформацию или местное повреждение.
3.17 стартер: Короткий выпуск георешетки из облицовочного блока или камня.
3.18 сжимаемые грунты (условно сжимаемые грунты): Грунты с модулем общей деформации менее 30 МПа.
3.19 укрепленный грунт: Тип армированного грунта, сформированный установкой армоэлементов в массив грунта ненарушенной структуры на месте производства работ.
3.20 фрикционная засыпка: Засыпка, содержащая менее 15 % материала, проходящего через сито с размером ячеек 0,05 мм.
4 Общие положения
4.1 Основной концепцией, заложенной в основу методического документа, является требование к проектированию с целью недопущения достижения предельного состояния сооружения в процессе эксплуатации. Такой подход реализуется при обеспечении полного соответствия с другими стандартами, руководящими документами и рекомендациями.
4.2 Проектирование армогрунтового сооружения является комбинацией конструкторской и геотехнической разработок. Практика проектирования армогрунтовых сооружений должна основываться на основном расчете конструкции исходя из предельного состояния разрушения и проверочном расчете исходя из предела эксплуатационной надежности.
4.3 При расчете армогрунтовых сооружений некоторые из упомянутых предельных состояний могут быть оценены на основе общих подходов механики грунтов (например, расчете осадки). Воспринимаемые сооружением нагрузки способны привести к чрезмерной деформации армоэлементов, а практика проектирования должна гарантировать обеспечение адекватного запаса применительно ко всем элементам армогрунтового сооружения, включая также и армоэлементы. Это требует использования специфических подходов и расчетных схем для разных типов армогрунтовых сооружений.
4.4 В методическом документе изложены только самые общие положения и методические подходы, приемлемые для всех видов армогрунтовых сооружений. Подробные инструкции для расчета и конструирования отдельных видов армогрунтовых сооружений должны разрабатываться на основе детального изучения их свойств на лабораторных моделях и натурных объектах.
5 Изыскания
5.1 При выполнении инженерно-геологических изысканий для проектирования оснований сооружений из армированного грунта следует пользоваться нормами [1], а при определении физико-механических свойств грунтов засыпки, кроме того, следует руководствоваться рекомендациями данного методического документа.
5.2 Определение физико-механических свойств грунтов основания рекомендуется выполнять по оси облицовки сооружения из армированного грунта.
5.3 На сжимаемых грунтах глубину выработок следует назначать не менее высоты насыпи. Допускается изменять глубину выработок в соответствии с высотой насыпи, но принимать не менее:
- глубины промерзания;
- 1 м ниже подошвы насыпных грунтов, ожидаемого техногенного нарушения или основания погребенного сооружения;
- 1 м ниже подошвы слабых грунтов (Е < 5 МПа).
5.4 При изысканиях в условиях городской застройки следует обращать особое внимание на наличие участков с резко отличающимися деформационными и прочностными свойствами: погребенные фундаменты, утерянные коммуникации, рыхлые зоны, насыпные толщи, подземные полости и т.д. Сведения об этом должны отражаться в графических и текстовых материалах по изысканиям [2].
5.5 При строительстве армогрунтовых сооружений на слабом основании необходимо получить подробную информацию об изменении физико-механических характеристик фунта основания под действием длительных нагрузок. Конкретная программа изысканий должна быть уточнена в задании на проектирование.
5.6 Коэффициент трения (зацепления) между арматурой и грунтом fтр допускается определять с помощью испытаний на срезных приборах (ГОСТ 12248-2010), а при отсутствии опытных данных его минимальное значение необходимо принимать по таблице 1.
Таблица 1 - Коэффициенты трения (зацепления) арматуры по грунту
| Грунт засыпки | Коэффициент трения (зацепления) между арматурой и грунтом fтр | Угол внутреннего трения грунта φгр, град. |
| Мелкий песок маловлажный | 0,62 | |
| Мелкий песок влажный | 0,58 | |
| Крупный песок маловлажный | 0,53 | |
| Крупный песок влажный | 0,51 | |
| Гравий | 0,42 | |
| Песчаная смесь | 0,40 |
Примечание - Для шероховатой поверхности арматуры значения коэффициента fтр могут быть увеличены на 10 %.
