Спосіб виготовлення оптимізованого жорсткого покриття доріг для сільського господарства

Реферат: Спосіб виготовлення оптимізованого жорсткого покриття доріг для сільського господарства, які виконують з монолітного бетону на портландцементі та вкладають на основу з щебеню. Покриття виконують зі збірних бетонних плит на базі шлакопортландцементу, які мають форму прямокутника, зі сторонами 3,0×1,0 м і завтовшки 10 см. UA 121504 U (54) СПОСІБ ВИГОТОВЛЕННЯ ОПТИМІЗОВАНОГО ЖОРСТКОГО ПОКРИТТЯ ДОРІГ ДЛЯ СІЛЬСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА UA 121504 U UA 121504 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі будівництва, зокрема до будівництва жорстких покрить доріг сільськогосподарського призначення. Відомий спосіб будівництва доріг сільськогосподарського призначення полягає в тому, що застосовують плити з монолітного бетону на портландцементі. Окрім цього, виконують міцні штучні основи з використанням щебеню [1]. Недоліком цього способу є значні витрати коштів на виготовлення покриття і штучних основ завдяки неврахуванню малої інтенсивності експлуатації покрить. В основу корисної моделі поставлена задача - зниження вартості покрить доріг виходячи з врахування низької інтенсивності експлуатації. Поставлена задача вирішується тим, що використовують бетонні плити, які виготовляють зі шлакопортландцементу; плити у плані виконують у вигляді прямокутника, зі сторонами 3,0×1,0 м і завтовшки 10 см; плити укладають на основу з піску (завтовшки 10 см), обробленого бітумом або цементом. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де: фіг. 1. Конструкція збірного покриття з прямокутних плит, де: I - збірне покриття з прямокутних плит; II - пісок, оброблений цементом. фіг. 2. Розрахункова модель прямокутної плити, що розраховується як балка, де: a - загальний вигляд прямокутної плити покриття сільськогосподарських доріг, що розраховується як балка; б - розрахункова схема; в - основна система; 1 - центральне зосереджене навантаження (Fd); 2 - ділянки балки за довжиною; 3 - умовні абсолютно жорсткі стрижні; 4 - плита, що розраховується як балка; 5 - основа; 6 - вісь симетрії балки 0-0; 7 - жорстке защемлення. фіг. 3. Графічна інтерпретація результатів розрахунку плити, де: Fd - центральне зосереджене навантаження; mcmax - згинальний момент в центрі плити; Ks - коефіцієнт постелі ґрунтової основи; U - кількість циклів прикладання навантаження. Для вирішення питання зменшення вартості доріг сільськогосподарського призначення та збільшення якості покриття, вирішувалось питання розрахунку і конструювання дорожніх плит, що виготовляються на заводах залізобетонних виробів. Покриття вказаних доріг пропонується виготовляти з прогресивних збірних бетонних плит (фіг.1), які мають форму прямокутника (І), завтовшки 10 см. Вони укладаються на основу з піску, обробленого бітумом або цементом (II). Задача згину такої плити (І), що лежить на основі (II), яка допускає виникнення залишкових деформацій, вирішується методом будівельної механіки. У результаті розрахунку необхідно отримати епюру реакцій основи, яка дозволяє визначити внутрішні зусилля в плиті, яка розраховувалась за балочною схемою, (фіг. 2а). Така балка, що має довжину 3 м, була завантажена центральним зосередженим навантаженням Fd (1). Для розрахунку балка була розділена за довжиною на 11 однакових ділянок (2) (фіг. 2б). У межах кожної ділянки реакція основи вважалася рівномірно розподіленою. Розрахункова схема балки отримана шляхом розміщення умовних абсолютно жорстких стрижнів (3) між балкою (4) і основою (5) у середині кожної ділянки (фіг. 2б). Розрахунок отриманої статично невизначеної системи був проведений змішаним методом. Основна система ( фіг. 2в), вибрана з урахуванням симетрії балки і прикладеного до неї навантаження (1) відносно осі 0-0 (6). Це дозволило зменшити кількість невідомих майже у два рази. У середині балки було розміщене жорстке защемлення (7), а дія вертикальних стержнів (3) замінена дією невідомих сил Х0; Χ1… Χ5. Під защемленням (7) розміщені дві рівні сили Х0. Решта сил з одного боку від осі симетрії 0-0 (6) попарно дорівнюють силам з іншого боку (фіг. 2в). Встановлено, що залишкова деформація основи залежить від коефіцієнта постелі ґрунту, кількості циклів прикладання навантаження. 