Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 86 9 4 15 6 1 3 2 6 Nãön âæåìng 43 E0 = 42 MPa D Så âäö tênh 6 Nãön âæåìng p Echm =162,84 MPa T D E12 =300 MPa 58 10 E34 =303,72 MPa - Theo mục 7.12.1.2, cho giá trị E 12 = 300MPa. - Xác định môđyun đàn hồi E chm trên mặt lớp đá cấp phối đá dăm loại I: TT Tên vật liệu E i h i t K h t E tb 3 CPĐD loại I Dmax25 300 15 1,26 0,35 58 253,45 4 Mặt đường cũ 238,42 43 5 Móng nền đất (E0) 42 Tỷ số: 33 58 D H 1,76; trị số Etb của kết cấu áo đường được nhân thêm hệ số =1,20 Vậy : E 34 TB = E tb x = 253,45x 1,20 = 303,72 MPa Từ các tỷ số: 33 58 D H 1,76 72,303 42 E E 34 TB 0 0,138 KOGAN 34 TB chm E E 0,5428 E chm = 0,5428 E 34 TB = 0,5428 303,72 = 162,84 MPa - Kiểm tra điều kiện trượt: Từ các số liệu: 33 10 D H 0,30 84,162 300 E E chm 12 1,84 Tra toán đồ p T ax 0,2954 hình 3-13 [4] P = 0,6 MPa : áp lực bánh xe tác dụng lên mặt đường T ax = 0,177 MPa. Xác địnhT av : Thường lớp BTN là lớp mặt,T av không đáng kể :T av = 0. Ứng suất cắt hoạt động trong đất là T = T ax + T av = 0,177 + 0 = 0,177 MPa. Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . . Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 87 Lực dính tính toán : C tt = C x K 1 x K 2 x K 3 = 0,2x0,6x0,8x7,0 = 0,672 MPa. Vậy T ax + T av = 0,177 MPa < tr cd tt K C = 94,0 672,0 = 0,715 MPa Lớp BTN đảm bảo chống trượt. 7.13. Kiểm tra ứng suất kéo khi uốn trong các lớp vật liệu toàn khối (Phương án chọn). Kết cấu được xem là đủ cường độ khi thoả mãn điều kiện dưới đây: ku ku cd ku u K R (7.12) Trong đó: + ku :ứng suất chịu kéo lớn nhất phát sinh ở đáy lớp vật liệu liền khối dưới tác dụng của bánh xe, xác định theo: ku = ku x p x k b (7.13) với : + ku : ứng suất kéo uốn đơn vị, xác định theo toán đồ hình (3-5) của [4]. + p: áp lực của tải trọng trục tính toán, lấy p=0,6 MPa. + k b : hệ số xét đến đặc điểm phân bố ứng suất trong kết cấu áo đường dưới tác dụng của tải trọng tính toán là bánh đôi hoặc bánh đơn, khi kiểm tra với cụm bánh đôi lấy k b = 0,85. + ku cd K : Là hệ số cường độ chịu kéo uốn được chọn tuỳ thuộc vào độ tin cậy thiết kế, bảng 3-7 [4]. Đối với đường cấp IV, độ tin cậy đã được chọn trong phần tính võng là 0,90 tương ứng với ku cd K =0,94. + ku cd R : là cường độ chịu kéo uốn tính toán của vật liệu liền khối, xác định: ku21 ku cd xRxkkR (7.14) Với: + R ku : là cường độ chịu kéo uốn giới hạn ở nhiệt độ 15 o C (MPa). + k 2 : hệ số xét đến sự suy giảm cường độ theo thời gian so với các tác nhân về khí hậu thời tiết, với bê tông nhựa loại I lấy k 2 = 1,0; bê tông nhựa loại II lấy k 2 = 0,8. Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . . Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 88 + k 1 : hệ số xét đến sự suy giảm cường độ do vật liệu bị mỏi dưới tác dụng của tải trọng trùng phục, đối với vật liệu bê tông nhựa k 1 lấy theo biểu thức sau: 22,0 e 1 N 11,11 k (7.15) với Ne: là số trục xe tính toán tích luỹ trong suốt thời hạn thiết kế thông qua trên một làn xe, xác định theo mục 7.2.4: * Ở năm thứ 10: 1 0,22 11,11 0,720 (251639) k * Ở năm thứ 15: 1 0,22 11,11 (497.776 ) k 0,620 7.13.1. Phương án đầu tư xây dựng một lần – Phương án 1b 7.13.1.1. Kiểm tra theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn đối với BTN lớp dưới. Tính toán theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn tương ứng với nhiệt độ 10 o C. - Đổi 2 lớp BTN về một lớp theo công thức đơn giản: h 12 =10cm ; E 12 = 21 2211 hh h.Eh.E = 6 4 6.18004.1800 =1800 MPa - Theo mục 7.12.1.2, E chm trên mặt lớp cấp phối đá dăm loại I như sau: E chm 23 = 163,02 MPa - Sơ đồ tính: H p E BTN E chm D Từ các tỷ số : 33 10 D H 0,30 02,163 1800 E E 23 chm BTN 11,04 Tra toán đồ hình 3-5 [4] ku =2,25 ku = 0,85 p ku = 0,85 0,6 2,25 = 1,15 MPa ku =1 Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . . Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 89 Cường độ chịu kéo uốn tính toán của vật liệu liền khối, xác định: ku21 ku cd xRxkkR =0,620 x 1,0 x 2,4= 1,488 MPa Vậy: ku =1,15 MPa ku cd ku u K R = 1,488 0,94 =1,583 MPa Lớp BTN dưới đảm bảo điều kiện chịu kéo khi uốn. 7.13.1.1. Kiểm tra theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn đối với BTN lớp trên. - Lớp BTN trên có h= 4cm, E = 1800 MPa, R u = 2,8 MPa - Xác định E chm trên mặt lớp BTN dưới : TT Tên vật liệu E i h i t K h t E tb 2 BTN loại II Dmax25 1800 6 6,00 0,27 58 366,44 3 CPĐD loại I Dmax25 300 22 1,67 0,73 52 225,83 4 Cấp phối tiêu chuẩn loại C 180 30 5 Móng nền đất (E0) 42 Tỷ số: 33 58 D H 1,76 ; trị số Etb của kết cấu áo đường được nhân thêm hệ số =1,20 Vậy : E TB = E tb = 366,44 1,20 = 439,12 MPa Từ các tỷ số: 33 58 D H 1,76 12,439 42 E E 234 TB 0 0,096 KOGAN 234 TB chm E E 0,4642 E chm = 0,4642 E 234 TB = 0,4642 439,12 = 203,84 MPa - Kiểm tra: Từ các tỷ số : 33 4 D H 0,12 84,203 1800 E E chm BTN 8,83 Tra toán đồ hình 3-5 [4] Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . . Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 90 ku =1,22 ku = 0,85 p ku = 0,85 0,6 1,22 = 0,62 MPa Cường độ chịu kéo uốn tính toán của vật liệu liền khối, xác định: ku21 ku cd xRxkkR =0,620 x 1,0 x 2,8= 1,736 MPa Vậy: ku =0,62 MPa ku cd ku u K R = 1,736 0,94 =1,846 MPa Lớp BTN trên đảm bảo điều kiện chịu kéo khi uốn. 7.13.2. Phương án đầu tư xây dựng phân kỳ – Phương án 2a 7.13.2.1. Giai đoạn 1: 10 năm đầu * Kiểm tra theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn đối với BTN lớp mặt. - Lớp BTN có h= 7cm, E = 1800 MPa, R u = 2,4 MPa - Theo mục 7.12.2.1.b, E chm trên mặt lớp cấp phối đá dăm loại 1 như sau: E chm 23 = 280,27 MPa - Kiểm tra: Từ các tỷ số : 33 7 D