ĐỒ ÁN: Thiết kế đường miền núi đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh

Trang 1

LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP CHƯƠNG 7: THIẾT KÉ KÉT CÁU ÁO ĐƯỜNG MÈM

CHƯƠNG 7

THIET KE KET CAU AO DUONG MEM 7.1 QUY DINH CHUNG:

7.1.1 Cấu tạo:

Cấu tạo áo đường mềm hoàn chỉnh gồm có tầng mặt và tầng móng, mỗi tầng có thể

có nhiều lớp

Tầng mặt ở trên chịu tác dụng trực tiếp của xe (lực thăng đứng và lực ngang) và tác dụng của các nhân tố tự nhiên (nắng, mưa, nhiệt độ ) Tầng mặt phải đủ bền trong suốt thời kỳ sử dụng, phải bằng phẳng, có đủ độ nhám, chống thấm nước, chống được biến dạng dẻo ở nhiệt độ cao, chống được nứt, chống bong bật, phải có khả năng chịu bào mòn tốt, và đảm bảo yêu cầu vệ sinh

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 bảo đảm độ cứng nhất định và có thể có cường độ giảm dần theo chiều sâu

7.1.2 Các yêu cầu cơ bản:

Tuyến đường được xây dựng vừa phải đảm bảo các yêu cầu kĩ thuật vừa phải đảm bảo các yêu cầu kinh tế trong đầu tư lẫn trong quá trình khai thác

Vật liệu sử dụng ở tầng mặt là loại vật liệu đắt tiền nên khi thiết kế cần phải tính toán

sao cho chiều day các lớp là nhỏ nhất mà vẫn bảo đảm các yêu cầu kĩ thuật

Đối với tầng móng, có thê bó trí nhiều lớp khác nhau với loại có cường độ thấp hơn ở

dưới Ta có thể tận dụng vật liệu sẵn có ở địa phương 7.2 CHỌN LOẠI TANG MAT :

Theo 22 TCN 211-06 Bang 2-1 trang 110, với thời hạn thiết kế 15 năm, cấp thiết kế

của đường là cap III thi ta chon tang mặt là cấp cao Al

7.3 TÍNH SỐ TRỤC XE TÍNH TỐN:

7.3.1 Số liệu ban đầu:

e Thời gian khai thác :I5 năm e Thành phần xe chạy: P% | No(xe/ng.đ) Loại xe Ký hiệu xe màn phân

0

Xe gắn máy 5

Xe con M -21 10

Xe tai nhe GaZ - SIA 13

56 1050 Xe tải vừa Zil - 130 32

Xe tải nặng | MaZ - 500 21 Xe tai 3 trục | KraZ - 257 10 Xe buýt lớn | Zil- 127 9

Lưu lượng xe cuối thời kỳ khai thác: N,= Nox(I+P)'Ÿ”

Ni = 1050x(1+5.6%)'*' =2253 (Xe/ng.d)

(xem muc 2.1 )

Trang 2

dụng:

sau sau sau (m) |chay p(%)| (xe/ngđ) Trước| Sau

Xe máy 5 113

Xe con M- 21 8.976 | 9418 | 1 | Cụm bánh đơn — 10 225

Xe tải nhẹ 2 trục GAZ - 51A | 15.696|36.788| 1 | Cụm bánh đôi — 13 293 Xe tai viva 2 truc ZIL—130 |25.261/68.180| 1 Cụm bánh đôi — 32 721 Xe tải năng 2 trục MAZ - 500|41.447|98.100| 1 Cụm bánh đôi — 21 473 Xe tải loại 3 trục KRAZ - 257 |45.837|91.000| 2 | Cụm bánh đôi 1.4 10 225

Xe buyt lon ZIL-127 47.775|79.755| 1 Cụm bánh đôi — 9 203

Tổng 100 2253

* Loại xe tải nặng 3 trục KRAZ — 257 có các chỉ tiêu sau: Khoảng cách giữa 2 trục sau

Áp lực vệt bánh xe Đường kính vệt bánh xe Trọng lượng xe có hàng

Từ đó, ta tính được tải trọng trục trước và trục sau như sau: Trục trước:

1.4m

p= 5.4daN/cm? D=33cm

P = 23225 Kg x 9.81/ 1000 = 227.837 kN

7.3.2 Tính số trục xe quy đối về trục tiêu chuẩn 10016 :

Mục tiêu quy đôi ở đây là quy đôi sô lân thông qua của các loại tải trọng trục ¡ vê sô lân thông qua của tải trọng trục tính toán trên cơ sở tương đương vê tác dụng phá hoại đôi với kêt câu áo đường

Theo 22 TCN 21 1-06 điều 3.2.3 trang 128 thì :

e _ Việc quy đổi phải được thực hiện đối với từng cụm trục trước và cụm trục sau của

mỗi loại xe khi nó chở nay hàng

Ptruetruoe P— Pumesau = 227.837 — 2 x 91.00 = 45.837 kN

e _ Khi khoảng cách giữa các trục < 3m (giữa các trục của cụm trục) thì quy đổi gộp m trục có trọng lượng bằng nhau như một trục với việc xét đến hệ số trục C¡

Tổng số trục xe quy đổi từ loại trục xe khác nhau về trục xe tính tốn sẽ thông qua đoạn đường thiết kế trong một ngày đêm trên cả 2 chiều :

SVTH : NGUYEN THIEN ĐỊNH N =YCCn, i=l a P 44 — | (truc/ngd, (2) eras (CT 3-1 trang 128 _ 22 TCN 211-06)

o_ C¡ là hệ số trục được xác định như sau :

Trang 3

©_ P„= 100 kN: tải trọng trục tính tốn tiêu chuẩn

o nụ: số lần tác dụng của loại tải trọng trục ¡ có trọng lượng trục P; cần được quy đổi về tải trọng trục tính tốn tiêu chuẩn

Bảng tính số trục xe quy đồi về số trục tiêu chuẩn 100 kN :

