Lớp kết cấu (từ dưới lên)
Lớp móng cũ
Bê tông nhựa chặt loại I 12.5 mm (đá dăm ≥ 50%)
Bê tông nhựa chặt loại I 9.5 mm (đá dăm ≥ 50%)
2.5.2. Kiểm toán phương án kết cấu áo đường cho giai đoạn đầu tư xây dựng phân kỳ 10 năm còn lại dựng phân kỳ 10 năm còn lại
2.5.2.1. Kiểm tra cường độ chung của kết cấu theo tiêu chuẩn về độ võng đàn hồi cho phép đàn hồi cho phép
- Xác định module đàn hồi yêu cầu:
31
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI
BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ – ĐƯỜNG ĐÔ THỊ
Cấp đường
III
- Theo tiêu chuẩn này kết cấu được xem là đủ cường độ khi trị số mô đun đàn hồi chung của cả kết cấu nền áo đường (hoặc của kết cấu áo lề có gia cố) Ech
lớn hơn hoặc bằng trị số mô đun đàn hồi yêu cầu Eyc nhân thêm với một hệ số dự trữ cường độ về độ võng Kcddv được xác định tuỳ theo độ tin cậy mong muốn.
E
ch
Trong đó :
Kcddv : phụ thuộc vào hệ số độ tin cậy theo Bảng 3-2 - 22TCN-211-06, Kcddv 1.10 (hệ số độ tin cậy bằng 0.9); Eyc 167.38( Mpa) ,
Ech Kcddv Eyc 1.10 167.38 184.1( Mpa) .
a. Xác định Ech
- Quy đổi hệ nhiều lớp về hệ 2 lớp với trị số module đàn hồi trung bình Etb' với biểu thức:
Trong đó:
k=h2/h1, t=E1/E2, với h1 và h2 là chiều dày lớp trên và lớp dưới của áo đường, E1 và E2 là modun đàn hồi của vật liệu lớp trên và lớp dưới.
- Việc đổi hệ nhiều lớp và hệ 2 lớp được tiến hành từ dưới lên, có hai lớp vật liệu quy đổi về một lớp bề dày H’ = h1 + h2 và có trị số mô đun đàn hồi Etb'
tính theo (2-38).
- Sau đó lại xem lớp H’ (với Etb' ) là lớp dưới và tiếp tục quy đổi nó cùng với lớp trên nó thành một lớp có bề dày H = H’+ h3 và Etb' tính theo (2-38) nhưng với Etb' lớp này đóng vai trò E1 và K = h3/H’, t=E3/ Etb' .
32
ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI KHOA CẦU ĐƯỜNG
BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ – ĐƯỜNG ĐÔ THỊ
- Sau khi quy đổi nhiều lớp áo đường về một lớp thì cần nhân thêm với Etb'
một hệ số điều chỉnh β xác định theo Bảng 3-6-22TCN-211-06 để được trị số Etbdc :
dc
E
tb
Trong đó:
H: là bề dày toàn bộ của kết cấu áo đường; D: đường kính vệt bánh xe tính toán;
Tỷ số H/D và tra theo theo Bảng 3-6-22TCN-211-06.
- Xác định module đàn hồi chung của hệ kết cấu theo quan hệ trên toán đồ Kogan:
E
ch
E1
Trong đó:
E1: là mondule đàn hồi trung bình đã điều chỉnh E1 Etbdc
Kết quả quy đổi hệ nhiều lớp về một lớp được thể hiện ở bảng dưới đây: Bảng 2-31. Kết quả quy đổi hệ nhiều lớp về 2 lớp từ dưới lên để tìm
Loại kết cấu
Lớp móng cũ Bê tông nhựa chặt loại I 12.5 mm (đá dăm ≥ 50%)
Bê tông nhựa chặt loại I 9.5 mm (đá dăm ≥ 50%) Xét hệ số điều chỉnh: H D 56 33 1.697 1.187 Module đàn hồi trung có điều chỉnh:
E tbdc E tb' 1.187 325.02 385.8( Mpa) Module đàn hồi trung của cả kết cấu: E ch f dc E tb
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI KHOA CẦU ĐƯỜNG
BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ – ĐƯỜNG ĐÔ THỊ
Ech 0.484 Etbdc 0.484 385.8 186.7( Mpa) .