5.7 Определение прочностных характеристик грунтов засыпки рекомендуется выполнять на искусственных образцах в стабилометрах и приборах одноплоскостного среза по схеме консолидировано-дренированного испытания согласно ГОСТ 12248-2010. При этом следует контролировать, чтобы гранулометрический состав образцов соответствовал паспортным данным грунта, а степень уплотнения - нормативным требованиям.
5.8 Эффективный угол внутреннего трения φ ' тр и эффективное сцепление с' рекомендуется определять при помощи приборов для испытаний на сдвиг или испытаниями на трехосное сжатие [3]. Сдвиг должен начинаться после того, как образец грунта полностью консолидирован при каждом приложении нормальных напряжений. Консистенция образца должна соответствовать условиям дренирования в засыпке.
6 Материалы
6.1 АРМОЭЛЕМЕНТЫ
6.1.1 При строительстве армогрунтовых сооружений необходимо использовать армирующие элементы, выполненные из материалов, сохраняющих прочностные характеристики в условиях постоянного контактирования с грунтом [3, 4]. Арматура может иметь форму листов, сеток, решеток, лент (полос), стержней, и т.д., которые способны воспринимать растягивающие усилия и деформации, возникающие в засыпке. Механизм работы армоэлемента при армировании грунта в подпорных стенах и откосах показан на рисунке 1.
βS - угол наклона откоса к горизонту (больше чем угол внутреннего трения грунта); Laj, Lej - единичный участок с арматурой соответственно в активной зоне и в зоне сопротивления
Рисунок 1 - Механизм армирования подпорных стен и откосов
6.1.2 Арматура также может быть комбинированной из сочетания различных материалов и их форм (листов и полос, сеток и полос или полосы и анкеров) в зависимости от потребностей (рисунок 2).
а - лента; б - лист; в - сетка; г - анкер; д - стержень; TR - суммарное растягивающее усилие; σv - вертикальное напряжение; 1 - продольные элементы; 2 - поперечные элементы
Рисунок 2 - Виды (а, б, в, г, д) армирующих элементов
6.1.3 В качестве армирующих элементов рекомендуется использовать полосы шириной от 50 до 100 мм и толщиной от 3 до 5 мм из металла, полимеров или пластика, усиленного стекловолокном [5]. Они могут быть гладкими или имеющими шероховатость, образуемую ребрами или насечками для повышения трения (зацепления) между арматурой и засыпкой.
6.1.4 Георешетки должны быть, как правило, целыми, не имеющими механических повреждений и следов химических или термических повреждений. Как исключение, по согласованию с проектной организацией и производителем георешеток, допускается применять георешетки, имеющие не более 0,1 % дефектных связей в любом направлении, случайно распределенных по площади георешетки. Запрещается использовать георешетки, если дефекты сосредоточены в пределах локального участка стены.
6.1.5 Все армоэлементы должны быть изготовлены на заводе и доставлены к месту строительства в готовом для проведения монтажа виде [3].
6.1.6 Металлические компоненты, контактирующие с грунтом, должны быть выполнены из электролитически совместимого материала. В случаях, когда это не представляется возможным, между деталями из разных материалов необходимо размещать электрическую изоляцию с долговечностью, равной сроку службы сооружения.
6.2 ОБЛИЦОВКА
6.2.1 Для облицовки армогрунтовых сооружений рекомендуется использовать бетон, стальной лист, стальные сетки или решетки, древесину, а также любые комбинации этих материалов.
6.2.2 Допускается изготавливать облицовки из различных материалов в сборном или сборно-монолитном исполнении (таблица 2) [5]. Вид применяемого материала определяется проектной документацией в зависимости от физико-механических характеристик основания, размеров и формы сооружения, срока эксплуатации, интенсивности загрузки, а также от архитектурного решения.
