CHƯƠNG 7 THIẾT KẾ TÍNH TOÁN KẾT CẤU ÁO NỀN ĐƯỜNG (Thiết kế kết cấu mặt đường BTN)
7.1. Cơ sở thiết kế
7.1.3. Xác định môđuyn đàn hồi yêu cầu Eyc
a) Lưu lượng xe hỗn hợp ở năm tính toán thứ t 𝑁hh𝑡 được xác định theo công thức:
Nhht = Nhh1 (1+q)t -1 (xe/ngđ) (7.1) Trong đó:
+ 𝑁hh𝑡 : Lưu lượng xe hỗn hợp ở năm tính toán thứ t (xe/ngđ).
+ 𝑁hh1: Lưu lượng xe tính toán hỗn hợp ở năm đầu tiên (xe/ngđ).
+ t: Số năm khai thác (tính từ năm đầu trở đi).
+ q: hệ số tăng trưởng xe hàng năm :q = 11%.
Lưu lượng xe ở thời điểm đưa công trình vào khai thác (1/2026):
N2026 = 330 x (1+0,11) 3 = 501 (xe/ngđ).
Lưu lượng xe ở năm tương lai (2041): N2041= 501×(1+0,11)15-1 = 2159 (xe/ngđ).
Căn cứ vào quyết định của UBND tỉnh Quảng Trị về việc phê duyệt dự án đầu tư đường nối huyện Nông Sơn và Quế Sơn.
Căn cứ vào tiêu chuẩn thiết kế đường ô tô TCVN 4054:2005.
b) Lưu lượng xe con quy đổi trung bình ngày đêm ở năm tương lai
Nxcqđ ngđêm=∑Ni.ki (7.2)
Trong đó:
+ n: số loại xe có trong dòng xe.
+ Ni: lưu lượng của loại xe thứ i ở năm tính toán.
+ ki: hệ số quy đổi của loại xe thứ i về xe con.
Bảng 7.1. Lượng xe con qui đổi.
Loại xe
N=2159 (xe/ngđ)
Thành phần dòng xe ( %) Ni (xe/nđ)
Xe con 38% 820.42
Xe tải nhẹ 32% 690.88
Xe tải trung 19% 410.21
Xe tải nặng 3 trục 11% 237.49
7.1.4 Số trục xe tính toán trên một làn xe và trên kết cấu áo lề có gia cố
a) Số trục xe tính toán trên một làn xe
Xác định Ntt theo công thức sau:
𝑁tt= Ntk.f𝑖 (trục xe/làn.ngày đêm) (7.3) Trong đó:
+ Ntt : là tổng số trục xe đã được quy đổi về trục xe tính toán tiêu chuẩn.
+ fi : Hệ số phân phối số trục xe tính toán trên mỗi làn xe. Tương ứng với các làn xe trên phần xe chạy có 2 làn thì lấy fi = 0,55.
+ Ntk : Là tổng số trục xe quy đổi từ k loại trục xe khác nhau về trục xe tính toán trong một ngày đêm trên cả 2 chiều xe chạy ở năm cuối của thời hạn thiết kế. Trị số Ntk
được tính theo:
𝑁tk= ∑ 𝐶1.C2.n𝑖. (𝑃𝑖
𝑃tt)4,4
𝑘i=1 (trục/ ng.đ) (7.4) Trong đó :
+ ni : số lần tác dụng của loại tải trọng trục i có trọng lượng trục pi cần được quy đổi về tải trọng trục tính toán Ptt. Trong tính toán quy đổi thường lấy ni bằng số lần của mỗi loại xe i sẽ thông qua mặt cắt ngang điển hình của đoạn đường thiết kế trong một ngày đêm cho cả 2 chiều xe chạy.
+ C1 là hệ số trục được xác định theo biểu thức : C1=1+1,2(m-1) (7.5) (với m là số trục của cụm trục i).
+ C2 là hệ số xét đến tác dụng của số bánh xe trong 1 cụm bánh: với các cụm bánh chỉ có 1 bánh thì lấy C2 = 6,4 ; với các cụm bánh đôi (1 cụm bánh gồm 2 bánh) thì lấy C2 = 1.
