ĐỒ án THIẾT kế nền mặt ĐƯỜNG CHƯƠNG 1 THIẾT kế kết cấu áo ĐƯỜNG

ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI KHOA CẦU ĐƯỜNG BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ – ĐƯỜNG ĐÔ THỊ ĐỒ ÁN THIẾT KẾ NỀN MẶT ĐƯỜNG _ SINH VIÊN: NGÔ XUÂN HẢI MÃ SINH VIÊN: 60563 LỚP: 63CDE STT: 17 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN VĂN BÍCH Hà Nội, 20/04/2022 ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI KHOA CẦU ĐƯỜNG BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ – ĐƯỜNG ĐÔ THỊ CHƯƠNG THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG Mặt đường phận trực tiếp chịu phá hoại thường xuyên phương tiện giao thông yếu tố môi trường tự nhiên, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng vận hành khai thác đường giá thành xây dựng cơng trình u cầu áo đường Đối với đường cấp IV đồng đồi, tốc độ thiết kế V=60 Km/h - Độ nhám: Lớp phải có lớp tạo nhám để đảm bảo chiều sâu rắc cắt trung bình Htb (mm) đạt tiêu chuẩn quy định theo Bảng 28[TCVN4054-05] Bảng 1-1 Yêu cầu độ nhám mặt đường Vtk (Km/h) - Độ phẳng: Phải đảm bảo đủ thông qua số độ gồ ghề quốc tế IRI (m/km) quy định Bảng 29 [TCVN4054-2005] Bảng 1-2 Yêu cầu độ phẳng mặt đường theo số IRI (Km/h) Độ phẳng đánh giá thước dài 3,0 m theo 22TCN16-79 Đối với mặt đường cấp cao A1 70% số khe hở phải mm 30% số khe hở lại phải mm Tính tốn kết cấu áo đường mềm theo TCVN 4054-2005 22 TCN 221-06 Sử dụng đơn giá xây dựng tỉnh Quảng Ninh 2018 1.1 Xác định số liệu phục vụ tính tốn 1.1.1 Tải trọng ĐẠI HỌC XÂY DỰNG H KHOA CẦU ĐƯỜNG BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô T 1.1.1.1 Tải tr + Tải trọng trục tiêu chuẩn 100 kN; + Áp lực tính toán lên măt đường P = 0.6 Mpa; + Đường kính vệt bánh xe 33 cm Các số liệu tính toán: lưu lượng xe năm thứ 15 1260 xe/ng.đêm Trong : Xe : Xe tải nhẹ : đôi) ; Xe tải trung : đôi) ; Xe tải nặng :10% (trục trước 48.2KN, trục sau 100KN, bánh đôi) Hệ số tăng trưởng lưu lượng xe hàng năm q = 0,05 (5%) Chỉ xét đến trục có trọng lượng trục từ 25 kN trở lên nên ta xét tới loại xe tải thành phần dòng xe Sự phân bổ tải trọng lên trục loại xe Loại xe Xe Tải nhẹ Tải trung Tải nặng 1.1 Việc tính tốn quy đổi thực theo biểu thức (3.1) [22TCN21 06] Trong đó: ni: lưu lượng loại xe thứ i thông qua mặt cắt ngang điển hình đoạn đường thiết kế ngày đêm cho chiều xe chạy ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI KHOA CẦU ĐƯỜNG BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ – ĐƯỜNG ĐÔ THỊ C1 hệ số trục xác định theo biểu thức sau : C1= + 1,2(m-1); Với m = số trục cụm trục i C2 hệ số xét đến tác dụng số bánh xe cụm bánh: với cụm bánh có bánh: với cụm bánh đơi: với cụm bánh có bánh: Các xe tính tốn trục trước trục sau trục, trục trước có bánh , trục sau có cụm bánh đơi Bảng 1-4 Bảng tính số trục xe quy đổi số trục tiêu chuẩn 100kN năm thứ 15 Loại xe Tải nhẹ Tải vừa Tải nặng Kết tính Ntk(15) = 262 1.1.1.3 Xác định theo biểu thức : Ntt = Ntk fL (trục / làn.ngày đêm) Với đường cấp IV phần xe chạy có xe, khơng