XI. Tính toán mối nối dầm
3. Kiểm toán kết cấu áo đờng mềm
* Tớnh toỏn kiểm tra c ờng độ chung của kết cấu dự kiến theo tiờu chuẩn về độ vừng
đàn hồi:
a. Ta đổi tầng 2 lớp một từ dới lên đợc thực hiện theo biểu thức sau:
Với k= và t = ; Kết quả tính đổi tầng nh sau:
Kết quả tính đổi tầng 2 lớp một từ dới lên để tìm Etb
Lớp kết cấu Ei
(Mpa) t = E2 hi
(cm) k = h2
E1 h1
Cấp phối đá dăm
loại II 250 18
Cấp phối đá dăm
loại I 300 300 = 1.2 17 17
250 18
Đá dăm gia cố xi
m¨ng 600 600 = 2.2 14 14
273 35
Bê tông nhựa hạt
trung líp díi 350 320 = 0.91 8 8
350 49
Bê tông nhựa hạt
mịn lớp trên 280 280 = 0.81 6 6
346 57
b. Xét đến hệ số điều chỉnh: ; với
Tra bảng 3-6 nội suy ta đợc . Vậy kết cấu nhiều lớp đợc đa về kết cấu 2 lớp với lớp trên dày 63cm có mô đun đàn hồi trung bình Etbdc= .Eβ tb’=339 x 1.206 = 408.83 (Mpa)
c/ Tính Ech của cả kết cấu: sử dụng toán đồ Hình 3.1
;
Từ 2 tỷ số trên tra toán đồ hình 3-1 ta đợc
VËy (MPa)
d/ Kiểm tra theo điều kiện độ vừng đàn hồi:
- Chọn độ tin cậy thiết kế: ta có đờng cấp III, hai làn xe nên tra theo bảng 3-3 chọn
đợc độ tin cậy thiết kế là K=0.90; từ độ tin cậy thiết kế ta tra ngợc lại bảng 3-2 ta xác định
đợc hệ số cờng độ và == (MPa)
- Kết quả kiểm toán (MPa)
- Vậy cấu tạo kết cấu dự kiến bảo đảm đạt yêu cầu cờng độ theo tiêu chuẩn độ vừng đàn hồi cho phộp.
* Tính kiểm tra c ờng độ kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn chịu cắt tr ợt trong nền đất:
- Ta có công thức kiểm tra:
a. Tính của cả 5 lớp kết cấu:
- Việc tính đổi các lớp về hệ 2 lớp đợc thực hiện nh bảng sau và theo công thức sau:
Bảng kết quả tính đổi tầng 2 lớp một từ dới lên để tìm Etb’
Lớp kết cấu Ei
(Mpa) t = E2 hi
(cm) k = h2
E1 h1
Cấp phối đá dăm
loại II 250 18
Cấp phối đá dăm
loại I 300 300 = 1.2 17 17
250 18
Đá dăm gia cố xi
m¨ng 600 600 =
2.189 14 14
274 35
Bê tông nhựa hạt
trung líp díi 250 250 =
0.714 8 8
350 49
Bê tông nhựa hạt
mịn lớp trên 200 200 =
0.59 6 6
335 57
- Xét đến hệ số điều chỉnh: ; với ; Tra bảng 3-6 nội suy ta
đợc . Do đó Etb= .Eβ tb’=319 x 1.206 = 385 (Mpa)
b/ Xác định ứng suất cắt hoạt động do tải trọng bánh xe tiêu chuẩn tính toán gây ra trong nền đất Tax:
;
- Tra biểu đồ hình 3-3, với góc nội ma sát của đất nền ϕ=14độ ta tra đợc . Vì áp lực trên mặt đờng của bánh xe tiêu chuẩn tính toán P = 6 daN/cm2 = 0.6 (MPa). Suy
ra (MPa)
c/ Xác định ứng suất cắt hoạt động do trọng lợng bản thân các lớp kết cấu áo đờng gây ra trong nền đất Tra toán đồ hình 3-4 ta đợc (MPa)
d/ Xác định trị số : Trị số đợc xác định theo biểu thức sau:
Trong đó: C = 0.028 MPa
k2 đợc xác định tùy thuộc vào trục xe tính toán nên ta có K2=0.8
k1 hệ số xét đến sự suy giảm sức chống cắt trợt khi đất hoặc vật liệu kém dính chịu tải trọng động và gây dao động với kết cấu áo đờng phần xe chạy ta có k1=0.6
k3 phụ thuộc vào đất nền ta có k3=1.5
Nên suy ra MPa
e/ Xác định độ tin cậy yêu cầu đối với tính cắt trợt: đối với đờng cấp III ta tra bảng 3-3 bằng 0.9 từ đó theo bảng 3-7 ta có và với các trị số Tax và Tav tính đ- ợc ở trên ta có:
MPa MPa
- Kết quả kiểm toán ta thấy
- Vậy cấu tạo kết cấu dự kiến bảo đảm đạt điều kiện chống trợt.