Từ các công thức (7.3), (7.4), (7.5) ta lần lượt tính só trục xe tính toán trên một
làn xe ở năm tính thứ 1:
Bảng 7.2. Bảng tính số trục xe quy đổi về số trục xe tiêu chuẩn 100KN ở năm bắt
đầu đưa công trình vào khai thác
Loại xe Pi
(kN) C1 C2 ni ( 𝑃𝑖
100)
4,4
(𝐶1.C2.n𝑖. ( 𝑃𝑖
100)
4,4
)
Xe con Trước 5,5 1 6,4 0,000003 (*)
Sau 17,5 1 1 0,000467 (*)
Xe tải nhẹ Trước 24 1 6,4 691 0,00127
Sau 50 1 1 691 0,039579 32.73
Xe tải trung Trước 27 1 6,4 410 0,005004 8.27
Sau 63 1 1 410 0,208176 53.73
Xe tải nặng 3 trục Trước 50 1 6,4 238 0,02979 72.73
Sau 95 2,2 1 238 1,23946 416.99
Tổng 583.72
583.72 - Số trục xe tính toán trên một làn xe ở năm bắt đầu đưa công trình vào khai thác:
𝑁tt= Ntk.f𝑖 = 583.72 . 0,55 =321 (trục xe/làn.ngày đêm)
b) Số trục xe tính toán trên lề gia cố
Số trục xe tính toán trên kết cấu áo lề có gia cố ở năm tương lai thứ t:
𝑁tt𝑙= 0,5.Ntt𝑡 (trục xe/lề.ngày đêm) 𝑁tt𝑙 = 0,5 . 583.72 = 291.86 (trục xe/lề.ngày đêm)
7.1.5 Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn thiết kế
𝑁𝑒= [(1+q)q.(1+q)𝑡-1]t-1.365.N𝑡 (7.6)
Ne = ( )
( ) 1
1 1
365 1
t
t t
q
x xN q q −
+ −
+ =
) 365 11 , 0 1 .(
11 , 0
1 ) 11 , 0 1 (
14
15
+
− + x321= 0,935.106 (trục)
Trong đó:
+ Nt là số trục xe dự báo ở năm cuối của thời hạn thiết kế.
+ q : hệ số tăng trưởng xe hàng năm (%), q = 11%.
7.1.6 Xác định mô đun đàn hồi yêu cầu Eyc
Eyc = max(Eycmin, Eyctt)
7.1.6.1 . Xác định môđun đàn hồi tối thiểu Eycmin
Căn cứ vào : - Cấp thiết kế của đường: Cấp III tốc độ thiết kế Vtk = 60 km/h.
- Loại mặt đường : A1 Tra bảng 3-5 của tài liệu [TCCS 38-2022] ta có giá trị Eyc tương ứng.
Kết quả thể hiện ở bảng 7.3.
7.1.6.2 . Xác định môđuyn đàn hồi theo số trục xe tính toán Ettyc𝑬𝒚𝒄𝒕𝒕
Căn cứ vào: - Tải trọng trục tính toán : 10T
- Loại mặt đường : A1 - Số trục xe tính toán trong một ngày đêm trên một làn xe.
Tra bảng 3-4 của tài liệu [TCCS 38 -2022] ta có giá trị Eyc tương ứng. Kết quả thể hiện ở bảng 7.3
Bảng 7.3: Mô đun đàn hồi yêu cầu tương ứng với số trục xe tính toán ở năm tương
lai
Năm
Ntt –Mặt Ntt –Lề Loại
mặt đường
Eycmin
(Mpa) Eyctt (Mpa) Eycchọn
(Mpa)
(trục xe/ngđ.làn)
(trục
xe/ngđ.làn) Mặt Lề
GC Mặt Lề
GC Mặt Lề
GC
15 321 291,86 A1 130 110 167,26 167,26
Nhận xét: Ta thấy Eyc mặt đường và Eyc lề gia cố tương đương nhau chỉ hơn kém nhau 14,05 (MPa) do đó để thuận lợi cho quá trình thi công và đầu tư mở rộng thêm bề rộng làn xe trong tương lai ta chọn kết cấu áo đường mềm của lề đường giống với kết cấu mặt đường
7.1.7 Xác định đầu tư
Để đáp ứng nhu cầu khai thác không bị gián đoạn bởi các lần duy tu bảo dưỡng và được sự đồng ý của UBND huyện nên quyết định đầu tư xây dựng 1 lần 15 năm (mặt
đường cấp cao chủ yếu A1), có Eycmđ = 167,26 MPa.
