The program of non-rigid pavement computer-aided calculation укррдо 15 Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УДК 625.7/.8

THE PROGRAM OF NON-RIGID PAVEMENT COMPUTER-AIDED CALCULATION УКРРДО 15

I. Musiienko, Assoc. Prof., Ph. D. (Eng.), Kharkov National Automobile and Highway University

Abstract. A program for computer-aided calculation of non-rigid road coating UKRRDO 15 is considered in the given article. The program interface, a set of input data and the results of calculations are considered in detail. Calculations are performed for three strength criteria: permissible elastic deflection, shear strength of subsoil and monolithic layers resistance of tensile bending.

Key words: computer-aided calculation, non-rigid pavement, interface panel, economic surveys data, performance data for soil subgrade forming, performance data for pavement forming, pavement layers data, pavement strength criteria.

ПРОГРАММА ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО РАСЧЁТА НЕЖЁСТКИХ

ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД УКРРДО 15

И.В. Мусиенко, доц., к.т.н., Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет

Аннотация. Рассмотрена программа для автоматизированного расчёта нежёстких дорожных одежд УКРРДО 15. Детально рассмотрен интерфейс программы, компоновка исходных данных и результатов расчётов. Расчёты проведены по трём критериям прочности: упругому прогибу, сдвигоустойчивости, растяжению при изгибе.

Ключевые слова: автоматизированный расчёт, нежёсткая дорожная одежда, интерфейс программы, инженерно-экономические изыскания, характеристики дорожной одежды, характеристики грунта земляного полотна, упругий прогиб, сдвигоустойчивость, растяжение при изгибе.

ПРОГРАМА З АВТОМАТИЗОВАНОГО РОЗРАХУНКУ НЕЖОРСТКИХ ДОРОЖН1Х ОДЯГ1В УКРРДО 15

1.В. Мус1енко, доц., к.т.н., Харк1вський нацюнальний автомобшьно-дорожнш ушверситет

Анотаця. Розглянуто програму для автоматизованого розрахунку нежорстких дорожтх одягiв УКРРДО 15. Детально розглянуто ттерфейс програми, компоновка вихiдних даних та результатiв розрахунюв. Розрахунки проведено за трьома критерiями мiцностi: допустимому пружньому прогину, зсувостiйкостi, розтягу тд час згинання.

Ключов1 слова: автоматизований розрахунок, нежорсткий дорожнт одяг, ттерфейс програми, iнженерно-економiчнi вишукування, характеристики дорожнього одягу, характеристики грунту земляного полотна, допустимий пружтй прогин, зсувосттюсть, розтяг тд час згину.

Introduction

The non-rigid pavement calculation by Ukrainian standards - is very complex process. An en-

gineer must spend a lot of time for manual calculation. During this time he can make many mistakes, so increasingly specialists use com-

CREDO РАДОН RU 3.3

Автоматизированное конструирование и расчет дорожных одежд нежесткого и жесткого типов по отраслевым нормативам Российской Федерации

puter-aided calculation for solving such problems.

Analysis of modern programs for non-rigid pavement computer-aided calculation

Usually, Ukrainian road designers used program Radon UA for non-rigid pavement computer-aided calculation from the company CREDO. Ukrainian standards were involved in this program. Now this version is not supported (fig. 1).

So in Ukraine we do not have domestic computer program for non-rigid pavement calculation and this research direction is very important.

Fig. 1. The screenshot from the website of the CREDO Consortium [1]

The work purpose - to create domestic computer program for non-rigid pavement computer-aided calculation. It had been planned to involve the Ukrainian standards in calculation (fig. 2).

Fig. 2. The general window of program УКРРДО 15

The first experimental version of the program for non-rigid pavement calculation YKPP^O has been developed at the Department of survey and engineering of highways and airfields (KhNAHU). The program has been written in C#, using Windows Form technologies.

The research problems

Problems, that have been solved (fig. 3):

1) creation of the road-building materials database;

2) creation of the vehicles database;

3) creation of the class library for computer-aided calculation;

4) creation of the user-friendly interface.

Fig. 3. The structure of non-rigid pavement computer-aided calculation

The program interface consists of two main parts and applying load button (button «To calculate»):

1) the data input part;

2) the results of calculations part (fig. 2).

The data input part consists of four blocks (fig. 4):

1) economic surveys data;

2) performance data for soil subgrade forming;

3) performance data for pavement forming;

4) pavement structure data.

