2.3.2.2.1 Tải trọng thiết kế:
Chương trình ALIZÉ có thể tính toán với mọi loại tải trọng với điều kiện phải biết áp lực tác dụng, đường kính của vệt bánh xe tác dụng lên mặt đường và khoảng cách giữa các trục bánh xe.
2.3.2.2.2 Các tham số của vật liệu:
Cường độ cơ học của bê tông để thiết kế mặt đường là cường độ chịu kéo khi ép chẻ ở 28 ngày tuổi σbt . Mẫu ép chẻ là mẫu hình viên trụ có đương kính
d=15cm và chiều cao h=30cm.
Bê tông được chia thành 4 cấp (từ cấp 5 đến cấp 2) theo σbt(MPA) (bảng 2.14) Bảng 2.14
BC 5 3,3 35.000
BC 4 3 24.000
BC 3 2,5 24.000
BC 2 2,1 20.000
Khi lượng giao thông lớn hơn T3 (MJA>150 xe/ngày) phải chọn bê tông cấp 4 trở lên
Với lượng giao thông nhỏ (<150 xe/ngày) thì dung bê tông cấp 3.
- Để tính toán chiều dày mặt đường thường dùng ứng suất phá hoại của bê tông sao 106 chu kỳ tác dụng tải trọng (ký hiệu là σ6), thong thường σ6=0,65σbt
- Vật liệu làm lớp móng thường là bê tông nghèo (BC3, BC4) hoặc cấp phối đá gia cố xi măng mà cường độ cũng được xác định bằng thí nghiệm ép chẻ
- Hệ số Poisson của BTXM và lớp vật liệu làm lớp đáy móng đều lấy µ=0,25 - Mô đun đàn hồi của nền đất
- Hê số Poisson của nền đất thường lấy µ0=0,35 2.3.2.2.3 Thép liên kết:
Thép liên kết được bố trí ở khe dọc để bảo đảm cho các khe không mở rộng và tải trọng có thể truyền qua tấm bên cạch thông qua khới ngàm. Thép liên kết dung loại thép có gờ, chiều dài mỗi thanh 0,6m phù hợp NF A35-016. Tiết diện thép liên kết trên 1m dài khe xác định theo công thức
S=(flP)/Ls
Trong đó:
f - Hệ số ma sát của tấm bê tông trên lớp móng, lấy bằng 1,5. l - Chiều rộng từ khe dọc đến cạnh tự do gần nhất.
P - Trong lượng của 1m2 mặt đường.
Ls - Ứng suất cho phép của thép, lấy bằng 75% giới hạn dẻo.
Đường kính của thanh thép liên kết được chọn theo tiết diện S sao cho khoảng cách giữa các thanh nằm trong khoảng từ 0,7÷1m.
3.2.2.4 Các thanh truyền lực:
Các thanh truyền lực là các thanh thép tròn, trơn và phù hợp theo tiêu chuẩn NAF 35-015 được bố trí ở giữa chiều dày của tấm bê tông và song song với tim đường.
Kích thước và khoảng cách giữa các thanh truyền lực lấy như sau (bảng 2.15): Bảng 2.15 Chiều dày tấm bê tông (cm) Đường kính thanh (cm) Chiều dài thành (cm) Khoảng cách giữa các thanh (cm) 13-15 20 40 30 16-20 25 45 30 21-28 30 45 30 29-40 40 50 40 41-50 45 55 45 2.4. Nhận xét và kết luận Chương 2:
- Tại Việt Nam, khi xét đến ứng suất nhiệt trong tấm BTXM chủ yếu dựa theo quan điểm của nước ngoài. Khi tính toán sử dụng nhiều giả thuyết gần đúng nên kết quả nhận được chưa sát với thực tế, chưa thể hiện được sự tác động khác nhau về nhiệt độ không khí và bức xạ tại các khu vực khí hậu tại Việt Nam.
- Qua khái thác sử dụng cho thấy mặt đường BTXM ở khu vực phía Nam bị nứt, nhưng nguyên nhân nứt đến nay vẫn chưa giải thích được đầy đủ và rõ ràng.
