Phương phỏp tớnh toỏn theo trạng thỏi giới hạn do cỏc nhà khoa học Liờn Xụ (cũ) đưa
ra lần đầu tiờn vào những năm năm mươi của th ế kỷ trước. Cú thể xem phương phỏp
trạng thỏi giới hạn là một sự phỏt triển lớn của tớnh toỏn kết cấu theo giai đoạn phỏ hoại. Sự tiến bộ của phương phỏp ở chỗ là nú khụng chỉ xột đến tớnh phi tuyến đàn hồi của vật liệu mà cũn thừa nhận tớnh khụng tiền định của hiệu ứng tải trọng và hiệu ứng cường độ vật liệu. Hạn chế của phương phỏp là chưa xột tớnh khụng tiền định của cỏc kớch thước hỡnh học của kết cấu, do vậy người ta thường gọi phương phỏp này là phương phỏp tớnh toỏn theo trạng thỏi giới hạn bỏn xỏcsuất.
Phương phỏp tớnh toỏn theo trạng thỏi giới hạn đóđược đưa vào tiờu chuẩn thiết
kế của Liờn Xụ (cũ) từ những năm năm mươi của thế kỷ tr ước, sau đú nhiều nước trờn thế giới đó thừa nhận phương phỏp này và đóđưa vào trong cỏc tiờu chuẩn thiết kế của mỡnh, trongđú cú Việt Nam.
Trong những năm gần đõy, người ta khụng ngừng nghiờn cứu hoàn thiện phương phỏp tớnh toỏn theo trạng thỏi giới hạn. Cỏc nghiờn cứu chủ yếu tập trung vào việc xõy dựng định nghĩa độ tin cậy, với việc xem xột đặc tớnh khụng tiề n định của hiệu ứng tải trọng, hiệu ứng cường độ và kớch thước hỡnh học của kết cấu. Phương phỏp tớnh toỏn theo trạng thỏi với cỏc cải tiến, hoàn chỉnh theo hướng như vậy được gọi là thiết kế theo trạng thỏi giới hạn xỏc suất.
Đối với cỏc kết cấu mặt đường sõn bay và đường ụ tụ, khi xuất hiện cỏc vết nứt
trong mặt đường bờ tụng và bờ tụng lưới thộp, sức chịu tải của tấm sẽ khụng cũn. Mặt
khỏc, khi trong nền và trong lớp vật liệu kộm dớnh xuất hiện ứng suất cắt, khi ứng suất cắt vượt quỏ giỏ trị lực dớnh cho phộp, nền đường sẽ bị biến dạng dẻo, mất khả năng chịu lực.
Bởi vậy đối với cỏc loại mặt đường này trạng thỏi làm việc ứng với giai đoạn xuất hiện vết nứt và trạng thỏi biến dạng dẻo trong nền là trạng thỏi tớnh toỏn và được đặc trưng là trạngthỏi giới hạn theo cường độ.
Trạng thỏi giới hạn của tấm bờ tụng mặt đường nờu trờn được gõy ra bởi tỏc động của ứng suất kộo uốn vàứng suất cắt trong nền, do vậy điều kiện cơ bản của tớnh toỏn cú
thể được viết dưới dạng:
tt Rcp ;
cp tt C
, (2.35)
trong đútt– làứng suất kộo uốn ở vị trớ bất lợi nhất của tấm bờ tụng;
tt
-ứng suất cắt tớnh toỏn, do tải trọng ngoài và do trọng lượng lớp đất phớa trờn
gõy ra trong nền;
Rcp,– là cường độ kộo uốn cho phộp của bờ tụng; Ccp- lực dớnh cho hộp của nền đường.
Cần lưuý là lực dớnh của đất nền thường rất nhậy cảm với sự trựng phục của tải trọng. Khi lưu lượng trục xe tăng, lực dớnh của đất nhanh chúng bị suy giảm, làm giảm khả năng chịu lực của nền. Khi tớnh toỏn tấm bờ tụng mặt đường sõn bay, do lưu lượng trựng phục tải trọng trờn sõn bay khụng lớn, lực dớnh ớt bị suy giảm nờn trong một số quy trỡnh thiết kế mặt đường cứng sõn bay, người ta thường bỏ qua, khụng xột chỉ tiờu ứng
suất cắt trong nền đất.
Trong mặt đường bờ tụng cốt thộp, trong giai đoạn khai thỏc cho phộp xuất hi ện
vết nứt, nhưng giới hạn độ mở vết nứt. Trạng thỏi giới hạn tớnh toỏn đối với cỏc loại mặt
đường này là trạng thỏi giới hạn theo cường độ, nú xuất hiện khi ứng suất trong thộp chịu kộo đạt tới giỏ trị tớnh toỏn của nú và trạng thỏi giới hạn theo độ mở r ộng vết nứt, được đặc trưng bằng chiều rộng aT = 0,3mm. Đối với tiết diện chịu nộn của mặt đường ứng
suất trước trạng thỏi giới hạn tớnh toỏn được tớnh theo sự tạo thành vết nứt. Tuy vậy, cỏc
đường nứt trong cỏc loại mặt đường này khụng gõy nguy hiểm cho khai thỏc vỡ khi khụng cú tải trọng, cỏc đường nứt sẽ trong trạng thỏi khộp kớn, cũn khả năng chịu tải của mặt
đường khụng bị suy giảm, lượng dự trữ cường độ để chống lại sự xuất hiện cỏc đường
nứt trong tớnh toỏn được lấy là nhỏ hơn, so với mặt đường bờ tụng và bờ tụng lưới thộp.
í nghĩa của cụng thức (2.35) làở chỗ, nội lực lớn nhất cú thể trong kết cấu khụng
lớn hơn khả năng chịu tải nhỏ nhất của nú, sự sai lệch giữa chỳng cần khụng được vượt quỏ 3-5%.
Chương3