kết cấu (SN) và chiều dày các lớp (Di) .
6.1 Sau khi thiết kế cấu tạo kết cấu áo đường, nhiệm vụ tiếp theo là tính toán để xác định chỉ số kết cấu (SN) và chiều dày từng lớp (Di) của kết cấu áo đường, nhằm bảo đảm mặt đường đủ kết cấu (SN) và chiều dày từng lớp (Di) của kết cấu áo đường, nhằm bảo đảm mặt đường đủ cường độ, độ bền và chất lượng khai thác, có thể chịu được tổng lượng xe cộ dự báo trong suốt thời hạn thiết kế của dự án.
6.2 Phương pháp thiết kế áo đường mềm của AASHTO lấy tiêu chuẩn trạng thái giới hạn “chỉ số khả năng phục vụ (PSI)” của kết cấu áo đường làm thông số đặc trưng cho chất lượng khai thác khả năng phục vụ (PSI)” của kết cấu áo đường làm thông số đặc trưng cho chất lượng khai thác sử dụng của mặt đường.
6.3 Phương trình thiết kế cơ bản sử dụng cho áo đường mềm trong tiêu chuẩn này là rút ra từ các kết quả thử nghiệm các kết cấu áo đường mềm của AASHTO. các kết quả thử nghiệm các kết cấu áo đường mềm của AASHTO.
6.3.1 Phương trình để xác định SN có nguyên dạng sau (với đơn vị đo của MR là psi) log10W18 = log10W18 = 10 R o 10 10 R 5.19 PSI log 4.2 1.5 Z S 9.36 log SN 1 0.2 2.32 log M 8.07 1094 0.40 SN 1 ; (8) Khi dùng đơn vị đo MR là MPa (theo hệ thống đo lường SI) thì phương trình trên viết thành:
log10W80 = 10 R o 10 10 R 5,19 PSI log 4,2 1,5 Z S 9,36 log SN 1 0,2 2,32 log M 3,06 1094 0, 40 SN 1 ; (9) trong đó:
SN - chỉ số kết cấu áo đường mềm;
W80 - tổng số lần tác dụng của tải trọng trục đơn tương đương 80 KN (18 Kíp) trong cả thời hạn phục vụ (thời hạn thiết kế);
R - độ tin cậy, với giả thiết mọi số liệu đầu vào đều mang giá trị trung bình; %; ZR - độ lệch trung bình tiêu chuẩn tương ứng với độ tin cậy R (Bảng 9);
So - độ lệch tiêu chuẩn toàn bộ;
MR - mô đun đàn hồi có hiệu của vật liệu (đất) nền đường, psi trong phương trình (8); MPa trong phương trình (9);
PSI - độ tổn thất tính toán khả năng phục vụ
PSI = po - pt ; (10) po - khả năng phục vụ ban đầu;
27
6.3.2 Phương trình để xác định chiều dày các lớp có dạng sau:
2,54 SN = a1D1 + a2D2 + a3D3 +…; (11) trong đó:
a1, a2, a3 - hệ số lớp của lớp mặt, lớp móng trên và lớp móng dưới (Hình 7 đến Hình 11) và các công thức ở điều 6.4.8;
D1, D2, D3 - chiều dày tính bằng cm của lớp mặt, lớp móng trên và lớp móng dưới.
6.3.3 Có thể dùng toán đồ (Hình 4) để xác định trị số của chỉ số kết cấu SN khi đã biết các thông số đầu vào (xem ví dụ tính toán ở Hình 4. Trình tự tiến hành theo các mũi tên trên toán đồ). số đầu vào (xem ví dụ tính toán ở Hình 4. Trình tự tiến hành theo các mũi tên trên toán đồ).
6.3.4 Có thể dùng chương trình tính toán SN và chiều dày áo đường trên máy tính PC (phụ lục G). Trong Excel có thể dùng công cụ Goal Seek để giải phương trình có 1 ẩn số SN bằng phương G). Trong Excel có thể dùng công cụ Goal Seek để giải phương trình có 1 ẩn số SN bằng phương pháp gần đúng.
Xem các ví dụ tính toán ở phụ lục F.
6.3.5 Phương trình chỉ số kết cấu SN (phương trình (11) trong 6.3.2) không phải chỉ có một lời giải duy nhất mà còn có nhiều tổ hợp các chiều dày của các lớp thoả mãn phương trình. Khi chọn giải duy nhất mà còn có nhiều tổ hợp các chiều dày của các lớp thoả mãn phương trình. Khi chọn lựa trị số thích hợp của chiều dày các lớp cần xem xét về điều kiện cấu tạo, giá thành của việc thi công và bảo dưỡng để loại trừ khả năng đưa ra một kết cấu áo đường không hợp lý.
6.3.6 Để tránh hư hỏng, nứt vỡ, chiều dày tối thiểu của các lớp bê tông nhựa thuộc lớp mặt, chiều dày tối thiểu của lớp móng trên làm bằng vật liệu hạt không được nhỏ hơn trị số quy định ở Bảng dày tối thiểu của lớp móng trên làm bằng vật liệu hạt không được nhỏ hơn trị số quy định ở Bảng 5, tuỳ theo tổng số trục xe đơn tương đương thiết kế W80.
28
29
Bảng 5- Chiều dày tối thiểu của các lớp trong áo đường mềm tuỳ theo ESAL’s
Tổng số trục xe đơn tương đương thiết kế cho một làn
xe (ESAL’s)-W80
Chiều dày tối thiểu , cm Các lớp Bê
tông nhựa tầng mặt
Lớp móng trên rải trực tiếp dưới tầng mặt Bê tông nhựa
Bằng vật liệu hạt Bằng vật liệu hạt trộn nhựa đường <50.000 2,5 (hoặc xử lý bề mặt) 10 - 50.001 - 150.000 5 10 - 150.001 - 500.000 7 10 - 500.001 - 2.000.000 8 15 - 2.000.001 - 5.000.000 9 15 - 5.000.001 - 7.000.000 10 15 - 7.000.001 - 10.000.000 12 (10) - 7 10.000.001 - 15.000.000 15 (10) - 8 15.000.001 - 20.000.000 18 (12) - 9 > 20.000.000 20 (>12) - 10 CHÚ THÍCH
1) Khi ESAL’s > 7.000.000 lớp móng trên phải là lớp vật liệu hạt trộn nhựa đường (như đá dăm đen, Hỗn hợp cấp phối đá chặt gia cố nhựa nóng (ATB), Bê tông nhựa bán rỗng, Bê tông nhựa nguội, Bê tông nhựa tái chế) hoặc là phối đá chặt gia cố nhựa nóng (ATB), Bê tông nhựa bán rỗng, Bê tông nhựa nguội, Bê tông nhựa tái chế) hoặc là lớp vật liệu hạt gia cố chất liên kết vô cơ (như cấp phối đá dăm gia cố xi măng…). Xem thêm điều 5.4.