CHƯƠNG 3
KHẢO SÁT TÍNH TOÁN, XÁC ĐỊNH NHIỆT ĐỘ BỀ MẶT CỦA MẶT ĐƯỜNG BÊ TÔNG XI MĂNG TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
3.1. Điều tra, khảo sát nhiệt độ môi trường và bức xạ của khu vực Thànhphố Hồ Chí Minh. phố Hồ Chí Minh. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3.1.1 Vị trí địa lý:
Thành phố Hồ Chí Minh với tổng diện tích là 2,095 km², ở vị trí 10010’-10038’ Bắc và 106002’-106054’ Đông; nằm ở trung tâm Nam Bộ, Bắc giáp Bình Dương, tây Bắc giáp Tây Ninh, Đông và Đông Bắc giáp Đông Nai, Đông Nam giáp Bà Rịa Vũng Tàu, tây và Tây Nam giáp Long An, Tiền Giang, Nam giáp biển Đông với chiều dài bờ Biển là 15km; là trung tâm kinh tế, thương mại, văn hóa, khoa học lớn nhất ở khu vực phía Nam. Đây cũng là một đầu mối giao thông lớn nhất cả nước, là cửa ngõ của thế giới với tất cả các loại hình vận tải: đường bộ, đường
sắt, đường sông, đường biển và hàng không.
3.1.2 Điều kiện môi trường tự nhiên:
Khu quy hoạch có địa hình tương đối bằng phẳng. Cao độ thấp nhất là 0,2m; cao nhất là 3,0 m; cao độ trung bình là 1,6m. Khu đất nằm trong vùng địa chất chung phía Tây Bắc của thành phố Hồ Chí Minh, có nguồn gốc phù sa cổ. Đất tro xám hoặc xám sậm có thành phần cơ giới nhẹ nhưng ở độ sâu từ 20cm đến 30cm trở đi thì đất chặt. Dưới sâu có tầng cố kết màu nâu, cứng. Độ sâu xuất hiện mực nước ngầm biến thiên từ 0,3m đến 0,8m. Đây là loại đất nghèo mùn, nghèo dưỡng liệu, khả năng giữ nước kém.
Theo tài liệu khảo sát nhìn chung địa tầng của khu vực khá đồng nhất, lớp đất chịu lực tốt, không nằm sâu so với mặt đất, cấu tạo nền đất phù sa cổ với thành phần chủ yếu là cát, cát pha trộn lẫn nhiều sạn sỏi Lateric có màu nâu và màu đỏ nâu. Nền đất có sức chịu tải khá tốt. ( Theo “Biên hội bản đồ địa chất, bản đồ địa chất thủy văn và bản đồ địa chất công trình thành phố Hồ Chí Minh tỷ lệ 1/50.000”, Liên đoàn quy hoạch và điều tra tài nguyên nước Miền Nam).
3.1.3 Điều kiện về khí tượng
3.1.3.1 Nhiệt độ không khí
Theo số liệu thu thập từ Đài khí tượng Thủy văn khu vực Nam bộ, nhiệt độ không khí khu vực xả nước thải trung bình trong vòng 5 năm từ 2009 ÷ 2013 khoảng 28,20C. Nhiệt độ cao nhất trong vòng 5 năm từ 2009 ÷ 2013 khoảng 31,30C (tháng 5 năm 2010) và thấp nhất trong vòng 5 năm từ 2009 ÷ 2013 khoảng 25,90C (tháng 01 năm 2009). Dưới đây là bảng nhiệt độ trung bình các tháng trong năm:
Bảng 3-1. Thống kê nhiệt độ khu vực (0C) Bảng 3-1
Tháng 2009 2010 2011 2012 2013
1 25,9 27,3 26,9 27,6 27,3
2 27,7 28,4 27,6 28,2 29,0
Tháng 2009 2010 2011 2012 2013 4 29,4 30,3 29,1 29,3 30,4 5 28,5 31,3 29,5 29,2 29,8 6 29,2 29,3 28,5 28,7 28,9 7 28,0 28,3 27,9 28,3 28,1 8 28,6 27,9 28,4 29,1 28,3 9 27,6 28,6 28,1 27,5 27,6 10 27,7 27,5 28,1 28,2 27,7 11 28,4 27,2 28,1 28,8 28,1 12 27,5 27,4 27,2 29,1 26,6 TB 28,1 28,6 28,1 28,6 28,4
