Bài giảng Thiết kế đường ô tô: Chương 7, 8 - TS. Văn Hồng Tấn [mới nhất]

BIẾN DẠNG CỦA NỀN ĐƯỜNG & NGUYÊN NHÂN

Nền đường lún sụt do đất yếu dưới nền đường

Chöông 7

NỀN ĐƯỜNG

Taluy bị lở, sụt do 1 phần đất mất cường độ

BIẾN DẠNG CỦA NỀN ĐƯỜNG & NGUYÊN NHÂN

Khối đất lớn taluy bị trụt lở dưới tác dụng trọng lực, tạo thành 1 mặt trượt (do mái taluy, cường độ đất đắp) Taluy nền đào bị trụt lở dưới tác dụng trọng lực, tạo thành 1 mặt trượt (do mái taluy, cường độ đất đắp)

Nền đường sụp đổ do ngậm nước quá nhiều Trượt trên mặt đất tự nhiên do chân nền đường đắp quá ướt Taluy rơi vỡ do quá trình phong hóa, xói mòn.

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ NỀN ĐƯỜNG

CHỌN ĐẤT DÙNG ĐỂ ĐẮP NỀN ĐƯỜNG

1/ Yêu cầu:

Thiết kế nền đường bao gồm các công việc:

- Có cường độ và ổn định chống nước:

+ Thành phần hạt, và cấu trúc đất vững chắc. 1/ Xác định các biện pháp đảm bảo chế độ ổn định thủy nhiệt

nền đường (cấu tạo các chi tiết tránh nước…) + Hạn chế nước thấm vào

2/ Chọn loại đất đắp, chế độ đầm nén. + Mau thoát nước ra.

3/ Tính toán ổn định mái dốc nền đường. + Ít thay đổi cường độ khi độ ẩm thay đổi 4/ Tính toán lún nền đường. 2/ Cách sử dụng:

- Về cơ bản, mọi loại đất đều có thể dùng cho đường.

- Các loại đất khác nhau có đặc tính cơ lý khác nhau

(cid:198) Sử dụng trong các trường hợp khác nhau 1 cách phù hợp.

TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI TALUY NỀN ĐƯỜNG

± σ

A t

Chỉ tiêu cơ lý dùng tính toán:

Caùc tröôøng hôïp phaûi tính toaùn maùi doác:

85%

Tải trọng tính toán:

+ Tĩnh tải: đất đắp nền đường

h x

. n G . . γ B l

(

−

= B n b

) 1

+ d e

+ Hoạt tải: tải trọng phân bố quy đổi từ xe thiết kế phân bố kín ngang đường

+ Chieàu cao maùi doác ñaøo vaø ñaép > 12m. + Neàn ñaép ôû baõi soâng, neàn ñaép ôû nhöõng ñoaïn ngaäp nöôùc khoâng thöôøng xuyeân. + Neàn ñaøo qua caùc taàng chöùa nöôùc. + Neàn ñaøo trong ñaù (h > 12m h < 16m) theá naèm cuûa ñaù nghieâng ra phía neàn ñöôøng. + Neàn ñaøo saâu hôn 6m trong ñaát seùt deã bò maát oån ñònh maùi doác do taùc duïng cuûa caùc yeáu toá khí haäu. + Neàn ñaøo vaø ñaép ôû nhöõng choã coù ñieàu kieän ñòa chaát phöùc taïp. + Neàn ñaép baèng caùc loaïi ñaát coù tính chaát ñaëc bieät (ñaát seùt tröông nôû maïnh, ñaát bazan...). + Neàn ñöôøng khu vöïc caùt di ñoäng.

g M

Hệ số ổn định (Kmin = 1.1, 1.2, 1.4)

TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI TALUY NỀN ĐƯỜNG

Phương pháp mặt trượt trụ tròn: Phương pháp mặt trượt trụ tròn

(

)

° +

+ Giả thiết 1 tâm trượt và 1 mặt trượt trụ tròn.

ϕ 2

1/ Khi có xét biến dạng dẻo ở vùng đỉnh cung trượt Ctg + Phân khối trượt ra nhiều mảnh.

+ Xác định: 2/ Khi nền đất gồm nhiều lớp:

Mt R Q= i

lượng): Moment gây trượt (do trọng sin

& moment kháng trượt (do sức

(

cos

ϕ +

. tg

= Mg R Q i

. ) c l i

kháng cắt): 3/ Khi cung trượt qua nền đất cứng:

= ∑ ∑

(cid:198) Hệ số ổn định tại mỗi tâm trượt:

TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH MÁI TALUY NỀN ĐƯỜNG

TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TRƯỢT CỦA NỀN TRÊN SƯỜN DỐC

Phương pháp mặt trượt trụ tròn

.cos

'. ϕ tg Q i

α + i

C .l i i

∑

.sin

. W r

Q i

α + i

∑

. = Δ ω = ×

. ω

W J

4/ Khi có xét ảnh hưởng dòng thấm

Lucchongtr

Lucgaytruo

uot t

cos Q

tg tg

tg ϕ i

tg . ϕα sin α

ϕ α

Hệ số ổn định chống trượt:

(cid:198) Tăng góc nội ma sát ϕ giữa 2 lớp đất khi i tăng

Khi i > 1/15 (cid:198) phải đánh cấp

TÍNH LÚN

TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH NỀN THIÊN NHIÊN DƯỚI NỀN ĐẮP

Phân lớp tính lún do tác dụng của tải trọng Kiểm tra đảm bảo nền thiên nhiên không có biến dạng dẻo tại mọi điểm:

(

)

− ϕ

A A tg

h i

min

p i p

Phương pháp vẽ đường đẳng K (hệ số ổn định chống trượt)

⎞ ⎟⎟ ⎠

⎛ ⎜⎜ ⎝

. tg ϕ + σ 1 σ − σ

Độ lún tổng cộng S = Σ Si C e + o

Chöông 8

KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG

Q & A

Ảnh http://training.ce.washington.edu

Các lớp áo đường

LỰC TÁC DỤNG LÊN ÁO ĐƯỜNG

PHÂN LOẠI ÁO ĐƯỜNG

+ Áo đường cứng, là áo đường BTXM, BTCT, có độ cứng lớn (cường độ chịu kéo uốn lớn), dùng cho đường có lưu lượng xe nhiều

+ Löïc taùc duïng vaøo keát caáu neàn maët ñöôøng theo phöông ñöùng ñaït giaù trò lôùn nhaát laø khi xe döøng laïi (vôùi maët ñöôøng baèng phaúng). + Löïc taùc duïng vaøo keát caáu neàn maët ñöôøng theo phöông ngang ñaït giaù trò lôùn nhaát laø khi ngöôøi laùi xe thöïc hieän haõm phanh + Áo đường mềm, có độ cứng nhỏ (cường độ chịu kéo uốn nhỏ), làm bằng các vật liệu đá trộn nhựa, gia cố chất kết dính vô cơ như vôi, XM, đất thiên nhiên

Áo đường cứng (Rigid pavement)