7.1.8 Xác định các điều kiện cung cấp vật liệu, bán thành phẩm, cấu kiện
Qua điều tra khảo sát trên địa bàn tuyến đi qua tỉnh Thanh Hóa có nhiều mỏ vật liệu có thể đáp ứng được yêu cầu xây dựng mặt đường cũng như các bộ phận công trình, cụ thể đá lấy tại xí nghiệp mỏ đá cách chân công trình 10km; nhựa đường hay bê tông nhựa lấy tại công ty ở thành phố cách chân công trình 10Km; các bán thành phẩm và cấu kiện đúc sẵn được lấy tại nhà máy bê tông cách chân công trình 7 km; dùng đất từ nền đào sang đắp nền đắp, nếu thiếu sẽ lấy đất từ thùng đấu hay mỏ để đắp hoặc có thể
khai thác tại các chân đồi dọc tuyến. Tất cả các vật liệu đều có thể khai thác vận chuyển đến chân công trình bằng đường bộ một cách thuận lợi.
7.1.9 Xác định các điều kiện thi công
Trên địa bàn có nhiều công ty có thể đảm nhận công tác thi công tuyến đường.
Đội ngũ cán bộ kỹ thuật có kinh nghiệm, trách nhiệm, công nhân được đào tạo bài bản, có kỹ thuật, kỷ luật cao. Các đơn vị thi công có đầy đủ các loại máy móc thi công như máy san, máy đào, máy ủi, máy xúc, các loại lu (lu bánh cứng, lu bánh lốp, lu rung), các loại ô tô tự đổ, máy rải, xe tưới nước,…
Các điều kiện liên quan khác như việc cung cấp nhiên liệu, năng lượng, nhu yếu phẩm phục vụ sinh hoạt, các điều kiện y tế, thông tin liên lạc được đảm bảo.
7.2 Thiết kế cấu tạo KCAĐ
7.2.1 Đề xuất các phương án cấu tạo kết cấu áo đường
- Tuyến đường thiết kế là đường cấp III, tốc độ thiết kế 60 Km/h - Căn cứ theo TCCS 38-2022
- Căn cứ theo bảng 2-1, tài liệu [2] chọn loại vật liệu tầng mặt.
- Căn cứ theo bảng 2-3, tài liệu [2] chọn loại vật liệu tầng móng.
- Căn cứ vào cấp thiết kế của đường và cấp mặt đường.
- Căn cứ vào điều kiện vật liệu địa phương.
- Căn cứ các số liệu mà phòng thí nghiệm cung cấp thì ta chọn các đặc trưng của
các lớp vật liệu như sau:
Bảng 7.4. Bảng các thông số tính toán các lớp vật liệu
Lớp kết cấu E (MPa) Rku
(MPa)
C (MPa)
φ (độ)
Tính về độ võng
Tính về trượt
Tính về kéo uốn
BTNC Dmax12,5 420 200 1800 2,4
BTNC Dmax19 350 250 1600 2,0
CPĐD loại 1 Dmax25 300 300 300
CPĐD loại 2 Dmax37.5 250 250 250 0,8
Đất nến á sét 43 0,023 24
Đất nền đường là đất á sét có lẫn sỏi sạn, độ chặt K98, điều kiện địa chất thủy văn thuận lợi, không bị ảnh hưởng của nguồn ẩm, nhưng tầng móng sử dụng vật liệu không có chất liên kết nên đây là đất loại II (ẩm vừa). Tra bảng thì độ ẩm tính toán của đất nền là 0,7.
Như vậy, thì đất nền của tuyến có các đặc trưng sau:
E = 43 MPa, = 18o, C = 0,023 MPa.
Ta đề xuất các phương án cấu tạo cho kết cấu áo đường như sau:
7.2.2 Phương án đầu tư một lần
Bảng 7.5. Phương án đầu tư một lần.