(Nguồn: Niên giám thống kê 2013) 3.1.3.2 Độ ẩm không khí:
Độ ẩm khu vực xả nước thải trung bình khoảng 75,6%, cao nhất khoảng 83% và thấp nhất khoảng 67%. Dưới đây là bảng độ ẩm trung bình các tháng trong năm:
Bảng 3-2. Thông kê độ ẩm khu vực (%)
Bảng 3-2 Tháng 2009 2010 2011 2012 2013 1 70 71 70 68 68 2 73 70 68 69 61 3 71 68 67 67 68 4 76 70 70 74 69 5 81 70 75 74 75 6 77 76 77 77 79
Tháng 2009 2010 2011 2012 2013 7 79 79 79 77 80 8 80 80 80 75 80 9 83 76 81 82 82 10 80 79 80 76 81 11 73 80 77 74 76 12 74 73 70 67 72 TB 76 74 75 73 74
(Nguồn: Niên giám thống kê 2013)
3.1.3.3 Tốc độ gió:
Gió có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình phát tán các chất ô nhiễm không khí. Tốc độ gió càng nhỏ thì mức độ ô nhiễm xung quanh nguồn ô nhiễm càng lớn. Gió chịu ảnh hưởng của chế độ gió mùa. Có 2 hướng gió chủ đạo:
- Gió mùa Nam - Tây Nam, xuất hiện từ tháng 5 đến tháng 10 sức gió mạnh nhất thường vào tháng 7 và tháng 8.
- Gió mùa Bắc - Đông Bắc, xuất hiện từ tháng 11 đến tháng 4 sức gió mạnh nhất vào tháng 2 và tháng 3..
- Tốc độ gió trung bình các tháng trong năm là 2,4 – 3,6 m/s. Thành pố Hồ Chí Minh chịu ảnh hưởng bởi hai hướng gió chính đó là: Gió mùa Tây – Tây Nam vào mùa mưa và gió mùa Bắc – Đông Bắc vào mùa khô.
3.1.3.4 Bức xạ:
Thời kỳ nhiều nắng là từ tháng 11 đến tháng 5 năm sau, Số giờ nắng khu vực xả nước thải trung bình khoảng 2.005,9 giờ/năm (trong vòng 5 năm từ 2009 ÷ 2013), cao nhất khoảng 252,9 giờ (tháng 3, năm 2005) và thấp nhất khoảng 90,5 giờ. Dưới đây là bảng số giờ nắng trung bình các tháng trong năm:
Bảng 3-3. Số giờ nắng khu vực dự án (giờ) Bảng 3-3 2009 2010 2011 2012 2013 Cả năm 2.003,0 2.073,7 1.892,9 2.131,6 2.023,4 Tháng 1 174,4 157,1 120,1 141,1 161,8 Tháng 2 168,1 245,3 188,9 176,8 192,6 Tháng 3 236,9 239,6 157,8 208,6 243,7 Tháng 4 186,7 240,8 187 217,3 186,8 Tháng 5 155,9 210,4 165 198,2 192,9 Tháng 6 191,6 177 163,6 164,3 147,8 Tháng 7 149,2 150 162,6 182,1 150,8 Tháng 8 155,7 141,2 198,1 218,9 185,9 Tháng 9 116,9 155,2 144,8 118,7 110,7 Tháng 10 132,3 102,7 154,3 154,1 156,6 Tháng 11 147,7 130,6 141 164,9 172,3 Tháng 12 187,6 123,8 109,7 186,6 121,5
(Nguồn: Niên giám thống kê 2013)
(Đính kèm: Bảng số liệu bức xạ chi tiết khu vực Tp.Hồ Chí Minh năm 2013) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3.1.3.5 Lượng mưa:
Theo số liệu thống trạm Tân Sơn Hòa – Nhà Bè thì lượng mưa trong năm là thấp nhất là 1.548,6mm; lượng mưa trung bình là 129,1mm, lượng mưa ngày lớn nhất là 75,7 mm. Lượng mưa thấp nhất thường vào tháng 1, 2 và 3 hằng năm và tháng 11, 12, còn lượng mưa cao nhất trong năm thường từ tháng 6 đến tháng 9, đôi khi vào tháng 10.
