TẤM TRÊN NỀN ĐÀN HỒI
5. Các đặc trưng tính toán của nền đất
Cường độ của nền đất trong kết cấu mặt đường BTXM cũng được biểu thị bằng môđun đàn hồi hoặc môđun biến dạng. Nhưng do độ lún của tấm bêtông dưới tác dụng của tải trọng là rất nhỏ và đường kính của diện tích phân bố tải trọng dưới tấm bêtông
lên đến 2–3m. Nên biến dạng tương đối của bề mặt đất nhỏ, chỉ bằng khoảng 0,0001– 0,005. Vì vậy trị số tính toán của môđun biến dạng của nền đất dưới tấm
bêtông được lấy cao hơn môđun biến dạng dưới mặt đường mềm từ 3–4 lần, và được xem như là môđun đàn hồi.
Bảng 3.22 Các đặc trưng tính toán của nền đất
Đất Đặc trưng của đất Giá trị tính toán của đất ứng với độ ẩm tương đối so với giới hạn chung
http://www.ebook.edu.vn TKM§BTXM •59 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)
450 420 390 370 350 – – 35 35 34 34 33 – – Á cát nhẹ
Không bụi
E (kG/cm2) ϕ(độ)
C(kG/cm2) 0,12 0,11 0,10 0,09 0,08 – – (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)
600 420 340 280 240 210 200 24 21 18 15 13 11 10 Á cát bụi, á sét
và sét
E(kG/cm2) ϕ(độ)
C(kG/cm2) 0,32 0,26 0,19 0,15 0,10 0,05 Cát hạt lớn và
cát sỏi
E(kG/cm2) ϕ(độ)
1300 43 Cát hạt vừa E(kG/cm2)
ϕ(độ)
1200 40
Không phụ thuộc vào độ ẩm (nt)
Theo quy định của Liên Xô cũ, giá trị của môđun đàn hồi của nền đất dùng khi thiết kế mặt đường cứng cũng lấy giống như trị số môđun của nền đất dùng khi thiết kế mặt đường mềm (bảng 3.22).
Nếu đã làm thí nghiệm xác định môđun biến dạng của nền đất, thì có thể căn cứ vào đường cong P–λ thực đo để tính ra môđun ứng với biến dạng tương đối λ.
Dựa theo lý thuyết tấm trên nền đàn hồi Sêchchia đã tìm được áp lực lớn nhất mà tấm truyền trên nền đất σ0 dưới tác dụng của lực tập trung P là:
Hình 3.14. Áp lực tấm truyền trên nền đất dưới tác dụng của lực tập trung P
2 0 0,19 . ....P a
σ = (3.69) Trong đó: a 13 6E0
h E
=
Giả thiết áp lực σ0 phân bố đều trên diện tích vòng tròn đường kính D (hình 3.12) thì giữa D và σ0 có quan hệ sau:
60 • TKM§BTXM
0 4P2 σ D
=π (3.70)
Từ (3.69) và (3.70) ta có:
2,58 1, 4 3
o
D h E
a E
= = (3.71)
Trị số độ võng khi tấm bêtông chịu uốn theo bảng 3.1 của Sêchchia là:
2 ax 0
0
(1 ) 0,385 ...
m
I Pa
E μ
= − (3.72)
Từ công thức (3.71) và (3.72) sẽ tính được λ của lớp mặt nền đất dưới mặt đường
cứng, sau đó dựa theo phương pháp thực nghiệm p –λ để tìm ra E0 và h rồi tính mò dần.
Khi sử dụng phương pháp Oetterơgat thì phải xác định hệ số nền K (kG/cm2) Hệ số nền K là áp lực đơn vị dưới tấm ép có đường kính D =760mm để gây nên một độ lún là 0,127 cm và được tiến hành thí nghiệm trong điều kiện bất lợi nhất có thể xảy ra trong nền đất sau khi xây dựng mặt đường.