The economic surveys data consists of four item:

1) object title;

2) traffic;

3) rate of change in traffic;

4) transport flow.

Transport flow may consist of the seven components. This component has required fields: percentage of cars and percentage at least one of the types of trucks (or buses).

Fig. 4. The data input part

Checkboxes of trucks or buses are generated from the vehicles database (fig. 5). The vehicles database had been filled out the normative document [2].

The performance data for soil subgrade forming consists of five item:

1) the road-climatic area;

2) the number of road region;

3) the type of terrain humidification;

4) the soil subgrade;

5) the density of the lower layer of the

pavement. Fig. 5. The example of buses checkbox from the

vehicles database

AETQ&yCK

22 5

ШЬМММИДМ—ИЦ

23

24

25

БОГДАН A091 (5 = 8.1 т) ГАЗ 32213 ТАЗ ель" (S = 3j5t) ЛАЗ 6&Е- (S = 11.61 т) ЛАЗ 69& (S - 13 т] ЛАЗ 4207 (S = 15 т) ICARUS 256 (S = 14.S6t) IVECO Daily 50 S 13 В (5 = 5т) IVECO TurboDaily 3512 (S = 3.5 т)

MERCEDES-BENZ Sprinter 200-400 (S

3) кслта MERCEDES-BENZ Varia 500-700 [S = l ф един i MERCEDES-BENZ Varia [S = 7.49 т)

NEOPLAN N117 Spaceliner <5= 13.5 ï NEOPLAN N 123 Sky liner [S = 26 т)

I 1 I— KJ I I_— I . II JUJ1 III I I >.-_■ — I f

poi СГ;. vqlKSWAGOJ Transporter {S = 2 6 т

]

The road-climatic region item and the number of road area item have help button - map from Album of typical pavement structures for I and II categories roads [3] (fig. 6).

Automatically TextBoxes are filled in characteristics of materials from the road-building materials database (fig. 8).

Матерюли. yKpinneHi органтним в'яжучим

Матертли незв'язнн

(400 МПа) Гран1тний щейнь заклинка I-III клас мщносп (450 МПа) Вапнвковий щебмь заклинка I-III клас мплносп (220 МПа) Кварцит I-III клас MiuHOCTi

(400 МПа) Фрактоноеаний щейнь 1-Зкл. з розклинкою шебенем i3 актив (450 МПа) Фрактоноеаний щебнь 1-Зкл. з розклинкою шебенем ¡з актив, шла (350 МПа) Ще&нь омонопчений м/з пкхом розклинкою (300 МПа) Ще&нь омонол1чений м/з глском змшуванням (500 МПа) Фрактоноеаний щейнь (1-Зкл) з просочуванням пкцано-цементною с (350 МПа) Актиений рядовий доменний шлак (400 МПа) Високоактивний рядовий в1двальний доменний шлак (450 МПа) Активм плбрам сумш доменного шлаку (550 МПа) Високоактивй гпдбран! сумш доменного шлаку (300 МПа) 1Деб<нь шлаковий малоактивний доменний _ (250 МПа) Щейнь шлаковий малоактивний доменний сталеплавильний

(400 МПа) Фрактоноеаний малоактивний доменний шлак з розклинкою в/акти ОТ (350 МПа) Фрактоноеаний малоактивний доменний шлак з розклинкою в/акти

оптимального чи

Крупноугамков! крупний. щеб|нь

ГИски даибн! i ПИЛ)

По&чн1 продукти Суглски важк! i пи! Суглинки.глини

Fig. 8. Detail of pavement structure layer windows

Fig. 6. The help button - road-climatic region map

The performance data for pavement forming consists

of six item (fig. 4):

1) technical road category;

2) axial load;

3) RadioBaton to determine the wheel scheme;

4) type of pavement;

5) service life of the pavement;

6) traffic lane coefficient.

The pavement structure data consists of two GroupBoxes (fig. 4): asphalt layers and other layers of pavement structure. A road designer assigns thickness of pavement layers and forms characteristics of material through two windows: asphalt layer (fig. 7) and pavement structure layer. These windows open by the Add buttons (fig. 4).

After forming initial data, a road designer must press applying load button (button «To calculate», fig. 2). Calculations are performed for three strength criteria: permissible elastic deflection, shear strength of subsoil and monolithic layers resistance of tensile bending (fig. 9). The calculations is conducted according to Departmental building norms [2]. Features of nomogram digitalization were presented in [4]. Correctness of design solutions is controlled via the indicators: satisfactorily and unsatisfactorily.