Áo đường mềm (Flexible pavement) Ảnh http://training.ce.washington.edu

(cid:198) Vì chịu tác dụng cả hai phương, nên yêu cầu vật liệu áo đường có c, ϕ tốt

LỰC TÁC DỤNG LÊN ÁO ĐƯỜNG & NỀN ĐƯỜNG

CẤU TẠO ÁO ĐƯỜNG

Lớp tạo nhám Líp t¹o nh¸m (nÕu cã) Lớp mặt (Surface) Líp mÆt (Surfacing)

Æ m g n Ç T

t ặ m g n ầ T

Lớp móng (Base) Líp mãng trªn (Base)

) g n ê − ®

g n ê − ® o ¸

Lớp móng dưới (subbase) Líp mãng d−íi (Sub-base)

) e u t c u r t s t n e m e v a P (

) g n ê − ® o ¸ u Ê c t Õ k y a h (

g g n n ã m ó m g n Ç g T n ầ T

Líp ®¸y mãng (Capping layer) Lớp đáy móng (capping layer)

Ảnh Asphalt Institute of Lexington

g n ê − ® o ¸ n Ò n u Ê c t Õ K

Æ m n Ò n Ó h t g n æ t u Ê c t Õ K (

- 0 8 g n ụ d c á t

) e d a g b u S (

m c 0 0 1 - 0 8 m g n c ô d 0 c 0 ¸ 1 t c ù v u h K

c ự v u h K

Hình: Áp lực bánh xe phân bố truyền xuống nền đường

Hình: Áo đường chịu kéo uốn

-Tùy theo mức độ quan trọng của tuyến đường đòi hỏi độ tốt xấu của vật liệu mà người ta chia áo đường thành nhiều cấp: Cấp cao A1, A2, cấp thấp B1, B2

TẦNG MẶT ÁO ĐƯỜNG

CHỌN VẬT LIỆU LỚP HAO MÒN, TẠO NHÁM, TẠO PHẲNG CHO TẦNG MẶT A1

Tầng mặt áo đường cấp cao gồm nhiều lớp:

- Lớp tạo nhám, lớp tạp phẳng hoặc bảo vệ, lớp trên cùng (không tính vào chiều dày chịu lực, mà chỉ để hạn chế tác dụng phá hoại).

+ Tầng mặt A1 (BTN nóng chặt) dành cho đường co vận tốc thiết kế từ 60 km/h, nên cần xem xét bố trí lớp tạo nhám cho những đoạn dốc dài, lớn, nền đắp cao qua vực sâu)

- Lớp mặt trên

- Lớp mặt dưới

+ Lớp hao mòn có thể cấu tạo là lớp BTN chặt hạt nhỏ, có chiều dày 2.5-3 cm, không được kể đến khi tính toán áo đường

CHỌN VẬT LIỆU LỚP HAO MÒN, TẠO NHÁM, TẠO PHẲNG CHO TẦNG MẶT A2

CHỌN VẬT LIỆU LỚP HAO MÒN, TẠO NHÁM, TẠO PHẲNG CHO TẦNG MẶT CẤP THẤP

- Phải bố trí lớp hao mòn bằng cấp phối hạt nhỏ hoặc lớp bảo vệ rời rạc, hoặc cả hai nếu đường quan trọng.

Có thể sử dụng lớp láng nhựa (1,2-3 lớp) trên tầng mặt lớp BTN nguội, hở, đá dăm đen, thấm nhập nhựa, và cả trên lớp mặt đường hiện hữu.

- Trên mặt đường thiên nhiên, phải rải lớp hao mòn, trên mặt đường đá dăm nước, CPĐD thường rải lớp bảo vệ rời rạc.

- Lớp hao mòn thường dày 2-4cm bằng CP hạt nhỏ, có chỉ số dẻo từ 15-21. Có thể trộn đều cát và sỏi để tạo ra CP loại này.

- Lớp bảo vệ thường dày 0.5-1.0cm bằng cát thô lẫn đá mi, đá mạt với cỡ hạt lớn nhất là 4.75mm

Chuù yù: Vôùi caùc vaät lieäu coù söû duïng nhöïa loûng hoaëc nhöïa ñaëc pha daàu nhö beâ toâng nhöïa raûi nguoäi, ñaù daêm ñen raûi nguoäi, thì chæ ñöôïc thi coâng trong caùc thaùng khoâng coù möa, vaø chieàu daøy cuûa caùc lôùp vaät lieäu naøy khoâng vöôït quaù 6 cm ñeå caùc chaát daàu deã bay hôi trong nhöïa ñöôøng bay ñi vaø chæ ñöôïc thi coâng lôùp laùng nhöïa khi caùc chaát daàu naøy ñaõ bay hôi heát.

CHỌN VẬT LIỆU TẦNG MẶT

Vật liệu và cấu tạo tầng mặt

Cấp TK của đường Loại tầng mặt

- Tầng mặt chịu tác dụng trực tiếp lực thẳng đứng và lực ngang đều lớn, chịu tác dụng của các nhân tố thiên nhiên (nước mưa, nắng, t thay đổi).

Thời hạn tính toán (năm) Số xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn tính toán (xe tiêu chuẩn/làn)

Cấp I, II, III, và IV

≥ 10 năm

Cấp cao A1

-BTNC rải nóng loại I, hạt nhỏ hoặc vừa BTNC10, làm BTNC15, BTNC20 lớp mặt trên. -BTNC rải nóng, hạt vừa chặt hoặc rỗng BTNC25, BTNR25 (cid:198) lớp mặt dưới.

(cid:198)Tầng mặt phải đủ bền suốt thời kỳ sử dụng, phải bằng phẳng, đủ độ nhám, chống thấm nước, chống được biến dạng dẻo ở nhiệt độ cao, chống nứt, có khả năng chịu bào mòn tốt, chống bong bật và đảm bảo yêu cầu vệ sinh.

Cấp IV, và V

Cấp cao A2

> 2.106 > 1.106 > 0,1.106

8 -10 5 ~ 8 4 ~ 7

- Tùy theo cấp hạng kỹ thuật của tuyến đường, công nghệ thi công, trình độ tổ chức thi công, điều kiện cung cấp vật tư mà tầng mặt có thể chọn theo bảng 8.1.

BTNC rải nóng loại 2, trên có láng BTN nguội nhựa, thấm nhập nhựa có láng nhựa, láng nhựa trên CPĐD, dăm đá Maccadam, đất gia cố

> 4.106

CHỌN VẬT LIỆU TẦNG MÓNG

Cấp IV, V và VI

Cấp thấp B1

CP đá dăm, đá dăm Macadam, hoặc cấp phối thiên nhiên trên có lớp bảo vệ rời rạc (cát) hoặc có lớp hao mòn cấp phối hạt nhỏ

Cấp V, VI Cấp

< 0,1.106

2 ÷ 3

thấp B2

- Chức năng của tầng móng là truyền áp lực bánh xe từ mặt đường xuống nền đất sao cho trị số áp lực đủ nhỏ để nền đất chịu được cả ứng suất và biến dạng.

