9.1 SỐ LIỆU THIẾT KẾ Tuyến đường cấp III, thiết kế mới ở vùng đồi núi với tốc độ Vtk = 60kmh. Thời hạn thiết kế 15 năm Số làn xe: 2 làn Lưu lượng xe năm đầu: No = 1019 xengđ Mức tăng xe hàng năm: p = 6% Thành phần xe chạy: + Xe tải loại 3 trục KRAZ257: 27% + Xe tải loại 2 trục: • Loại nặng MAZ500: 20% • Loại vừa ZIL130: 10% • Loại nhẹ M21: 34% + Xe con: 9% 9.1 SỐ LIỆU THIẾT KẾ Tuyến đường cấp III, thiết kế mới ở vùng đồi núi với tốc độ Vtk = 60kmh. Thời hạn thiết kế 15 năm Số làn xe: 2 làn Lưu lượng xe năm đầu: No = 1019 xengđ Mức tăng xe hàng năm: p = 6% Thành phần xe chạy: + Xe tải loại 3 trục KRAZ257: 27% + Xe tải loại 2 trục: • Loại nặng MAZ500: 20% • Loại vừa ZIL130: 10% • Loại nhẹ M21: 34% + Xe con: 9% 9.1 SỐ LIỆU THIẾT KẾ Tuyến đường cấp III, thiết kế mới ở vùng đồi núi với tốc độ Vtk = 60kmh. Thời hạn thiết kế 15 năm Số làn xe: 2 làn Lưu lượng xe năm đầu: No = 1019 xengđ Mức tăng xe hàng năm: p = 6% Thành phần xe chạy: + Xe tải loại 3 trục KRAZ257: 27% + Xe tải loại 2 trục: • Loại nặng MAZ500: 20% • Loại vừa ZIL130: 10% • Loại nhẹ M21: 34% + Xe con: 9%
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chương THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM CHƯƠNG THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM 9.1 SỐ LIỆU THIẾT KẾ - Tuyến đường cấp III, thiết kế mới ở vùng đồi núi với tốc độ Vtk = 60km/h Thời hạn thiết kế 15 năm Số xe: Lưu lượng xe năm đầu: No = 1019 xe/ngđ Mức tăng xe hàng năm: p = 6% Thành phần xe chạy: + Xe tải loại trục KRAZ-257: 27% + Xe tải loại trục: • Loại nặng MAZ-500: 20% • Loại vừa ZIL-130: 10% • Loại nhẹ M-21: 34% + Xe con: 9% 9.2 XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU 9.2.1 Thông số loại xe: Bảng 9.1 Thông số loại xe Loại xe Xe Xe tải nhẹ M-21 Xe tải vừa ZIL-130 Xe tải nặng MAZ500 Xe tải trục KRAZ-257 Trọng lượng trục xe có hàng Pi (kg) Trước Sau 915 1600 2575 4225 - 960 3750 6950 10000 - Trọng lượng trục xe có hàng Pi (kN) Trước Sau 8.98 15.70 25.26 41.45 45.84 9.42 36.79 68.18 98.10 91.00 Khoảng Số Số bánh của cách trục mỗi cụm bánh giữa sau ở trục sau trục sau (m) 1 1 Cụm bánh đơn Cụm bánh đôi Cụm bánh đôi Cụm bánh đôi Cụm bánh đôi 1.4 m *Ghi chú: lấy g = 9.81m/s2 9.2.2 Lưu lượng xe ở năm cuối thời hạn thiết kế: Lưu lượng xe chạy ở năm cuối thời kỳ thiết kế (năm thứ t = 15): Nt = No.(1 + p)t – = 1019.