Thứ tự
lớp Tên lớp
M.Đ đàn hồi (Mpa)
Chiều dày (cm)
Thời hạn tính toán
1 CPDD loại 2 Dmax 37,5 250 34
15 năm
2 CPDD loại 2 Dmax37.5 300 16
3 BTNC Dmax19 350 7
4 BTNC Dmax 12,5 420 5
7.3 Tính toán cường độ kết cấu nền áo đường 02 phương án
Vì kết cấu áo đường mềm thường có nhiều lớp nên cần quy đổi về hệ 2 lớp để áp dụng dạng toán đồ Hình 2 TCCS 38-2022. Việc quy đổi được thực hiện đối với 4 lớp một từ dưới lên theo sơ đồ ở hình 7.1 và biểu thức (7.1).
Hình 7.1: Sơ đồ đổi hệ nhiều lớp về hệ 2 lớp
Việc đổi tầng 2 lớp một từ dưới lên được thực hiện theo biểu thức : 𝐸tb′= E1. [1 + k.t
1 3 1 + k ]
3
(7.5)
Trong đó:
k = ℎ𝑡
ℎ𝑑; t = 𝐸𝑡
𝐸𝑑 với ht và hd là chiều dày lớp trên và lớp dưới của áo đường; Et và Ed là mô đun đàn hồi của vật liệu lớp trên và lớp dưới.
Bảng 7.6. Bảng tính toán cường độ theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi
STT Lớp kết cấu Ei
Mpa t=E2/E1 Hi (Cm) k=h2/h1
Htb
(Cm)
Etb
MPa
1 CPDD loại 2 Dmax 37,5 250 34 34 250
2 CPDD loại 1 Dmax 25 300 1.200 16 0,471 50 265.3
3 BTNC Dmax19 350 1,319 7 0,140 57 274.9
4 BTNC Dmax 12,5 420 1,528 5 0,088 62 285.1
xét đến hệ số điều chỉnh
với β = 1,114.(𝐻
𝐷)0,12với 𝐻
𝐷 = 62
33 = 1,879
Tra Bảng 3.6 trong 22TCN 211-06, được hệ số điều chỉnh b = 1.20418 vậy kết
cấu nhiều lớp được đưa về kết cấu 2 lớp với lớp trên dày 60 cm có mô đun đàn hồi trung bình
𝐸tbdc = β.Etb′ = 1,204182 . 285.1 = 343.34 Mpa
Tính Ech của cả kết cấu sử dụng toán đồ hình 2 tại TCCS 38-2022
𝐻 𝐷 = 6233 = 1,879 và 𝐸0
𝐸tbdc = 43
343.34= 0,125
Từ 2 tỷ số trên tra toán đồ hình 2 được: 𝐸ch
𝐸1 = 0,538. Vậy Ech = 0,538.343.34 = 184.81 MPa.
𝐸ch ≥ 𝐾cddv.Eyc - Vì số trục xe tính toán trong 1 ngày đêm trên 1 làn xe là 321 trục/làn ngày. Đêm nên tra bảng 9 tại TCCS 38-2022 (nội suy giữa Ntt = 500 và Ntt = 1000) tìm được Eyc
167.26 MPa lớn hơn Eyc tối thiểu với đường cấp III theo bảng 11 tại TCCS 38 -2022 là
140 do vậy lấy Eyc = 167.26 MPa để kiểm toán.
Đường cấp III mặt đường cấp cao A1 theo bảng 8 tại TCCS 38-2022 chọn độ tin cậy thiết kế 0,90 là 1,06
Vậy: 𝐸ch= 184.81 ≥ 𝐾cddv.Eyc= 1,06 . 167.26 = 183.99Mpa thỏa mãn.
• Tính toán theo tiêu chuẩn cân bằng giới hạn trượt.
Chỉ kiểm tra điều kiện trượt đối với các lớp vật liệu kém dính (cấp phối đá dăm) và nền đất; riêng các lớp bêtông nhựa (BTN) không phải vật liệu kém dính nên không
cần phải kiểm tra.
Để đảm bảo không phát sinh biến dạng dẻo cục bộ trong nền đất và các lớp vật liệu kém dính cũng như trong lớp BTN, cấu tạo kết cấu áo đường phải thỏa mãn điều kiện sau:
𝑇ax+Tav ≤ 𝐶tt
𝐾cdtr (7.7) Trong đó:
+ Tax: ứng suất cắt hoạt động lớn nhất do tải trọng bánh xe tính toán gây ra trong nền đất hoặc trong lớp vật liệu kém dính (MPa).
