Thiết kế đường miền núi - chương 6 pps

ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS. CAO NGỌC HẢI CHƯƠNG 6 THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM 6.1. Giới thiệu chung 6.1.1. Cấu tạo Áo đường mềm hồn chỉnh gồm có tầng mặt và tầng móng, mỗi tầng có thể gồm nhiều lớp. Tầng mặt của kết cấu áo đường là bộ phận chịu đựng trực tiếp tác dụng phá hoại của xe cộ (đặc biệt là dưới tác dụng phá hoại bề mặt) và của các yếu tố bất lợi về thời tiết, khí hậu. u cầu thiết kế tầng mặt phải đủ bền trong suốt thời kỳ sử dụng, phải bằng phẳng, đủ độ nhám, chống thấm nước, chống được biến dạng dẻo trong điều kiện nhiệt độ của mơi trường thay đổi, chống được nứt, phải có khả năng chịu mài mòn tốt, khơng bong bật…. Tầng móng ở dưới có tác dụng phân bố ứng suất do tải trọng xe xuống nền đường. Vật liệu tầng móng có thể dùng loại rời rạc nhưng phải đảm bảo có độ cứng nhất định, khơng bị lún, trượt, bảo đảm ổn định trong suốt q trình sử dụng…. 6.1.2. Các u cầu cơ bản Trong kết cấu áo đường, tầng mặt là đắt tiền nhất nên khi sử dụng phải thiết kế sau cho các lớp của tầng mặt là có chiều dày tối thiểu nhưng phải đảm bảo được các u cầu kỹ thuật, u cầu mỹ thuật trong suốt q trình sử dụng. Đối với tầng móng phải tận dụng được tối đa vật liệu địa phương. 6.2. Xác định lưu lượng xe chạy tính tốn trên một làn xe: Theo các số liệu ở chương II : - Đường thuộc địa hình miền núi. - Số làn xe: 2 làn. - Cấp thiết kế của đường: cấp III. Theo 22TCN 211-06 ta chọn loại tầng mặt thiết kế: - Cấp cao A 1 (bảng 2.1). - Thời hạn thiết kế 15 năm (tương ứng với điều 3.3.1 TCVN 4054-05). - Tải trọng trục tính tốn tiêu chuẩn 100 KN (điều3.2). 6.2.1. Số liệu ban đầu Thµnh phÇn xe n¨m th nht sau khi ®ng ®ỵc ®a vµo khai th¸c sư dơng nh b¶ng 6- 1 sau. B¶ng 6-1 Lo¹i xe Tỷ lệ (%) Trg.lỵng trơc P i (kN) SVTH : ĐOÀN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 32 ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS. CAO NGỌC HẢI Trơc tríc Trơc sau T¶i nhĐ (GAZ-51A) 13 16,00 37,50 1 Cơm b¸nh ®«i - 92,0 T¶i va (ZIL-130) 35 25,75 69,50 1 Cơm b¸nh ®«i - 249,0 T¶i nỈng (MAZ-500) 9 42,25 100,00 1 Cơm b¸nh ®«i - 64,0 T¶i 3 trơc (KRAZ-257) 8 27,96 93,45 2 Cơm b¸nh ®«i 1,4<3,0 57,0 Xe bt lín (LAZ-695) 12 36,90 10,35 1 Cơm b¸nh ®«i - 85,0 ViƯc tÝnh to¸n quy ®ỉi ®ỵc thc hiƯn theo biĨu thc: 4.4 1 21 100       = ∑ = i i k I P nCCN Víi C 1 = 1+1,2(m-1) vµ C 2 = 6,4 cho c¸c trơc tríc vµ trơc sau lo¹i mçi cơm b¸nh ch c 1 b¸nh vµ C 2 = 1,0 cho c¸c trơc sau lo¹i mçi cơm b¸nh c hai b¸nh (cơm b¸nh ®«i) ViƯc tÝnh to¸n ®ỵc thc hiƯn nh b¶ng 6-2 sau. B¶ng 6-2 Lo¹i xe P i (kN) C 1 C 2 n i C 1 .C 2 .n i .