Đất cải thiện hạt. Đất, đá tại chỗ, phế liệu công nghiệp gia cố (trên có lớp hao mòn, bảo vệ)

- Đồng thời phải đủ cứng để giảm ứng suất kéo cho lớp mặt bên trên nó.

(cid:198) Tầng móng cần tuân theo 1 số nguyên tắc:

- Nên gồm nhiều lớp, lớp trên bằng VL có cường độ chống biến dạng cao hơn lớp dưới để phù hợp với sự phân bố ứng suất và hạ giá thành XD.

- Tỷ số modul đàn hồi lớp trên so với lớp liền dưới nên dưới 3 lần, tỷ số modul đàn hồi của lớp móng dưới và nền đất nên trong phạm vi 2.5-10 lần.

- Số lớp nên tránh quá nhiều để không phức tạp dây chuyền thi công.

NGUYÊN TẮC CẤU TẠO TẦNG MÓNG (1)

NGUYÊN TẮC CẤU TẠO TẦNG MÓNG (2)

Một số nguyên tắc để chọn và bố trí tầng móng:

4/ Trong trường hợp đặc biệt khó khăn (thiếu phương tiện thi công đá hoặc thiếu phương tiện xe máy thi công) thì có thể sử dụng lớp móng bằng đá ba xếp có chêm chèn chặt cho các mặt đường cấp thấp B1, B2. Đá ba có kích cỡ max là 18- 24cm.

1/ Đối với đường cao tốc, cấp I, II, và các đường có 4 làn xe trở lên, cần sử dụng các lớp móng nửa cứng để tăng mức độ đồng đều về cường độ trên bề rộng xe chạy, (e.g. lớp móng dưới bằng cát hoặc đất gia cố chất liên kết vô cơ, XM).

5/ Phải thiết kế lớp láng nhựa trên móng CPĐD hoặc đá dăm nước để chống thấm nước xuống nền và chống xe thi công đi lại làm hư lớp móng nếu làm móng để 1 thời gian trước khi thi công tiếp lớp trên. 2/ Nếu nền đường bị ảnh hưởng bởi nước mao dẫn, thì móng dưới nên sử dụng chất liên kết vô cơ hoặc hữu cơ với bề dày tối thiểu 15cm.

6/ Cỡ hạt max lớp móng trên nên nhỏ hơn lớp móng dưới. Vật liệu làm móng trên, móng dưới tương ứng có CBR ≥ 80 và 30.

3/ Nếu lớp móng có thêm chức năng thấm thoát nước ra khỏi kết cấu áo đường thì chọn vật liệu sao cho độ rỗng sau khi đầm chặt bằng khoảng 10-15%, cấp phối hạt không chứa hạt <0.074mm và hệ số thấm lớn hơn 3m/ngày.

Cấp cao A2

Móng dưới

7/ Bề dày và loại kết cấu móng nên thay đổi trên từng đoạn tùy thuộc nền đất. Cố gắng tận dụng vật liệu tại chỗ (e.g. phế thải công nghiệp) để làm móng dưới.

Điều kiện sử dụng

Phạm vi sử dụng thích hợp

4. Đá dăm nước

trên

Lọai tầng mặt

Cấp thấp B1, B2

Móng (mặt)

Móng trên

Cấp cao A1, A2

Móng dưới

Cấp cao A1

Lớp vật liệu làm móng Vị trí móng 1. Cấp phối đá dăm nghiền loại I

Nếu dùng làm lớp móng trên thì Dmax ≤25mm, bề dày tối thiểu 15cm (nếu số trục tích lũy 15 năm nhỏ hơn 0,1.106 thì tối thiểu dày 10cm)

Móng dưới

Cấp cao A1

Nếu dùng làm lớp móng trên thì Dmax=25mm;

Cấp cao A1

Móng trên

2. Cấp phối đá dăm nghiền loại II

trên

Cấp cao A2

Cấp cao A2 và cấp thấp B1

Móng (mặt)

Cấp cao A1, A2

Móng dưới

Phải có hệ thống rãnh xương cá thoát nước trong quá trình thi công và cả khi khai thác nếu nước thấm vào đá dăm. Nên có lớp vải địa kỹ thuật ngăn cách với nền đất. Không được dùng loại kích cỡ mở rộng trong mọi trường hợp. Với các loại hỗn hợp cuội sỏi, cát, trộn nhựa nguội hiện chưa có tiêu chuẩn ngành

3. Cấp phối thiên nhiên

Cấp cao A2

Móng trên

Cấp cao A1

Móng trên

Cỡ hạt max được sử dụng là 25mm

Cấp cao A2

trên

trên &

Cấp thấp B1, B2

Móng (mặt)

5. BTN rỗng; hỗn hợp nhựa trộn nguội, lớp thấm nhập nhựa 6. Cấp phối đá (sỏi cuội) gia cố XM; cát gi/cố XM

Móng (mặt) móng dưới

Cường độ y/cầu của cát gia cố phải tương ứng với y/cầu đ/v móng trên

Bề rộng các lớp móng

trên

Cấp cao A2

Móng (mặt)

Cấp cao A1 và A2

Móng dưới

Bề rộng lớp móng trên phải rộng hơn bề rộng của tầng mặt mỗi bên 20cm.

7. Đất cát phế liệu CN (xỉ lò cao, xỉ than, tro bay) g/cố chất kết dính vô cơ, hữu cơ or gia cố tổng hợp

Móng dưới Cấp thấp B1,

Tỷ lệ vật liệu hạt có kích cỡ lớn hơn 4,75mm cần chiếm trên 50% khối lượng

Bề rộng lớp móng dưới nên rộng hơn bề rộng móng trên mỗi bên 15 cm.

8. Đất cải thiện, gạch vỡ, phế thải CN (xỉ lò trộn đất)

Bề rộng móng kiêm chức năng thấm thoát nước từ kết cấu áo đường ra, nên rải toàn bộ bề rộng nền đường và phải có biện pháp chống hư hại hoặc xói lở tại hai bên mép taluy nền đường, nếu không thì phải thiết kế bố trí rãnh xương cá hoặc ống thoát nước ra, rãnh thấm.

Chiều dày tối thiểu

Chiều dày các lớp móng được chọn theo tính toán về cường độ, yêu cầu không được nhỏ hơn 1.5 lần đường kính cốt liệu lớn nhất (xem bảng 8.3)

Bề dày tối thiểu của tầng mặt cấp cao A1 (mặt + lớp tạo nhám) tuỳ thuộc quy mô giao thông:

Tham khảo chiều dày của đá dăm thấm nhập nhựa, CPĐD.