+ Tav: ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân các lớp vật liệu nằm trên nó gây ra cũng tại điểm đang xét (MPa).
+ 𝐾cdtr là hệ số cường độ về chịu cắt trượt được chọn tuỳ thuộc độ tin cậy thiết kế
.+ Ctt: Lực dính tính toán của đất nền hoặc vật liệu kém dính (MPa) ở trạng thái độ ẩm, độ chặt tính toán.
tính Etb của cả 4 lớp kết cấu Sơ đồ đưa hệ nhiều lớp về hệ 2 lớp như sau:
Hình 7.2. Sơ đồ tính trượt trong đất nền Bảng 7.8. Bảng tính toán cường độ theo tiêu chuẩn cân bằng giới hạn trượt
STT Lớp kết cấu Ei t= E2/E1
hi cm k=h2/h1 Htb
cm
Etb
MPa
1 CPDD loại 2 Dmax 37,5 250 34 34 250
2 CPDD loại 1 Dmax 25 300 1.200 16 0,471 50 253.3
3 BTNC Dmax19 250 0,942 7 0,140 57 263.4
4 BTNC Dmax12,5 200 0,759 5 0,088 62 257.9
xét đến hệ số điều chỉnh với với với β = 1,114.(𝐻
𝐷)0,12với 𝐻
𝐷 = 6233 = 1,204 tương tự như tính ở trên do vậy 𝐸tb = β.Etb′ = 1,204 . 257.9 = 310.53Mpa
Xác định ứng suất cắt hoạt động do tải trục bánh xe tiêu chuẩn tính toán gây ra
trong nền đất Tax
𝐻 𝐷 = 6233 = 1,879 và 𝐸1
𝐸2 =𝐸tb
𝐸𝑛 = 310.53
43 = 7,22
Theo biểu đồ hình 5 tại TCCS 38-2022 với góc nội ma sát = 24o ta tra được
𝑇ax 𝑝 = 0,0128, vì áp lực trên mặt đường của bánh xe tiêu chuẩn tính toán p = 6 daN/cm2
= 0,6 MPa
Tax = 0,6.0,0128 = 0,0105 Mpa Xác định ứng suất hoạt động do trọng lượng bản thân các lớp kết cấu áo đường gây ra trong nền đất Tav
Tra hình 6 tại TCCS 38-2022 ứng với φ =240 và chiều dày của kết cấu áo đường
là 62cm là Tav = - 0,00136
Xác định trị số Ctt Ctt = C.K1.K2.K3
Với:
C: Lực dính của đất nền, C = 0,032 MPa K1: Hệ số xét đến sự suy giảm sức chống cắt trượt khi đất hoặc vật liệu kém dính chịu tải trọng động và gây giao động, Với kết cấu phần xe chạy là K1= 0,6
K2: Hệ số xét đến các yếu tố cấu tạo ra sự làm việc không đồng nhất, tra bảng 3- 8 [tài liệu 2] ta có K2 = 0,8
K3: Hệ số xét đến sự gia tăng sức kháng cắt trượt của đất, ngoài ra hệ số này còn xét đến sự khác biệt về điều kiện tiếp xúc thực tế giữa các lớp kết cấu áo đường với nền đường so với điều kiện xem như chúng dính kết chặt, theo tài liệu 2 thì K3=1,5
Vậy: Ctt = 0,032.0,6.0,8.1,5 = 0,023 MPa Kiểm toán lại điều kiện tính toán cường độ theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt trong nền đất
Theo bảng 3-7 [tài liệu 2] chọn độ tin cậy là 0,90 ta được Ktrcd = 0,94
Ta có Tax + Tav= 0,0077-0,00136 = 0,0063 ≤ 𝐶tt
𝐾cdtr = 0,023
0,94 = 0.0245 thỏa mãn.
Vậy: Điều kiện kết cấu nền áo đường chịu cắt trượt được đảm bảo.