( 100 i P ) 4,4 T¶i nhĐ (GAZ-51A) Trơc tríc 16,00 1 6,4 92,0 0,00 Trơc sau 37,50 1 1,0 92,0 1,20 T¶i va (ZIL-130) Trơc tríc 25,75 1 6,4 249,0 4,10 Trơc sau 69,50 1 1,0 249,0 50,20 T¶i nỈng (MAZ-500) Trơc tríc 42,25 1 6,4 64,0 9,20 Trơc sau 100,00 1 1,0 64,0 64,00 T¶i 3 trơc (KRAZ-257) Trơc tríc 27,96 1 6,4 57,0 1,30 Trơc sau 93,45 2,2 1,0 57,0 93,10 Xe bt lín (LAZ-695) Trơc tríc 36,90 1 6,4 85,0 6,80 Trơc sau 10,35 1 1,0 85,0 0,00 Tổng số trục xe tiêu chuẩn quy đổi: 230 Ghi chĩ: - V× t¶i trng trơc díi 25 kN (2,5 tn) nªn kh«ng xÐt ®n khi quy ®ỉi (®iỊu 3.2.3). - V× kho¶ng c¸ch c¸c trơc sau cđa xe t¶i 3 trơc nh h¬n 3,0 m nªn hƯ s C 1 ®ỵc tÝnh nh sau : C 1 = 1+1,2(2-1) = 2,2 Tỉng s trơc xe tiªu chun tÝnh to¸n trên cả 2 chiều xe chạy n¨m th 15: N tk =N 15 = (1+q) t-1 .N 0 = (1+0,05) 14 .230 = 455,38 (trơc xe tiªu chun/ngµy ®ªm). 6.2.2. Tính số trục xe tính tốn trên 1 làn xe 46,25038,45555,0 =×=×= tkLtt NfN (trơc xe tiªu chun/ngµy ®ªm 1 lµn xe). N tt = 251 (trơc xe tiªu chun/ngµy ®ªm 1 lµn xe). Trong ®: SVTH : ĐOÀN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 33 ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS. CAO NGỌC HẢI §ng c 2 lµn xe th× f L = 0,55 (theo ®iỊu 3.3.2). N tk - s trơc xe tiªu chun trung b×nh ngµy ®ªm cđa n¨m th 15. 6.2.3. Tính số trục xe tiêu chuẩn tích luỹ trong thời hạn thiết kế Số trục xe tính tốn tiêu chuẩn tích lũy trong 15 năm trên một làn xe với mức tăng xe hằng năm là 5% : 251365 05,0 1)05,01( 365 1)1( 15 ×× −+ =×× −+ = tt t e N q q N N e = 1,976920 x10 6 (trơc xe tiªu chun/ngµy ®ªm 1 lµn xe) Vy ta chn lo¹i bỊ dµy ti thiĨu tÇng mỈt A1 nh sau: 1x10 6 < N e = 1,98x10 6 < 2x10 6 ni suy t b¶ng 2.2; ta ®ỵc h min = 9,98cm. Vy ta chn h = 10cm 6.3. Xác định module đàn hồi chung u cầu Mơ đun đàn hồi chung u cầu: yc dh E = a + b.lgN tt (MPa). Tải trọng trục xe tiêu chuẩn 100KN, mặt đường xe chạy cấp A1, lớp mặt đường là bê tơng nhựa chặt rải nóng . Vì N tt = 251 trơc xe tiªu chun/ngµy ®ªm 1 lµn xe nên khi tra bảng 3.4 22TCN 211- 06, ta phải nội suy như sau : Với N tt = 200 thì a + b.lg200 = 160 MPa. Với N tt = 500 thì a + b.lg500 = 178 MPa. Giải ra ta được a = 56,50 ; b = 45,00 N tt = 251 ⇒ E yc = 56,50 + 45*lg251 = 164,48 ≈ 164,50 MPa. Theo bảng 3.5 22TCN 211-06, ta có trị số tối thiểu của mơđun đàn hồi u cầu: Mặt đường cấp cao A1, đường cấp III : E min yc = 140 MPa Ta thấy: E yc = 164,50 MPa > E min yc = 140 MPa vậy ta chọn E yc = 164,50 MPa. §iỊu kiƯn tÝnh to¸n cng ® kt cu nỊn ¸o ®ng theo tiªu chun ® vng ®µn hi cho phÐp (®iỊu 3.4.1; 22 TCN 221- 06): E ch ≥ yc dv cd .EK Theo tiªu chun 22 TCN 221-06 : ®ng cp III, 2 lµn xe, theo B¶ng 3-3 chn ® tin cy thit k lµ 0,90, do vy, theo B¶ng 3-2 x¸c ®Þnh ®ỵc dv cd K =1,1 Vy E ch ≥ dv cd K .E yc =1,1 x 164,50 = 180,95 ≈ 181 MPa. Vy ta chn E ch = 181 MPa ®Ĩ thit k ¸o ®ng. 6.4. Xác định cấp mặt đường và chọn sơ bộ kết cấu áo đường 6.4.1. Xác định cấp mặt đường Theo số liệu tính tốn ở trên ta chọn loại tầng mặt thiết kế: - Cấp cao A 1 . - Thời hạn thiết kế 15 năm. - Tải trọng trục tính tốn tiêu chuẩn 100 KN. - Áp lực bánh xe lên mặt đường : P = 0,6 MPa. - Đường kính vệt bánh xe : D = 33 cm. - Số