Chiều dày min (cm)

Lớp vật liệu

BTNC rải nóng hạt nhỏ 10 BTNC rải nóng hạt nhỏ 15 BTNC rải nóng hạt trung 20 BTNC rải nóng hạt trung 25 BTNR rải nóng hạt lớn 31,5 BTNR rải nóng hạt lớn 40 Bê tông nhựa rải nguội hạt nhỏ Đá dăm, đá sỏi trộn nhựa

2,5 3 4 5 6 8 3,0 8,0

Bề dày tối thiểu mặt đường cấp cao A1 (cm) Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy / 1 làn xe trong thời gian khai thác 15 năm

Cỡ hạt max (mm) 15 20 25 31,5 40 50

Đá dăm thấm nhập nhựa:

4,5

Đá dăm, sỏi cuội g/cố CKD vô cơ: +Theo phương pháp kẹp vữa +Theo phương pháp tưới vữa +Theo phương pháp trộn

15 8 10-15

Đá dăm, CPĐD, CP thiên nhiên +Rải trên móng cát +Rải trên nền đất đầm chặt

13-15 8-19

Đất hoặc cát g/cố CKD vô cơ

10-15

6 (5) 7 (5) 8 (5) 9 (5) 10 (5) 12,5 (7,5) 15,0 (10) 20,0 (10) < 0,1.106 ≥ 0,1.106 ≥ 0,5.106 ≥ 1.106 ≥ 2.106 ≥ 4.106 ≥ 6.106 ≥ 9.106

Giá trị trong ngoặc sd khi tầng mặt nhựa đường cấp cao A1 đặt trực tiếp lên lớp móng bằng vật liệu gia cố nhựa có chiều dày ~10cm

BỀ DÀY THƯỜNG SỬ DỤNG CHO MỖI LỚP KẾT CẤU

KHU VỰC TÁC DỤNG CỦA NỀN ĐƯỜNG

Loại lớp kết cấu áo đường Hạt lớn Bê tông nhựa, đá dăm trộn nhựa Hạt trung Hạt nhỏ

- Khu vực tác dụng của nền đường là khu vực nền đường theo chiều sâu Za tham gia chịu tác dụng của tải trọng xe truyền xuống, sao cho ứng suất do tải trọng bánh xe truyền xuống chỉ còn nhỏ bằng 1/n lần ứng suất do trọng lượng bản thân của vật liệu áo đường và nền đường gây ra.

- Với n = 5 ÷ 10, người ta xác định được trị số của Za = 0.9 ÷ 1.5m.

- Thông thường áp dụng Za = 1.2m là đủ an toàn.

Bề dày thường dùng(cm) 5 – 8 4 – 6 3 - 4 1,5 – 2,5 1 – 1,5 4,5 – 6,0 1,0 – 3,5

Đá mạt trộn nhựa Cát trộn nhựa Thấm nhập nhựa Láng nhựa

15 – 24 Cấp phối đá dăm

Dmax=37,5mm Dmax≤25mm - Đ/v đường ôtô quan trọng, chịu tải trọng xe rất nặng thì có thể phải dùng Za = 1.5m. Khu vực nền đường này khi đó cần phải có cường độ và độ ổn định cao, sử dụng vật liệu thích hợp và yêu cầu về độ chặt cao.

15 – 30 15 – 18 Cấp phối thiên nhiên Đá dăm nước

Yêu cầu về đất trong k/vực tác dụng nền đường

1/ Nền đường trong khu vực áp dụng không bị quá ẩm (w ≤ 0.6 giới hạn nhão) trong mọi điều kiện thay đổi môi trường.

2/ Về sức chịu tải:

+ 30cm trên cùng của khu vực nền đường phải đảm bảo CBR ≥ 8 đối với đg cao tốc, cấp I, II và ≥ 6 đ/v cấp thấp hơn.

+ 50cm tiếp theo đảm bảo CBR ≥ 5 đối với đg cao tốc, cấp I, II và ≥ 4 đ/v cấp thấp hơn.

Sự phân bố ứng suất pháp theo chiều thẳng đứng và sơ đồ xác định vùng yêu cầu cần đầm nén chặt để đảm bảo cường độ.

+ Mỗi mẫu thử CBR đặc trưng cho lớp đất có bề dày 20cm, do đó, đối với nền đào hoặc nền không đào không đắp thì phải lấy mẫu từng lớp 20cm để thử nghiệm chỉ tiêu này, kết hợp với thí nghiệm độ chặt để quyết định có cần thay thế hoặc đầm nén lại không.

Yêu cầu về đất trong k/vực tác dụng nền đường

Độ chặt yêu cầu của nền đường trong phạm vi tác dụng nền đường

3/ Về loại đất:

Độ chặt K

Loại nền đường

+ Không dùng đất lẫn muối, thạch cao, đất bùn, chứa phù sa, mùn, không nên dùng đất bụi. Không dùng đá phong hóa.

Độ sâu tính từ đáy áo đường xuống (cm)

Đường ôtô cấp V đến cấp VI

Đường ôtô cấp I đến cấp IV

≥ 0,98

≥ 0,95

+ Không dùng đất sét nặng có độ trương nở lớn hơn 4% trong khu vực chịu ảnh hưởng.

Khi áo đườjng dày trên 60cm

Nền đắp

≥ 0,98

≥ 0,95

Khi áo đường dày dưới 60 cm

+ Khi đắp bằng cát thì phải có biện pháp đắp bao phía đỉnh nền để hạn chế nước mưa xâm nhập vào nền cát trong & sau quá trình thi công, tạo thuận lợi cho xe thi công đi lại xây dựng lớp móng dưới.

Đất mới đắp

≥ 0,95

≥ 0,93

Bên dưới độ sâu kể trên

Cho đến 80

≥ 0,93

≥ 0,90

Đất nền tự nhiên (*)

≥ 0,98

≥ 0,95

+ Khi sử dụng vật liệu đắp bằng đá, đất lẫn sỏi thì kích cỡ hạt max cho phép là 10cm trong vùng tác dụng tính từ đáy áo đường & không vượt qua 2/3 chiều dày đầm nén có hiệu.

Nền đào và nền không đào không đắp (Đất nền tự nhiên) (**)

30 - 80

≥ 0,93

≥ 0,90

HIỆN TƯỢNG MỎI

Phần lớn vật liệu chịu hư hại nhỏ dần dần dưới tác dụng của những tải mà nhỏ hơn rất nhiều lần so với tải trọng giới hạn.

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG MỀM

Ảnh http://www.daviddarling.info

Minh họa kẹp giấy bị gãy sau 1 số lần bẻ

Kết cấu áo đường BTN xảy ra vết nứt khi tải trọng xe, đến 1 lúc nào đó, tạo tích lũy hư hại đủ để sinh ra vết nứt do mỏi.

Ảnh http://pavementinteractive.org

NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN T/KẾ ÁO ĐƯỜNG

ĐẶC TÍNH MỎI CỦA VẬT LIỆU BÊTÔNG NHỰA

thấp

1/ Đảm bảo kết cấu có khả năng kháng mỏi tốt dưới tác dụng của tải trọng trùng phục. (cid:198)Yêu cầu: Độ võng của kết cấu do tải trọng bánh xe phải nhỏ hơn giá trị cho phép (khả năng chống biến dạng). Nói cách khác, modul đàn hồi do hệ kết cấu áo đường + nền đường phải đủ lớn hơn 1 giá trị cho phép.