Loại xe (kn) C¡ C2 ni N Tải nhẹ Trục trước | 15.696 1 6.4 293 - * | Truc sau 36.788 1 1 293 4

Tải vừa Trục trước | 25.261 1 6.4 721 11

Truc sau 68.180 1 1 721 134

Tai Trục trước | 41.447 1 6.4 473 63

nang | Truc sau 98.100 1 1 473 435

Xe3 | Truc truéc | 45.837 1 6.4 225 47

truc Truc sau 91.000 2.2 1 225 327

Xe buýt Trục trước | 47.775 1 6.4 203 50

lon Truc sau 79.755 1 1 203 75

Téng 1145

N=N, =1145 (TXTC/2lan/ngd)

Nin = Nf;

Đường có 2 làn xe, không dải phân cách > ƒ; = 0,55 (điều 3.3.2 trang 129 _ 22

TCN 211-06)

=> NXT —0,55x1145=631 (TXTC/I lan/ngd/lan) Ilan 7.3.3 Tinh số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn thiết kế: Theo 22 TCN 211-06 phu luc A (mục A.2.2 trang 151) ta có:

ta 60/ylŠ —-

N.=365N, (TP p(l+ py! =! _ 365 631 -ÈŠ.6/9)——E—- 2 125x10(TXTC/lan) 0.088(1 + 5.6%)!" voi N; = N= 631 (TXTC/ngd/lan)

p=5.6% — - Chiều dày BTNN :

N, =2.10° =10cem

N, =4.10° =12,5em

Chon chiéu day 11cm

— - Hệ số suy giảm cường độ do vật kiệu bị mỏi dưới tác dụng của tải trọng trùng

| = Chiều dày BTNN = 10,53lcm phục: " Ki= Ki = n3 = Ne (2,425x10°) 7.4 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ: E„ =a+blgNj (1)

V6i tai trong truc 107 (L00KN), dya vao 22 TCN 211-06 Bang 3.4 trang 131 taco: Nitan = 500 (TXTT/ngd/lan) thi E,, =178 (MPa)

Nitan = 1000 (TXTT/ngd/lan) thi E, =192 (MPa) Thay các giá trị trên vào (1), giải hệ phương trình này ta được :

y

Trang 4

a=52,48; b=46,51

Với Nhàn = 631(7XTT/ngd/lan) :

E,, =52,48+46,51x lg 631 =182.7094 (MPa) > E ymin =140 (MPa)

Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn tính tốn 15 năm kể từ khi đưa mặt

đường vào khai thác trên một làn xe là N, = 2,425.10° ([XTC/lan) —> Bề dày tôi thiểu của

tầng mặt cap cao Al 1a 10cm (22 TCN 211-06 Bang 2-2 trang 113) Ta chọn bề dày là llem

ye min

Module dan hồi chung của cả kết cấu áo đường phải thỏa điều kiện :

E„ > KÑ.E,, (CT 3-1 trang 128 _ 22 TCN 211-06) f(E)% K.de Pe Sf Ett Etb E K# :hệ số dự trữ cường độ về độ võng

Theo 22TCN 251-98, với đường thiết kế cấp III thì hệ số suất đảm bảo K = 1,3 nên độ tin cậy thiết kế là 90%

—> Ki = 1,1 (theo 22 TCN 211-06 Bang 3-2 trang 130) => E,, >1,1x182.7094 = 200.98 (MPa)

7.5 THIET KE KET CAU AO DUONG: (Phuong an I)

7.5.1 Chọn sơ bộ kết cấu áo đường:

Theo yêu cầu kĩ thuật của áo đường cap cao A; va điều kiện thi công thực tế, chọn kết cầu áo đường như sau :

7.3.1.1 Tầng mặt :

+ Bê tông nhựa chặt hạt trung rải nóng, có độ rỗng còn dư 3% - 6% thê tích, có hạt lớn nhat danh dinh 1a 20mm (BTNC20), có hàm lượng đá dăm 50% - 57% (loại A), chất lượng loại I

+ Nhựa lỏng dính bám MC 250 (0,5 //4n?)

+ Bê tông nhựa chặt hạt trung rải nóng, có độ rỗng còn dư 3% - 6% thê tích, có hạt lớn nhất đanh định 14 25mm (BTNC25), có hàm lượng đá đăm 50% - 57% (loại A), chat lượng loại II

+ Nhựa lỏng dính bám MC 250 (0,5 lít?)

Thành phần cấp phối các cỡ hạt của hỗn hợp bê tông nhựa rải nóng :

Bộ lỗ sàng tròn Tỉ lệ lọt sàng % theo khôi lượng

(mm) (*) BTNC20 (Dinax = 20mm) BTNC25(Dymax = 25mm) 40 31,5 100 25 100 95 — 100 20 95 — 100 - 15 81-89 76 — 84

Trang 5

LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP 10 6S— 75 60 — 70 5 43 —57 43 —57 2,5 31-44 31-44 1,25 22-33 22-33 0,63 16- 24 16—24 0,315 12-18 12-18 0,14 8-13 8-13 0,071 5-10 5-10

CHUONG 7: THIET KE KET CAU AO DUONG MEM

(*) B6 sang 16 tron tiéu chuẩn gồm các sang 16 tron tir 0,63mm tro lén, sàng lỗ vuông

tir 0,315mm tro xuéng

7.5.1.2 Tang mong :

¢ = Tu6i nhựa lỏng thắm bám MC 70 (1,2 lít/m?)

e Móng trên : cấp phối đá đăm có cỡ hạt lớn nhất danh định 14 25mm theo mit sang

vuông — CPĐD 0-4, chất lượng loại I e Móng dưới : cấp phối thiên nhiên loại B Thành phần hạt của hai lớp cấp phối :