có dải phân cách lấy fL=0,55 Ntk: tổng số trục xe quy đổi từ loại trục xe khác trục xe tính tốn ngày đêm chiều xe chạy cuối năm cuối thời hạn thiết kế Ntk = 262 (trục xe tiêu chuẩn/ ngày đêm) Vậy 15 = 262 x 0,55= 144.1 (trục/ làn.ng đ) ĐẠI HỌC XÂY DỰNG H KHOA CẦU ĐƯỜNG BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô T 1.1.1.4 Tính năm Tỷ lệ tăng xe tải hàng năm q =0,05 ta tính Ne theo biểu thức (A-3) [22TCN211-06] = N Ne = (1+0.05)15−1 × 365 × 144.1= 0.57× 106 (trục tiêu chuẩn/ làn) e (1 + q)t −1 q(1 + q) t 365.N − t 0.05(1+0.05)14 Ne= 0.57 × 106 (trục tiêu chuẩn/ làn) + Cấp thiết kế đường cấp IV đồng vàđồi Vtk = 60km/h ; + Thời hạn thiết kế 15 năm ; + Số trục xe tiêu chuẩn tích luỹ xe thời hạn thiết Tham khảo bảng 2-1 [22TCN211-06] lựa chọn tầng mặt đường cấp cao A1 nhiên xét đến : kế 0.57 × 106 (trục xe tiêu chuẩn / làn) - Chức tuyến đường đường trục nối trung tâm kinh tế trị địa phương, = 60 - Tuyến đường có lưu lượng xe lớn 1260 xe/ng đêm Bề rộng đường lớn B = m /ℎ Do kiến nghị lựa chọn tầng mặt đường cấp cao A1 + + 1.1.1.5 Bê tông nhựa chặt (Đá dăm ≥ 50%) làm lớp mặt ; Bê tông nhựa chặt (Đá dăm ≥ 35%) làm lớp mặt Bề dày tối thiểu tầng mặt cấp cao A1 Dự kiến tầng mặt cấp cao A1 đặt lớp móng cấp phối đá dăm loại I tổng bề dày tầng mặt lấy theo bảng 2-2 22TCN211-06 Do tổng số trục xe tiêu chuẩn tích luỹ 15 năm xe Ne= 0.57.106 > 0.5106 nên bề dày tối thiểu lớp bê tông nhựa cm Đề xuất chọn bề dày 10 cm (tăng chiều dày tầng mặt để giảm chiều dày tầng móng để thuận tiện cho việc lu lèn) Đất 10 ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI KHOA CẦU ĐƯỜNG BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ – ĐƯỜNG ĐƠ THỊ Theo kết khảo sát, đất có loại hình chế độ thủy nhiệt điều kiện gây ẩm loại II, có số lớp đất sau: STT 1.1.2 Vật liệu Để phù hợp với cấp đường chọn nguồn nguyên liệu địa phương trình độ thi cơng nhà thầu ta dùng số vật liệu làm áo đường có đặc trưng sau: Bảng 1-5 Các đặc trưng lí vật liệu làm đường STT VẬT LIỆU Dùng toán đồ Kogan để tra mô đun đàn hồi Trước tra phải quy đổi hệ lớp 1.2 Thiết kế kết cấu áo đường 1.2.1 Đề xuất phương án kết cấu tầng mặt áo đường Kết cấu tầng mặt áo đường thường làm vật liệu đắt tiền nên thường chọn giá trị nhỏ để đảm bảo kinh tế, cở sở tổng bề dày lớp mặt đường không nhỏ cm Để thuận tiện cho thi công kiến nghị chọn: Lớp 1: Bê tông nhựa chặt (Đá dăm ≥ 50%) E1 = 420 MPa; h1= 4cm Lớp 2: Bê tông nhựa chặt (Đá dăm ≥ 35%) E2 = 350 MPa; h2= 6cm 1.2.2 Chọn loại tầng móng 11 ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI KHOA CẦU ĐƯỜNG BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ – ĐƯỜNG ĐÔ THỊ Trị số mô đun đàn hồi yêu cầu đựơc xác định theo bảng 3-4 bảng 3-5 ( 22TCN211-06)tuỳ thuộc vào Ntt tuỳ thuộc vào tầng mặt kết cấu áo đường thiết kế Eyc= 152.59 Mpa 15 = 144.1 (trục/ làn.ngđ) Tra bảng 3-4 Trị số mô đun đàn hồi xác đình theo bảng 3-4 khơng nhỏ trị số tối thiểu quy định Bảng 3-5 Với đường cấp IV loại tầng mặt kết cầu áo đường thiết kế cấp cao A1 