2/ Ứng suất cắt trượt của các lớp vật liệu nhỏ hơn giá trị giới hạn (khả năng chống biến dạng dẻo).

• Các nghiên cứu (eg. Monismith et al.) cho thấy ở mức độ biến dạng (<70μ), BTN có sức kháng mỏi vô tận do liên tục xảy ra các phản ứng hóa lý tự hồi phục.

3/ Ứng suất kéo uốn tại đáy lớp vật liệu toàn khối nhỏ hơn giá trị cho phép. (khả năng chống nứt).

Ảnh http://pavementinteractive.org

ĐỘ VÕNG VÀ MODUL ĐÀN HỒI

Tham khảo http://pavementinteractive.org

Thí nghiệm mỏi BTN Dầm BTN 38x5x6.3cm chịu tải lặp lên xuống với tần suất

1-10Hz, theo 1 độ biến dạng nhất định.

Modul đàn hồi là đại lượng đặc trưng cho khả năng kháng võng, chống biến dạng, và khả năng hồi phục lại trạng thái ban đầu

MODUL ĐÀN HỒI CHUNG TRÊN MẶT VẬT LIỆU

Hình: Dùng tấm ép xác định modul đàn hồi chung trên nền, mặt đường

)

− μ

( 1

⋅

1000

π 4

. P D e e l dhe

+Dùng phương pháp nén tĩnh tại mặt đường, dùng tấm ép có đường kính D, áp lực nén p: Hình: Cấu tạo cần Belkeman dùng để đo độ võng mặt đường

Ảnh 22TCN-211-2006 Ảnh http://training.ce.washington.edu

)

− μ

( 1

k p D x x

1000

, ñh ch

Ảnh http://training.ce.washington.edu

. l ñh bx (Xem sách về ý nghĩa và cách dùng các hệ số) + Lấy ép tĩnh làm chuẩn, đo trực tiếp dưới bánh xe tải:

(

)

k p D x x

. l ñh ñh bx 2 ) − μ ×

1000

( 1

Ảnh

+ Phương pháp đo trực tiếp dưới bánh kép xe tải 1 trục sau:

MODUL ĐÀN HỒI CỦA VẬT LIỆU

TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN TRONG BÀI TOÁN T/KẾ (1)

1. Điều kiện modul đàn hồi (ở 30oC với BTN):

p tăng đến 0.25 MPa

a. Xác định modul đàn hồi yêu cầu từ tải trọng trục

tính toán.

b. Chọn cấu tạo các lớp áo đường: Vật liệu và chiều

~5cm

dày tối thiểu lớp mặt, vật liệu lớp móng.

+ Vật liệu có gia cố chất kết dính (cid:198) t/nghiệm nén tự do nở hông

c. Cho trước chiều dày 1 lớp móng, thử dần chiều dày lớp móng kia, sao cho Ech ≥ Ech yc , bằng cách: • Quy đổi 2 lớp một về 1 lớp trung bình, tạo thành hệ có 2 lớp

E= p H/L

p ~ 0.5-0.6 MPa

•

yc thì thay đổi chiều dày móng đến khi

+ Vật liệu thiên nhiên không sử dụng chất liên kết (cid:198) nén hạn chế nở hông)

L

(bán không gian nền và 1 lớp áo đường trung bình). Từ hệ 2 lớp, quy đổi về hệ 1 lớp (bán không gian vô hạn), có Echung được tính bằng công thức trang 231. (Nếu Echung không gần Ech cho đến khi đạt được)

Dp .

−

) μ

(

)

Mpa

Etn

π 4

1( L

H ~15cm

nhất.

Với đất μ =0,35

D ~ 5cm

d. Bài toán móng kinh tế để tìm 1 cặp 2 lớp móng rẻ

TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN TRONG BÀI TOÁN T/KẾ (3)

TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN TRONG BÀI TOÁN T/KẾ (2)

3. Kiểm tra điều kiện chống nứt (ở 15oC với BTN):

2. Kiểm tra điều kiện ổn định chống trượt (ở 60oC với

a. Xác định ứng suất kéo uốn đơn vị tại đáy tầng

mặt σku.

Rkk

BTN): a. Xác định ứng suất cắt hoạt động lớn nhất do tải

21=

ku tt

trọng bánh xe τax.

b. Xác định ứng suất kéo uốn cho phép và kiểm tra điều kiện chống nứt.

b. Xác định ứng suất cắt hoạt động do tải trọng bản

≤σ

thân các lớp vật liệu nằm trên nó gây ra.

ku R tt ku K ku cd

c. Điều kiện kiểm tra trượt

Độ tin cậy cd Hệ số K tr

0,98 1,10

0,95 1,00

0,90 0,94

0,85 0,90

0,80 0,87

≤

+ττ av

C K

tt tr cd

* Khi tính toán cho kết cấu áo đường chịu tải trọng rất nặng thì cần làm ngược lại từ bước 3 đến bước 1.

0,98 1,10

0,95 1,00

0,90 0,94

0,85 0,90

0,80 0,87

Độ tin cậy cd Hệ số K tr

1a. XÁC ĐỊNH MODUL ĐÀN HỒI YÊU CẦU

= +

. lg a b N

yc dhE

Bảng 8.10

Trị số modul đàn hồi y/cầu Eyc (MPa), tương ứng với số trục xe tính toán (TXTT/ngđêm/làn)

Loại tầng mặt

10 20

50 100 200 500 1000 2000 5000 7000

TXTT 1 laøn - Xác định Eyc (tra bảng 8.10 để có các giá trị chẵn,

Loại tải trọng TC

nội suy logarit giá trị trung gian)

133 147 160 178 192

207 224

235

- Dựa vào bảng 8.11 để so sánh với giá trị tối thiểu.

91 110 122 135 153

yc ch

dv . EK cd

yc dh

yc với hệ số

127 146 161 173 190 204

218 235

253

dv = 1.1), khi giả thiết:

yc là giá trị ước lượng của giá trị trung bình Edh dv (e.g. độ tin cậy r = 0.9 (cid:198) Kcd

90 103 120 133 146 163

98 111

Cấp cao A1 Cấp cao A2 Cấp thấp B1 Cấp cao A1 Cấp cao A2 Cấp thấp B1

Độ tin cậy Hệ số K cd

0,98 1,29

0,95 1,17

0,90 1,10

0,85 1,06

0,80 1,02

Ech Kcd Tác dụng phá hoại do tải trọng trục gây ra cho mặt đường tuân theo quy luật phân bố ngẫu nhiên.