Cấp phối đá đăm (D„ax = 25m) (theo 22 Cấp phối thiên nhiên loại B

TCN 334-06) (theo 22 TCN 304-03) Kích cỡ mắt sàng Tỉ lệ lọt sàng% | Kích cỡ mắt sàng Tỉ lệ lọt sàng %

vuông (wn) theo khối lượng vudng (mm) theo khối lượng

50 37,5 100 25 79 — 90) 50,0 100 19 67-83 25.0 - 9,5 49 — 64 9,5 30 - 65 4,75 34-54 4,75 25 - 55 2,36 25-40 2,0 15 - 40 0,425 12-24 0,425 8-20 0,075 2-12 0,075 2-8 7.5.1.3 Dat nén tu nhién : Nền á sét có độ 4m tuong déi a = LẠ, ; độ chặt K = 95% nh

W: độ ẩm của đất ở trạng thái tự nhiên

Wan : d6 4m giới hạn nhão hay chảy (từ trạng thái đẻo sang trạng thái nhão) xác định

bằng thí nghiệm Casagrande

7.5.2 Đặc trưng cường độ vật liệu:

Theo Bang B-3 trang 155, C-1 trang 160 va C-2 trang 161 cla 22 TCN 211-06 ta cd các đặc trưng của vật liệu làm đường như sau :

Vật liêu Chiéu | Module dan héi (MPa) 6 Ra c 0

CỐ day | 60°C | 30°C | 15°C(*) | (MP) | (MP) | (đô) BTNC 20 loai IA hy 300 | 420 | 1800 | 2.8

BTNC 25 loại IA hs 300 | 420 | 1800 | 2,4 CPDD (Dmx = 25mm) | hạ 300 | 300 300

Trang 6

CP thiên nhiên loại B hị 187.5 | 187.5 | 187.5 0,0425 | 40

Dat nén á sét 42 42 42 0,032 | 24

R¿ : cường độ chịu kéo khi uôn của vật liệu c: lực dính

@ : góc ma sát trong

(#) Dùng trị số tương ứng với nhiệt độ 15°C vì tầng mặt là lớp bê tơng nhựa có bề

day tổng cộng là 11cm > 7em

7.5.3 Giải bài tốn móng kinh tế:

Trình tự giải như sau :

a/ Chọn có định bề dày các lớp BTNC theo điều kiện bề dày tối thiểu Ta chọn chiều

dày để thi công lớp bê tông nhựa thành 2 lớp : hạ =4em , hạ = 7em

b/ Cho trước trị số hạ Bằng cách quy tất cả các lớp áo đường, từng cặp một, từ dưới lên

trên, rồi hiệu chỉnh thành một lớp tương đương, thử dần giá trị hị để đảm bảo Evung ‘chung 2 KE, = 200.98( MPa) theo cong thức :

1 (a) h E, Pa =BỊT— hộ Il+—= h i 3 va so do sau : Ech = Eye hy E4=420MPa Etpe=B.Ems E¿ = 300MPa hy Ew2 Ewt E, = 187.5MPa E, = 42MPa Enén

c/ Xac dinh Grin, tit do suy ra chiéu dày của lớp I và lớp 2 tương ứng Cu thé như sau : cho trước hạ = 20œzn

Chiều dày (cm) Ex hy Ew hy En H Eve (Mpa)

hy 4 420 4 420 4 420 hạ 7 420 7 420 83 237.343 hy 20 300 72 215.269 79 229.868 hy 52 187.5 Xét đến hệ số điều chỉnh / : 012 012 B=1,114 H D =1,114x{ 83) 33 -1244

Trang 7

Vậy kết cấu nhiều lớp được đưa về kết cấu 2 lớp với lớp trên dày 83cm có

module đàn hồi trung bình :

Evie = B-Ey, = 1.244 237.343 = 295.344 (MPa)

Tính Ea, của cả kết cấu :

Ta có : Ey, 295.344 5, = + =0,142 h„ =2h.2 lạ =2x83x¿ 295.344 =175.019 cm 6E, V 6x42 f 83 4 515 D 33 œ2 D£@ 1 p TIILÝ † P 2777 D/2 ¡0/2 „ LLY LL |H4=4cm E4=420Mpa acne lo H3=7em £3=420 Mpa 83cm | |H2= 2emE2= 300 Mpa 175.019 cm => H1= 52cm E1 = 187.5 Mpa Were w= & 5= 42 Mpa E ° is-u( SE E

« 0,71 3/— x aretg E 1,35h,) “ |+#—~x—xarcfg| — E,_ 2 D

E, D E, 7z hy

[1.05~0,1x2,515x(I~ 0,142) |x 295.344

1,35x175.019) 295.344 2 33 0,71x 30,142 x arctg| 22? ONS arcs 33 } 42 2 areal 255 “xarci

Tăng dần giá trị hạ, tiến hành tương tự như trên ta được bảng sau :

EX > 200.98 (MPa) ‘ch — = 201.174(Mpa)

Trang 8

Bảng tính tốn giá thành (được tính theo đơn giá XDCB khu vực thành phó Hồ Chí

Minh năm 2008) :

vem) Phân lớp | Mãhiệu | Vậtliệu | Nhâncông Máy | G1 (VND)

18 | AD21227 | 1028000 | 111350 578521 52 18 | AD21227 | 1028000 | 111350 578521 | 4952554 16 | AD21228 | 914000 103904 504908 18 | AD21227 | 1028000 | 111350 | 578521 50 16 | AD21228 | 914000 103904 504908 | 4760495 16 | AD21226 | 914000 103904 | 504908 17 971000 107627 540214.5 49 16 | AD21228 | 914000 103904 504908 | 4664466 16 | AD21228 | 914000 103904 504908 16 | AD21228 | 914000 103904 504908 A7 16 | AD21228 | 914000 103904 | 504908 | 4479936 15 856800 | 1003505 477161 15 856800 | 1003505 | 477161 45 15 856800 | 1003505 477161 | 4302935 15 856800 | 1003505 477161 15 856800 | 1003505 477161 43 14 | AD21225 | 799600 96797 449414.0| 4125934 14 | AD21225 | 799800 96797 4494140 14 | AD21225 | 799600 96797 4494140 41 14 | AD21225 | 799800 96797 449414.0| 3914105 13 | AD21225 | 742800 93074 386809.4 413 | AD21225 | 799800 96797 4494140 39 13 | AD21225 | 799800 96797 449414.0| 3852933 13 | AD21224 | 685600 | 893510 386380

e _ Cấp phối đá dăm : Giá tiền được tính với tỷ lệ chiều dày lớp so với 10cm Chiều dày (cm) | Mã hiệu Vật liệu Nhân công Máy G; (VNĐ)