Таблица 2 - Характеристики основных материалов облицовки
| Материалы | Преимущества | Недостатки | Примечание |
| Кирпичная или каменная кладка | Распространенный материал в строительстве; долговечен | Образуется жесткая облицовка, что непригодно для слабых оснований или при возможности неравномерных осадок | Для небольших сооружений |
| Плиты и блоки из сборного железобетона | Возможность заводского изготовления; хорошая отделка | Требуются специальные технологические мероприятия по обеспечению продолжительного срока эксплуатации; стоимость элемента зависит от массовости изготовления | Наиболее распространенный вид облицовки; оправдано их применение при большом объеме работ |
| Монолитный бетон и железобетон | Доступность материала; долговечность | Требуется установка опалубки; сложность крепления петель к элементу и образования в нем отверстий | |
| Торкрет-бетон | Минимальная толщина облицовки при высокой прочности | Требуется специальное оборудование | Сложно получить качественный эстетический вид |
| Плиты и блоки из прессованного бетона | Долговечность и качество; масса элементов находится в пределах возможности подъема одним человеком | Требуется специальное оборудование; форма элементов определяется методом их производства | |
| Предварительно напряженный бетон | Возможность использования существующих конструктивных элементов; удобен в транспортировании и монтаже; эстетичен, долговечен | Относительно высокая стоимость по сравнению с другими типами облицовок | Пригоден для высоких и протяженных сооружений |
| Ткань, геосетки | Легкие, гибкие | Недолговечны | Используются для временных сооружений |
| Пластик, армированный стекловолокном | Легок, долговечен и прочен; устойчив к ударным воздействиям; легко обрабатывается | Окраска меняется под воздействием ультрафиолетовых лучей; способен разрушаться при интенсивном нагревании | Используется при проведении ремонтных работ |
| Сталь оцинкованная | Относительно недорогая, транспортабельна, высокопроизводительна | Ограниченная долговечность | Применяется в условиях индустриальной архитектуры |
| Древесина | Легкодоступна, особенно пригодна для сооружений с коротким сроком службы | Подвержена разрушению под воздействием экзогенных процессов | Для временных сооружений |
6.2.3 Облицовочные плиты и блоки следует выполнять из тяжелого бетона класса по прочности не ниже В20, по водопроницаемости - не ниже W4, по морозостойкости - не ниже F200. Бетон для облицовочных камней и блоков следует приготавливать на сульфатостойком портландцементе с заполнителем из щебня твердых пород фракций не более 20 мм [6].
6.2.4 В камнях и блоках допускается устройство технологических отверстий, не ослабляющих прочности изделия, при условии, что общий размер пустот по любому направлению не будет превышать 20 % от размера изделия в этом направлении, а общий объем пустот - 10 % от объема блока [6].
6.2.5 Для перекрытия швов на тыльной поверхности облицовки в качестве изолирующих материалов рекомендуется использовать фильтрующие ленты (полосы) из геотекстиля, нефильтрующие пенополиуретановые ленты (полосы) или заполнять швы монтажной пеной с замкнутыми полостями.
6.2.6 Металлическую облицовку рекомендуется собирать из горизонтальных секций гнутых профилей (рисунок 3), обращенных выпуклостью наружу. Облицовка может быть изготовлена из оцинкованной или нержавеющей стали, алюминиевых сплавов. Слой цинка для антикоррозийной защиты стальных профилей должен быть не менее 30 мкм [5].
а - конструкция; б - процесс возведения; 1 - соединение секций внахлест; 2 - металлический элемент облицовки; 3 - гибкие анкеры; 4 - грунт
Рисунок 3 - Армированный грунт со сборной металлической облицовкой
6.2.7 Металлические закладные детали, соединительные болты, подкладные шайбы, гайки и полосы необходимо защищать от коррозии в соответствии со СНиП 21.03.11-85 (СП 28.13330.2012).
6.2.8 Для соединения между собой арматуры и облицовки необходимо использовать детали в форме скоб, штырей, стержней, винтов, анкеров и т.д. В качестве материала для соединительных деталей могут использоваться:
- металлопрокат с полимерным покрытием;
- оцинкованная сталь;
- нержавеющая сталь;
- полимеры;
- материал облицовки и (или) арматуры.
6.2.9 При выборе материала необходимо принимать во внимание, что долговечность соединительных деталей должна соответствовать расчетному сроку службы сооружения.
6.3 Грунты и засыпки
Грунты, используемые в качестве обратной засыпки насыпей и подпорных стен транспортных сооружений, должны отвечать требованиям, приведенным в таблице 3[6].