Bảng 8.11

CHỌN ĐỘ TIN CẬY CHO THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG

Loại đường và cấp đường

1. Đường ôtô

Chọn độ tin cậy theo nguyên tác đường có tốc độ thiết kế càng cao, thời hạn thiết kế càng dài thì chọn độ tin cậy càng cao, nhưng không được nhỏ hơn trị số trong bảng sau:

Cấp cao A1 180 (160) 160 (140) 140 (120) 130 (110)

Loại, cấp hạng đường 1. Đường cao tốc 2. Đường ôtô

Loại tầng mặt của kết cấu áo đường thiết kế Cấp cao A2 120 (95) 100 (80) 80 (65)

Cấp thấp B1 75 Không quy định

- Đường cao tốc và cấp I - Đường cấp II - Đường cấp III - Đường cấp IV - Đường cấp V - Đường cấp VI

Độ tin cậy thiết kế 0,90 , 0,95 , 0,98 0,90 , 0,95 , 0,98 0,85 , 0,90 , 0,95 0,80 , 0,85 , 0,90

2. Đường đô thị

- Cấp I, II - Cấp III, cấp IV - Cấp V, VI

tốc và

trục

- Đường cao

3. Đường đô thị

chính

- Cao tốc và trục chính đô

0,90 , 0,95 , 0,98 0,85 , 0,90 , 0,95

thị

70 100 50

130 95 130 75

190 155 120 155 100

- Các đường đô thị khác

- Đường chính khu vực - Đường phố - Đường công nghiệp và kho

4. Đường chuyên dụng

0,80 , 0,85 , 0,90

tàng

- Đường xe đạp, ngõ

TẢI TRỌNG TRỤC TÍNH TOÁN VÀ CÁCH QUY ĐỔI

- Độ tin cậy (Level of confidence) là gì?

Đường cao tốc, đường ô tô trong mạng lưới chung: Ptt = 100 kN : tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn, áp lực tính toán p = 0.6 MPa, đường kính vệt bánh xe D = 33 cm

- Tại sao cần phải có phạm trù “độ tin cậy” trong kỹ thuật?

4,4

nCC 1

∑

1 =

⎛ P i ⎜⎜ i P ⎝

- Vai trò của “độ tin cậy” trong đường ô tô?

−

⎞ ⎟⎟ ⎠ C1 là hệ số trục được xác định như sau :

( C m 2,11 1 m : số trục của cụm trục i

C2 : hệ số xét đến tác dụng của số bánh xe trong một cụm bánh

C2 = 6,4 với các cụm bánh chỉ có 1 bánh C2 = 1,0 với các cụm bánh đôi (1 cụm bánh gồm 2 bánh)

- Ví dụ: Dùng 1 mẫu (sample), ước lượng đặc trưng 1 tổng thể (population) với 1độ tin cậy r%

ni : số lần tác dụng của loại tải trọng trục i có trọng lượng trục Pi cần được quy đổi về tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn

Công thức quy đổi từ tải trọng trục về tải trọng trục tính toán

* Mục tiêu của quy đổi là để thống nhất tải tác dụng, trên cơ sở tương đương về tác dụng phá hoại đối với kết cấu áo đường.

VÍ DỤ QUY ĐỔI TẢI TRỌNG TRỤC TÍNH TOÁN

Loại xe

Xe con Xe con

1 −

365

)

−

1 −

.365

)

.365

365

⇒

Công thức tính tích lũy tải trọng trục tính toán trong suốt thời gian khai thác đường:

∑

p ) p

1( + 1( +

1 =

Trục sau

p ) 1 − p 1) − T

−

365

1 − T 1 −

∑

p ) p

1( p

+ 1(

) p

)

p +

Pi Trục trước 9.15 Trục sau 9.6 Xe tải nhẹ Trục trước 16 Xe tải nhẹ Trục sau 37.5 Xe tải vừa Trục trước 25.75 Xe tải vừa 69.5 Xe tải nặng Trục trước 42.25 Xe tải nặng Trục sau 100 Xe tải 3 trục Trục trước 45.40 Xe tải 3 trục Trục sau 90.79

C1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2.2

C2 6.4 6.4 6.4 1.0 6.4 1.0 6.4 1.0 6.4 1.0

ni 492 492 376 376 1012 1012 434 434 463 463

Ni (TXTC/ngđ) - - - 5 17 204 63 434 92 665

. fN

1479

TXTT 1 lan

=∑ N

+ Số trục tính toán của lề gia cố nếu không có dải phân cách thì lấy bằng 35-50% số trục tính toán của làn cơ giới kề liền.

1b. CHỌN CẤU TẠO & CHIỀU DÀY CÁC LỚP ÁO

1b. CHỌN CẤU TẠO & CHIỀU DÀY CÁC LỚP ÁO ĐƯỜN + Cấu tạo các lớp áo đường: Xem việc chọn cấu tạo lớp mặt, lớp móng tùy theo cấp hạng áo đường. + Chiều dày tối thiểu lớp BTN lớp mặt:

Bề dày tối thiểu mặt đường cấp cao A1 (cm) Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy / 1 làn xe trong thời gian khai thác 15 năm

ĐƯỜNG + Cấu tạo các lớp áo đường phải phù hợp với điều kiện thi công thực tế. + Lớp áo đường nếu có thể tận dụng vật liệu địa phương, làm giảm giá thành xây dựng. + Về cơ bản, lớp vật liệu có modul đàn hồi lớn hơn thường nằm trên. + Vật liệu lớp mặt cách nước mưa, vật liệu lớp móng dưới đảm bảo nền đường ổn định thủy nhiệt. + Chiều dày của các lớp áo đường thường tỷ lệ nghịch với modul đàn hồi vật liệu của lớp áo đường đó.

6 (5) 7 (5) 8 (5) 9 (5) 10 (5) 12,5 (7,5) 15,0 (10) 20,0 (10) < 0,1.106 ≥ 0,1.106 ≥ 0,5.106 ≥ 1.106 ≥ 2.106 ≥ 4.106 ≥ 6.106 ≥ 9.106

1c. QUY ĐỔI 2 LỚP MỘT THÀNH 1 LỚP TRUNG BÌNH

1b. ĐẶC TRƯNG CƯỜNG ĐỘ VẬT LIỆU

Vật liệu

Ru (MPa)

c (MPa)

Chiều dày

ϕ (đ(cid:31))

1 3

3/1

h 2 h 1

⎞ ⎟⎟ ⎠

Etb

E 1

Etb

+ 1

kt k +

⎡ 1 ⎢ ⎣

⎤ ⎥ ⎦

⎛ E 2 ⎜⎜ . E ⎝ 1 h 2 h 1

BTNC 20 loại IA BTNC 25 loại IIA CPĐD (Dmax = 25mm) CP thiên nhiên loại A Đất nền á sét

h4 h3 h2 h1

Module đàn hồi (MPa) ở 60oC 30oC 15oC(*) 1800 420 300 1800 420 300 300 300 300 200 200 200 42 42 42

2,8 2,4

40 0,05 0,032 24

⎡ ⎢ 1 ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎢ ⎣

⎞ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠

Ví dụ 1 số vật liệu:

Ý nghĩa của Etb: Hệ kết cấu 2 lớp, (E1 h1) và (E2, h2) được quy đổi về một lớp có vật liệu đồng nhất Etb, sao cho nó có cùng chiều dày (= h1+ h2) và có cùng độ cứng kháng uốn.