10 AD22311| 14187100 | 127477 | 146745 1460322 Bảng tổng hợp giá thành : E> 200.98 (MPa) ht (cm) | G1(VND) | h2 (cm) G2 (VND) TỐND) Ech (MPa) 52 4952554 20 2920644.000 | 7873198 201.174 50 4760495 21 3066676.200 |_ 7827171 201.045 49 4664466 22 3212708.400| 7877173 201.797 47 4479936 23 3358740.600| 7838676 201.658 45 4302935 24 3504772.800 | 7807707 201.508 23 4125934 25 3650805.000| 7778738 201.346 41 3914105 26 3796837.200| 7710942 201.172 39 3852033 27 3942869.400| 7795802 200.985

* Chú thích : đơn vị tiền ở các bảng trên là VNĐ/I00mˆ

Dựa vào bảng trên ta chọn được Gmin =7710942 (VNĐ/1 00m”) ung voi h)=4lcem; h.=26cm

Trang 9

Vậy kết cầu thỏa điều kiện Pu

= BTNC 20 loaiIA day 4cm BTNC 25 loai ITA day Tcm

= Cápphốiđádăãmdày 26cm "_ Cấp phối thiên nhiên dày 4lem

7.6 THIẾT KÉ KÉT CÁU ÁO ĐƯỜNG: (Phương án II) Trình tự thiết kế tương tự như trình tự thiết kế ở phương án I 7.6.1 Chọn sơ bộ kết cấu áo đường:

e Tầng mặt:

o_ Bê tông nhựa chặt hạt nhỏ rải nóng, có độ rỗng cịn dư 3% - 6% thể tích, có hạt lớn nhất danh định là 20mzn (BTNC20), co ham lugng da dam 50% -

57% (loại A), chất lượng loại I

Nhựa lỏng dính bám MC 250 (0,5 //m’)

o_ Bê tông nhựa chặt hạt trung rải nóng, có độ rỗng còn dư 3% - 6% thể tích, có hạt lớn nhất danh định là 25mm (BTNC25), có hàm lượng đá dăm 50% -

57% (loại A), chất lượng loại II

Nhựa lỏng dính bám MC 250 (0,5 Vim’) e Tang mong:

o_ Móng trên : bê tơng nhựa rỗng rải nóng có độ rỗng còn dư từ lớn hơn 6%

đến 10% thể tích, có hạt lớn nhất danh định là 25mm (BTNR25) Nhựa lỏng thắm bám MC 70 (1.0 1w?)

o_ Móng dưới : cấp phối thiên nhiên loại B

e_ Đất nền tự nhiên :

> K.E,„ với chỉ phí xây dựng nhỏ nhất là :

Nền á sét có độ ẩm tương đối ø = —60% ; độ chặt K = 95%

nh

W: độ âm của đất ở trạng thái tự nhiên

Wan : 46 4m giới hạn nhão hay chảy (từ trạng thái dẻo sang trạng thái nhão) xác định bằng thi nghiém Casagrande

Thành phần cấp phối các cỡ hạt của hỗn hợp bê tông nhựa rải nóng :

Bộ lỗ sàng tròn Tỉ lệ lọt sàng % theo khối lượng

(mm) (*) BTNC20 BTNC25 BTNR25 (Dimax = 15mm) (Dinax = 25mm) (Dax = 31.5mm) 40 31,5 100 100 25 100 95 — 100 95 — 100 20 95 — 100 - - 15 81-89 76 — 84 - 10 65 — 75 60-~ 70 50 ~ 70 5 43 — 57 43— 57 30 ~ 50 25 31-44 31-44 20-35 1,25 22-33 22-33 13 - 25 0,63 16— 24 16— 24 9-16 0,315 12-18 12-18 6-13 0,14 8-13 8-13 4-9

Trang 10

| 0,071 5-10 5-10 0-4 |

(*) B6 sàng lỗ tròn tiêu chuân gồm các sàng lỗ tròn từ 0,63zzzn trở lên, sàng lỗ vuông từ 0,315zn trở xuống

Thanh phan hạt của lớp cấp phối thiên nhiên loại B :

Kích cỡ mắt sàng vudng(mm) Tỉ lệ lọt sàng % theo khôi lượng

50,0 100 25,0 - 9,5 30 - 65 4,75 25 - 55 2,0 15 - 40 0,425 8 - 20 0,075 2-8

7.6.2 Đặc trưng cường độ vật liệu:

Theo Bang B-3 trang 155, C-1 trang 160 va C-2 trang 161 cla 22 TCN 211-06 ta cd các đặc trưng của vật liệu lam đường như sau :

Vật liên Chiều | Module đàn hồi (MPa) ở |_ Rụ c ọ

CỐ dày | 60°C | 30°C | 15°C (*) | (MP) | (MP) | (đô)

BTNC 20 loai IA hy 300 | 420 1800 2,8 BTNC 25 loai IIA hạ 300 | 420 1800 24

BTNR 25 hy 250 | 320 1200 1.6

CP thién nhién loai B h, | 187.5} 187.5 187.5 0,0425 | 40

Đất nền á sét 42 42 42 0,032 | 24

Riu : cường độ chịu kéo uốn của vật liệu c : lực dính

@ : góc ma sát trong

(*) Ding trị số tương ứng với nhiệt độ 15°C vi tang mặt là lớp bê tông nhựa có bề

day tổng cộng là 11cm > 7em

7.6.3 Giải bài tốn móng kinh tế

_Ech = Eye hị _E¿=420MPa hy H hp E:=320MPa Exone=P Ev Ew2 Ewt Enén

Trang 11

LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP CHUONG 7: THIET KE KET CAU AO ĐƯỜNG MÈM