làn xe: 2 làn xe. SVTH : ĐOÀN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 34 ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS. CAO NGỌC HẢI 6.4.2. Chọn sơ đồ kết cấu áo đường Việc lựa chọn kết cấu áo đường ngồi việc phải dựa vào cấp hạng kỹ thuật của tuyến đường, ta cần xét đến các điều kiện khác như: Vật liệu xây dựng sẵn có ở địa phương, điều kiện và phương tiện thi cơng, đồng thời phải điều tra khí hậu địa chất thuỷ văn… của khu vực tuyến đi qua. Dựa vào điều kiện của khu vực tuyến xây dựng có các điều kiện sau: + Đá dăm các loại (gần xí nghiệp khai thác). + Đất cấp phối sỏi cuội, cát (trữ lượng lớn phân bố dọc theo tuyến đường). Đất nền: Vì khơng có số liệu thực nghiệm nên ta giả thiết nền đường có các đặc trưng sau: Đất nền là loại á sét. Độ ẩm tương đối : a = W/W P = 60% . Hệ số đầm chặt : K = 0,95. Vậy theo Bảng B.3; 22TCN 211-06, ta có: Module đàn hồi của đất nền: E n = 42 MPa. Góc ma sát : ϕ = 24%. Lực dính: c = 0,032 MPa. 6.4.2.1. Chọn vật liệu tầng mặt (2.2 ;22TCN 211-06) Bê tơng nhựa chặt rải nóng 2 lớp h4 = 4cm, h3 = 6cm. Vật liệu bê-tơng nhựa được chọn theo u cầu của quy trình cơng nghệ thi cơng và nghiệm thu mặt đường bê tơng nhựa 22TCN 249-98. Lớp trên: BTNC15 AI Chọn vật liệu là bê-tơng nhựa chặt hạt nhỏ 15 (BTNC15). Có độ rỗng còn dư là 3%÷6% theo thể tích. Cỡ hạt lớn nhất danh định 15mm. Có hàm lượng đá dăm từ 65÷75% tính theo khối lượng. Có các chỉ tiêu cơ lý theo bảng II-2a; 22TCN 249-98. Lớp dính bám giữa lớp 3 và lớp 4: dùng nhựa đặc 60/70 pha dầu hỏa theo tỷ lệ dầu hỏa trên nhựa đặc là 25/100 (theo trọng lượng), tưới ở nhiệt độ 110 o C±10 o C. Phải chờ nhựa lỏng đơng đặc lại rồi mới được thi cơng nhựa lớp trên. Hàm lượng 0,8 lít/m 2 . Lớp dưới: BTNC 25AII Chọn vật liệu là bê-tơng nhựa chặt hạt trung 25 (BTNC25). Có độ rỗng còn dư là 3%÷6% theo thể tích. Cỡ hạt lớn nhất danh định 25mm. Có hàm lượng đá dăm từ 76÷84% tính theo khối lượng. Có các chỉ tiêu cơ lý theo bảng II-2a; 22TCN 249-98. Lớp thấm bám giữa lớp 2 và lớp 3: dùng nhựa đặc 60/70 pha dầu hỏa theo tỷ lệ dầu hỏa trên nhựa đặc là 80/100 (theo trọng lượng), tưới ở nhiệt độ 45 o C±10 o C. Phải chờ nhựa lỏng đơng đặc lại rồi mới được thi cơng nhựa lớp trên. Hàm lượng 1,3 lít/m 2 . 6.4.2.2. Chọn vật liệu tầng móng (2.3 ;22TCN 211-06) Lớp móng trên: Chọn vật liệu là CPĐD loại I. Vật liệu đá dăm tầng móng trên được chọn theo u cầu của quy trình kỹ thuật thi cơng và nghiệm thu lớp móng cấp phối đá dăm trong kết cấu áo đường ơtơ 22TCN 334-06. Cấp phối đá dăm nghiền loại I có cỡ hạt lớn nhất danh định là 25mm (cỡ hạt lớn nhất 37,5mm ≈ 4cm, đá cấp phối 0x4). Có thành phần hạt cấp phối như sau. Kích cỡ sàng vng 37,5 25 19 9,5 6,75 2,36 0,425 0,075 Tỉ lệ lọt sàng % theo khối lượng 100 79-90 67-83 49-64 34-54 25-40 12-24 2-12 SVTH : ĐOÀN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 35 ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS. CAO