Lưu ý: Khi tính theo đ/k modul đàn hồi, Ei lấy là modul đàn hồi của vật liệu lớp đó ở 30oC

Cơ sở lý thuyết trong cách tính modul đàn hồi trung bình:

1c. QUY ĐỔI 2 LỚP MỘT THÀNH 1 LỚP TRUNG BÌNH

Ech = Eyc

E4 = 420MPa

Trình tự như sơ đồ minh họa bên dưới: h2tđ E1 h2 E2 h1 + h2 Etb

E3 = 420MPa

Etb3

E2 = 300MPa

Etbhc=β.Etb3

→

Etb2

h1 E1 h1 E1

Etb1

E1 = 200MPa

⇒

h =⇒ 2

h 2

E 1

IE . 2

IE . 1

3 h 2 12

3 h td 2 12

E 2 E 1

Eo = 42MPa

En?n

Yêu cầu: Ứng suất tại đáy lớp vật liệu phải như nhau trong các trường hợp.

h 1

h 2

0,12

(

)

(

)

E 2 E 1

h 1

E tb

E =⇒ tb

E 1

1,114

1.237

h + 2 12

h 1

h 2

H D

80 33

⎛ ⎜ ⎝

⎞ ⎟ ⎠

⎛ ⎜ ⎝

⎞ ⎟ ⎠

⎡ ⎢ ⎢ . ⎢ ⎢ ⎢ ⎣

⎤ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎥ ⎦

Hệ số hiệu chỉnh do chiều dày, xem bảng 3.6 trang 233:

1c. QUY ĐỔI HỆ 2 LỚP THÀNH 1 BÁN KHÔNG GIAN

D/2

chE

H4 = 4 cm

E4 = 420 Mpa

)]

( ×

⋅

[ , − 1 05 01

) ( × − 1

E 1

h D

H3 = 7 cm

E3 = 420 Mpa

h tñ

H2 = 30 cm

E2 = 320 Mpa

)

. 135 ( arctg

( arctg

, 071

m c 7 7

2 ⋅ × π

× D

D h tñ

E o E 1 E 1 E o

E o E 1

m c 4 9 . 0 7 1 = d t H

E1 = 200 Mpa

H1 = 36 cm

E ch o

=42Mpa

Ý nghĩa của Htd (của nhiều lớp kết cấu): Chiều dày tương đương của lớp vật liệu có modul đàn hồi Eo, sao cho độ lún đàn hồi do lớp tương đương này bằng với độ lún đàn hồi do hệ gồm (các) lớp trên và lớp có modul đàn hồi Eo.

Ý nghĩa của Ech: Hệ kết cấu 2 lớp, Eo và (E1, h) được quy đổi về một bán không gian, có vật liệu đồng nhất Ech, sao cho 2 hệ có cùng chiều dày và cùng độ võng đàn hồi do tấm ép đk D & áp lực p.

Ý nghĩa Htd và Ech

1c. QUY ĐỔI HỆ 2 LỚP THÀNH 1 BÁN KHÔNG GIAN BẰNG TOÁN ĐỒ

B

δi

o

h1 E1 h1td Eo h1 Echung

A

=Δ

=σ z

po Dz

(1 +

=Δ

∞

Dp π o 2 E

=Δ

∫

zf )( E

( zfp E zf )( E 1 Hệ 1

Echung Eo Eo ). dz

5.2

Hệ 3

h = td

h 1

E 1 E

Hệ 2 Chiều dày lớp đất tương đương: (cùng ứ/s đáy tại A)

∑∑ S =

δσ i i E i

bieudo E i

Điều kiện: Chuyển vị điểm A & B không đổi: SA, SB = const

1d. BÀI TOÁN MÓNG KINH TẾ

2. KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN CHỐNG TRƯỢT

≤

+ττ av

.tg τ − σ ϕ ≤

C K

tt tr cd

Nội dung: Tìm trong các cặp chiều dày 2 lớp móng trên dưới (h1, h2) sao cho tổng giá thành xây 2 lớp móng là nhỏ nhất.

Ví dụ:

h1 (cm) G1 (VNĐ) H2 (cm) G2 (VNĐ) G (VNĐ) Ech (Mpa) 206.838 207.498 207.141 206.769 207.431

3942869.4 7888052.4 4088901.6 7941834.6 4234933.8 7903366.8 4380966.0 7810708.0 4526998.2 7860710.7

3945183 3852933 3668433 3429742 3333713

27 28 29 30 31

41 40 38 36 35

τax (MPa) : ứng suất cắt chủ động lớn nhất do tải trọng bánh xe tính toán gây ra trong nền đất hoặc trong lớp vật liệu kém dính τav (MPa) : ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân các lớp vật liệu nằm trên nó gây ra cũng tại điểm đang xét. Ctt (MPa) : lực dính tính toán của đất nền hoặc vật liệu kém dính ở trạng thái độ ẩm, độ chặt tính toán. cdK : hệ số cường độ về chịu cắt trượt tùy thuộc vào độ tin cậy thiết kế.

- ÖÙng suaát tieáp trong neàn ñaát vaø trong caùc lôùp vaät lieäu rôøi raïc ñaït giaù trò lôùn nhaát khi caùc lôùp treân cuøng coù nhieät ñoä cao nhaát. Nhieät ñoä naøy ñöôïc laáy baèng 60oC theo ñieàu kieän khí haäu VN.

2a. XÁC ĐỊNH ỨNG SUẤT CẮT CHỦ ĐỘNG DO B/XE

- Không kiểm tra đ/kiện chống trượt với áo đường cấp thấp B1, B2.

2a. XÁC ĐỊNH ỨNG SUẤT CẮT CHỦ ĐỘNG DO B/XE

Quy đổi về hệ hai lớp:

+ Lớp trên là gộp các lớp trên của lớp kiểm tra trượt và có modul đàn hồi trung bình,

=4cm =7cm

4 H H3

E =300

+ H

+ H 3

E = 3 0 0 M p a

m c 1 4

E = 3 0 0 M p a

=30cm

2 H

tbhcE

= 253.45

c h u n g

E=200

H 1

E = 2 0 0 M p a

m c 6 3

E = 1 0 5 .4 2 M p a

= 4 2 M p a

axT p

Toaùn ñoà ñeå xaùc ñònh öùng suaát caét hoạt ñoäng ôû lôùp döôùi cuûa heä hai lôùp khi khi caùc lôùp cuøng laøm vieä (c ≥ 0,08 kG/cm2)

+ Lớp dưới là bán không gian tính từ mặt lớp kiểm tra, cần xác định Ech trên mặt lớp này.