Cơng thức tính Eụ, :

Chọn chiều dày để thi công lớp bê tông nhựa thành 2 lớp : hạ =4em

hạ = 7em Cho trước hạ = 5cm

Chiều dày (cm) Eụx ho | Eve hà | Eu H Eux (Mpa)

hy 4 420 4 420 4 420 hạ 7 420 7 420 96 214275 hạ 5 320 gs 194.028 | 92 207323 hy 80 187.5 Xét đến hệ số điều chỉnh / : 0.12 0,12 8=1114 H D =1,114x 96) 33 -1 26

Vậy kết cầu nhiều lớp được đưa về kết cấu 2 lớp với lớp trên day 96cm cé modun dan hồi trung bình :

Bạy, = /Ø.E„ =1.266x214.275= 271.336 (MPa) Tinh E,, cua ca kết cấu :

42 Ta có : —= = 0.1548 E„„ 271.336 C cm J 4 999 D 33 0/2 1 D/2 Pp Dy D⁄2 1 D/2 Trz7/£2r£ Ề D/2 † D/2 - p Lit TIILƑ

+ Tr2em sau =sd Ta WES En

Hy=7om &=420Mpa Ì Hạ=5em Ez=320Mpa —— em a] |196.790 cm Hạ= 80cm Eq=: 187 5 Mpa Wa Wa We = Ee=42hpa Ee x đ í @ â

Trang 12

E

1,05—0,1 A | 1=3]—% |] xB,

D E,

Ey, = 0,71 x 3/—* x arctg E 1,35h, \, E, 2 + |+—*x—xørcig| — D

E, D E, 7z Ig

Tăng dan gia tri ho, tiến hành tương tự như trên ta được bang sau :

E}£ >200.98 (MPa) =201.089 (MPa)

h2(cm) | ht (cm) | H(cm) | Etbk (MPa) (uP Htd (MPa)

5 80 96| 214275 271336 196.790 | 201.089 10 70 91 222.505 279.955 | 188.495 | 201.480 11 88 90 224.287 281.823 | 186.838 | 201.536 12 66 89 226.119 283.745 | 185.181 | 201.585 13 64 88 228.004 285.722 | 183.524 | 201.626 14 62 87 229.942 287.756 | 181.868 | 201.659 15 60 86 231.937 289.850 | 180.213 | 201.683

Bảng tính tốn giá thành (được tính theo đơn giá XDCB khu vực thành phố Hồ Chí Minh năm 2008) :

e_ Bê tông nhựa rồng :

Chiều An ló = hia at ia An cô

day (cm) Phan lop | Ma hiéu Vậtliệu | Nhân công Máy G4 (VND)

5 5 AD23213 | 4938500 75671 197948 | 5212119 10 5 AD23213 | 4938500 75671 197948 10424238 5 AD23213 | 4938500 75671 197948 6 AD23214 | 5924500 90976 219790 "1 5 AD23213 | 4938500 75671 197948 11447385 6 AD23214 | 5924500 90976 219790 12 6 AD23214 | 5924500 90976 219790 12470532 7 AD23215 6910500 106280 241632 13 6 AD23214 | 5924500 90976 219790 13493678 7 AD23215 | 6910500 106280 241632 14 7 AD23215 | 6910500 106280 241632 14616824 5 AD23213 | 4938500 75671 197948 15 5 AD23213 | 4938500 75671 197948 | 15636357 5 AD23213 | 4938500 75671 197948

e Cấp phối thiên nhiên :

Trang 13

LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP CHƯƠNG 7: THIẾT KÉ KÉT CÁU ÁO ĐƯỜNG MÈM 17 971000 107627 | 540214.5 17 971000 107627 | 540214.5 18 AD21227 | 1028000 | 111350 | 575521 18 AD21227 | 1028000 | 111350 | 575521 68 16 AD21226 | 914000 103904 | 504908 6475366 16 AD21226 | 914000 103904 | 504908 18 AD21227 | 1028000 | 111350 | 575521 16 AD21226 | 914000 103904 | 504908 16 AD21226 | 914000 103904 | 504908 16 AD21226 | 914000 103904 | 504908 66 6283307 16 AD21226 | 914000 103904 | 504908 16 AD21226 | 914000 103904 | 504908 64 16 AD21226 | 914000 103904 | 504908 6091248 16 AD21226 | 914000 103904 504908 16 AD21226 | 914000 103904 | 504908 16 AD21226 | 914000 103904 | 504908 62 16 AD21226 | 914000 103904 | 504908 5914247 14 AD21225 | 799600 96797 | 449414.0 16 AD21226 | 914000 103904 504908 16 AD21226 | 914000 103904 504908 60 14 AD21225 | 799600 96797 | 449414.0 5737246 14 AD21225 | 799600 96797 | 449414.0 Bảng tông hợp giá thành : h1(cm) (VND) h2(cm) | G4 (VND) | G3 + G4 (VND) | Ech (MPa) 80 | 7821177| 5 | 5212119 | 13033296 201.089 70 | 6667425| 10 | 10424238 | 17091663 201.480 68 | 6475366| 11 | 11447385 | 17922751 201.536 66 | 6283307| 12 | 12470532 | 18783839 201.585 64 | 6091248 13 | 13493678 | 19584926 201.626 62 | 5914247 | 14 | 14516824 | 20431071 201.659 60 | 5737246 | 18 | 15636357 | 21373803 201.683

* Chú thích : đơn vị tiền ở các bảng trên là VNĐ/I00mˆ

Dựa vào bảng trên ta chọn được G„¡a = 13033296 (VWĐ/1002)