Таблица 3 - Требования к грунтам засыпки
| Контролируемый параметр | Грунт засыпки является основанием дорожного полотна | Грунт засыпки не является основанием дорожного полотна* |
| Угол внутреннего трения перемятого грунта в водонасыщенном состоянии, град. | Не менее 25 | Не менее 18 |
| Число пластичности 1р | Не регламентируется | Не более 20 |
| Коэффициент неоднородности гранулометрического состава | Не менее 5 | Не менее 3 |
| Содержание частиц размером менее 0,1 мм, % по массе | Не более 1 0 | Не регламентируется |
______________
* Возможность использования глинистых грунтов в качестве обратной засыпки следует обосновать расчетом, учитывая допустимые величины деформаций для данного вида сооружений.
6.3.2 Применение грунтов, содержащих гравелистые включения размером более 50 мм, не допускается. Величина удельного сцепления грунта С для целей проектирования, как правило, принимается равной нулю. При наличии специальных исследований на длительную прочность и ползучесть водонасыщенного грунта допускается увеличивать удельное сцепление до 5 кПа. Применение грунтов, обладающих неблагоприятными строительными свойствами и изменяющих свои характеристики под воздействием внешних факторов (просадочных (ГОСТ 23161-78), набухающих (ГОСТ 12248-2010), засоленных и имеющих биологические остатки (ГОСТ 23740-79) и т.д.), в качестве обратной засыпки, как правило, не допускается. Возможность их использования должна быть подтверждена компетентной специализированной организацией.
6.3.3 В качества засыпки может быть использован известняк с водонасышением до 29 % и естественной влажностью до 23 % [3].
6.3.4 В тех частях сооружения, которые подвержены динамическим воздействиям, не следует укладывать грунты, обладающие тиксотропными свойствами [5].
6.3.5 Не рекомендуется использовать когезионную засыпку при строительстве армогрунтовых конструкций с длительным периодом эксплуатации [3].
6.3.6 При подборе грунта армогрунтового сооружения следует руководствоваться данными таблицы 4 [3].
Таблица 4 - Классификация засыпок для подпорных стен и насыпей
| Тип грунта | Категория сооружения | ||
| Фрикционная засыпка | + | + | + |
| Когезионно-фрикционная засыпка | + | + | + |
| Известняк со степенью заполнения пор водой: | |||
| S r < 29 % | + | + | + |
| S r > 29 % | - | - | + |
| Глинистая засыпка (местный грунт) | - | - | + |
7 Расчет армогрунтовых сооружений
7.1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
7.1.1 Индивидуальный расчет и проектирование армогрунтовых подпорных стен и насыпей рекомендуется производить для участков автомобильных дорог I, II и III категорий согласно норм [7]. Для участков дорог IV и V категорий рекомендуется использовать, в основном, временные сооружения и типовые решения.
7.2 ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ПРИНЦИПЫ
7.2.1 При проектировании армогрунтовых сооружений необходимо учитывать, что предельное состояние будет достигнуто при наступлении одного из следующих явлений:
а) полного разрушения или серьезного повреждения;
б) деформации свыше допустимых пределов без разрушения отдельных частей сооружения;
в) других форм разрушений или незначительных повреждений, которые нарушают нормальную эксплуатацию сооружения и требуют непредвиденного обслуживания или сокращают срок эксплуатации сооружения.
Состояние, определенное в пункте а) - это предельное состояние разрушения, а в пунктах б) и в) - предел эксплуатационной надежности.
7.2.2 Расчетная модель должна адекватно описывать предполагаемое поведение армированного грунта. Расчетная методика может основываться на любой из следующих моделей: аналитической; полуэмпирической; численной. Любая расчетная модель должна иметь допустимую погрешность и может включать в себя упрощения [8].
7.2.3 Разрушающую силу, которая используется при расчете, следует принимать такой, чтобы она не превышала предела прочности арматуры при разрыве в конце выбранного расчетного срока службы сооружения. При этом следует учитывать снижение площади сечения арматуры за счет коррозии [3].
7.2.4 При вычислении таких сил необходимо принимать во внимание параметры сопротивления грунта срезу с учетом величины порового давления [3].
7.2.5 При расчете армогрунтового сооружения для полосовой арматуры из сеток, решеток и геотекстильного материала необходимо устанавливать нагрузку на единицу ширины полосы, а для узких полос необходимо устанавливать нагрузку на всю полосу [3].
