2.6. PHƯƠNG ÁN ĐẦU TƯ PHÂN KÌ
2.6.2.1. Kiểm tra cường độ trung của kết cấu theo tiêu chuẩn về độ võng đàn hồi cho phép
Theo kết quả tính toán được ở trên, ta có modun đàn hồi yêu cầu là : = 125,25
(Mpa)
Để kiểm tra tính ổn định của kết cấu áo đường theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi giới hạn, điều kiện kiểm tra là:
≥ .
ℎ
Chuyển hệ nhiều lớp về hệ 2 lớp bằng cách đổi nhiều lớp kết cấu áo
đường lần lượt hai lớp một từ dưới lên theo công thức:
Trong đó: k = Lớp KC Cấp phối thiên nhiên loại A CPĐDL Ⅰ Láng nhựa 2 lớp
Với H/D = 56/33 = 1,697 nên trị số của kết cấu được nhân thêm một hệ số điều
chỉnh β = f ( ) . Tra bảng 3-6 [1] được β = 1,194.
Vậy:
= . = 1,194.224,18 = 267,67
Dùng toán đồ Kogan xác định mô đun đàn hồi chung của đường với :
H { 0 tb ⇒ Ech = 0,577.267,67=154,44(MPa) Với hệ số tin cậy thiết kế=0,85, ta có = 1,06 .Eyc = 1,06.125,25 = 133 (MPa) So sánh: ℎ = 154,44 > . = 133 ( )
Vậy KCAD đảm bảo tiêu chuẩn về độ võng đàn hồi.
2.6.2.2. Kiểm tra tiêu chuẩn cắt trượt trong nền đất và các lớp vật liệu đính kèm dính kết Kiểm tra đất nền :
Quy đổi các lớp vật liệu bên trên về 1 lớp, thể hiện ở bảng sau :
STT
2
Với H/D = 56/33 = 1,697 nên trị số của kết cấu được nhân thêm một hệ số điều chỉnh β = f ( ) . Tra bảng 3-6 [1] được β = 1,194. Vậy:
= . = 1,194.224,18 = 267,67 Điều kiện kiểm tra:
+
ax av
Xác định ứng suất cắt hoạt động lớn nhất Tax
= 1,697 và
Tra toán đồ 3-2 [1]:
Ta được Tax/p = 0,0167 với tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn P = 100 kN nên theo bảng 3-1 [1] ta có áp lực tính toán trên mặt đường p = 0,6 MPa
Tax = 0,0167.0,6 = 0,0100 MPa
Xác định ứng suất cắt do trọng lượng bản thân Tav
H = 56 cm, φ = 24˚ tra toán đồ 3-4 [5]: Ta được Tav = -0,0012 MPa = Tax + Tav = 0,0100 + (-0,0012) = 0,0088 MPa Xác định lực dính tính toán : Ctt = C.K1.K2.K3 Trong đó:
- C: lực dính của đất nền hoặc vật liệu kém dính C = 0,032 (MPa)
- K1 : Hệ số xét đến sự giảm khả năng chống cắt dưới tác dụng của tải trọng trùng phục (K1= 0,6,)
- Hệ số xét đến sự làm việc không đồng nhất của kết cấu, với lưu lượng tính toán trên một làn(Ntt=126 trục/làn.ngày đêm) >100 xe K2= 0,8 (tra bảng 3-8[3]),
- Hệ số xét đến sự gia tăng sức chống cắt trượt của đất , K3=1,5 do đất là á cát.
Ctt = 0,032.0,6.0,8.1,5 = 0,023
- Độ tin cậy thiết kế =0,85; tra bảng 3-7[3], ta được hệ số cường độ về cắt trượt:
= 0,90
Như vậy: Tax + Tav = 0,0088 (MPa) < =0,023
0,90 = 0,026 (MPa)
Vậy đất nền đảm bảo điền kiện cân bằng trượt Kiểm tra lớp 2 : cấp phối thiên nhiên loại A :
Lớp trên là :
28
STT Vật liệu 1
Xác định Ech ở trên mặt lớp Cấp phối thiên nhiên loại A E1 = Etr vl = 200 (MPa)
E0/E1 = 42 / 200 = 0.210 H/D = 41 / 33 = 1.242
Tra toán đồ Hình 3-1, với 2 tỷ số trên ta xác định được: Ech/E1 = 0.550
Module đàn hồi chung của kết cấu:
Ech = 0.550 × 200 = 110.00 (MPa) Sử dụng toán đồ 3-2, với các tỷ số sau: H/D = 15 / 33 = 0.455 E1/E2 = 300 / 110.00 = 2.727 = 400 Tra được: Tax/p = 0.0683 p= 0.6 (MPa)
Ứng suất cắt hoạt động do tải trọng bánh xe tính toán gây ra:
Tax= 0.0683×0.6 = 0.0410 (MPa)
Sử dụng toán đồ hình 3-4, với các thông số sau: H = 15 (cm)
Tra được ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân các lớp kết cấu gây ra: Tav= -0.0011 − Lực dính tính toán: Trong đó: K1 Ntt K2 − Đất nền là: Do đó: Vậy: Ctt
Độ tin cậy thiết kế
Tra bảng 3-7, ta được hệ số cường độ về cắt trượt: Kcđtr
Kiểm tra điều kiện về cắt trượt: Tax + Tav
Ctt/Kcđtr
Tax + Tav
Vậy lớp cấp phối thiên nhiên loại A đảm bảo điều kiện cân bằng trượt.
29
2.6.3. Kiểm toán phương án đầu tư phân kỳ 10 năm tiếp theo (với Eyc=162 Mpa)
2.6.3.1. Kiểm toán theo độ võng đàn hồi cho phép.
Giả thiết mô đun đàn hồi của mặt đường cũ sau 5 năm đưa vào khai thác bằng 95% trị số mô đun đàn hồi ban đầu .
Esau = 95%.Ech = 0,95.154,44 = 147 Mpa.
Để nâng cấp mặt đường A2, thành mặt đường cấp cao A1 thiết kế năm 15, ta rải lớp BTNC 12,5 và BTNC 19 lên kết cấu cũ. Tăng 1cm cho lớp mặt dưới BTNC 19.
10 năm sau, nâng cấp kết cấu áo đường thành cấp cao A1 bằng cách thêm lên trên mặt đường cũ các lớp mặt sau ( tính từ trên xuống ).
Bảng 2-23. Các đặc trưng của vật liệu kết cấu áo đường
hi
4 6
Tương tự các phần quy đổi hệ nhiều lớp thành một lớp cho kiểm toán độ võng đàn hồi, quy đổi hai lớp thành 1 lớp :
Lớp KC BTNC 19 BTNC 12,5
chỉnh β = f ( ) . Tra bảng 3-6 [1] được β = 0,965.
= . = 0,965.391 = 377
Dùng toán đồ Kogan xác định mô đun đàn hồi chung của đường với :
H
{
0
tb
⇒ Ech = 0,473.377=178,3(MPa) Với hệ số tin cậy thiết kế=0,85, ta có = 1,06
.Eyc = 1,06.162= 172 (MPa) So sánh:
30
Vậy KCAD đảm bảo tiêu chuẩn về độ võng đàn hồi.
31