Mùa mưa: từ tháng 5 đến tháng 10, lượng mưa phân bố không đều, tập trung nhiều nhất là vào tháng 8 và tháng 9, trong thời gian này nếu gặp triều cường sẽ gây úng cục bộ ở một số nơi.
Mùa khô: từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, mùa này mực nước ngầm xuống thấp.
Bảng 3-4. Lượng mưa trung bình khu vực giai đoạn 2009-2013 (mm) Bảng 3-5 Tháng 2009 2010 2011 2012 2013 1 0,3 23 9,4 18 38,1 2 21,4 - - 68,7 0,1 3 57,8 3,9 40,3 36,4 10,1 4 187,0 9,9 181,9 144,4 18,3 5 318,5 8,8 124,4 72,2 196,8 6 83,2 160 213,1 270,6 173,3 7 223,0 294,3 281,5 200,4 175,8 8 323,9 400,6 244,4 113,4 260,7 9 325,1 373,7 232,1 407,9 411,2 10 249,0 321,8 232,6 434,4 407,4 11 141,2 379,9 321,1 91,2 257,4 12 49,5 40,3 73 25,4 31,3 Cả năm 1.979,9 2.016,2 1.953,8 1.883,0 1.980,5
(Nguồn: Niên giám thống kê 2013)
Nhìn chung khí hậu ở khu quy hoạch có tính ổn định cao, không gặp thời tiết bất thường như bão lụt, nhiệt độ quá nóng hoặc quá lạnh.
Do địa hình khu vực dự án cao nên không hề bị có tình trạng ngập úng, không chịu ảnh hưởng của tình hình mực nước triều.
Trong khu quy hoạch có kênh Trung Ương có chiều dài khoảng 3.212m, rộng 8m giáp phía Đông và kênh Thủy Lợi giáp một phần phía Tây khu đất, phục vụ cho tưới tiêu của các ruộng trồng lúa xung quanh. Tuy nhiên trên thực tế kênh Trung Ương rất cạn do bị thiên nhiên bồi lấp và từ lâu không còn chức năng lưu thông thủy hay tưới tiêu chỉ khi gặp mưa lớn thì mới có nước.
Nhận xét chung về khí hậu khu vực Thành phố Hồ Chí Minh: cho thấy là khu vực có khí hậu điều hoà; cùng với đất đai phì nhiêu, điều kiện thiên nhiên mưa thuận gió hoà … như vậy, có nhiều thuận lợi cho đời sống và sản xuất, phát triển nền kinh tế khu vực. Trong phạm vi của đề tài, tác giả tập trung nghiên cứu xem xét sự thay đổi nhiệt độ môi trường của khu vực Thành phố HCM theo số liệu quan trắc tại trạm khí tượng Tân Sơn Hòa – Nhà Bè
3.2. Cách xác định nhiệt độ bề mặt trên mặt đường BTXM:
Nhiệt độ môi trường tác động lên mặt đường BTXM bao gồm hai yếu tố cơ bản là: Nhiệt độ không khí và bức xạ mặt trời tại khu vực xây dựng. Sự thay đổi nhiệt độ không khí và bức xạ mặt trời diễn ra thường xuyêt theo chu kỳ ngày đêm và theo chu kỳ năm, tức là là nhiệt độ môi trường thay đổi theo chu kỳ ngày đêm và theo năm. Như vậy, nhiệt độ môi trường tác động lên bề mặt mặt đường BTXM cũng diễn ra theo chu kỳ ngày đêm và theo chu kỳ năm. Giá trị nhiệt độ bề mặt mặt đường BTXM được xác định bằng phương pháp lý thuyết, phương pháp lý thuyết kết hợp với thực nghiệm hoặc hoàn toàn bằng thực nghiệm. Theo các tài liệu chuyên ngành hiện nay cho thấy nhiệt độ bề mặt của mặt đường BTXM theo chu kỳ ngày đêm có thể xác định theo công thức sau:
k a I t t t t dn kk bx kk bm = + = +ρ ; (3.1) Trong đó: bm
t - nhiệt độ bề mặt của mặt đường BTXM, được lấy trung bình theo