(1 + 0.06)15 – = 2303 xe/ngđ/2chiều Dự báo lưu lượng loại xe ở năm cuối thời hạn thiết kế: ni = Nt × pi (%) Bảng 9.2 Bảng dự báo thành phần xe chạy năm thứ t =15 Loại xe SVTH: Lê Minh Thuận Thành Lượng xe ni (xe/ngđ/2chiều) phần xe chạy (%) Trang - MSSV:1413873 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chương THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM Xe M-21 Xe tải nhẹ GAZ-51 A Xe tải vừa ZIL-130 Xe tải nặng MAZ500 Xe tải trục KRAZ-257 Tổng cộng 34 10 20 27 100 207 783 230 461 622 2303 9.2.3 Quy đổi trục xe loại trục xe tiêu chuẩn 100kN: Bảng 9.3 Bảng quy đổi trục xe loại trục xe tiêu chuẩn 100kN Loại xe Loại trục Trục trước Xe Trục sau Trục trước Tải nhẹ Trục sau Trục trước Tải vừa Trục sau Trục trước Tải nặng Trục sau Trục trước Tải trục Trục sau • Pi (kN) Pi 300 MPa không hợp lý Modun đàn hồi trung bình tính lại theo cơng thức bình qn gia quyền: E tb = - 300 ×12 + 300 × 27 + 200 × 32 = 254.93 MPa 71 Tra tốn đồ: Nền đường đất dính (á sét) có góc nợi ma sát ϕ = 20o ; Eo = 47MPa Ta có: H 71 = = 2.15 ≥ ⇒ D 33 E tb,hc Eo = Tra toán đồ [3] 3-3 254.93 = 5.424 47 ϕ = 20o Tra tốn đờ 3-3 ta - τ ax = p 0.0123 Tính τax: Áp lực lên tấm ép hình tròn: p = 0.6MPa ⇒ τax = τax × p = 0.0123 × 0.6 = 0.0074 MPa p Ứng suất cắt chủ động τav Ứng suất cắt chủ động xác định từ công thức: τav = 10-4.(5 – 0.3ϕ).H = 10-4 ×(5 – 0.3×20)×71 = - 0.007daN/cm2 = - 0.0007MPa Lực dính tính tốn Ctt Ctt = c.K1.K2.K3 = 0.038×0.6×0.8×1.5 = 0.0274MPa [3](3.8) Trong đó: c = 0.032MPa lực dính đất K1 = 0.6 hệ sớ xét đến suy giảm sức chống cắt trượt đất chịu tải động K2 = 0.8 hệ số xét đến yếu tố tạo làm việc không đồng nhất kết cấu K3 = 1.5 hệ số xét đến tăng sức chống trượt đất Kiểm tra điều kiện: τax + τav = 0.0074 + (-0.0007) = 0.0067MPa ≤ SVTH: Lê Minh Thuận Ctt 0.0274 = = 0.0291MPa K ctrd 0.94 Trang - 11 MSSV:1413873 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chương THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM Kết luận: Thỏa điều kiện cắt trượt đất 9.5.1.2 Kiểm tra ứng suất cắt lớp cấp phối thiên nhiên Tiến hành tương tự, ứng suất cắt lớp móng dưới cần đảm bảo phương trình [3] (3.7) Ứng suất cắt hoạt động lớn τax - Quy đổi lớp mặt lớp móng áo đường thành lớp tương đương sau: Bảng 9.24 Quy đổi hệ nhiều lớp lớp có modun đàn hồi Chiều dày (cm) Etbk h4 300 h3 300 h2 27 300 H Etbk (Mpa) 39 300 Hình 9.6 Quy đổi hệ nhiều lớp hệ hai lớp để kiểm tốn lớp móng CPTN Xét đến hệ số điều chỉnh β : Do H 39 = = 1.18 < D 33 nên hệ số hiệu chỉnh tra theo bảng [3]3.6: H D = 1: β = 1.107 H = 1.25 : β = 1.136 ⇒ H = 1.18 : β = 1.144 D D Vậy kết cấu nhiều lớp đưa kết cấu lớp với lớp dày 42cm có module đàn hời trung bình : E tbhc = β.E tb = 1.144 × 300 = 343.2MPa Ta thấy E tbhc = 343.2 MPa > 300 MPa không hợp lý Modun đàn hời trung bình tính lại theo cơng thức bình qn gia quyền: E tb = 300 MPa - Quy đổi lớp CPTN đường thành hệ bán khơng gian đàn hồi: Ta có : Eo 47 = = 0.235 E1 200 htd = 2h SVTH: Lê Minh Thuận Etbhc 200 = × 33 × = 58.86 cm Eo × 47 Trang - 12 MSSV:1413873 