NGỌC HẢI Lớp móng dưới Chọn vật liệu cấp phối thiên nhiên loại A. Vật liệu cấp phối thiên nhiên tầng móng dưới được chọn theo u cầu của quy trình kỹ thuật thi cơng và nghiệm thu các lớp kết cấu áo đường bằng cấp phối thiên nhiên 22TCN 304-03. Cấp phối thiên nhiên được chọn có thành phần hạt như sau. Loại cấp phối Thành phần lọt qua mắt sàng vng (%) 50,0mm 25,0mm 9,5mm 6,75mm 2,0mm 0,425mm 0,075mm (2'') (1'') (3/8'') (N 0 4) (N 0 10) (N 0 40) (N 0 200) A 100 - 30-65 25-55 15-40 8-20 2-8 Sơ đồ các lớp : E ch ≥ E yc =181 MPa. h 4 BTNC 15AI; E 4 = 300 MPa. h 3 BTNC 25AII; E 3 = 300 MPa. h 2 Cấp phối đá dăm loại I ; E 2 = 275 MPa h 1 Cấp phối thiên nhiên (sỏi cuội) ; E 1 = 200 MPa. Á sét E o =42 MPa. 6.5. Giải bài tốn móng kinh tế Trình tự tính tốn móng kinh tế : - Chọn cố định bề dày tối thiểu tầng mặt bêtơng nhựa điều kiện bề dày tối thiểu h 3 + h 4 = 6 + 4 = 10cm - Ứng với mỗi trị số của h 2 sẽ tính được chiều dày cần thiết của lớp 1 (h 1 ). - Vẽ biểu đồ chi phí xây dựng của các lớp vật liệu (lớp 1 và lớp 2 ) theo các chiều dày h 1 và h 2 đã tính. - Xác định G min ,từ đó suy ra chiều dày kinh tế của lớp 1 và lớp 2 tương ứng. - Các đặc trưng cường độ của các vật liệu làm áo đường và nền đường theo bảng 6- 3 sau. Bảng 6-3 Vật liệu Chiều dày Module đàn hồi (MPa) R u MPa C MPa ϕ Độ Tính về trượt (60 o C) Tính về độ võng (30 o C) Tính về kéo uốn (15 o C) SVTH : ĐOÀN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 36 ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS. CAO NGỌC HẢI BTNC 15 loại AI h 4 300 420 1.800 2,8 BTNC 25 loại AII h 3 300 420 1.800 2,4 Cấp phối đá dăm loại I (0x4) h 2 275 275 275 Cấp phối thiên nhiên loại A h 1 200 200 200 0,050 40 Đất nền á sét 42 42 42 0,032 24 6.5.1. Tính tốn chiều dày mỗi lớp Cho trước h 2 = h min (vì giá trị h 2 dao động trong một khoảng lớn nên ta lấy giá trị thường sử dụng từ 15-24cm; như Bảng 2.4). Đổi các lớp đã chọn về một lớp có mơđun đàn hồi trung bình (E tbk ) bằng cách đổi các lớp kết cấu áo đường lpần lượt hai lớp một từ dưới lên trên theo cơng thức 6-1 và 6-2 ở dưới, thử dần từng giá trị của h 2 để tìm giá trị của h 1 cho kết cấu có E ch ≥E yc , ta được kết quả tính tốn như bảng 6-4 sau: Bảng 6-4 Chiều dày (cm) h k E tbk h k E tbk h k E tbk h 4 4 4 420 4 420 67 243,16 h 3 6 6 420 63 236,31 h 2 15 57 218,20 h 1 42 Áp dụng cơng thức : 3 1 3/1 11 1 1               +         + = + ++ k k k k k k ktbk h h E E h h EE (6-1)         ××+       × ××                 −×       ×− ×= td dc tbktd dc tbk dc tbk dc tbkch h D arctg E E D h acrtg E E E E D H EE π 2 35,1 71,0 110,005,1 0 3 0 3 0 (6-2) Hệ số điều chỉnh : 213,1 33 67 114,1114,1 12,012,0 =       ==       = ββ D H tbk dc tbk EE ×= β = 1,213 x 242,92 = 294,95 MPa . Sao cho: E ch ≥ E yc = 181 MPa. SVTH : ĐOÀN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 37 ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS. CAO NGỌC HẢI ( ) ∑ = +++= n i n hhhH 1 21 = 67cm; 3 0 6 2 E E Hh dc tbk td × ×= = 141,171. E ch = 181,64 MPa > E yc = 181 MPa Thay đổi giá trị h 2 , tiến hành tương tự ta được bảng giá trị của h 2 và h 1 như bảng 6- 5 sau: Bảng 6-5 h 2 (cm) h 1 (cm) E tbk (MPa) E hc tbk (MPa) h tđ (cm) E chung (MPa) 15 42 243,16 1,213 294,95 141,22 181,64 16 41 242,72 1,213 294,42 141,13 181,46 17 40 247,18 1,213 299,83 141,99 183,90 17 39 246,95 1,211 299,06 139,75 181,91 18 38 246,51 1,211 298,52 139,67 181,79 19 37 250,52 1,211 303,38 140,42 183,53 19 36 249,83 1,208 301,79 138,05 181,39 20 35 249,17 1,208 301,00 137,93 181,19 21 34 252,72 1,208 305,29 138,58 182,73 21 33 252,50 1,206 304,52 136,34 181,34 23 32 248,58 1,208 300,28 137,82 181,04 24 31 254,29 1,208 307,18 138,87 183,13 24 30 254,11 1,206 306,46 136,63 181,74 6.5.2. Tính tốn giá thành Giá trị xây dựng các lớp vật liệu áo đường kham khảo theo đơn giá xây dựng cơ bản khu vực thành phố Hồ Chí Minh. 6.5.2.1. Cho lớp cấp phối thiên nhiên Đơn vị tính : đ/100m 2 . Mã hiệu Cơng tác xây lắp Đơn vị Vật liệu Nhân cơng Xe máy Chiều dày đã lèn ép AD.21221 - 6cm 100m 2 342.800 67.013 189.160 AD.21222 - 8cm 100m 2 456.800 74.459 260.253 AD.21223 - 10cm 100m 2 571.200 81.905 315.748 AD.21224 - 12cm 100m 2 685.600 89.351 386.360 AD.21225 - 14cm 100m 2 799.600 96.797 449.414 AD.21226 - 16cm 100m 2 914.000 103.904 504.908 AD.21227 - 18cm 100m 2 1.028.000 111.350 575.521 AD.21228 - 20cm 100m 2 1.142.400 118.796 661.252 SVTH : ĐOÀN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 38 ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS. CAO NGỌC HẢI Đối với các lớp vật liệu có chiều dày lớn hơn 20cm (theo 22TCN 304-03) thì ta chia thành nhiều lớp để thi cơng. Kết quả giá thành từng lớp như bảng 6-6 sau. Bảng 6-6 h 1 (cm) Phân lớp Vật liệu Nhân cơng Xe máy G 1 (đồng) 42 10 571.200 81.905 315.748 4.052.612 12 685.600 89.351 386.360 20 1.142.400 118.796 661.252 41 9 514.000 78.182 288.001 3.963.942 12 685.600 89.351 386.360 20 1.142.400 118.796 661.252 40 20 1.142.400 118.796 661.252 20 1.142.400 118.796 661.252 39 19 1.085.200 115.073 618.387 20 1.142.400 118.796 661.252 38 18 1.028.000 111.350 575.521 20 1.142.400 118.796 661.252 37 17 971.000 107.627 540.215 20 1.142.400 118.796 661.252 36 16 914.000 103.904 504.908 20 1.142.400 118.796 661.252 35 15 856.800 100.351 477.161 20 1.142.400 118.796 661.252 34 14 799.600 96.797 449.414 20 1.142.400 118.796 661.252 33 13 742.600 93.074 417.887 20 1.142.400 118.796 661.252 32 13 742.600 93.074 417.887 19 1.085.200 115.073 618.387 31 13 742.600 93.074 417.887 18 1.028.000 111.350 575.521 30 12 685.600 89.351 386.360 18 1.028.000 111.350 575.521 6.5.2.2. Cho lớp cấp phối đá dăm Đơn vị tính : đ/100m 2 . Mã hiệu Cơng tác xây lắp Đơn vị Vật liệu Nhân cơng Xe máy AD.22311 Mặt đường đã lèn ép dày 10cm 100m 