1 UA 121504 U 5 10 15 20 25 30 35 На підставі результатів розрахунку балки побудовані графіки (фіг. 3) залежності згинального моменту в центрі плити mсmax від логарифма кількості циклів прикладання навантаження IgU. Розрахунок балки, проведений для наступних коефіцієнтів постелі ґрунту: Ks=30; 60; 90; 150 3 МН/м . При цьому для кожного з них кількість циклів прикладання навантаження U приймалась 3 4 5 6 рівною наступним значенням: 10 ; 10 ; 10 і 10 . З аналізу графіків залежності згинального моменту в центрі плити постах від логарифма кількості циклів прикладання навантаження IgU (фіг. 3) випливає, що величина mсmax при розрахунку в пружній стадії менше, ніж при обліку залишкових деформацій основи. Крім того, при фіксованому коефіцієнті постелі основи Ks і зростанні кількості циклів прикладання навантаження U, величина mсmax збільшується. Тому, балку необхідно розраховувати на згинальний момент mсmax, що відповідає кількості циклів прикладання навантаження U за весь розрахунковий термін експлуатації покриття. Економічний ефект від використання прямокутних плит для влаштування збірних покриттів сільськогосподарських доріг обчислювався шляхом порівняння запропонованої конструкції покриття з плит з певним існуючим рівнем - еталоном за відомою методикою. Як еталон було прийнято монолітне покриття товщиною 9 см з бетону класу С25/30, виконаного на основі звичайного портландцементу, і покладеного на щебеневу основу. Це покриття еквівалентно за міцністю збірному покриттю з прямокутних плит товщиною 10 см, виконаних з бетону класу С25/30 на шлакопортландцементному в'яжучому. Економічний ефект забезпечувався, по-перше, за рахунок відмови від влаштування потужних основ під збірні покриття і, по-друге, за рахунок використання для виготовлення плит більш дешевого і доступного шлакопортландцементу взамін звичайного портландцементу. Для порівняння двох варіантів покриття був використаний показник приведених витрат, який обчислювався за формулою: П=С + ЕнК, (1) де С - собівартість одиниці продукції; Ен - нормативний коефіцієнт ефективності; К - питомі капітальні вкладення. Річний економічний ефект від впровадження збірних плит розраховувався за формулою: Ε = Q (Пе-П), (2) де Q - річний обсяг впровадження; Π - приведені витрати для варіанта збірного покриття з прямокутних плит; Пе - приведені витрати для еталонного варіанта. 2 Підрахунок вартості матеріалів, необхідних для влаштування 700 м як монолітного, так і збірного покриття (які укладаються за одну зміну) наведений у таблиці 1. 2 Вартість матеріалів на 700 м покриття Таблиця 1 Номер 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 1. 2. 3. 4. Ціна за Одиниця Кількість одиницю, Сума, грн вимірювання грн Матеріали Монолітне покриття Приведені витрати на виготовлення бетону класу С25/30 Щебенева основа Арматурна сітка та арматура для швів Пісок Дошки Відпрацьоване масло для опалубки Дерев'яні підкладки під шви Бітумна емульсія Гумо-бітумна мастика Разом Збірне покриття Приведені витрати на виготовлення прямокутних плит Піщано-цементна суміш Бітумна емульсія Гумо-бітумна мастика Разом 2 2 м 700 2,70 1890 7 3,5 0,56 0,05 30,80 0,20 0,70 0,30 245,54 105,00 1,53 23,70 0,05 23,70 44,90 89,10 1718,76 367,50 0,86 1,19 1,54 4,74 31,43 26,73 4042,77 2 700 4,2 2940 3 71,39 0,05 0,65 7,30 44,90 89,10 521,15 2,25 57,92 3521,32 100 м т 3 м 3 м кг 3 м т 3 м м м τ 3 м 2 UA 121504 U 5 10 15 Підрахунок приведених витрат в процесі будівництва покриттів за обома варіантами показав, що варіант збірного покриття з прямокутних плит кращий. Річний економічний ефект від впровадження збірного покриття з прямокутних плит становить Ε=2850000 грн. Відносна економічна ефективність від впровадження запропонованого збірного покриття складає: 4042,77  3521,32  100 %  12,9 % . 4042,77 Відмінними рисами сільськогосподарських доріг (порівняно з дорогами несільськогосподарського призначення), є мала інтенсивність їх роботи і нетривалий проміжок часу виконання сільськогосподарських робіт. Все це дозволяє відмовитися від влаштування потужних штучних основ при будівництві жорстких покриттів сільськогосподарських доріг. Однак, при цьому необхідно розрахунок покриттів цих доріг проводити з урахуванням залишкових деформацій основи. Джерело інформації: 1. Глушков Г.И. Изыскания и проектирование аэродромов, 2-е издание, Μ.: Транспорт, 1992 г. - 462 стр. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 1. Спосіб виготовлення оптимізованого жорсткого покриття доріг для сільського господарства, які виконують з монолітного бетону на портландцементі та вкладають на основу з щебеню, який відрізняється тим, що покриття виконують зі збірних бетонних плит на базі шлакопортландцементу, які мають форму прямокутника, зі сторонами 3,0×1,0 м і завтовшки 10 см. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що штучна основа під плити влаштовується з піску, обробленого бітумом або цементом. 3 UA 121504 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4