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chương THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM h 32 = = 0.97 D 33 E h 1.05 0.1ì ữì o ữ ì E1 E1 ữ D Ech = = D Eo 1.35htd E1 0, 71ì ì arctg ữ+ × × arctg h ÷ E1 D Eo π td 1.05 − 0.1× 0.97 × − 0.235 × 200 = 1.35 × 58.98 200 33 0.71× 0.235 × arctg × × arctg ÷+ ÷ 33 47 π 58.98 = 110.16 MPa ( - ) Tra toán đồ: Ta có: H 39 = = 1.18 < ⇒ D 33 Tra tốn đờ [3] 3-2 E tb 300 = = 2.72 Ech,m 110.16 ϕ = 40o Tra tốn đờ 3-2 ta - τ ax = p 0.0312 Tính τax: Áp lực lên tấm ép hình tròn: p = 0.6MPa ⇒ τax = τax × p = 0.0312 × 0.6 = 0.0187 MPa p Ứng suất cắt chủ động τ av τav = 10-4.(5 – 0.3ϕ).H = 10-4 ×(5 – 0.3×40)×39 = - 0.027daN/cm2 = - 0.0027MPa Lực dính tính tốn Ctt Ctt = C.K1.K2.K3 = 0.05×0.6×0.8×1.5 = 0.0360MPa Trong đó: C = 0.05MPa lực dính lớp cấp phối thiên nhiên Các hệ số Ki lấy Kiểm tra điều kiện: SVTH: Lê Minh Thuận Trang - 13 MSSV:1413873 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chương THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM C tt 0.0360 = = 0.0383MPa tr K cd 0.94 τax + τav = 0.0187 + (-0.0027) = 0.016MPa ≤ Kết luận: Thỏa điều kiện cắt trượt lớp CPTN 9.5.2 Kiểm toán cường độ kết cấu áo đường theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn ở đáy lớp Bê tông nhựa ở 15oC: 9.5.2.1 Ứng suất kéo uốn phát sinh đáy lớp mặt đường - Quy đổi lớp mặt thành lớp có modun đàn hời tương đương: Bảng 9.25 Quy đổi hai lớp BTN lớp có modun đàn hồi Chiều dày lớp vật liệu (cm) Lớp Lớp - Ei (MPa) 1800 1800 H (cm) Etb (MPa) 12 1800 Quy đổi hệ lớp (gờm tầng móng đất) hệ lớp: + Quy đổi lớp móng áo đường thành lớp có mudule đàn hời tương đương sau: Bảng 9.26 Quy đổi hai lớp tầng móng lớp có modun đàn hồi Chiều dày lớp vật liệu (cm) Lớp 27 Lớp 32 Ei (MPa) 300 200 H (cm) Etbk (MPa) 59 242.42 Xét đến hệ số điều chỉnh β : Do H 59 = = 1.79 < D 33 nên: β = 1, 24 Vậy kết cấu nhiều lớp đưa kết cấu lớp với lớp dày 59cm có module đàn hời trung bình : E tbhc = β.E tb = 1.24 × 242.42 = 300.6 MPa + Tính Ech,m: Ta có : Eo 47 = = 0.157 Etb ,hc 300.6 htd = 2h Etbhc 298.54 = × 59 × = 120.26 cm Eo × 47 h 59 = = 1.79 D 33 SVTH: Lê Minh Thuận Trang - 14 MSSV:1413873 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Ech ,m Chương THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM E h 1.05 0.1ì ữì o ữ ì Etb ,hc Etb ,hc ữ D = = D Eo 1.35htd Etb, hc 0, 71× × arctg ì ì arctg ữ ữ+ Etb ,hc D Eo π htd ( ) 1.05 − 0.1 ×1.79 × − 0.157 × 298.54 = 1.35 × 120.26 298.54 33 0.71× 0.157 × arctg ì ì arctg ữ+ ữ 33 47 120.26 = 180.39 MPa σ H4 BTNC loaïi :IA H3 BTNC loaïi :IIA H3+ H4 Etb H2 Cấ p phố i đádă m :0x4 Echung móng H1 Cấ p phố i thiê n nhiê n σ E0 Hình 9.7 Minh họa biểu đồ ứng