2 1.570.850 242.935 230.187 SVTH : ĐOÀN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 39 ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS. CAO NGỌC HẢI Đối với các lớp vật liệu có chiều dày lớn hơn 15cm (theo 22TCN 334-06) thì ta chia thành nhiều lớp để thi cơng. Kết quả giá thành từng lớp như bảng 6-7 sau. Bảng 6-7 h 2 (cm) Vật liệu Nhân cơng Xe máy G 2 (đồng) 15 1.780.650 191.216 218.618 2.190.484 16 1.899.360 203.963 233.192 2.336.515 17 2.018.070 216.711 247.767 2.482.548 18 2.136.780 229.459 262.341 2.628.580 19 2.255.490 242.206 276.916 2.774.612 20 2.374.200 254.954 291.490 2.920.644 21 2.492.910 267.702 306.065 3.066.677 23 2.730.330 293.197 335.214 3.358.741 24 2.849.040 305.945 349.788 3.504.773 Từ đây lập bảng tính giá thành cho 100m 2 , tương ứng với cặp h 1 và h 2 đã tính tốn ở trên. Kết quả trong bảng 6-8 sau. Bảng 6-8 h 2 (cm) h 1 (cm) G 2 (đồng) G 1 (đồng) G (đồng) 15 42 2.190.484 4.052.612 6.243.096 16 41 2.336.515 3.963.942 6.300.457 17 40 2.482.548 3.844.896 6.327.444 17 39 2.482.548 3.741.108 6.223.656 18 38 2.628.580 3.637.319 6.265.899 19 37 2.774.612 3.541.290 6.315.902 19 36 2.774.612 3.445.260 6.219.872 20 35 2.920.644 3.356.760 6.277.404 21 34 3.066.677 3.268.259 6.334.936 21 33 3.066.677 3.176.009 6.242.686 23 32 3.358.741 3.072.221 6.430.962 24 31 3.504.773 2.968.432 6.473.205 24 30 3.504.773 2.876.182 6.380.955 Dựa vào bảng trên, ta chọn được G min = 6.219.872 đồng/100m 2 móng áo đường, tương cặp h 1 = 36cm và h 2 = 19cm.Vậy bề dày áo đường H = 65cm. Vậy kết cấu thỏa điều kiện Ech ≥ Eyc, với chi phí xây dựng nhỏ nhất là : - Bêtơng nhựa chặt 15 loại IA, dày 4cm. - Bêtơng nhựa chặt 25 loại IIA, dày 6cm. - Cấp phối đá dăm loại I, dày 19cm. - Cấp phối thiên nhiên loại B, dày 36cm. 6.6. Kiểm tra kết cấu áo đường đã chọn SVTH : ĐOÀN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 40 ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS. CAO NGỌC HẢI 6.6.1. Kiểm tra cường độ áo đường theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt trong nền đất và lớp vật liệu kém dính ( ở t=60 o C) Để đảm bảo khơng phát sinh biến dạng dẻo cục bộ trong nền đất và trong lớp vật liệu kém dính, cấu tạo kết cấu áo đường phải thỏa mãn điều kiện sau: tr cd tt avax K C TT ≤+ ax T : ứng suất cắt hoạt động lớn nhất do tải trọng bánh xe tính tốn gây ra. av T : ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân các lớp vật liệu nằm trên lớp đang xét gây ra. C tt = C x K 1 x K 2 x K 3 : lực dính tính tốn của đất và vật liệu kém dính ở trạng thái độ ẩm. C : lực dính của đất nền hoặc vật liệu kém dính. K 1 : hệ số xét đến sự suy giảm sức sức chống cắt trượt khi đất hoặc vật liệu kém dính chịu tải trọng động. K 2 : hệ số xét đến các yếu tố tạo ra sự làm việc khơng đồng nhất của kết cấu. K 3 : hệ số xét đến sự gia tăng sức chống cắt trượt của đất hay vật liệu kém dính. tr cd K : hệ số