ta có trị số Eycmin= 130 (MPa) Vậy Eyc(15)=152.59 (MPa) 1.2.2.1 Modun chung kết cấu áo đường Điều kiện tính tốn Theo tiêu chuẩn 22 TCN211-06 kết cấu áo đường xem đủ cường độ trị số mô đun đàn hồi chung kết cầu áo đường E ch lớn trị số mô đun đàn hồi yêu cầu Eyc nhân thêm với hệ số dự trữ cường độ độ võng xác định tuỳ theo độ tin cậy mong muốn Ech K cd dv Eyc Xác định hệ số cường độ chọn độ tin cậy mong muốn Dựa theo Bảng 3-3 (22TCN211-06) với đường cấp IV V tk = 60 Km/h ta lựa chọn độ tin cậy thiết kế 0,9 Tra Bảng 3-2 (22TCN211-06) ta có : K cddv =1.1 Ech(15) K cddv Eyc = 1.1 152.59 = 167.85 (MPa) Chọn Ech(15)= K cddvEyc = 167.85 (MPa) tính theo tốn truyền tải trọng để tính chiều dày lớp móng 12 ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI KHOA CẦU ĐƯỜNG BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ – ĐƯỜNG ĐÔ THỊ ℎ4 + Xét hệ lớp: -Tra toán đồ cogan: H D = 0.88 H = 0.88×33 = 29.04 cm Vậy chọn h4 = 30 cm =>Tính tốn tương tự cho trường hợp sau Ta có bảng đây: Tra toán đồ Tra toán đồ 15 ĐẠI HỌC XÂY DỰN KHOA CẦU ĐƯỜNG BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô h3 h3/D 15 0,45 16 0,48 17 0,51 18 0,54 Dựa vào đơn giá xây dựng Liên sở Tài chính- Xây dựng tỉnh Quảng Ninh năm 2018 ta tính giá thành xây dựng giải pháp móng sau: Đơn giá xây dựng tỉnh Quảng Ninh quý II năm 2018: Danh mục đơn giá Cấp phối đá dăm loại I Cấp phối đá dăm loại II Bảng 1-7 Bảng giá thành giải pháp phương án móng I Giải pháp Phương án II: Lớp Loại vật liệu Ech3=148.75 (MPa) 16 hi (cm) Ei (MPa) ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI KHOA CẦU ĐƯỜNG BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ – ĐƯỜNG ĐÔ THỊ { ℎ4 = 88.2 = 250 46 = 0,18 = 0,35 250 Tra toán đồ kogan: H D = 0,64 H = 0,64.33 = 21.12 cm Vậy chọn h4= 22 cm =>Tính tốn tương tự cho trường hợp sau Ta có bảng đây: h3 h3/D 12 0,364 13 0,394 14 0,424 15 0,455 Dựa vào đơn giá xây dựng Liên sở Tài chính- Xây dựng tỉnh Quảng Ninh quý II năm 2018 ta tính giá thành xây dựng giải pháp móng sau: Đơn giá xây dựng tỉnh Quảng Ninh quý II năm 2018: Danh mục đơn giá Đá gia cố xi măng trạm trộn 30m3/h, tỷ lệ xi măng 5% Cấp phối đá dăm loại II 18 ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI KHOA CẦU ĐƯỜNG BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ – ĐƯỜNG ĐÔ THỊ Bảng giá thành giải pháp phương án móng II Giải pháp Kiến nghị chọn giải pháp có giá thành 100m2 rẻ tiện cho thi công nhất: giải pháp có h3= 14cm; h4=25cm, có giá thành 11.617.654 đồng/100m2 rẻ =>kết luận: Qua so sánh giá thành phương án móng chọn phương án I: lớp cấp phối đá dăm loại I có chiều dày h3=16cm; lớp cấp phối đá dăm loại II có chiều dày h4= 30 cm; giá thành 9,565,546 đồng/100m2 để đưa vào xây dựng Kết cấu áo đường phương án đầu tư tập trung trình bày đây: Ech = 148.75 Lớp mặt Lớp mặt Lớp móng Lớp móng Nền đất 1.3 Tính tốn kiểm tra kết cấu áo đường 1.3.1 Kiểm tra tiêu chuẩn độ võng đàn hồi giới hạn Để kiểm tra tính ổn định kết cấu áo đường theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi giới hạn, điều kiện là: Ech K cddv Eyc Chuyển hệ nhiều lớp thành hệ lớp cách đổi nhiều lớp kết cấu áo đường lớp từ lên theo công thức: 19 ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI KHOA CẦU ĐƯỜNG BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ – ĐƯỜNG ĐÔ THỊ E = E + k.t tb1 1/3 1+k k= Bảng 1-8 Kết tỉnh độ võng đàn STT Lớp vật liệu (từ xuống) BTN chặt loại I (đá dăm ≥ 50%) BTN chặt loại I (đá dăm ≥ 35%) Cấp phối đá dăm loại I Cấp phối đá dăm loại II Với H/D = 53/33 = 1,606 nên trị số E tbtt kết cấu nhân thêm hệ số điều chỉnh tra bảng = 1,186 (3-6:22TCVN211-06) { = Etb Ech1 = 0,519 x 342.29 = 177.65 (MPa) Với E1 = Etb Mà K cddv Eyc = 1,1 x 152,59=167,84 (MPa) Ta thấy điều kiện: E = 177,65 > E = 167,84  ch1 K cddv yc Kết cấu đảm bảo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi 1.3.2 Kiểm tra theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt đất Để kiểm tra tính ổn định kết cấu áo đường theo điều kiện cân giới hạn trượt đất, điều kiện là: C +T T ax av tt K tr Trong đó: Tax = ứng suất cắt hoạt động lớn tải trọng bánh xe tính tốn gây đất lớp vật liệu dính (MPa) Tav = ứng suất cắt hoạt động tải trọng thân lớp vật liệu nằm gây điểm xét (MPa) 20 ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI KHOA CẦU ĐƯỜNG BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ – ĐƯỜNG ĐÔ THỊ K trcd = hệ số cường độ chịu cắt trượt chọn tùy thuộc vào độ tin thiết kế Với đường cấp IV, hai xe chọn độ tin cậy 0.9 K trcd = 0,94 → Ctt = Lực dính tính tốn đường vật liệu dính (MPa) trạng thái độ ẩm, độ chặt tính tốn Đổi lớp kết cấu áo đường lớp có bảng tính tốn Kết tính tốn thể bảng sau: STT Lớp vật liệu (từ xuống) BTN chặt loại I (đá dăm ≥ 50%) BTN chặt loại I (đá dăm ≥ 35%) Cấp phối đá dăm loại I Cấp phối đá dăm loại II Với H/D =53/33 =1,606 nên trị số Etbtt kết cấu nhân thêm hệ số điều chỉnh tra bảng = 1,186 Vậy Etb = 1,186 x 270,1 = 320,24 (MPa) - Xác định ứng suất cắt hoạt động tải trọng bánh xe tiêu chuẩn tính tốn gây đất Tax: H/D =63/33 = 1,606 = 320,24 = 6.962 46 Với góc = 270 Tra tốn đồ Hình 3-2(22TCN211-06) (tốn đồ tìm ứng suất cắt chủ động ax lớp hệ hai lớp lớp làm việc) có: ã = 0,0147(MPa) - Ứng suất cắt hoạt động tải trọng bánh xe tỉnh tốn gây ra: ã = 0,0147 × 0.6 = 0.0088 - Xác định ứng suất cắt hoạt động Tav trọng lượng thân mặt đường Từ H = 61 cm, = 270 → Tra tốn đồ Hình 3-4(22TCN211-06) (tốn đồ tìm ứng suất cắt chủ động trọng lượng thân mặt đường) có: av = -0,0016 (MPa) -Ứng suất cắt hoạt động đất: ax + av = 0,0088 - 0,0016 = 0,0072 (MPa) -Xác định trị số Ctt theo cơng thức 3-8 (22TCN211-06) ta có: 21 ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI KHOA CẦU ĐƯỜNG BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ – ĐƯỜNG ĐÔ THỊ Ctt = C k1 k2 k3 Trong đó: k1: Hệ số xết đến giảm khả chống cắt tác dụng tải trọng động gây dao động k2: Hệ số an tồn xét đến làm việc khơng đồng kết cấu K2 xác định tuỳ thuộc số trục xe quy đổi theo bảng 3-8 [22TCN211-06] (Ntt =410,77 trục