suất kéo uốn tầng mặt BTN - Tra toán đồ: Ta có: H 11 = = 0.33 D 33 E tb 1800 = = 9.98 E ch,m 180.39 Tra toán đờ hình – 5, ta ứng śt kéo ́n đơn vị - σ ku = 1.9312MPa Tính ứng suất kéo uốn đáy lớp BTNC25: σ ku = σ ku p.k b = 1.9312 × 0.6 × 0.85 = 0.9849 MPa [3](3.10) Trong đó: kb = 0.85 hệ số xét đến đặc điểm phân bố ứng suất kết cấu áo đường dưới tác dụng tải trọng tính tốn bánh đơi với tải trọng trục tiêu chuẩn p = 0.6 MPa áp lực bánh xe tính toán tác dụng lên mặt đường SVTH: Lê Minh Thuận Trang - 15 MSSV:1413873 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chương THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM 9.5.2.2 Ứng suất kéo uốn cho phép đáy áo đường R ku tt = k1 k R ku = 0.4103 × 1× 2.8 = 1.1488MPa [3](3.11) Trong đó: Rku = 2.8MPa cường độ chịu kéo uốn giới hạn BTNC k2 = hệ số xét đến suy giảm cường đợ theo thời gian khí hậu đối với BTNC loại I 11.11 11.11 k1 = 0.22 = = 0.4103 Ne (3.25 × 106 )0.22 hệ sớ xét đến mỏi tải trọng trùng phục 9.5.2.3 Kiểm tra điều kiện: σku = 0.9849 MPa < R ku 1.1488 tt = = 1.222 MPa ku K cd 0.94 ku cd K Trong đó: hệ sớ cường độ chịu kéo uốn với độ tin cậy 90% Kết luận: Thỏa điều kiện kéo uốn tại đáy lớp BTNC12.5 loại A [3](Bảng 3-7) 9.6 THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG LỀ GIA CỐ 9.6.1 Số trục xe tiêu chuẩn 100kN xe Với đường có xe ta lấy Ntt lề gia cố bằng 50% Ntt xe giới liền kề: N LGC = 0.5 × N PXC = 0.5 × 865 = 433 tt tt TXTC/ngđ.làn [3]3.3.3 9.6.2 Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy xe thời hạn thiết kế (1 + p) t − (1 + 0.06)15 − Ne = × 365 × N tt = × 365 × 433 = 1.63 ×106 t −1 15−1 p(1 + p) 0.065(1 + 0.06) 9.6.3 Thiết kế cấu tạo Để thuận tiện cho công tác thi công, ta chọn kết cấu áo đường lề gia cố tương tự mặt đường xe chạy Trong đó, chiều dày tầng măt lớp tầng móng giữ ngun chiều dày lớp CPTN (lớp móng dưới) thử dần cho giá thành xây dựng thấp nhất thỏa mãn modun đàn hồi yêu cầu Bảng 9.27 Cấu tạo dự kiến kết cấu áo đường lề gia cố KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG PXC Vật liệu BTNC20 loại IA BTNC25 loại IA CPĐD Dmax=25 CPTN loại A SVTH: Lê Minh Thuận Chiều dày 27 32 KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG LGC Vật liệu BTNC20 loại IA BTNC25 loại IA CPĐD Dmax=25 CPTN loại A Trang - 16 Chiều dày 26 h1 MSSV:1413873 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chương THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM Tổng chiều dày 71 h1+37 Tổng chiều dày 9.6.4 Tính tốn thiết kế 9.6.4.1 Điều kiện tính tốn theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi cho phép 9.6.4.1.1 Mô đun đàn hồi yêu cầu E yc = a + b.lg N tt Trị số module đàn hồi yêu cầu xác định từ công