cường độ về cắt trượt tùy thuộc vào độ tin cậy thiết kế. 6.6.1.1. Trong nền đất: a. Tính ứng suất cắt hoạt động lớn nhất T ax Đổi 4 lớp trên đất nền về 1 lớp. Kết quả trong bảng 6-9 sau. Bảng 6-9 Lớp vật liệu E i (60 o C) (MPa) i i E E t 1+ = h i (cm) i i h h k 1+ = h itb (cm) E tb (MPa) Lớp 4 300 1,302 4 0,066 65 237,97 Lớp 3 300 1,337 6 0,109 61 231,49 Lớp 2 275 1,375 19 0,528 55 225,40 Lớp 1 200 36 Tỷ số : 97,1 33 65 == D H ⇒ 208,1114,1 12,0 =       ×= D H β ⇒ hc tbk E =β x tbk E = 1,208 x 237,97 = 287,47 MPa. Trị số T ax tra tốn đồ hình 3-3, 22TCN 211-06. Nền đường là nền đất dính á sét, có C= 0,032 MPa, j = 24 o , h=65cm. 97,1 33 65 == D H 84,6 42 47,287 == o hc tb E E ⇒ 0072,06,0012,0012,0 =×=⇒= ax ax p T τ MPa. SVTH : ĐOÀN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 41 [...]...ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS CAO NGỌC HẢI b Tính ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân Tav Với chiều dày tổng cộng h =65 cm của các lớp nằm trên tính tốn và trị số góc ma sát trong của đất nền là j = 24o Ta có : Tav= 1 0-4 × ( 5-0 ,3j) × h × 1 0-1 = 1 0-4 × (5 - 0,3×24) × 65 × 1 0-1 = -0 ,00143 MPa (Tra tốn đồ hình 3-4 , 22TCN 21 1-0 6 ; được kết quả Tav ≈ -0 ,0015 MPa.) c Xác... 6- 1 Kết quả trong bảng 6- 1 0 sau Bảng 6- 1 2 - Quy đổi hai lớp cấp phối sỏi cuội và cấp phối đá dăm về một lớp và xác định mơđun đàn hồi chung của lớp móng trên theo cơng thức 6- 1 và 6- 2 Kết quả trong bảng 61 1 sau Bảng 6- 1 3 H 55 = = 1 ,67 D 33 0 ,12 H ⇒ β = 1,114 ×   = 1,185 D hc ⇒ Etbk =β x Etbk = 1,185 x 225,4 = 267 ,10 MPa E0 42 = = 0,157 hc Etbk 267 ,1 Tỷ số : htd = 2 H × 3 E1 = 112,15 cm 6 × E0... nhiên và đất nền về 1 lớp Kết quả trong bảng 6- 1 1 sau Bảng 6- 1 1 Tỷ số : H 36 H = = 1,09 ; ⇒ β = 1,114 ×     D 33 D 0 ,12 = 1,1 26 hc ⇒ Etbk =β x Etbk = 1,1 26 x 294,43 = 297,75 MPa E0 42 = = 0,141 ; hc Etbk 297,75 htd = 2 H × 3 E1 = 76, 117 cm 6 × E0 ⇒ Ech 0-1 = 128,44 MPa Trị số Tax tra tốn đồ hình 3-2 , 22TCN 21 1-0 6 Cấp phối thiên nhiên có C= 0,05 MPa, j = 40o, h=36cm H 36 = = 1,09 D 33 hc Etb 310,48... ⇒ Ech 1-2 = 154, 86 MPa Tính ứng suất kéo uốn đơn vị tại đáy tầng mặt áo đường sku: SVTH : ĐOÀN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 44 ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS CAO NGỌC HẢI H 10 = = 0,30 D 33 mat E tb 1.800 = = 11 ,62 E ch1− 2 154, 86 Tra tốn đồ hình 3.5 ; 22TCN21 1-0 6, ta có : σ ku = 1,98 ⇒ sku= 0,85 × 0 ,6 × σ ku = 0,85 × 0 ,6 × 1,98 = 1,0098 MPa c Tại đáy lớp bê-tơng nhựa lớp trên - Lớp trên... MPa - Quy đổi ba lớp cấp phối sỏi cuội, cấp phối đá dăm và bê-tơng nhựa lớp dưới về một lớp và xác định mơđun đàn hồi chung của lớp móng trên theo cơng thức 6- 1 và 6- 2 Kết quả trong bảng 6- 1 2 sau Bảng 6- 1 4 Tỷ số : H 61 = = 1,85 ; D 33 H ⇒ β = 1,114 ×   D 0 ,12 = 1,199 hc ⇒ Etbk =β x Etbk = 1,199 x 2 96, 27 = 355,23 MPa E0 42 = = 0,118 ; hc Etbk 