7.4 tính toán theo tiêu chuẩn kéo uốn Theo [tài liệu 2] thì kết cấu được xem là đủ cường độ khi thỏa mãn điều kiện sau đây:
- Điều kiện kiểm tra: 𝜎ku ≤ 𝑅ttku
𝐾cdku (7.8)
7.4.1 Xác định ứng suất kéo uốn lớn nhất phát sinh ở đáy lớp vật liệu toàn khối dưới tác dụng của tải trọng bánh xe
- Xác định theo biểu thức 3.10 [tài liệu 2]
𝜎ku ≤ 𝜎ku.p.k𝑏 (7.9)
a) Đối với lớp bê tông nhựa lớp dưới:
Sơ đồ tính toán như hình 7.3
Hình 7.3. Sơ đồ tính kéo uốn dưới đáy lớp BTN phía dưới
𝐸34tb = 1600.7+1800.5
7+5 = 1683 MPa trị số E’tb của 2 lớp móng CPĐD loại 2 và CPĐD loại 1 là 𝐸tb′= 362.57 MPa Với 𝐻
′
𝐷 = 5033 = 1,52 tra bảng 3-6 [tài liệu 2] được β = 1,179 Vậy: 𝐸tbdc = β.Etb′ =1,179 . 362.57 = 427.54 Mpa
Với 𝐻123
𝐷 = 50
33= 1,45và 𝐸𝑛
𝐸1 = 43
427.54 = 0.1006 tra toán đồ hình 3-1 [tài liệu 2]
được𝐸ch.m
𝐸1 = 0,434 Vậy ta được Ech.m = 0,434.427.54 = 185.56 MPa Tìm 𝜎ku ở lớp bê tông nhựa lớp dưới bằng cách tra toán đồ hình 3-5 quy trình TCCS 38- 2022
𝐻1 𝐷 = 1233= 0,364; 𝐸34tb
𝐸2 = 1716.67185.56 = 9,25 Tra toán đồ ta được 𝜎ku= 1,810 và với p = 0,6 MPa; kp =0,85 ta có:
𝜎ku= 1,810.0,6.0,85 = 0,9231 MPa
b) Đối với lớp bê tông nhựa lớp trên
Sơ đồ tính toán như hình 7.3
Hình 7.4 Sơ đồ tính kéo uốn dưới đáy lớp BTNP phía trên Bảng 7.9. Bảng tính toán mô đun đàn hồi trung bình của 2 lớp cpđd và BTNP dưới
STT Lớp kết cấu Ei t=E2/E1 hi
Cm
k=h2/h1 Htb
Cm
Etb
Mpa 1 CPDD loại 1 Dmax 25 300 1.200 16 0.471 50 265.3
2 BTNC Dmax19 1800 6.784 7 0,140 57 362.6
3 BTNC Dmax12.5 1600 4.413 5 0,088 62 421.7
Trị số E123tb của ba lớp phía dưới nó xác định theo bảng trên là E123tb = 421.68 MPa
Với 𝐻
′
𝐷 = 5733 = 1,73 tra bảng 3-6 [tài liệu 2] được β =1,196 𝐸tbdc = 1,196.421.68 = 504.40MPa
Với 𝐸0
𝐸tbdc = 504.443 = 0,0852 tra toán đồ hình 3-1 [tài liệu 2] được 𝐸ch.m
𝐸tbdc = 0.436 Vậy ta được Ech.m = 0,436.504.4 = 220MPa
Tìm 𝜎kuở lớp bê tông nhựa lớp trên bằng cách tra toán đồ hình 3-5 với:
𝐻1 𝐷 = 1233= 0,364; 𝐸1
𝐸ch,m = 1600
220 = 7,27 Tra toán đồ ta được 𝜎ku= 1,623 và với p = 0,6 MPa ta có:
𝜎ku= 1,623.0,6.0,85 = 0,8279 MPa
7.4.2 Kiểm toán theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn ở đáy các lớp bê tông nhựa
Xác định cường độ chịu kéo uốn tính toán của các lớp bê tông nhựa:
K1: Hệ số xét đến sự suy giảm cường độ do vật liệu bị mỏi dưới tác dụng của tải rọng trùng phục, Với vật liêu là bê tông nhựa thì:
𝐾1= 11,11 𝑁𝑒0,22 = 11,11
(3,26.106)0,22= 0,5397 K2: Hệ số suy giảm cường độ theo thời gian so với các tác nhân về khí hậu, thời
tiết, với bê tông nhựa loại 1 thì K2 =1
Cường độ chịu kéo khi uốn của lớp bê tông nhựa dưới là:
𝑅ttku = 0,54.1.2,4 = 1.295MPa Cường độ chịu kéo khi uốn của lớp bê tông nhựa trên là:
𝑅ttku = 0,54.1.2 = 1.079MPa Kiểm toán cường độ của kết cấu nền áo đường theo biểu thức 3-9 [tài liệu 2] với hệ số cường độ chịu kéo uốn chọn hệ số tin cậy 0,85 là 0,9
- Lớp bê tông nhựa dưới:
𝜎ku ≤𝑅ttku
𝐾cdku ⇔ 0,9231 ≤1.295
0,94 = 1.378 (thỏa mãn) - Lớp bê tông nhựa trên:
𝜎ku ≤𝑅ttku
𝐾cdku ⇔ 0,8279 ≤1.079
0,94 = 1,148 (thỏa mãn) Vậy : Kết cấu áo đường đã chọn như trên thỏa mãn các điều kiện kiểm toán về cường độ và ta quyết định đưa vào xây dựng.
