4. Xác định cường độ kéo uốn bê tông tại thời điểm đánh giá
2.3.6. Các phương pháp kính nghiệm – thực nghiệm
Đại diện là phương pháp thực nghiệm AASHTO (The American Association of State Highway Transportation Officianls). AASHTO 1993 đã đề nghị phương trình tính chiều dày tấm mặt đườngô tô có dạng giải tích thể hiện mối quan hệ giữa các yếu tố:
w18 = f(h,∆PSI, R, SC, Cd, J, Eb, k,ZR, S0) ; (2.96) W18 - tổng số lần tác dụng của trục đơn tương đương (ESAL- Equivalent Single Axle Load), 18 kíp (tải trọng tĩnh) trên một làn xe;
1. ) 1 .( . ˆ 365
ˆ ,
1 18
18 2 1 18
g N g
w
W k k w
t −
= +
=
(2.97) trong các công thức trên:
k1,k2- tương ứng là các hệ số kể đến chiều xe chạy và phân bố lượng xe theo làn đường xe chạy;
ˆ18
W - tổng số tải trọng trục đơn tương đương tích luỹ trong suốt thời kỳ tính toán;
N1 - số trục xe quy đổi trung bình ngày đêm thông qua năm đầu khai thác công trình;
g - tỉ lệ tăng trưởng hàng năm;
t - thời gian tính bằng năm.
Để quy đổi trục xe khai thác về trục xe tính toán, có thể áp dụng công thức
xác định hệ số quy đổi:
1 2
18
= kÝp
i i
e Q
;
∆PSI - tổng tổn thất mức độ phục vụ của kết cấu từ lúc đưa vào sử dụng đến lúc chịu tải trọng trùng phục W18 của tải trọng trục 18 kíp (bằng 8,2T);
∆PSI = PSI0 - PSIt , (2.98) với: PSI0 = 4,5 ứng với mặt đường vừa làm mới;
PSIt = 2,0 ÷ 2,5, tùy theo cấp đường, ứng với chất lượng mặt đường xuống cấp, có 55 ÷ 85 % người sử dụng không chấp nhận;
ZR – tham số của phân bố chuẩn (Standart normal deviat), phụ thuộc độ tin cậy R, lấy theo giá trị bảng 2.7 và 2.8;
S0- giá trị độ lệch tiêu chuẩn tổng hợp, xét đến các yếu tố gây ra sai số tính toán như số liệu dự bmặt giao thông, đặc tính vật liệu, điều kiện thời tiết….
Trong tính toán mặt đường cứng, lấy S0 bằng 0,39.
h - chiều dày tầng phủ;
S'c - mô đun phá hoại (Psi), tức là cường độ chịu uốn ở 28 ngày tuổi, xác định theo ASTM - C78 (1Psi = 0,007MPa);
Eb - mô đun đàn hồi của bê tông (Psi), xác định theo ASTM - C469, có thể tham khảo công thức do Viện Bê tông Mỹ đề nghị:
Eb = 57000(f'c)0,5;
f'C - cường độ chịu nén của bê tông (Psi), được xác định theo ASTM - C39;
Cd - hệ số xét đến chất lượng thoát nước của lớp móng dưới lớp bê tông, được xác định theo bảng 2.9.
Bảng 2.7
R% 50% 60 70 75 80 85 9 91
ZR 0 -0.253 -0.524 -0.674 -0.841 -1.04 -1.282 -1.34
R% 93 94 95 96 97 98 99 99.9
Z -1.476 -1.555 -1.645 -1.751 -1.831 -1.05 -2.327 -3.09
Bảng 2.8
Loại đường Độ tin cậy R%
Trong đô thị Ngoài đô thị
Đường cao tốc 90 ÷ 99 85 ÷ 99
Đường quốc lộ chính 90 ÷ 95 85 ÷ 90
Đường chính và đường quốc lộ thứ yếu 80 ÷ 85 75 ÷ 85 Đường thu gom, đường nhánh, tỉnh lộ 80 ÷ 85 75 ÷ 80
Đường địa phương 75 ÷ 80 75 ÷ 80
J- hệ số xét đến ảnh hưởng của liên kết truyền lực cạnh tấm, lấy từ 3,2 đến 4,4 tùy theo điều kiện sau: đối với lề bằng asphalt lấy J = 3,2, khi lề bằng bê tông xi măng có thanh liên kết hoặc bó vỉa lấy J=2,5 đến 3,4 (thông thường lấy bằng 2,9), khi không có thanh truyền lực lấy J=3,8 đến 4,4 (thông thường lấy bằng 4).
Đối với mặt đường lưới thép liên tục, lấy J=2,3 đến 2,9 khi lề đường là bê tông xi măng và J = 2,9 đến 3,2 khi lề đường bằng bê tông asphal;
Bảng 2.9
Chất lượng thoát nước
% thời gian kết cấu mặt đường chọn mức độ ẩm gần bão hoà
<1% 1÷5% 5÷15% >25%
Hoàn hảo (nước thoát trong 2 giờ) 1,25÷1,2 1,2÷1.15 1,15÷1,1 1,1÷1,0 Tốt (nước được thoát trong 1 ngày) 1,2÷1,15 1,15÷1.1 1,1÷1,0 1,,0 Khá (nước được thoát trong 1 tuần) 1,15÷1,0 1,0 1,0÷0,9 0,,9 Kém (nước thoát trong 1 tháng) 1,1÷1,0 1,0÷0,9 0,9÷0,8 0,8 Rất kém (nước không thoát đi được) 1,0÷0,9 0,9÷0,8 0,8÷0,7 0,7 k- hệ số nền hữu hiệu (là hệ số nền tĩnh) trên mặt móng dưới tấm bê tông (Psi/in) đặc trưng cho khả năng chống biến dạng chung của cả lớp móng và nền đất (xác định theo hình 2.13), còn "hữu hiệu" là chỉ trị số trung bình năm dùng để tính toán, giá trị k được xác định phụ thuộc mô đun đàn hồi nền đất MR, bề dày lớp móng DSb và mô đun đàn hồi lớp móng ESb (xem bảng 2.10);
LS- hệ số xét đến tổn thất mô đun phản lực nền k, do hiện tượng tích luỹ biến dạng dưới tấm bê tông (xem bảng 2.10).
Trên hình 2.14, giới thiệu hai phương pháp tính toán, xác định chiều dày
tấm bê tông, bằng công thức giải tích và bằng phương pháp tra toán đồ (theo phân đoạn 1 và phân đoạn 2).
Hình 2.13. Đồ thị xác định hệ số nền tương đương k (Pci) Bảng 2.10
Loại vật liệu móng ESB (Psi) LS
Vật liệu hạt gia cố xi măng 1÷2.106 0,0÷1,0
Đất gia cố xi măng 500000÷2.106 0,0÷1,0
Đá trộn nhựa 350000÷1.106 0,0÷1,0
Đất đá gia cố nhựa 46000 ÷ 300000 0,0÷1,0
Gia cố vôi 20000÷70000 1,0÷3,0
Hạt rời 15000÷45000 1,0÷3,0
Hình 2.14. Đồ thị xác định chiều dày tấm bê tông (phân đoạn 1)
Hình 2.14. Đồ thị xác định chiều dày tấm bê tông (phân đoạn 2)