355,23 htd = 2 H × 3 E1 = 1 36, 79 cm 6 × E0 ⇒ Ech 1-3 ... làm việc khơng đồng nhất của kết cấu K3 : hệ số xét đến sự gia tăng sức chống cắt trượt của đất hay vật liệu kém dính tr K cd : hệ số cường độ về cắt trượt tùy thuộc vào độ tin cậy thiết kế a Tính ứng suất cắt hoạt động lớn nhất Tax Đổi 3 lớp trên đất nền về 1 lớp Kết quả trong bảng 6- 1 0 sau Bảng 6- 1 0 SVTH : ĐOÀN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 42 ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS CAO NGỌC HẢI... 128,44 ⇒ Tax = 0,032 ⇒ τ ax = 0,032 × 0 ,6 = 0,0192 MPa p b Tính ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân Tav Với chiều dày tổng cộng h=29cm của các lớp nằm trên tính tốn và trị số góc ma sát trong của đất nền là j = 40o Ta có : Tav= 1 0-4 × ( 5-0 ,3j) × h × 1 0-1 = 1 0-4 × (5 - 0,3×40) × 29 × 1 0-1 = -0 ,00203 MPa (Tra tốn đồ hình 3-4 , 22TCN 21 1-0 6 ; được kết quả Tav ≈ -0 ,00205 MPa.) c Xác định trị số lực... thuộc độ tin cậy thiết kế K cd tr Với độ tin cậy thiết kết là 0,90 Theo bảng 3-7 ; 22TCN21 1-0 6 vậy K cd = 0,94 C tt 0,0 36 = = 0,0383 MPa tr K cd 0,94 6. 6.2.1 Kiểm tốn cường độ áo đường theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt Tax + Tav =0,0192 – 0,00203 = 0,01717 MPa < Ta có: C tt tr = 0,0383 MPa K cd ⇒ Vậy lớp cấp phối thiên nhiên thỏa điều kiện chống cắt trượt 6. 6.3 Kiểm tra cường độ áo đường theo điều kiện... kéo uốn được chọn tùy thuộc độ tin cậy thiết kế ku Với độ tin cậy thiết kết là 0,90 Theo bảng 3-7 ; 22TCN21 1-0 6 vậy K cd = 0,94 ku b Xác định Rtt Cường độ chịu kéo uốn tính tốn của vật liệu liền khối được xác định như sau: ku Rtt = k1 x k2 x Rku = 0,47 x 1 x 2,4 = 1,128 MPa (BT nhựa lớp dưới) SVTH : ĐOÀN MINH QUANG MSSV : 21098102 Trang 45 ĐAMH THIẾT KẾ ĐƯỜNG MIỀN NÚI GVHD : ThS CAO NGỌC HẢI ku Rtt =... t=15oC) 6. 6.3.1 Tính ứng suất kéo uốn lớn nhất ở đáy các lớp bê-tơng nhựa a Cường độ chịu kéo uốn tính được xác định theo biểu thức sku=kb × p × σ ku = 0,85 × 0 ,6 × σ ku p = 0 ,6 MPa kb = 0,85; là hệ số xét đến đặc điểm phân bố ứng suất trong kết cấu áo đường dưới tác dụng của tải trọng tính tốn là bánh đơi b Tại đáy lớp bê-tơng nhựa lớp dưới - Quy đổi hai lớp trên bêtơng nhựa về một lớp theo cơng thức 6- 1 . 3.741.108 6. 223 .65 6 18 38 2 .62 8.580 3 .63 7.319 6. 265 .899 19 37 2.774 .61 2 3.541.290 6. 315.902 19 36 2.774 .61 2 3.445. 260 6. 219.872 20 35 2.920 .64 4 3.3 56. 760 6. 277.404 21 34 3. 066 .67 7 3. 268 .259 6. 334.9 36 21. 288.001 3. 963 .942 12 68 5 .60 0 89.351 3 86. 360 20 1.142.400 118.7 96 661 .252 40 20 1.142.400 118.7 96 661 .252 20 1.142.400 118.7 96 661 .252 39 19 1.085.200 115.073 61 8.387 20 1.142.400 118.7 96 661 .252 38 18. 118.7 96 661 .252 37 17 971.000 107 .62 7 540.215 20 1.142.400 118.7 96 661 .252 36 16 914.000 103.904 504.908 20 1.142.400 118.7 96 661 .252 35 15 8 56. 800 100.351 477. 161 20 1.142.400 118.7 96 661 .252 34 14