thức: Theo TCVN 22TCN 211 – 06, với số trục xe tính tốn 200 ≤ N tt = 433 ≤ 500 (TXTC/ngđ/làn) ta xác định hằng sớ a, b từ hệ phương trình sau: [3]3.4.3 160 = a + b lg 200 a = 55.92 ⇔ 178 = a + b lg 500 b = 45.23 Ta tìm trị sớ module đàn hời u cầu: Eyc = 55.92 + 45.23xlog433= 175.15MPa Theo TCVN 22TCN 211 – 06, trị số module đàn hồi tối thiểu đối với đường cấp III tầng mặt cấp cao A1 Emin = 120MPa < Eyc = 175.15 MPa Vậy ta chọn Eyc= 175.15 MPa để thiết kế [3]3.4.3 9.6.4.1.2 Hệ số dự trữ cường độ độ võng Theo 22TCN 251-98, với đường thiết kế cấp III hệ sớ śt đảm bảo K = 1,3 nên độ tin cậy thiết kế 90% K cddv ⇒ Hệ số dự trữ cường độ độ võng = 1,1 [3]3.4.2 9.6.4.1.3 Điều kiện tính tốn theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi cho phép Ech ≥ K cddv E yc = 1.1× 175.15 = 192.67 MPa 9.6.4.2 Tính chiều dày lớp CPTN Cho h1=20cm Bảng 9.28 Quy đổi lớp áo đường lớp Chiều dày (cm) Etbk(30o) h4 420 h3 420 h2 27 300 h1 20 200 hk(cm) Etbk(MPa) 12 420 47 H(cm) Etbk (MPa) 59 283.47 254.14 Xét đến hệ số điều chỉnh β : H 59 = = 1.79 < D 33 Do nên tra bảng ta được: β =1.201 [3] Bảng 3-6 Vậy kết cấu nhiều lớp đưa kết cấu lớp với lớp dày 61cm có module đàn hời trung bình : Etb ,hc = β Etb = 1.201× 283.47 = 340.11 MPa Tính Ech kết cấu : SVTH: Lê Minh Thuận Trang - 17 MSSV:1413873 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chương THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM Eo 47 = = 0.138 Etb ,hc 340.11 Ta có : htd = 2h Etbhc 340.11 = × 59 × = 125.6 cm Eo × 47 h 59 = = 1.79 D 33 Hình 9.8 Sơ đồ quy đổi từ hệ nhiều lớp bán không gian đàn hồi Ech ,m E h 1.05 − 0.1× ÷× 1 − o ÷ × Etb ,hc Etb ,hc ÷ D = = D Eo 1.35htd Etb ,hc 0, 71ì ì arctg ì ì arctg ữ ÷+ Etb ,hc D Eo π htd ( ) 1.05 − 0.1×1.79 × − 0.14 × 340.11 = 1.35 ×125.6 340.11 33 0.71× 0.14 × arctg ì ì arctg ữ+ ữ 33 47 π 125.6 dv = 192.97 MPa > E yc × K cd = 192.67 MPa Kết luận: Bề dày lớp CPTN chọn h1=20cm 9.6.4.3 Kiểm toán kết cấu 9.6.4.3.1 Kiểm toán cường độ kết cấu áo đường theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt đất lớp cấp phối thiên nhiên lớp mặt BTN ở 60 oC: 9.6.4.3.1.1 Kiểm tra ứng suất cắt đất Các biến dạng dẻo cục bợ đất lớp vật liệu dính, cấu tạo kết cấu áo đường phải thoả mãn điều kiện: τ ax + τ av ≤ Trong đó: τ ax & τ av Ctt K ctrd [3] (3.7) lực cắt gây trượt tải trọng bánh xe tải trọng lớp bên gây lớp xét Ctt : lực dính tính tốn đất K ctrd = 0.94 : hệ số cường độ cắt trượt với độ tin cậy 90% [3]3.5.1 Ứng suất cắt hoạt động lớn τax SVTH: Lê Minh Thuận Trang - 18 MSSV:1413873 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC - Chương THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM Quy đổi lớp áo đường thành lớp