H 0,21 27,280 1800 E E chm BTN 6,42 Tra toán đồ hình 3-5 [4] ku =1,70 ku = 0,85 p ku = 0,85 0,6 1,70 = 0,87 MPa Cường độ chịu kéo uốn tính toán của vật liệu liền khối, xác định: ku21 ku cd xRxkkR =0,720 x 0,8 x 2,4= 1,382 MPa Vậy: ku =0,87 MPa ku cd ku u K R = 1,382 0,94 =1,470 MPa Lớp BTN đảm bảo điều kiện chịu kéo khi uốn. 7.13.2.1. Giai đoạn 2: 5 năm sau a. Kiểm tra theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn đối với BTN lớp dưới. - Đổi 2 lớp BTN về một lớp theo công thức đơn giản: h 12 =10cm ; E 12 = 21 2211 hh h.Eh.E = 6 4 6.18004.1800 =1800 MPa - Theo mục 7.12.2.2.b, E chm trên mặt lớp cấp phối đá dăm loại I như sau: Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . . Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 91 E chm 34 = 303,72 MPa - Kiểm tra: Từ các tỷ số : 33 10 D H 0,30 72,303 1800 E E 34 chm BTN 5,93 Tra toán đồ hình 3-5 [4] ku =1,53 ku = 0,85 p ku = 0,85 0,6 1,53 = 0,78 MPa Cường độ chịu kéo uốn tính toán của vật liệu liền khối, xác định: ku21 ku cd xRxkkR =0,620 x 1,0 x 2,8= 1,736 MPa Vậy: ku =0,78 MPa ku cd ku u K R = 1,736 0,94 =1,846 MPa Lớp BTN dưới đảm bảo điều kiện chịu kéo khi uốn. b. Kiểm tra theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn đối với BTN lớp trên. - Lớp BTN trên có h= 4cm, E = 1800 MPa, R u = 2,8 MPa - Xác định E chm trên mặt lớp BTN dưới : TT Tên vật liệu E i h i t K h t E tb 2 BTN loại II Dmax25 1800 6 6,00 0,40 64 475,63 3 CPĐD loại I Dmax25 300 15 1,26 0,35 58 253,45 4 Mặt đường cũ 238,42 43 5 Móng nền đất (E0) 42 Tỷ số: 33 64 D H 1,94 ; trị số Etb của kết cấu áo đường được nhân thêm hệ số =1,21 Vậy : E TB = E tb = 475,63 1,21 = 574,13 MPa Từ các tỷ số: 33 64 D H 1,94 KOGAN 234 TB chm E E 0,4407 Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . . Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 92 13,574 42 E E 234 TB 0 0,073 E chm = 0,4407 E 234 TB = 0,4407 574,13 = 253,02 MPa - Kiểm tra: Từ các tỷ số : 33 4 D H 0,12 02,253 1800 E E chm BTN 7,11 Tra toán đồ hình 3-5 [4] ku =1,92 ku = 0,85 p ku = 0,85 0,6 1,92 = 0,98 MPa Cường độ chịu kéo uốn tính toán của vật liệu liền khối, xác định: ku21 ku cd xRxkkR = 0,620 x 1,0 x 2,4= 1,488 MPa Vậy: ku = 0,98 MPa ku cd ku u K R = 1,488 0,94 =1,583 MPa Lớp BTN trên đảm bảo điều kiện chịu kéo khi uốn. 7.14. Tính toán giá thành các phương án kết cấu áo đường. Các căn cứ để tính giá thành: - Đơn giá xây dựng công trình tỉnh TT-Huế, ban hành kèm theo Quyết định số 2970/2006/QĐ-UBND ngày 28/12/2006 của Uỷ ban Nhân dân tỉnh TT-Huế. Bảng tính gía thành tính kết cấu áo đường tính cho 100m 2 ở phụ lục 4. Kết quả tổng hợp thể hiện ở bảng 7.14. Bảng 7.14. Phương án Tổng giá thành đầu tư xây dựng một lần Tổng giá thành đầu tư xây dựng 10 năm đầu Tổng giá thành đầu tư xây dựng 5 năm sau 1b 23.790.465 2a 15.839.430 19.693.554 7.15. Luận chứng so sánh - chọn phương án kết cấu áo đường. Để luận chứng đánh giá chọn phương án tối ưu về mặt kinh tế người ta dựa vào các chỉ tiêu sau: Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . . Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 93 - Giá thành xây dựng ban đầu: K 0 . - Chi phí sửa chữa thường xuyên: C t . - Chi phí hàng năm do công tác vận chuyển: C vc t . - Hiệu quả kinh tế mang lại cho nền kinh tế quốc dân do việc làm đường mới. - Tổng chi phí xây dựng và khai thác tính đổi về năm gốc: P tđ . - Các chỉ tiêu về khối lượng của các vật liệu đắt tiền như sắt thép, ximăng, nhựa đường - Mức độ phức tạp khi thi công và tính năng kỹ thuật của các phương án . - Khả năng cơ giới hoá thi công Trong các chỉ tiêu trên thì chỉ tiêu P tđ là chỉ tiêu tổng quát nhất ; nó phản ánh được tất cả các chỉ tiêu khác. Do vậy ở đây ta chỉ luận chứng và so sánh hai phương án đã chọn thông qua P tđ . 7.15.1. Xác định tổng chi phí xây dựng và khai thác quy đổi về năm gốc. 7.15.1.1. Công thức tính toán. n t t td t E C 1 1 tdtd )1( K P (7.5) Trong đó: + C t : Chi phí thường xuyên gồm chi phí sửa chữa nhỏ và chi phí vận tải ở năm thứ t (đồng/năm). + n: Thời khai thác tính toán kể từ năm gốc (chọn năm gốc là năm đầu tiên công trình đưa vào sử dụng). + t: Thời gian so sánh, đối với kết cấu áo đường lấy bằng thời gian giữa 2 lần đại tu của phương án đắt tiền (phương án có kết cấu bền vững hơn). + E tđ : Là hệ số hiệu quả kinh tế tiêu chuẩn khi tính đổi: E tđ = 0,1 + K td : Tổng chi phí tập trung cho xây dựng, sửa chữa định kỳ và cải tạo 1km kết cấu áo đường tính đổi về năm gốc (đồng). tr tr d dct n i t td i tr n i t td i d t td c E K E K E K 11 otd )1()1()1( KK (7.6) Trong đó: Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . . Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 94 + K 0 : Chi phí đầu tư xây dựng ban đầu 1km kết cấu áo đường được xác định theo dự toán (đồng). + K c : Chi phí cải tạo áo đường (nếu có) trong khoảng thời gian khai thác tính toán (đồng), xác định theo dự toán. + K d : Chi phí một lần đại tu áo đường xác định theo dự toán. + K tr : Chi phí một lần trung tu áo đường xác định theo dự toán. + t ct , t d , t tr : Thời gian kể từ năm gốc đến lúc cải tạo, đại tu, trung tu áo đường xác định tùy theo từng loại tầng mặt. + n d , n tr : Số lần tiến hành đại tu và trung tu trong khoảng thời gian khai thác tính toán (xác định theo bảng 2-1 [4]). s T t t td t E C 1 )1( : Tổng chi phí th ường xuyên. Tổng chi phí trong thời gian khai thác gồm chi phí sửa chữa thường xuyên cho đường và chi phí vận tải hàng năm tính đổi về năm gốc xác định theo công thức: s ss T t T t t td vt t T t t td d t t td t E C E C E C 1 1 1 1 11 )1()1()1( (7.7) Với s T t t td d t td d td d t td d t E