b. Kết luận và nhận xét
Kết quả kiểm toán: Ech 186.7 K cddv E yc 184.1( Mpa)
Kết luận: Vậy có thể thấy cấu tạo kết cấu áo đường dự kiến đảm bảo đạt yêu cầu cường độ theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi cho phép. 2.5.2.2. Kiểm tra cường độ kết cấu theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn trong các lớp vật liệu liền khối trong các lớp betong nhựa
Kết cấu coi là đảm bảo đủ cường độ theo tiêu chuẩn keeo uốn trong các lớp vật liệu liền khối trong các lớp betong nhựa khi thỏa mãn điều kiện sau:
ku
Trong đó:
ku: ứng suất chịu kéo uốn lớn nhất phát sinh ở đáy lớp vật liệu liền khối dưới tác dụng của tải trong bánh xe;
Ruku : cường độ chịu kéo uốn tính toán của lớp vật liệu liền khối; Kcdku : hệ số cường độ về chịu kéo uốn tùy thuộc vào độ tin cậy (tra theo bảng 3-7 của 22TCN-211-06), Kcdku 0.94 (hệ số độ tin cậy là 0.9).
- Xác định ứng suất kéo uốn lớn nhất ở đáy các lớp betong nhựa
+ Ứng suất kéo uốn lớn nhất phát sinh ở đáy lớp vật liệu liền khối ku
được xác định theo biểu thức dưới đây:
ku ku p kb (2-42)
Trong đó:
p: áp lực bánh của tại trọng trục tính toán p = 0.6 Mpa;
kp: 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:
kb = 0.85: cụm bánh đôi (tải trọng trục tiêu chuẩn);
kb = 1.0: cụm bánh đơn (tải trọng trục đặc biệt nặng nhất);
ku: ứng suất kéo uốn đơn vị, xác định theo toán đồ Hình 3-5 theo 22TCN-211-06;
34
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI KHOA CẦU ĐƯỜNG
BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ – ĐƯỜNG ĐÔ THỊ
Trong đó:
h1: tổng bề dày các lớp kết cấu kể từ đáy lớp được kiểm tra kéo uốn trở lên đến bề mặt áo đường;
E1: module dàn hồi trung bình của các lớp nằm trong phạm vi h1,
E E i h i 1 hi phạm vi h1); D: đường kính vệt bánh xe tính toán;
Ech.m: module dàn hồi chung của nền đất và các lớp nằm phía dưới đáy lớp vật liệu liền khối được kiểm tra.
+ Việc quy đổi tầng 2 lớp một đối với betong nhựa lớp trên được thực hiện dưới bảng sau:
Bảng 2-32. Kết quả quy đổi tầng 2 lớp một từ dưới lên để tìm Etb'
Loại kết cấu
Lớp móng cũ
Bê tông nhựa chặt loại I- 12.5mm (đá dăm 50%)
+ Xét hệ số điều chỉnh:
t
H
D 50
33 1.512 1.171 + Module đàn hồi trung bình của hệ:
E tb E tb' 1.171 453.8 531.4( Mpa) + Xác định ứng suất kéo uốn đơn vị ku:
Với
(tra toán đồ Kogan hình 3-1 của 22TCN-211-06)
Ech.m 0.39 Etb 0.39 531.4 207.25(Mpa)
35
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI KHOA CẦU ĐƯỜNG
BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ – ĐƯỜNG ĐÔ THỊ
Tra toán đồ Kogan ở hình 3-5 của 22TCN-211-06 với các chỉ số sau để tính ku ở đáy lớp betong nhựa lớp trên:
Với
+ Như vậy ứng suất kéo uốn lớn nhất phát sinh ở đáy lớp vật liệu liền khối σku
kukup kb 2.453 0.6 0.85 1.25( Mpa)
- Việc quy đổi tầng 2 lớp một đối với betong nhựa lớp dưới được thực hiện dưới bảng sau:
Bảng 2-33. Kết quả quy đổi tầng 2 lớp một từ dưới lên để tìm Etb'
Loại kết cấu Lớp móng cũ + Xét hệ số điều chỉnh: t H D 42 33 1.273 1.147 + Module đàn hồi trung bình của hệ:
Etb Etb' 1.147 296.88 340.52 Mpa
+ Xác định ứng suất kéo uốn đơn vị ku:
H
Với
E
Ech. m 0.477 Etb 0.477 340.52 162.43(Mpa)
Tra toán đồ Kogan ở hình 3-5 của 22TCN-211-06 với các chỉ số sau để tính ku ở đáy lớp betong nhựa lớp trên:
Với
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI KHOA CẦU ĐƯỜNG
BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ – ĐƯỜNG ĐÔ THỊ
+ Như vậy ứng suất kéo uốn lớn nhất phát sinh ở đáy lớp vật liệu liền khối σku
kukup k b 1.845 0.6 0.85 0.941 Mpa
- Xác định cường độ kéo uốn của vật liệu
+ Cường độ kéo uốn tính toán của vật liệu liền khối xác định theo công thức:
tt
Trong đó:
Rku: cường độ chịu kéo uốn tính toán kéo uốn giới hạn ở nhiệt độ tính toán và ở tuổi mẫu tính toán;
k2: hệ số xét đến sự suy giảm cường độ theo thời gian so với các tác nhân về khi hậu thời tiết;
k1: hệ số xét đến sự suy giảm cường độ do vật liệu bị mỏi dưới tác dụng của tải trọng trùng phục. Lấy đối với bê tông nhựa: k
1
trục xe tính toán tích lũy trong suối thời hạn thiết kế thông qua trên một làn xe, thời hạn thiết kế lấy bằng 15 năm đối với lớp bê tông nhựa chặt loại I,( Ne
Bảng 2-34. Kết quả quy đổi tầng 2 lớp một từ dưới lên để tìm E '
Loại kết cấu
Bê tông nhựa chặt loại I-12.5mm (đá dăm
50%)
Bê tông nhựa chặt loại I-9.5mm (đá dăm
35%) b. Kết luận và nhận xét
- Đối với betong nhựa lớp trên:
=> Thỏa mãn điều kiện của biểu thức (2-41) - Đối với betong nhựa lớp dưới:
37
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ – ĐƯỜNG ĐÔ THỊ
ku0.941 Mpa
=> Thỏa mãn điều kiện của biểu thức (2-41)
Kết luận: Như vậy kết cấu áo được đạt điều kiện cường độ kết cấu theo tiêu chuẩn kéo uốn đối với cả hai lớp bê tông nhựa.
38
TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com
KHOA CẦU ĐƯỜNG
BỘ MÔN ĐƯỜNG Ô TÔ – ĐƯỜNG ĐÔ THỊ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Dương Ngọc Hải, Nguyễn Xuân Trục. Thiết kế đường ô tô tập 2. Nhà xuất bản giáo dục, 2007.
[2] TCCS 2013, Tiêu chuẩn khảo sát thiết kế nền đường ô tô đắp trên đất yếu (Dự thảo), 2013
[3] TCVN 4054-2005, Đường ô tô - Yêu cầu thiết kế, 2005.
[4] Q. Cao Mừng, “Đồ án thiết kế công trình Nền - Mặt đường,” Đại học xây dựng, 2016.
[5] 22 TCN 211-06, Áo đường mềm - Các yêu cầu và chỉ dẫn thiết kế, 2006.
[6] TCVN 8819:2011, Mặt đường bê tông nhựa nóng - Yêu cầu thi công và nghiệm thu, 2011.
[7] TCVN 8858:2011, Móng cấp phối đá dăm và cấp phối thiên nhiên gia cố xi măng trong kết cấu áo đường ô tô -Thi công và nghiệm thu, 2011
[8] TCVN 8859:2011, Lớp móng cấp phối đá dăm trong kết cấu áo đường ô tô - Vật liệu, thi công và nghiệm thu. 2011.
[9]