* Tính kiểm tra c ờng độ kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn trong các lớp bê tông nhựa và đá gia cố xi măng
- Công thức kiểm tra: Kết cấu đợc xem là đủ cờng độ khi thỏa mãn điều kiện sau:
- Với σku đợc xác định theo công thức sau:
- Với đợc xác định theo biểu thức sau:
Bảng kết quả tính đổi tầng 2 lớp một từ dới lên để tính Etb’ Lớp kết cấu Ei
(Mpa) t = E2 hi
(cm) k = h2
E1 h1
Cấp phối đá dăm
loại II 250 18
Cấp phối đá dăm
loại I 300 300 = 1.2 17 17
250 18
Đá dăm gia cố xi
m¨ng 600 600 =
2.189 14 14
274 35
Bê tông nhựa hạt
trung líp díi 1600 1600 = 4.57 8 8
350 49
Bê tông nhựa hạt
mịn lớp trên 1200 1200 = 2.64 6 6
455 57
a/ Tính ứng suất kéo uốn lớn nhất ở đáy các lớp bê tông nhựa theo biểu thức sau:
- Đối với lớp bê tông nhựa lớp dới h1 = 14cm; suy ra E1= MPa - Trị số Etb’ của 3 lớp móng cấp phối đá dăm II, cấp phối đá dăm I và đá gia cố xi măng là Etb’ = 350 MPa (theo kết quả đã tính ở bảng trên) với bề dày 3 lớp này là H’=
18+17+14 = 49cm. trị số này còn phải xét đến hệ số điều chỉnh. trị số này còn phải xét
đến hệ số điều chỉnh β theo (3-7): Với tra bảng 3-6 nội suy ta đợc hệ số β=1.17548
- Vậy theo công thức 3-6 ta có MPa
Với , tra toán đồ hình 3-1 ta đợc:
Suy ra MPa
- Tìm ở đáy lớp bê tông nhựa lớp dới bằng cách tra toán đồ Hình 3-5 với:
; và
- Kết quả tra toán đồ ta đợc σku= 1.55; với p = 0.6 MPa theo công thức 3-10 ta có Kb=0.85 là hệ số xét đến đặc điểm phân bố ứng suất trong kết cấu áo đờng dới tác dụng của tải trọng tính toán
- VËy MPa
- Đối với lớp bê tông nhựa lớp trên h1 = 6cm; E1=1200 MPa.