ứng với hị =80em; hạ = 5cm

Vậy kết cầu thỏa điều kiện BH

= BTNC 20 loai IA day 4cm = BTNC 25 loai ITA dày Tom

= BTNR 25 day Scm

“ Cấp phối thiên nhiên day 80cm

> KEE, với chi phí xây dựng nhỏ nhất là :

Trang 14

SO SÁNH 2 PƯƠNG ÁN Phuong an | Phương án 2

Vật liệu Chiều dày Vật liệu Chiều dầy

IBTNC 20 loại IA 4cm BTNC 20 loại IA 4cm

IBTNC 25 loại IA Jom BTNC 25 loại HA 7cm

Cấp phối da dam loại I 26cm BTNR25 5cm

Cấp phối thiên nhiên loại B 41cm _ Cấp phối thiên nhiên loại B 80cm

Gmin= 7710942(VND/1m?) Gmin= 13033296(VNĐ/1m2)

Gain PAIX<Gmin PA2 Vậy ta chọn Phuong an I dé thiét kê 7.1 KIEM TRA KET CAU AO DUONG:

7.7.1 Kiểm tra cường độ áo đường theo điều kiện không bị trượt trong nền đất và trong lớp vật liệu kém dính (t = 60°C):

Theo 22 TCN 211-06 điều 3.5.1 trang 137 thì để đảm bảo không phát sinh biến dạng

déo cục bộ trong nén dat và các lớp vật liệu dính, cầu tạo kết cầu áo đường phải thỏa điều

kiện sau :

Cự

Ku

o Cy (MPa) : luc dinh tính tốn của đất nền hoặc vật liệu kém dính ở trạng thái độ âm, độ chặt tính toán

Ty tT Š ax av

o K*, :hé số cường độ về chịu cắt trượt tùy thuộc vào độ tin cậy thiết kế Theo 22 TCN 211-06 Bảng 3-7 trang 137, với độ tin cậy 0,9 thì K⁄, = 0,94

7.7.1.1 Kiếm tra trượt trong nền đất :

-Đề đảm bảo không phát sinh biến đạng đẻo cục bộ trong nền đất và các lớp vật liệu dính

thì kết cầu áo đường phải thỏa mãn điều kiện:

D/2 D/2 Choy” -TTH.=4rm _L Hạ =/cm E =300 Mpa H, = 26cm Evie © j H; =41cm E=1875 Mpa GS =Wa= Vz Eo=42 ; Co ; Eo; Co : : Ê chung móng œ c co =

Trang 15

< Cự

Tụ, + Tạ, Š ee

ed

-Trong đó: Tạ; là ứng suất cắt hoạt động lớn nhất do tải trọng bánh xe tinh toán gây ra trong nền đất

Tay là ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân các lớp vật liệu nằm trên nó gây nên

Cụ là lực dính tính tốn của đất hoặc của vật liệu kém dính

Kí, là hệ số về cường độ chịu cắt trượt được chọn tùy thuộc độ tin cậy

thiết kế Với độ tin cậy 90% thì K” = 0,94 ( Bảng 3-7 tiêu chudn 22TCN211-06 ADM)

-Tính Tạx

Lớp 4 4 300 4 300 4 300

In | | ÂM To Louua 74 | sana | 78 | 28648

Lớp 1 41 187.5 6r 227.013 0,12 012 taco: petal 2) =l114x[ 5Ì =1235 D 33 Bị” = 8x E„= 1,235 x 236.494 = 292.103(Mpa) 5 = _ =2.364 Ei _ 292.103 vag 24" — E, 42 - = 6.955 À : “ ^ x „ A x 1,

Tra đô thị 3.3 trang 233 sách công trình giao thơng phanI => p =0.009582 Vậy: Tax = 0,009582*0,6 = 0.005749 (Mpa)

-Tinh Tay

Ứng suat cắt chủ động do trọng lượng bản thân các lớp vật liệu nằm trên gây ra, với bề dày tổng cộng các lớp vật liệu h = 7§cm, được tính theo cơng thức:

T„ =10 *(5— 0,3ø)h

Trong đó:

ø là góc nội ma sát của các lớp vật liệu (độ) tra tiêu chuẩn ø = 24° h là chiều dây lớp vật liệu nằm trên điểm dang xét h = 78 cm Vay: T,, = 10 x(5—0,3x24)x78 = -0.001716 (Mpa)

-Tinh Cy

Trị số Cy được xác định theo biểu thức sau: Cu = C.Ki K2K3

Trong đó:

C là lực dính của đất nền hoặc của vật liệu kém dính (C=0,032)

Ki là hệ số xét đến sự suy giảm sức chống cắt trượt khi đất nền hoặc vật liệu kém dính chịu tải trọng và gây dao động ( Với áo đường K; = 0,6 theo sách cơng trình giao thơng phần I trang 235)

Trang 16

K; là hệ số xét đến các yếu tố tạo ra sự làm việc không đồng nhất của kết

cấu Số truc xe quy déi = 631 < 1000 = K; =0,8( theo bảng 3-8 sách cơng trình giao

thơng phần I trang 235)

K: là hệ số xét đến sự gia tăng sức chống cắt trượt của đất nền hoặc vật liệu

kém dính trong điều kiện chúng làm việc trong kết cấu khác với mẫu thử K; = 1,5 Vậy: Cụ =C.K¡K¿Kạ = 0,032*0,6*0,8*1,5 = 0,02304 (Mpa)

-Kiém tra:

C, _ 0,02304 K” ed 0,94

T+ T,, = 0.005749 + (—0.001716) = 0.004033 Mpa < a = 0,0245Mpa

Vay: Dat nền thỏa mãn điều kiện không bị trượt

7.7.1.2 Trong lớp cấp phối thiên nhiên: (ø = 40°)

P/2 P/2 Choy” He +Hy +H, E=300Mpa E=300Mpa G T SVE VE Ht £21875 Mpa Eng E=42Mpa œ + ao iều kiệ ô C,