C E C E C E C 1 11 2 0 1 1 )1( )1()1()1( s T t t td tt tdtd t td vt t E SQ E SQ E SQ E C 1 11 22 0 11 1 )1( . )1( . )1( . )1( Trong đó: + T s : Thời gian so sánh (lấy bằng thời gian đại tu của phương án đắt tiền) + C t d : Chi phí hàng năm cho việc duy tu sửa chữa thường xuyên 1km kết cấu áo đường xác định theo bảng 5-1 [3]. +C t vt : Chi phí vận chuyển một tấn hàng đi 1km ở năm thứ t. + S t : Giá thành vận chuyển ở năm thứ t. S t = VG P G P TB cd TB bd (đồng/T.km) (7.8) + P bđ : Chi phí biến đổi trung bình cho một hành trình của xe ô tô, đồng/xekm. Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . . Đồ Án Tốt Nghiệp Khoa Xây Dựng Cầu Đường SVTH: Nguyễn Đình Ninh- Lớp 02X3B. Trang 95 P bđ = e x r x (đồng/xe.km). + e: Lượng tiêu hao nhiên liệu trung bình cho 1 km (lít/xe.km). + : Tỷ lệ giữa chi phí biến đổi so với chi phí nhiên liệu = 2,6 2,8. + r: Giá nhiên liệu. + P cđ : Chi phí cố định trung bình trong một giờ cho 1 xe ô tô (đồng/xe giờ) xác định không phụ thuộc vào hành trình, chi phí này gồm các khoản khấu hao xe máy, lương trả cho lái xe và các khoản chi phí cho quản lý phương tiện, được xác định theo định mức ở các xí nghiệp vận tải ô tô. + : Hệ số sử dụng hành trình, = 0,65 + : Hệ số lợi dụng tải trọng, = 0,9 0,95. + V : Tốc độ xe chạy trung bình trên đường (km/h), lấy bằng 0,7V KT . V KT : Tốc độ kỹ thuật của xe, phụ thuộc vào loại mặt đường và điều kiện địa hình theo bảng 5-4 [4] : V KT = 30km/h. Do không có giá trị của KCAĐ cấp cao A1, nên giả định đối với KCAĐ cấp cao A1có V KT = 35km/h, KCAĐ cấp cao A2có V KT = 30km/h. + G TB : Trọng tải trung bình trên các ôtô tham gia vận chuyển (T). G TB = )( 100 T PG ii (7.9) Để đơn giản tính toán, trong giai đoạn này, lấy trọng tải bằng tải trọng để tính toán: G TB = (74 24 95,4 51 148,2 18 20 7) /10 100 x x x x = 9,449 (Tấn) * Qt : Lượng hàng hoá cần vận chuyển ở năm thứ t: Q = 365...G TB .N t (7.10) + N t : Là lưu lượng xe chạy trong 1 ngày đêm ở cuối thời kỳ tính toán (xehh/ng.đêm). 7.15.1.2. Phương án đầu tư 1 lần: - Các chi phí tập trung: tr tr d dct n i t td i tr n i t td i d t td c E K E K E K 11 td )1()1()1( KoK Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e V i e w e r w w w . d o c u - t r a c k . c o m . . . 300 15 1,26 0,35 58 253,45 4 Mặt đường cũ 238,42 43 5 Móng nền đất (E0) 42 Tỷ số: 33 64 D H 1,94 ; trị số Etb của kết cấu áo đường được nhân thêm hệ số =1,21 Vậy : E TB = E tb . 5 Móng nền đất (E0) 42 Tỷ số: 33 58 D H 1,76 ; trị số Etb của kết cấu áo đường được nhân thêm hệ số =1,20 Vậy : E TB = E tb = 366,44 1,20 = 439,12 MPa Từ các tỷ số: 33 58 D H 1,76. xác định theo toán đồ hình (3-5) của [4]. + p: áp lực của tải trọng trục tính toán, lấy p=0,6 MPa. + k b : hệ số xét đến đặc điểm phân bố ứng suất trong kết cấu áo đường dưới tác dụng của