tương đương sau: Bảng 9.29 Quy đổi hệ nhiều lớp lớp có modun đàn hồi Chiều dày (cm) Etbk h4 300 h3 300 h2 27 300 h1 20 200 hk Etbk 12 300 47 H Etbk (Mpa) 59 263.06 254.14 Hình 9.9 Quy đổi hệ nhiều lớp hệ hai lớp để kiểm tốn đất Xét đến hệ sớ điều chỉnh β : H 59 = = 1.79 < D 33 Do nên tra bảng ta được: β =1.2 [3] Bảng 3-6 Vậy kết cấu nhiều lớp đưa kết cấu lớp với lớp dày 58cm có module đàn hời trung bình : Etbhc = β Etb = 1.2 × 263.06 = 315.7 MPa Ta thấy E tbhc = 315.7 MPa > 300 MPa không hợp lý Modun đàn hời trung bình tính lại theo cơng thức bình quân gia quyền: E tb = - 300 ×12 + 254.14 × 48 = 267.8 MPa 12 + 47 Tra tốn đồ: Nền đường đất dính (á sét) có góc nợi ma sát ϕ = 20o ; Eo = 47MPa Ta có: H 59 = = 1.79 ≥ ⇒ D 33 Tra tốn đờ [3] 3-3 E tb 267.8 = = 5.6 Eo 47 ϕ = 20o Tra tốn đờ 3-3 ta - τ ax = p 0.021 Tính τax: Áp lực lên tấm ép hình tròn: p = 0.6MPa SVTH: Lê Minh Thuận Trang - 19 MSSV:1413873 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC ⇒ τax = Chương THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM τax × p = 0.021× 0.6 = 0.0126 MPa p Ứng suất cắt chủ động τav Ứng suất cắt chủ động xác định từ công thức: τav = 10-4.(5 – 0.3ϕ).H = 10-4 ×(5 – 0.3×20)×59 = - 0.006daN/cm2 = - 0.0006MPa Lực dính tính tốn Ctt Ctt = c.K1.K2.K3 = 0.038×0.9×1.0×1.5 = 0.0513MPa [3](3.8) Trong đó: c = 0.038 MPa lực dính đất K = 0.9 hệ số xét đến suy giảm sức chống cắt trượt đất chịu tải động lấy cho lề gia cố K = 1.0 hệ số xét đến yếu tố tạo làm việc không đồng nhất kết cấu lấy cho lề gia cố K3 = 1.5 hệ số xét đến tăng sức chống trượt đất Kiểm tra điều kiện: τax + τav = 0.0126 + (-0.0006) = 0.0115MPa ≤ Kết luận: Thỏa điều kiện cắt trượt đất Ctt 0.0513 = = 0.0546MPa K ctrd 0.94 9.6.4.3.1.2 Kiểm tra ứng suất cắt lớp cấp phối thiên nhiên Tiến hành tương tự, ứng suất cắt lớp móng dưới cần đảm bảo phương trình [3] (3.7) Ứng suất cắt hoạt động lớn τax - Quy đổi lớp mặt lớp móng áo đường thành lớp tương đương sau: Bảng 9.30 Quy đổi hệ nhiều lớp lớp có modun đàn hồi Chiều dày (cm) Etbk h4 300 h3 300 h2 27 300 H Etbk (Mpa) 38 300 Hình 9.10 Quy đổi hệ nhiều lớp hệ hai lớp để kiểm tốn lớp móng CPTN Xét đến hệ số điều chỉnh β : Do H 38 = = 1.15 < D 33 SVTH: Lê Minh Thuận nên hệ số hiệu chỉnh tra theo bảng [3]3.6: Trang - 20 MSSV:1413873 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chương THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM H D = 1: β = 1.107 H = 1.25 : β = 1.136 ⇒ H = 1.15 : β = 1.12 D D Vậy kết cấu nhiều lớp đưa kết cấu lớp với lớp dày 38cm có module đàn hời trung bình : E tbhc = β.E tb = 1.12 × 300 = 336 MPa Ta thấy E tbhc = 336 MPa > 300 MPa không hợp lý Modun đàn hời trung bình tính lại theo cơng thức