7.2.6 При расчете рабочего усилия в полимерной арматуре должна быть принята меньшая из характеристик:
- предела текучести при растяжении;
- предельно допустимой деформации при растяжении.
7.2.7 Из-за чувствительности полимерных материалов к изменению температуры расчет при проектировании должен быть проведен для максимальной эксплуатационной температуры в грунте, характерной для площадки строительства [3].
7.2.8 При расчете армогрунтового сооружения необходимо учесть два механизма взаимодействия арматуры с грунтом:
- механизм, при котором потенциальная поверхность разрушения пересекает армоэлементы и прочность связи армоэлементов с грунтом определяется сопротивлением их вырывания (выдергивания) из грунта;
- механизм, при котором потенциальная поверхность разрушения совпадает с поверхностью по меньшей мере одного армоэлемента и прочность связи армоэлементов с грунтом определяется прочностью фрикционной связи [3].
7.2.9 При расчете армогрунтовых сооружений рекомендуется использовать четыре коэффициента запаса [3]:
ff, ffs - коэффициенты нагрузки, учитывающие массу грунта;
fq - коэффициент запаса, относящийся к внешним динамическим нагрузкам;
fm, fms - коэффициенты запаса, учитывающие характеристики материалов;
fn - коэффициент запаса, учитывающий экономические потери от нарушения эксплуатационной надежности конструкции.
7.2.10 Величину коэффициента fn рекомендуется принимать по таблице 5 [3].
7.2.11 Примеры сооружений 1-й, 2-й, 3-й категорий приведены соответственно на рисунках 4, 5, 6, примеры армирования основания - на рисунке 7.
Таблица 5 - Коэффициенты запаса эксплуатационной надежности сооружений
| Категория сооружения | Уровень ответственности сооружений (ГОСТ Р 54257-2010) | Коэффициент запаса fn | Типовые примеры |
| I (повышенный) или II (нормальный) | 1,1 | Опорные конструкции, например, насыпи автострад, магистральных путей или фундаменты гражданских сооружений, дамбы, стенки набережных и откосы для регулирования речного русла | |
| II (нормальный) | 1,0 | Насыпи и конструкции, у которых отказ сопровождается умеренными повреждениями и потерей работоспособности | |
| II (нормальный) или III (пониженный) | Не применяется | Временные сооружения, подпорные стенки и насыпи высотой менее 1,5 м, у которых отказ сопровождается минимальными последствиями |
а, г - автомагистраль; б - жилое здание; в - дорога по дамбе; д - дорога по набережной или вдоль стенки канала (включая откос); е - дамба или другое водоудерживающее сооружение; ж - второстепенная или главная дорога; Н - высота сооружения;
Рисунок 4 - Примеры сооружений 1-й категории
а - второстепенная дорога; б, д - автомагистраль; в - жилое здание на откосе; г - набережная; е - второстепенная дорога; ж - второстепенная или главная дорога
Рисунок 5 - Примеры сооружений 2-й категории
7.2.12 При проектировании армогрунтовых сооружений по методу предельных состояний необходимо учитывать влияние массы грунта и внешних нагрузок с применением соответствующих коэффициентов, посредством которых вводятся коррективы на изменение напряженного состояния и физико-механических характеристик как грунта, так и материала армоэлементов в процессе эксплуатации. Значения таких коэффициентов приведены в таблице 6 [3].