kk
t - nhiệt độ không khí, cũng lấy trung bình theo tháng;
bx
t - nhiệt độ tương đương do bức xạ mặt trời đốt nóng thêm bề mặt của
mặt đường bê tông xi măng, tbx được xác định như sau:
k a I t dn bx =ρ ; (3.2) Trong đó:
ρ - hệ số hấp thụ nhiệt độ của mặt đường BTXM thay đổi trong khoảng ρ
= 0,65 - 0,80;
I - cường độ tia bức xạ, phụ thuộc vĩ độ Bắc, tính bằng kcal/m2giờ; là tổng lượng bức xạ trực tiếp của mặt trời đến 1m2 mặt đường trong một đơn vị thời gian, khi tính lấy theo giá trị trực xạ trên mặt bằng tại thời điểm và địa điểm tính toán;
k - hệ số giảm cường độ bức xạ mặt trời do có nhiều bụi trong không khí, thực tế đối với mặt đường BTXM thường lấy k = 0,5 đến 0,7;
adn - hệ số truyền nhiệt chung, với mặt đường BTXM, lấy adn = 16 đến 20 kcal/m2.độ.giờ.
Nhiệt độ bề mặt tấm BTXM tính theo công thức (3.1) phụ thuộc vào nhiệt độ không khí, cường độ tia bức xạ mặt trời, tính chất vật liệu làm mặt đường và độ trong suốt của bầu khí quyển; phụ thuộc theo vị trí của từng khu vực khí hậu mà tại đó mặt đường được xây dựng. Nhiệt độ bề mặt của mặt đường BTXM tại mỗi khu vực khác nhau sẽ có giá trị khác nhau tuỳ thuộc vào tính chất và đặc điểm của khu vực xây dựng.
3.3. Tính toán xác định nhiệt độ bề mặt trên mặt đường BTXM tại Thànhphố Hồ Chí Minh: phố Hồ Chí Minh:
3.3.1 Nhiệt độ và bức xạ đo được tại trạm khí tượng Tân Sơn Hòa – Nhà Bè:
Trạm khí tượng Tân Sơn Hòa – Nhà Bè là trạm khí tượng quốc gia đã có từ lâu, số liệu thường xuyên đo đạc và quan trắc hiện nay được lưu trữ tại Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn Nam Bộ. Được sự hợp tác và giúp đỡ tận tình của các cán bộ
nhân viên Trung tâm, tác giả đã thu thập được các số liệu về nhiệt độ và bức xạ theo 24 giờ, nhiệt độ lớn nhất, nhỏ nhất của tất cả các ngày năm 2013 tại trạm Tân Sơn Hòa – Nhà Bè (phụ lục số liệu luận án). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Để xem xét sự tác động của nhiệt độ và bức xạ đối với bề mặt tấm BTXM ta cần xác định giá trị nhiệt độ và bức xạ trung bình tháng theo chu kỳ ngày đêm.
3.3.1.1 Nhiệt độ không khí trung bình tháng theo giờ năm 2013 đối với khu vực Thành phố Hồ Chí Minh
Bảng 3-5
Từ bảng 3-5 cho ta nhận định là: sự làm việc của mặt đường BTXM khi chịu tác động nhiệt độ tại khu vực Thành phố Hồ Chí Minh sẽ xảy ra bất lợi vào tháng II, III, IV và V. Chính vì vậy, tác giả đã tiến hành thu thập số liệu đo và quan trắc về nhiệt độ khu vực Thành phố Hồ Chí Minh trong các tháng II, III, IV và V của năm 2013. Chính vì vậy, tác giả đã thu thập số liệu đo và quan trắc nhiệt độ tại
khu vực Thành phố Hồ Chí Minh trong các tháng II, III, IV và V của năm 2013. Theo công thức sau:
∆t(nđ) = tmax - tmin (3.3) ∆t(nđ.tb) = ∑= = n i i 1 ∆t(nđ)i/n (3.4) Trong đó:
∆t(nđ) - chênh lệch nhiệt độ ngày đêm tại thời điểm nghiên cứu;