Прикласти навантаження

Результата розрахункв

I. Загалььн результата Розр. волопсть Wt = 0,63 Прив. ¡нтвеивнють Np = 1097 Кшьк. розр. д!б Трдр = 135 Коефщент Кп = 1,49 КоЖщент сум и Кс = 15.03 Сум. кшьк. проГздв INp = 1508054 КоеФМент kNC = 0,285549555 КоеФМент kNqï = 0,308032795. Тиск у камерах, МПа р = 0,8 Да метр штампу, см ОД = 34,5 Модуль грунту. МПа = 100 Кут внут. тертя. град R = 28.4 КоеФ. зчеплення. МПа С = 0,0134

2. ПружнМ прогин Езаг1 = 274,94 МПа

Езаг2 = ЕзагЗ = Езаг4 = ЕзагБ = Езаг =

502,38 МПа 633,81 МПа 769,45 МПа 0

882,12 МПа

Елотр = 294 Езаг/Епотр = 3 Кмц_прогин = 1,43

задов 1льно

р З. Onip зеуву Ев = 914,28571 h/D = 2,23188 Ев/Егр = 9,14286 cpN = 8,74813 т = 0,01521 Т= 0,01217 CN = 0,00383 Тгр = 0,01824

Тгр/Т = 1.5 Кмц_зсув = 1. задовтьно

4. Onip розтягу

ha= 20

Ев = 3505

Ен = 502,38

h/D = 0,57971

Ев/Егр = 6,97679

о номогр = 0,83

о= 0.66

kkn = 0.2999

Rp = 1,43952

Rp/Sigma = 2.181

Кмц розтнг = 1,35

задовшьно

Fig. 7. Window asphalt layer

Fig. 9. Calculation results window

Conclusions

In this article general problem of non-rigid pavement computer-aided calculation by Ukrainian standards has been considered. Actuality of the research has been proved. The interface of computer program УКРРДО 15 has been shows in detail.

References

1. The website of the CREDO Consortium.

Available at: http://www.credo-dialogue.ru/ produkty/korobochnye-produkty/credo-radon-ru.html (accessed 6.10.2015)

2. B^OM4i бущвельш норми Украши. Дорож-

нш одяг нежорсткого типу: ВБН В.2.3-218-186-2004. - Чинний вщ 01.01.2004. -К.: Служба автомобшьних дор^ Украши «Укравтодор».

3. Ряпухш В.М. Альбом типових конструкцш

дорожшх одяпв по дорогах I—II катего-рш / Ряпухш В.М., А.Г. Батракова. — К.: Держ. служ. автомоб. дорк- Украши «Укравтодор», 2004. — 124 с.

4. Мушенко I.B. Автоматизований розраху-

нок нежорстких дорожшх одяпв за укра-шськими нормативами / I.B. Мушенко // Автомобiльнi дороги i дорожне будiвни-цтво: зб. наук. пр. — 2014. — Вип. 92. — С.32—37.

References

1. The website of the CREDO Consortium.

Available at: http://www.credo-dialogue.ru/ produkty/korobochnye-produkty/credo-radon-ru.html (accessed 6.10.2015).

2. VBN V.2.3-218-186-2004 Vidomchi Budivel'ni

Normy Ukrayiny. Dorozhniy Odyah Nezhorstkoho Typu [Departmental building norms V.2.3-218-186-2004. Non-rigid pavement]. Kiev, Ukravtodor Publ., 2004. 175 p.

3. Ryapukhin V.M., A.H. Batrakova ta insh.

Al'bom Typovykh Konstruktsiy Dorozhnikh Odyahiv po Dorohakh I-II Katehoriy [The Albom of typical pavements constructions for roads of I-II categories]. Kyiv, Ukravtodor Publ., 2004. 124 p.

4. Musiienko I.V. Avtomatyzovanyy rozra-

khunok nezhorstkykh dorozhnikh odyahiv za ukrayins'kymy normatyvamy. Highways and road building [CAD of on riqid pavements by Ukrainian standards], 2014. no. 92. pp. 32-37.

Рецензент: Е.Б. Угненко, профессор, д.т.н., ХНАДУ.

Статья поступила в редакцию 4 апреля 2016 г.