Спосіб виготовлення жорстких покриттів доріг та аеродромів сільськогосподарського призначення

Реферат: UA 110301 U UA 110301 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до галузі будівництва, зокрема до будівництва жорстких покриттів доріг та аеродромів. Відомий спосіб будівництва доріг та аеродромів сільськогосподарського призначення полягає в тому, що застосовуються плити з монолітного бетону на портландцементі. Окрім цього виконуються 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 покриттів. В основу корисної моделі поставлена задача - зниження вартості покриттів доріг та аеродромів, виходячи з врахування низької інтенсивності експлуатації. Поставлена задача вирішується тим, що використовують шестигранні бетонні плити, які виготовляють зі шлакопортландцементу. Плити мають форму правильного шестикутника, зі стороною 1,54 м і завтовшки 10 см. Плити укладають на основу з піску (завтовшки 10 см), обробленого бітумом або цементом. Суть корисної моделі пояснюється кресленням, де: рис. 1. Конструкція збірного покриття з шестигранних плит, де: А - збірне покриття з шестигранних плит; Б - пісок, оброблений цементом. рис. 2. Розрахункова модель шестигранної плити, де: а - шестигранна плита покриття сільськогосподарських доріг та аеродромів; б - кругла плита, рівновелика шестигранній плиті за площею в плані; в - розрахункова схема; г - основна система; 1 - центральне зосереджене навантаження (Fd); 2 - кільця однакової ширини (C); 3 - умовні абсолютно жорсткі стрижні; 4 - плита; 5 - основа. рис. 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 та аеродромів 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, які мають форму правильного шестикутника (А), зі стороною 1,54 м і завтовшки 10 см. Їх укладають на основу з піску, обробленого бітумом або цементом (Б). Задача згину такої плити (А), що лежить на основі (Б), яка допускає виникнення залишкових деформацій, вирішується методом будівельної механіки. У результаті розрахунку необхідно отримати епюру реакцій основи, яка дозволяє визначити внутрішні зусилля в плиті (див. рис. 2а). Для спрощення вирішення задачі, розрахунок шестигранної плити був замінений розрахунком круглої, рівновеликої за площею в плані плити (рис. 2б). Плита була завантажена центральним зосередженим навантаженням Fd (1). Для розрахунку плита була розбита на три кільця однакової ширини С (2). У межах кожного кільця реакція основи вважалася рівномірно розподіленою. Розрахункова схема плити отримана шляхом розміщення нескінченно великої кількості умовних абсолютно жорстких стрижнів (3) між плитою (4) і основою (5) за середніми колами кілець (рис. 2в). У середині плити маємо коло діаметром С (див. рис. 2б), в центрі якого розміщений один опорний стрижень (3). Розрахунок отриманої статично невизначеної системи був проведений змішаним методом. Основна система (див. рис. 2г) вибрана шляхом розміщення защемлення в центрі плити і видалення всіх стрижнів (3). Їх дія замінена дією невідомих сил Хl, які, за виключенням сили Хо, являють собою сумарні зусилля у всіх стержнях будь-якого кільця і рівномірно розподілені за середніми колами кілець (рис. 2г). Встановлено, що залишкова деформація основи залежить від коефіцієнта постелі ґрунту, кількості циклів прикладання навантаження і площі будь-якого кільця. 1 UA 110301 U 5 10 15 20 25 30 На підставі результатів розрахунку круглої плити побудовані графіки (див. рис. 3) залежності згинального моменту в центрі плити mcmax від логарифму кількості циклів прикладання навантаження IgU. Розрахунок плити, 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 круглої плити mсmaх від логарифму кількості циклів прикладання навантаження IgU (рис. 3) видно, що величина mсmах при розрахунку в пружній стадії менше, ніж при обліку залишкових деформацій основи. Крім цього при фіксованому коефіцієнті постелі основи Ks і зростанні кількості циклів прикладання навантаження U, величина mсmах збільшується. Тому круглу плиту необхідно розраховувати на згинальний момент mсmах, що відповідає кількості циклів прикладання навантаження U за весь розрахунковий термін експлуатації покриття. Економічний ефект від використання шестигранних бетонних плит для влаштування збірних покриттів сільськогосподарських доріг і аеродромів 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 шестигранних 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:   C  н , (1) де C - собівартість одиниці продукції; EН - нормативний коефіцієнт ефективності; К - питомі капітальні вкладення. Річний економічний ефект від впровадження збірних плит розраховувався за формулою:   Q e   , (2) де Q - річний обсяг впровадження; П - приведені витрати для варіанта збірного покриття з шестигранних 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. 35 2 UA 110301 U Таблиця 2 Вартість матеріалів на 700 м покриття Номер 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 1. 2. 3. 4. 5 10 15 Ціна за Одиниця кількість одиницю, 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 Гумово-бітумна мастика Разом Збірне покриття Приведені витрати на виготовлення шестигранних плит Піщано-цементна суміш Бітумна емульсія Гумово-бітумна мастика Разом 2 м Сума, грн. 700 3,04 2128,00 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 4280,77 2 700 4,74 3318,00 3 71,39 0,05 0,65 7,30 44,90 89,10 521,15 2,25 57,92 3899,32 2 100м т 3 м 3 м кг 3 м т 3 м м м т 3 м Підрахунок приведених витрат в процесі будівництва покриттів за обома варіантами показав, що варіант збірного покриття з шестигранних плит кращий. Річний економічний ефект від впровадження збірного покриття з шестигранних плит становить Е = 3906672,0 грн. Відносна економічна ефективність від впровадження запропонованого збірного покриття складає: 4280,77  3899,32  100 %  8,91. 4280,77 Відмінними рисами сільськогосподарських аеродромів (порівняно з аеродромами несільськогосподарського призначення), є мала інтенсивність їх роботи і нетривалий проміжок часу виконання сільськогосподарських робіт з використанням авіації. Ці аеродроми експлуатуються тільки під час проведення авіаційно-хімічних робіт, які виконують в безвітряну або мало вітряну погоду, при відсутності туманів, при денному світлі, і, як правило, в теплу пору року. Все це дозволяє відмовитися від влаштування потужних штучних основ при будівництві жорстких покриттів сільськогосподарських доріг та аеродромів. Однак, при цьому необхідно розрахунок покриттів цих аеродромів проводити з урахуванням залишкових деформацій основи. Джерело інформації: 1. Глушков Г.И. Изыскания и проектирование аэродромов, 2-е издание. - М.: Транспорт, 1992 г. - 462 с. 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 1. Спосіб виготовлення жорстких покриттів доріг та аеродромів сільськогосподарського призначення, що включає виконання покриттів з монолітного бетону на портландцементі та їх вкладання на основу з щебеню, який відрізняється тим, що покриття виконують зі збірних бетонних плит на базі шлакопортландцементу, які мають форму правильного шестикутника, зі стороною 1,54 м і завтовшки 10 см. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що штучну основу під плити влаштовують з піску, обробленого бітумом або цементом. 30 3 UA 110301 U 4 UA 110301 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5