bình qn gia quyền: E tb = 300 MPa Quy đổi lớp CPTN đường thành hệ bán không gian đàn hồi: Eo 47 = = 0.235 E1 200 Ta có : htd = 2h Etbhc 200 = × 20 × = 35.67 cm Eo × 47 h 20 = = 0.61 D 33 Ech ,m E h 1.05 0.1ì ữì o ữ ì E1 E1 ữ D = = D Eo 1.35htd E1 0, 71ì ì arctg ữ+ ì ì arctg h ÷ E1 D Eo π td 1.05 − 0.1× 0.61× − 0.235 × 200 = 1.35 × 36.39 200 33 0.71× 0.235 × arctg ì ì arctg ữ+ ữ 33 47 π 36.39 = 85.82MPa ( - ) Tra tốn đồ: Ta có: H 39 = = 1.18 < ⇒ D 33 SVTH: Lê Minh Thuận Tra tốn đờ [3] 3-2 Trang - 21 MSSV:1413873 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chương THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM E tb 300 = = 3.5 E ch,m 85.82 ϕ = 40o Tra tốn đờ 3-2 ta - τ ax = p 0.0269 Tính τax: Áp lực lên tấm ép hình tròn: p = 0.6MPa ⇒ τax = τax × p = 0.0269 × 0.6 = 0.01614 MPa p Ứng suất cắt chủ động τ av τav = 10-4.(5 – 0.3ϕ).H = 10-4 ×(5 – 0.3×40)×39 = - 0.026daN/cm2 = - 0.0027MPa Lực dính tính tốn Ctt Ctt = C.K1.K2.K3 = 0.05×0.9×1.0×1.5 = 0.0675MPa Trong đó: C = 0.05MPa lực dính lớp cấp phối thiên nhiên Các hệ số Ki lấy Kiểm tra điều kiện: τax + τav = 0.0161 + (-0.0027) = 0.0134MPa ≤ Kết luận: Thỏa điều kiện cắt trượt lớp CPTN C tt 0.0675 = = 0.0718MPa tr K cd 0.94 9.6.4.3.2 Kiểm toán cường độ kết cấu áo đường theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn ở đáy lớp Bê tông nhựa ở 15oC: 9.6.4.3.2.1 Ứng suất kéo uốn phát sinh đáy lớp mặt đường - Quy đổi lớp mặt thành lớp có modun đàn hồi tương đương: Bảng 9.31 Quy đổi hai lớp BTN lớp có modun đàn hồi Chiều dày lớp vật liệu (cm) Lớp Lớp - Ei (MPa) 1800 1800 H (cm) Etb (MPa) 12 1800 Quy đổi hệ lớp (gồm tầng móng đất) hệ lớp: + Quy đổi lớp móng áo đường thành lớp có mudule đàn hồi tương đương sau: Bảng 9.32 Quy đổi hai lớp tầng móng lớp có modun đàn hồi Chiều dày lớp vật liệu (cm) Lớp 27 Lớp 20 SVTH: Lê Minh Thuận Ei (MPa) 300 200 Trang - 22 H (cm) Etbk (MPa) 47 254.14 MSSV:1413873 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chương THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM Xét đến hệ số điều chỉnh β : Do H 47 = = 1.42 < D 33 nên hệ số hiệu chỉnh tra theo bảng [3]3.6: H D = 1.25 : β = 1.136 H = 1.5 : β = 1.178 ⇒ H = 1.42 : β = 1.172 D D Vậy kết cấu nhiều lớp đưa kết cấu lớp với lớp dày 59cm có module đàn hời trung bình : E tbhc = β.E tb = 1.172 × 254.14 = 297.9 MPa + Tính Ech,m: Ta có : Eo 47 = = 0.158 Etb ,hc 297.9 htd = 2h Etb ,hc Eo = × 47 × 297.9 = 95.73 cm × 47 h 47 = = 1.42 D 33 Ech ,m E h 1.05 0.1ì ữì o ữ ì Etb ,hc Etb ,hc ữ D = = D Eo 1.35htd Etb ,hc 0, 71× × arctg × × arctg ÷ ÷+ Etb ,hc D Eo π htd ( ) 1.05 − 0.1× 1.42 × − 0.159 × 297.9 = 1.35 × 95.73 297.9 33 0.71× 0.159 × arctg ì ì arctg ữ+ ữ 33 47 π 95.73 = 158.85 