- Trị số Etb’ của 4 lớp móng cấp phối đá dăm II, cấp phối đá dăm I, đá gia cố xi măng và Bêtông nhựa hạt trung lớp dới là Etb’ = 455 MPa (theo kết quả đã tính ở bảng trên) với bề dày 4 lớp này là H’= 18+17+14+8 = 57cm. trị số này còn phải xét đến hệ số
điều chỉnh. trị số này còn phải xét đến hệ số điều chỉnh β theo (3-7): Với tra bảng 3-6 nội suy ta đợc hệ số β=1.196
- Vậy theo công thức 3-6 ta có MPa
Với tra toán đồ hình 3-1 ta đợc:
Suy ra MPa
- Tìm ở đáy lớp bê tông nhựa lớp dới bằng cách tra toán đồ Hình 3-5 với:
; và
- Kết quả tra toán đồ ta đợc σku= 1.58; với p = 0.6 MPa theo công thức 3-10 ta có Kb=0.85 là hệ số xét đến đặc điểm phân bố ứng suất trong kết cấu áo đờng dới tác dụng của tải trọng tính toán
- VËy MPa
b/ Kiểm toán theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn ở đáy các lớp bê tông nhựa theo biểu thức sau:
- Xác định cờng độ chịu kéo uốn tính toán của các lớp bê tông nhựa theo công thức (3- 11) nh sau:
Trong đó:
Đối với vật liệu là bê tông nhựa
( : số trục xe tính toán tích lũy trong suốt thời hạn thiết kế)
Theo mục 3.6.3 trong trờng hợp này lấy k2=0.8 đối với bê tông nhựa trung lớp dới và k2=1 đối với bê tông nhựa chặt loại 1 lớp trên.
* Vậy cờng độ chịu kéo uốn tính toán của lớp bê tông nhựa lớp dới là:
* Vậy cờng độ chịu kéo uốn tính toán của lớp bê tông nhựa lớp trên là:
- Kiểm toán điều kiện theo biểu thức (3.9) nh sau: với hệ số =0.94 lấy theo Bảng 3-7 cho trờng hợp đờng cấp IV ứng với độ tin cậy 0.90
- Với lớp bê tông nhựa lớp dới: MPa - Với lớp bê tông nhựa lớp trên: MPa
* Vậy kết cấu thiết kế dự kiến đạt đợc điều kiện kéo uốn theo công thức đối với cả hai lớp bê tông nhựa.
c/ Kiểm toán theo điều kiện chịu kéo uốn ở đáy lớp móng bằng đá gia cố xi măng.
- Đổi các lớp phía trên (kể từ mặt lớp đá gia cố xi măng trở lên) về 1 lớp ta có:
h1=6+8=14cm; MPa
- Tính của các lớp phía dới lớp đá gia cố xi măng: Theo kết quả ở bảng trên ta có Etb’
= 274 và Htb = 35 cm (của 2 lớp cấp phối đá dăm). Xét thêm hệ số điều chỉnh β theo (3-7):
Với tra bảng 3-6 nội suy ta đợc hệ số β=1.114
- Vậy theo công thức 3-6 ta có MPa
Với , tra toán đồ hình 3-1 ta đợc:
Suy ra MPa
- Tìm ở đáy lớp bê tông nhựa lớp dới bằng cách tra toán đồ Hình 3-6 với:
; ;
- Kết quả tra toán đồ ta đợc σku= 0.43; với p = 0.6 MPa theo công thức 3-10 ta có Kb=0.85 là hệ số xét đến đặc điểm phân bố ứng suất trong kết cấu áo đờng dới tác dụng của tải trọng tính toán
- VËy MPa
- Kiểm toán theo điều kiện (3-9) nh sau
- Xác định cờng độ chịu kéo uốn tính toán của lớp đá dăm gia cố ximăng theo công thức (3-11) nh sau:
Trong đó:
Đối với vật liệu là đá gia cố chất liên kết vô cơ
( : số trục xe tính toán tích lũy trong suốt thời hạn thiết kế)
Theo mục 3.6.3 trong trờng hợp này lấy k2=1 đối với vật liệu gia cố chất liên kết vô cơ
* Vậy cờng độ chịu kéo uốn tính toán của lớp đá dăm gia cố xi măng là:
- Kiểm toán điều kiện theo biểu thức (3.9) nh sau: với hệ số =0.94 lấy theo Bảng 3-7 cho trờng hợp đờng cấp III ứng với độ tin cậy 0.90
- Với lớp đá dăm gia cố xi măng : MPa ; kết cấu dự kiến thiết kế bảo đảm đủ cờng độ theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn đối với lớp đá dăm gia cố xi m¨ng.