THIẾT KẾ TÍNH TOÁN KẾT CẤU NỀN ÁO ĐƯỜNG
(Thiết kế mặt đường BTXM) 7.5 Tấm Bê tông xi măng
a) Chiều dày tấm BTXM
- Chiều dày tấm phải được xác định thông qua kiểm toán với 2 trạng thái giới hạn đã đề cập ở 4.2.2 và theo chỉ dẫn ở mục 8. Để thuận lợi cho việc kiểm toán, bước đầu có thể tham khảo các trị số chiều dày tấm tùy thuộc vào cấp hạng đường và quy mô giao
thôngnhư ở bảng 7.10.
Bảng 7.10. Chiều dày tấm BTXM thông thường tùy theo cấp hạng đường và quy mô
giao thông
Cấp thông thường Chiều dày tấm BTXM (cm)
Cực nặng Rất nặng Nặng Trung bình Nhẹ - Đường cao tốc ≥ 32 28 ÷ 32 25 ÷ 28
- Đường cấp I, II, III ≥ 30 26 ÷ 30 24 ÷ 27 22 ÷ 25
- Đường cấp IV, V, VI 20 ÷ 24 18 ÷ 20
b) Chiều rộng và chiều dài tấm BTXM
- Nên sử dụng các tấm hình chữ nhật có chiều rộng (tức là khoảng cách giữa các khe dọc) trong phạm vi 3,00 ÷ 4,50m và chiều dài (tức là khoảng cách giữa các khe
ngang) trong khoảng 4,00 ÷ 5,00m nhưng tỷ số giữa chiều dài và chiều rộng của tấm không nên vượt quá 1,35 lần. Ở khu vực phía Nam nước ta chiều dài tấm không nên >
4,80m và nên là 4,50m.
c) Các chỉ tiêu cơ lý yêu cầu đối với BTXM
- Cường độ kéo uốn thiết kế yêu cầu đối với BTXM làm tầng mặt và đối với móng trên làm bằng bê tông nghèo hoặc bê tông đầm lăn được quy định ở điều 8.2.3.
- Độ mài mòn xác định theo TCVN 3114:1993 không được lớn hơn 0,3 g/cm2 đối với mặt đường BTXM đường cao tốc, đường ô tô cấp 1, cấp II, cấp III hoặc các đường có quy mô giao thông cực nặng, rất nặng và nặng và không được lớn hơn 0,6 g/cm2 đối với mặt đường BTXM đường ô tô cấp IV trở xuống hoặc các đường có quy mô giao thông trung bình và nhẹ.
d) Bố trí cốt thép tại các vị trí đăc biệt
- Mặt đường BTXM thông thường ở các mép tấm tự do trên đoạn qua nền đất
yếu, tại các vị trí từ đường chính ra các nhánh rẽ hoặc tiếp giáp với các loại kết cấu mặt đường khác nên bố trí thêm cốt thép gia cường. Cốt thép gia cường được bố trí cách mặt dưới của tấm 1/4 chiều dày tấm và không được nhỏ hơn 50mm với 2 thanh thép gờ