MPa SVTH: Lê Minh Thuận Trang - 23 MSSV:1413873 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chương THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM σ H4 BTNC loaïi :IA H3 BTNC loại :IIA H3+ H4 Etb H2 Cấ p phố i đádă m :0x4 Echung móng H1 Cấ p phố i thiê n nhiê n σ E0 Hình 9.11 Minh họa biểu đồ ứng suất kéo uốn tầng mặt BTN - Tra tốn đồ: Ta có: H 12 = = 0.36 D 33 E tb 1800 = = 11.33 E ch,m 158.85 Tra tốn đờ hình – 5, ta ứng suất kéo uốn đơn vị - σ ku = 1.9441MPa Tính ứng suất kéo uốn đáy lớp BTNC25: σ ku = σ ku p.k b = 1.9441× 0.6 × 0.85 = 0.9915 MPa [3](3.10) Trong đó: kb = 0.85 hệ số xét đến đặc điểm phân bố ứng suất kết cấu áo đường dưới tác dụng tải trọng tính tốn bánh đơi với tải trọng trục tiêu chuẩn p = 0.6 MPa áp lực bánh xe tính tốn tác dụng lên mặt đường 9.6.4.3.2.2 Ứng suất kéo uốn cho phép đáy áo đường R ku tt = k1 k R ku = 0.4772 × × 2.8 = 1.3362MPa Trong đó: Rku = 2.8MPa cường độ chịu kéo uốn giới hạn BTNC loại I k2 = 1.0 hệ số xét đến suy giảm cường độ theo thời gian khí hậu đới với BTNC loại I 11.11 11.11 k1 = 0.22 = = 0.4772 Ne (1.65 × 106 )0.22 hệ số xét đến mỏi tải trọng trùng phục 9.6.4.3.2.3 Kiểm tra điều kiện: SVTH: Lê Minh Thuận Trang - 24 MSSV:1413873 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chương THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM σ ku = 0.9915 MPa K < R ku 1.3362 tt = = 1.4216MPa ku K cd 0.94 ku cd Trong đó: hệ sớ cường đợ chịu kéo uốn với độ tin cậy 90% Kết luận: Thỏa điều kiện kéo uốn tại đáy lớp BTNC25 loại IA [3](Bảng 3-7) Bảng 9.33 Kết tính tốn áo đường mềm KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG PXC KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG LGC Vật liệu Chiều dày (cm) Vật liệu Chiều dày (cm) BTNC12.5 loại A BTNC12.5 loại IA BTNC19 loại A BTNC19 loại IA CPĐD Dmax=25 27 CPĐD Dmax=25 26 CPTN loại A 32 CPTN loại A 20 Tổng chiều dày 71 Tổng chiều dày 58 Hình 9.12 Các lớp kết cấu áo đường SVTH: Lê Minh Thuận Trang - 25 MSSV:1413873 ... Chương THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM Vậy kết cấu nhiều lớp đưa kết cấu lớp với lớp dày 87cm có module đàn hời trung bình : Etbhc = β Etb = 1.24 × 245.08 = 303.9 MPa Tính Ech kết cấu. .. VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Tổng chiều dày Chương THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM 71 9.5 KIỂM TOÁN KẾT CẤU 9.5.1 Kiểm toán cường độ kết cấu áo đường theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt đất lớp... NGHIỆP ĐẠI HỌC Chương THIẾT KẾ KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG MỀM H D = 1: β = 1.107 H = 1.25 : β = 1.136 ⇒ H = 1.15 : β = 1.12 D D Vậy kết cấu nhiều lớp đưa kết cấu lớp với lớp dày