а - насыпь или дамба; б - подпорная стенка; в - новый или восстановленный откос; г - главная дорога или автомагистраль; 1 - арматура основания; 2 - арматура
Рисунок 6 - Примеры сооружений 3-й категории
а - общее армирование основания; б - армирование основания насыпи матрацем; в - армирование основания насыпи сваями; 1 - арматура основания; 2 - насыпь; 3 - слабое основание; 4 - мягкий слой; 5 - жесткий слой; 6 - свая; 7 - оголовок сваи
Рисунок 7 - Примеры армирования основания
Таблица 6 - Рекомендуемые величины коэффициентов запаса армогрунтовых сооружений
| Удельные коэффициенты | Область применения | Предельное состояние армогрунтовых сооружений | |
| по разрушению | по эксплуатационной надежности | ||
| Коэффициенты нагрузки | Гомогенный грунт, например, засыпка откоса | ffs = l,5 | fs = l,0 |
| Внешние постоянные нагрузки, например, линейные или сосредоточенные нагрузки | ff = 1,2 | ff = 1,0 | |
| Внешние динамические нагрузки, например, нагрузки от дорожного движения (ГОСТ Р 52748-2007) | fq = 1,3 | fq = 1,0 | |
| Коэффициенты для грунта | Применительно к tg φ'p | fms = 1,0 | fms = 1,0 |
| Применительно к с' | fms = 1,0 | fms = 1,0 | |
| Применительно в с'u | fms = 1,0 | fms = 1,0 | |
| Коэффициенты для армоэлементов | Применительно к эксплуатационной нагрузке на армоэлемент | Значения коэффициентов зависят от типа используемой арматуры и расчетного фока ее службы (таблица 7) | |
| Коэффициенты взаимодействия в системе «арматура-грунт» | Проскальзывание перпендикулярно поверхности армоэлемента | fs = 1,3 | fs = 1,0 |
| Выдергивание армоэлемента из грунта | fp = 1,3 | fp = 1,0 | |
| Особые коэффициенты запаса | Применительно к проскальзыванию по основанию или любой поверхности, где имеется контакт «грунт-грунт» | fms = 1,2 | - |
Примечание - fs, fp - соответственно коэффициенты проскальзывания перпендикулярно поверхности армоэлемента и выдергивания армоэлемента из грунта в системе «арматура-грунт»;
φ ' p - критический угол сдвига при условиях фактического напряженного состояния;
с' - общее сцепление (когезия) грунта в условиях фактического напряженного состояния;
с'u - сдвиговая прочность грунта в неосушенном состоянии.
7.2.13 При расчете арматуры рекомендуется использовать два основных коэффициента запаса, касающихся свойств материалов fm1 и fm2. Коэффициент fm1связан непосредственно с внутренними свойствами материалов, а коэффициент fm2 - учитывает влияние технологии сооружения и окружающей среды. Каждый из этих коэффициентов состоит, в свою очередь, из нескольких коэффициентов (таблица 7) [3].
Таблица 7 - Разложение на составляющие коэффициентов запаса свойств материалов арматуры
| Главный коэффициент | Составляющий коэффициент | Назначение коэффициента |
| fm1 | fm11 | Учитывает возможное понижение качества материала в целом по сравнению со значениями, полученными из образцов, и возможные неточности в оценке сопротивления армоэлемента нагрузкам и деформациям, связанные с переходом от модели к реальной конструкции |
| fm12 | Учитывает экстраполяцию результатов испытания и принимает во внимание доверительность оценки применительно к выбранному сроку службы; может изменяться при изменении заданной долговечности сооружения | |
| fm2 | fm21 | Учитывает восприимчивость к повреждениям, возникающим в процессе строительства |
| fm22 | Учитывает влияние окружающей среды, т.е. принимает во внимание различные внешние факторы, влияющие на долговечность материала |
Примечание - fm1 = fm11 + fm12; fm2 = fm1 + fm22.
7.2.14 При расчете армогрунтовых сооружений допустимый предел прочности для полимерных элементов должен быть равен
TD = TU/fm, (1)
где ТD - расчетная предельная нагрузка на армоэлемент;
fm - коэффициент запаса материала для данной арматуры (fm£ 1,5)
fm = fm1 + fm2;
TU - предел прочности арматуры на растяжение.
7.2.15 Расчетная нагрузка в зависимости от вида определяется по формуле [3]
Fd = ff× Fk; (2)
Fd = ffs× Fk; (3)
Fd = fq× Fk, (4)
где Fd - расчетная нагрузка;
Fk - неразлагаемая на составляющие сила, эквивалентная самой опасной из возможных приложенных нагрузок;
ffs - коэффициент нагрузки, характеризующий массу грунта;
ff - коэффициент нагрузки, относящийся к внешним постоянным нагрузкам;
fq - коэффициент запаса, относящийся к внешним динамическим нагрузкам.
7.2.16 Для крепежей и соединительных элементов облицовки армогрунтовых сооружений следует использовать такие же коэффициенты запаса, как и для основных армоэлементов сооружения [3].
7.2.17 При проектировании необходим