-Điêu kiện không trượt: T,, +T,, < Kế

cd

-Tinh Tax

Quy đổi các lớp mặt và lớp móng trên của áo đường thành lớp tương đương như sau:

Chiều dày lớp vật liệu (cm) | E;(MPa) | h/(cm) [Eu(MPa)| H(cm) | Eu(MPa) Lớp 4 4 300 4 300 Lớp 3 7 300 33 300 37 300 Lop 2 26 300 0,12 0,12 Ta có: B=1,114 Là =1,114x« 37 = 1,129 D 33

Ele = Bx E,,= 1,129 x 300 = 338.82 (Mpa)

Modun đàn hồi chung trên mặt lớp cấp phối sỏi cuội:

HOM yyy Fo 42-224; hy =2H x3] 2 = 241x318 — 14.304cm D 33 E, 187.5 6E, 6x42

Theo công thức 8.8 ta tính được modun đàn hồi chung trên mặt lớp sỏi cuội:

Trang 17

CHƯƠNG 7: THIẾT KÉ KÉT CÁU ÁO ĐƯỜNG MÈM

105-015 D Ì» 1-3 Ey E, x Ey

"¬ 0,71x3,/—* waren{ 25st) Xếi x arcfg Pe E 135xhy) 2xE

E, D mxE, Ny L 05~0.1x1.242x(I ~Ÿ0.224) | 187.5 ~108.631Apa Ey = 0.71x ¥0.224 x aretg( S85 7808) 4 2X187.5 = x arcte( Zx he HST yyy), Bw _ 3888? 3 119 D 33 E„ 108.631

Tra đồ thị trang 233 sách cơng trình giao thơng phần I (tốn đồ hình 3.2)

LUẬN VĂN TĨT NGHIỆP

Tom) > Tos = 0.034 P

Vay: Tax = 0.034*0.6 = 0.0204(Mpa) - Tinh Tay

T,„ =10*(5—0,3ø)h Trong đó:

ø là góc nội ma sát của lớp vật liệu (độ) tra tiêu chuẩn œ =40° h là chiều đầy lớp vật liệu nằm trên điểm đang xét h = 37 cm Vậy: T,, = 10 x(5—0.3x40)x 37 = -0.059 (daN/cm”) = -0.00259 (Mpa)

-Tinh Cy

Trị số Cụ được xác định theo biểu thức sau: Cu = C.KiK2K3

Trong do:

C là lực dính của cấp phối thiên nhién ( C = 0,0425 )

Ki là hệ số xét đến sự suy giảm sức chống cắt trượt khi đất nền hoặc vật liệu kém dính chịu tải trọng và gây dao động ( Kị = 0,6 )

K; là hệ số xét đến các yếu tố tạo ra sự làm việc không đồng đều của kết

cầu Số trục xe quy đổi = 631 < 1000 =.K; =0,8

K; là hệ số xét đến sự gia tăng sức chống cắt trượt của đất nền hoặc vật liệu

kém dính trong điều kiện chúng làm việc trong kết cấu khác với mẫu thử K; = I,5 Vậy: Cu = C.K¡K¿K: = 0,0425*0,6*0,8*1,5 = 0.0306 (Mpa)

-Kiểm tra:

T,, +T,,, = 0.0204 + (—0.00259) = 0.01781Mpa < Cu — 0.0306 _ 0.0325 Mpa K", 0.94

-Vay lớp cấp phối thiên nhiên thỏa mãn điều kiện khơng bị trượt

7.7.2 Tính Tốn Cường Độ Áo Đường Theo Điều Kiện Kéo Uốn ở 15” tại đáy lớp

mặt:

1/ Xác định ứng suất kéo uốn đơn vị tại đáy tầng mặt áo đường:

-Dùng cơng thức bình quân gia quyền để đổi hai lớp bê tông nhựa về một lớp tương đương:

› E,h i 1 800x4+1800x7 x 1 x 1 ( )

ay) 4+7

Trang 18

-Modul dan hồi chung ở trên mặt lớp móng trên:

Chiều dày lớp vật liệu (cm) |_ E¡(MPa) H (cm) Ex, (MPa)

Lop 2 26 300 Lớp 1 T1 1875 67 227.013 012 012 B=1,114x A =1,114x 67 = 1,213 D 33 EX =1,13x 227.013 = 275.323 (Mpa) he

Ing =2h|-”®— =2x61x4[“ 6xE, 6x42 2” = 138.013 (em)

h 1,05-0,1—] 1-3 Ey EK D Ey -Vay: E,, = h E 135h 2E 0/71a|—-arcrg Ef D ) 2é, 4 |+“* arctg P hụ = 174.341 (Mpa) Hạ Hạ+ Hạ MS Ew Em man H2

-Ứng suất kéo uốn đơn vị tại đáy tầng mặt áo đường:

E 1 11

—= 800 =10.325 Mpa và 1

E,, 174.341 D 33

Tra toán dé hình 3-5 (22-TCN 221-06 trang 52)

> 6, =1,86

-Ứng suất kéo uốn phát sinh ở đáy lớp vật liệu liền khối được xác định theo biểu thức:

Op, =ơ,,Pk,

Trong đó:

P: là áp lực tải trọng trục tinh toan = 0,6 Mpa

ki = 0,85 là hệ số sét đến đặc điểm phân bồ ứng suất trong kết cầu áo đường

dưới tác dụng của tải trọng tính tốn là bánh đôi (sách 22TCN 221-06 trang 51) ø,,„ là ứng suât kéo uôn đơn vị

Vậy: Ø,, =ơ,„Pk, = 1,86*0,6*0,85 = 0.949 Mpa

2/ Xác định ứng suất kéo uốn đơn vị cho phép tại đáy tầng mặt áo đường:

Ri = ki;

Trang 19

-Trong do:

R« là cường độ chịu kéo uốn giới hạn ở nhiệt độ cho phép Với BTN 25 loai WA Ryu = 2,4 Mpa

kị là hệ số xét đến sự suy giảm cường độ do vật liệu bị mỏi dưới tác dụng

HH

7“ (2.425 x10°) 6

N, 1a s6 truc xe tinh toan tich lũy trong thời han thiết kế thông qua trên một cua tải trọng trùng phục Bê tông nhựa &, =

làn

K; là hệ số xét đến sự suy giảm cường độ theo thời gian Bê tông nhựa chặt loại II có kạ = 0,8 ( sach 22TCN 221-06 trang 54)

Vay: Ri =k, kR,, = 0.4376*0.8*2.4 = 0.840 Mpa 3/ Kiểm tra:

—— ku

Ta có: Ory = Ø,„Pk, = 0.949 Mpa > Re — 0.840 _ 0.894 Mpa R„ 0.94

Vậy bê tông nhựa loại IA không thỏa mãn điều kiện về kéo uốn Do đó ta phải nâng lớp h: thành nhựa loại IA và kiểm tra lại:

Ri =kk,R,, =0,4376x1x 2,8 =1,225Mpa

— Ri" 1.225

Ø,, =ơ,,Pk,= 0.949 ku ut Ky P Mpa< Re 0.94 ——=———— = 1.303 Mpa Pp Dat cường độ về khả năng chịu kéo uốn

7.8 PHAN LE GIA CO:

7.8.1 Số Trục Xe Tính Tốn:

Theo TCVN 22TCN221 — 06 thi sé truc xe tính tốn trên kết cấu áo lề gia có được lấy Ni = 0,5Nu = 0,5*631 = 316 (trục/làn.ngày đêm)

7.8.2 Xác Định Modul Đàn Hồi Yêu Cầu:

-Modul đàn hồi yêu cầu được xác định bằng cách tra bảng hoặc được tính theo biểu thức: Ey = a+ blogNi

-Xác định a,b:

160 = a+blog200 178 = a+ blog500 > a=55,92 b= 45,23

-Vậy: Eye = a + blogNu = 55,92 + 45,23*log316= 168.986 (Mpa)

Theo TCVN 22TCN 211 — 06, trị số module đàn hồi tối thiểu đối với đường cấp III

tầng mặt cấp cao AI là 140MPa Vậy ta chọn Ey.„;= 168.986 MPa để thiết kế [3]3.4.3

Hệ số xét đến sự suy giảm cường độ chịu kéo khi uốn của bê tông nhựa do vật liệu bị mỏi dưới tác dụng của tải trọng trùng phục k, = x= =0.5097 0.22 [3]3.6.3

ege

Từ Nụ = 407 ta có: |

Module đàn hồi chung yêu cầu phải thõa mãn:

Eig ‘chge 2 KS Ey cg = 1.1% 168.986 = 185.884 MPa

Trang 20

LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP

7.8.3 Dự kiến kết cấu lề gia cố

-Tang mat gồm hai lớp:

+ lớp trên: bê tông nhựa chặt 20 rải nóng loại IA + lớp dưới: bê tông nhựa chặt 25 rải nóng loại [A -Tầng móng trên: cấp phối đá dăm loại I

-Tầng móng dưới: cấp phối thiên nhiên loại B

CHƯƠNG 7: THIẾT KÉ KÉT CÁU ÁO ĐƯỜNG MÈM

7.8.4 Tính toán cường độ lề gia có theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi cho phép:

Chiều dày (cm) Eu | Ak Enx hk Eụx Hạc | Eux(Mpa)

hạ 4 420 4 420 4 420

hạ 7 420 7 420

64 264.777

Hage 26 300 53 238.304 60 256.070

Hige 27 187.5 ,

Module dan héi chung yêu cầu phải thoa man: Evige 2 KS Evyege =1.1X168.986 = 185.884 MPa

HID B Ev” (E:) Heage Ecnge (MPa)

1.939393 1.2062 319.363 138.518

7.8.5 Kiếm tra khả năng chống trượt của kết cấu áo đường lề gia cố

>Kiểm tra điều kiện trong nền đất và lớp CPTN khi bê tông nhựa ở 60°C

Ứng suấtcất | Eo= | =| H/D | Etbho/Eo [7 TT ”” Tax | => Tay = | Tax * Tav

Trong nen dat 42 24 1.939 7.604 0.013 0.008 -0.001 0.006

Trong lớp CPTN 42 40 1.121 6.364 0.003 0.002 -0.003 -0.001

Trong lop CPTN 0.0425 | 0.9 1 1.5 0.057 0.94 0.061 Thoa +

>Kiểm tra cường độ áo đường lề gia cố theo điều kiện kéo uốn ở 15°C tại đáy lớp

mặt theo (7.12):

US - | Emat/Echmtr _ _ Ri" Điều kiện

kéo | Emat | Echmtr | H/D = = On, = Oy DK, (78)

pm 1800.000 | 156.348 | 0.333 11.513 2.010 1.025 1.427 Thỏa

Trang 21

LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP CHUONG 7: THIET KE KET CAU AO ĐƯỜNG MÈM

*Kết cấu áo đường:

-Lớp Ha dày 4cm : BTNC 20 hạt nhỏ rải nóng loại IA -Lớp H; dày 7cm: BTNC 2S hạt trung rải nóng loại IA

-Lớp Hạ dày 26cm : Cấp phối đđá dăm Dynax=25 -Lép H; day 41 cm : Cấp phối đất thiên nhiên loại b

*Kết cấu lề gia có rộng l mét:

-Lớp Ha dày 4cm : BTNC 20 hạt nhỏ rải nóng loại IA -Lớp H; dày 7cm : BTNC 25 hạt trung rải nóng loại IA

-Lớp Hạ dày 26cm : Cap phối đ đá dăm Dyax=25

-Lớp Hị dày 27cm : Đất thiên nhiên loại B

Lễ gia cố Phần xe chạy 4cm 3 £Jem Tom 7 cm 26cm 26cm 27em 41cm

Định dạng
Số trang	21
Dung lượng	3,47 MB