Do phương pháp thí nghiệm xác định hệ số nền khá phức tạp nên theo kiến nghị quy trình thiết kế mặt đường cứng của tổ chức OSJD năm 1976 có thể thay bằng phương pháp do môđun đàn hồi tĩnh Ep bằng cách nén tấm ép có đường kính D = 300–
350mm khi đất có độ đồng nhất đến độ sâu 1m và tính đổi theo công thức:
( / 2) 125
Ep
k = kG cm (3.73)
Bảng 3.23 Các đặc trưng tính toán của vật liệu lớp móng
Các tham số xác định sức chịu cắt Vật liệu Môđun đàn
hồi E(kG/cm2)
Cường độ kéo uốn giới hạn
(kG/cm2) ϕ(độ) (kG/cmC 2 )
Chú thích
(1) (2) (3) (4) (5) (6)
Vật liệu đá địa phương cường độ thấp, trong đó có cả đá thải của xí nghiệp nghiền đá, gia cố xi măng poóclăng.
3000÷4500 3÷4 – –
Trị số thấp là ứng với
đá sỏi Vật liệu đá dăm và đá sỏi
http://www.ebook.edu.vn TKM§BTXM •61 thành phần chọn lọc bằng
đá không thấp hơn cấp 3 gia cố xi măng poóclăng với số lượng.
6–7% 6000÷7000 6÷8 – – Nt
4–5% 4000÷5000 4÷6 – – Nt
Đá dăm tiêu chuẩn rải theo phương pháp đá chèn đá
(1) (2) (3) (4) (5) (6)
Bằng đá cấp 1–2
Bằng đá cấp 3 4000÷4500 3500
– –
– –
– –
Trị số cao ứng
với đá vôi gốc
Đá dăm kích cỡ mở rộng
Bằng đá cấp 1–2 3000÷3500
Bằng đá cấp 3 2500 – – –
Bằng đá cấp 4 2000 –
Vật liệu sỏi sạn phụ thuộc vào thành phần hạt
Các hạt > 2mm. Các hạt
<0,5mm
>85% <3% 2500÷2700 – 45 0,2÷0,5
“70% “7% 2000÷2300 – 42 0,2÷0,5
“60% “10% 1700÷2000 – 37 0,2÷0,5
“50% “12% 1500÷1700 – 35 0,2÷0,5
Đá có thành phần hạt tốt nhất gia cố xi măng poóclăng số lượng
4% 2000 1,5 – –
6% 3000 2,5 – –
8% 4000 3,5 – –
10% 5000 4,0 – –
Đá á cát nhẹ và cát với các loại hạt khác nhau gia cố xi măng poóclăng số lượng
4% 1800 1,0 – –
6% 2800 1,5 – –
62 • TKM§BTXM
8% 3500 2,0 – –
Đá á cát bột và á sét gia cố xi măng poóclăng số lượng
4% 2000 1,2
6% 2500 1,6
8% 2800 2,0
Bêtông nghèo bằng đá sỏi 75000 – – –
Bêtông xi măng mác 150 150.000 – – –
Bêtông xi măng mác 200 180.000 – z
Hệ số nền trên mặt của lớp móng gia cố được tính theo công thức (3–74) (hình 3.15) của Âysinman (Elisenman):
3
2 2
1 * * * *
2 2
( / )
1 1 1
( )
Ep
K kG cm
h h
h h h h
= ⎡ ⎛ ⎞⎤
− −
⎢ ⎜ ⎟⎥
⎝ ⎠
⎣ ⎦
(3.74)
Trong đó:
3 1 1
p
* 2
2 23
* * *
1 2
0,9 ( )
E
0,9 ( )
( )
P
h h E cm
h h E cm
E h h h cm
=
=
= +
E1 – Môđun đàn hồi của lớp mặt chiều dày h1
E2– Môđun đàn hồi của lớp móng gia cố chiều dày h2
Ep– Môđun đàn hồi tĩnh của lớp đất không gia cố được xác định bằng
cách nén tấm ép có đường kính D =300–350mm theo phương pháp tĩnh.
Hình 3.15
.
p 1,5 E p r
s
= Δ
Δ (3.75)
http://www.ebook.edu.vn TKM§BTXM •63 Với ΔP=P2 −P1
max 2 0,7P
P = ; P1 =0,3Pmax
1
2 s
s s= − Δ
Với: S2– Độ lún của tấm ép dưới tải trọng P2
S1– Độ lún của tấm ép dưới tải trọng P1
r – Bán kính tấm ép.