Việc tính toán được tiến hành theo lời giải của bài toán “bài toán không gian nhiều lớp đàn hồi” (hoặc hệ nhiều lớp đàn hồi) của Burmister với các điều kiện lien kết giữa các lớp như sau:
- Mặt tiếp giáp giữa lớp móng và nền đất: dính chặt.
- Mặt tiếp giáp giữa tấm bê tông và lớp móng: không dính – trượt (giữa tấm bê tông và lớp móng có một lớp cách ly.
Tiêu chuẩn tính toán là ứng suất kéo tính toán xuất hiện ở đáy móng bê tông (
1
σ ) và ở dưới lớp móng (σmg) dưới tác dụng cải tải trọng thiết kế phải nhỏ hơn
ứng suất kéo cho phép của vật liệu các lớp này:
1
σ <[σbt] và σmg<[σmg]
2.3.2.1.1 Ứng suất kéo cho phép của tấm BTXM [σbt] được tính theo công thức:
Trong đó:
bt
σ (NE) - ứng suất kéo khi ém chẻ gây phá hoại mẫu bê tông hình trụ sau NE lần tác dụng tải trọng.
bt
σ (NE)= σ6(NE/106) - Ứng suất phá hoại của bê tông sau 106 chu kỳ tác dụng tải trọng.
NE - số lần tác dụng tải trọng tương đương tính toán theo lương giao thong tích lũy N và hệ số quy đổi tải trọng của xe tải trọng nặng về trục bánh tính toán CAM
NE=N x CAM
N - Số lần tích lũy của xa tải trọng nặng trong thời kỳ tính toán p năm N=365 x MJA x C
MJA - Số xe tải trọng trung bình hàng năm của làn xe chịu tải nặng nhất ở năm đưa đường vào sử dụng.
C=(1+τp)−1 / τ
τ - tỷ lệ tăng xe trong thời kỳ tính toán.
CAM - Hệ số quy đổi trung bình từ xe tải nặng về trục bánh xe tính toán trong điều kiện của Pháp với mặt đường BTXM và vật liệu gia cố chất lien kết rắn trong nước thì CAM=1,3
Kr - Hệ số phụ thuộc vào độ rủi ro tính toán và kết quả thí nghiệm mỏi của vật liệu, được tính theo công thức thực nghiệm sau:
Kr = 10uhδ
u - Biến số phụ thuộc vào sự rủi ro r% - Độ rủi ro r% được chọn phụ thuộc vào cấp giao thong. Với mặt đường BTXM, độ rủi ro quy định như sau (bảng 2-10):
Bảng 2.10 Cấp giao thông T0 (MJA=1200) T1 (MJA=500) T2 (MJA=200) T3 (MJA=85) Độ rủi ro Lớp mặt (750-2000) 2,8 (300-750) 5 (150-300) 7,5 (50-150) 11,5 Lớp móng 5,6 10 15 23 Bảng 2.11 Giá trị của u được tra theo bảng dưới (bảng 2.11):
r
(%) 2,5 5 5,6 7,5 10 11,5 15 23
u -1,911 -1,645 -1,590 -1,439 -1,282 -1,200 -0,739 Bảng 2.12
b - Độ dốc của quy luật mỏi của vật liệu được xác định theo kết quả thí nghiệm mỏi của vật liệu làm mặt đường. Với BTXM lấy theo bảng 2.12
Cấp bê tông
6
σ
(MPA) -1/b SN Sh Kc
BC 5 2,15 16 1 Sh phụ thuộc vào thiết
kế thi công 1,5 BC 4 1,95 15 1 1,5 BC 3 1,63 15 1 Thiết bị loại A: Sh=0,03 1,5 BC 2 1,37 14 1 Thiết bị loại B, C: Sh=0,01 1,5 Chú thích:
6
σ - ứng suất kéo của bê tông với 01 triệu lần tác dụng tải trọng.
( ) 0,5
2 2/ 2 h2
SN c b S
δ = + SN, Sh, b tra bảng ở trên, c=0,02 cm-1
Kc - Hệ số điều chỉnh kết quả tính toán theo tình hình quan sát tạo mặt đường, với mặt đường BTXM
Kc = 1,5
2.3.2.1.2 Ứng suất kéo cho phép của lớp móng bê tông nghèo hoạch vật liệu gia cố chất liên kết rắn trong nước [σmg], tính theo công thức:
[σmg]=σmg(NE).Kr. Kd. Kc.Kδ
Trong đó:
mg
σ (NE) - Ứng suất kéo khi ép chẻ của mẫu vật liệu lớp móng ở 360
ngày tuổi sau NE lần tác dụng tải trọng.
NE - Số lần tác dụng tải trọng tương đương tính toán theo lượng giao thông tích lũy và hệ số quy đổi tải trong CAM = 1,3.
Kr = 10uhδ
Với mặt đường bê tông, r của lớp móng dưới bằng 50% và u=0. Từ đó: Kr = 1.
Kd - Hệ số xét tới ảnh hưởng của sự phân tấm của mặt đường bê tông đến lớp móng.
Kd = 1; với lớp móng cấp phối đá gia cố cấp G2 hoặc G3.
Kd = 1/1,25; với lớp móng cấp phối đá gia cố cấp G4 hoặc G5 và bê tông lèn chặt bằng lu
Kc - 1,5 với lớp móng dưới mặt đường bê tông
Kδ- Hệ số xét tới ảnh hưởng của sự không đồng nhất cục bộ của sức chịu tải của một lớp có độ cứng thấp dưới các lớp có gia cố chất liên kết, Kδ
được xác định theo bảng 2.13 phụ thuộc vào mô đun của nền đất (hoặc của lớp móng không gia cố)
Bảng 2.13
Mô dun (MPA) E<50 MPA 50≤E<120 E≥120
Ks 1/1,2 1/1,1 1
2.3.2.1.3 Chọn trị số độ rủi ro khi thiết kế kết cấu mặt đường BTXM:
- Với các kết cấu không bố trí thanh truyền lực, nếu r1 là độ rủi ro của lớp mặt thì độ rủi ro của lớp móng là r2=2r1.
- Với các kết cấu có bố trí thanh truyền lực thì độ rủi ro của lớp móng r2=50%
2.3.2.1.4 Ứng suất kéo tính toán ở đáy của tấm σb và ở đáy lớp móng σmg có
thể xác định nhanh chóng bằng cách sử dụng chương trình ALIZÉ 5-87 (hoặc chương trình ALIZÉ 5) của Viện thí nghiệm cầu đường trung tâm Pháp (PCPC) lập ra trên cơ sở lời giải của Burmiter