2a. XÁC ĐỊNH ỨNG SUẤT CẮT CHỦ ĐỘNG DO B/XE

2b. XÁC ĐỊNH ỨNG SUẤT CẮT HOẠT ĐỘNG DO +Tav

ϕ =5°

TẢI BẢN THÂN

0.003

ϕ =10°

0.002

ϕ =13°

0.001

100 ChiÒu dÇy mÆt h= (cm)

−

0.001

ϕ =20°

−

) ϕ ×

410 5 0 3 ( ,

τ = av

0.002

0.003

Ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân các lớp vật liệu nằm trên gây ra

ϕ =30°

0.004

0.005

0.006

ϕ =40°

0.007

0.008 T av ( MPa )

axT Toaùn ñoà ñeå xaùc ñònh öùng suaát caét hoạt ñoäng ôû lôùp döôùi cuûa heä hai lôùp p khi coù theå coù chuyeån vò töï do giöõa hai lôùp ôû maët tieáp xuùc (c < 0,08 kG/cm2)

Hoặc tra toán đồ hình 8.10 trang 237

2b. XÁC ĐỊNH SỨC KHÁNG CẮT

3. KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN KÉO UỐN

Ctt = C.K1K2K3

≤σ

ku R tt ku K ku cd

lu (MPa) : cường độ chịu kéo uốn tính toán của vật liệu toàn

σku (MPa) : ứng suất chịu kéo lớn nhất phát sinh ở đáy lớp vật liệu toàn khối dưới tác dụng của bánh xe. Rtt khối.

Lưu ý:

- C là lực dính của đất nền hoặc của vật liệu kém dính - K1 là hệ số xét đến sự suy giảm sức chống cắt trượt khi đất nền hoặc vật liệu kém dính chịu tải trọng và gây dao động (eg. với nền áo đường thì K1 = 0,6, xem trang 246) - K2 là hệ số xét đến các yếu tố tạo ra sự làm việc không đồng nhất của kết cấu. Tùy thuộc số trục xe quy đổi (xem bảng 8-15 trang 237) - K3 là hệ số xét đến sự gia tăng sức chống cắt trượt của đất nền hoặc vật liệu kém dính trong điều kiện chúng làm việc trong kết cấu khác với mẫu thử K3 = 1,5

Dưới 100

Dưới 1000

Dưới 5000

Trên 5000

-Chỉ phải kiểm tra kéo uốn với vật liệu bêtông nhựa, hỗn hợp đá trộn nhựa, các lớp đất cát gia cố chất kết dính vô cơ sử dụng trong móng đường cấp cao A1, A2.

1,0

0,8

0,65 0,6

Số trục xe tính toán (trục/ngày đem/làn) Hệ số K2

-Riêng với lớp thấm nhập nhựa cấp thấp B1, B2 thì không cần phải kiểm tra.

XÁC ĐỊNH ỨNG SUẤT KÉO UỐN BẰNG TOÁN ĐỒ

3a. XÁC ĐỊNH ỨNG SUẤT KÉO UỐN GÂY RA Ở

pkσσ =

kuσ

tính tra Xác định

ĐÁY LỚP VL TOÀN KHỐI

E E

kb = 0,85 là hệ số xét đến đặc điểm phân bố ứng suất trong kết cấu áo đường dưới tác dụng của tải trọng tính toán là bánh đôi

Xác định Ech móng, để quy đổi về hệ hai lớp, với lớp trên là lớp VL toàn khối (e.g. BTN), lớp dưới là bán không gian.

BTNC loaïi :IA H 4

+ HH 4

3 E

BTNC loaïi :IIA H 3

chung moùng

0x4

Caáp phoái ñaù daêm : H 2

Caáp phoái thieân nhieân H 1

Tra đồ thị 3.5 và 3.6 trang 249, 250

3a. XÁC ĐỊNH ỨNG SUẤT KÉO UỐN GÂY RA Ở

XÁC ĐỊNH ỨNG SUẤT KÉO UỐN CHO PHÉP

ĐÁY LỚP VL TOÀN KHỐI

Rkk

21=

ku tt

E 1

arctg

2 )arctg (

)

⋅

−

( 1

, 0 85

2 π

. K p h 1 1 ⋅ π D E

h tñ D

D h

tñ

m K1: hệ số xung kích, 1.15

+ Đối với lớp đáy của tầng mặt, ứng suất ở đáy: trong đó:

K 1

K = 1

- Rku là cường độ chịu kéo uốn giới hạn ở nhiệt độ cho phép. Với BTN 25 loại IIA Rku = 2,4 Mpa - k1 là hệ số xét đến sự suy giảm cường độ do vật liệu bị mỏi dưới tác dụng của tải trọng trùng phục. 0.85: hệ số xét đến đặc điểm đặt tải của bánh kép

11,11 0,22 N e

22,2 11,0 eN

86,2 11,0 eN

, − 0185 )

(

)

−

, ( 1 29

, 0 203

, 0 283

E 1 E 2

E 2 E 1

⋅

σ = ku

. K p 1

(

)

, 9 3

, 0 83

+ Đối với lớp giữa của kết cấu áo đường, ứng suất ở đáy:

D ) h ′ E ch E 2

- k2 là hệ số xét đến sự suy giảm cường độ theo thời gian. Bê tông nhựa chặt loại II có k2 = 0,8

h= h1 + h2

Echm modul đàn hồi chung trên mặt lớp móng kề lớp đang xét

LƯU Ý TRONG THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG MỀM

- Bê tông nhựa dùng phải ghi đầy đủ, cụ thể:

+ Cỡ hạt (nhỏ 10,15, vừa 20 25, lớn 31.5 40)

+ Nhiệt độ rải (nóng, ấm, nguội)

+ Độ rỗng còn dư (chặt 3-6% hay rỗng >6-10%)

+ Chất lượng (loại I hay II) (loại I chỉ tiêu cơ lý tốt hơn)

LƯU Ý TRONG THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG MỀM

+ Hàm lượng đá dăm (loại A, 50-65% hay B, 35-50%, sinh

độ nhám cao)

Ví dụ: BTNC10 loại IA rải nóng

- Chiều dày tối thiểu của lớp BTN phải lớn hơn hay bằng 1.5 lần cỡ hạt lớn nhất theo bộ sàng tròn.

- BTN với cỡ hạt, độ rỗng còn dư khác nhau dùng cho vị trí tầng mặt, móng khác nhau.

LƯU Ý TRONG THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG MỀM

)

÷( 5 6

Quan hệ giữa chiều dày và modul đàn hồi:

E + < n 1 E n

h≥ hmin = 1,5 Dmax; h1 > h2 > h3 > ...; - Maët ñöôøng BTN moät lôùp ñöôïc duøng treân lôùp moùng laøm baèng ñaù daêm thaám nhaäp hoaëc caáp phoái ñaù daêm troän nhöïa coù chieàu daøy baèng 4-6cm khi raûi noùng, aám vaø baèng 3÷4cm khi raûi nguoäi.

- Không nên bố trí tầng mặt chỉ có 1 lớp bê tông nhựa dày dưới 7cm.

- Maët ñöôøng BTN hai lôùp coù chieàu daøy toång coäng baèng 7,5÷15cm. Trong ñoù:

+ Lôùp treân daøy 3,5-5cm khi duøng BTN haït vöøa vaø haït

nhoû vaø daøy töø 3-3,5cm khi duøng BTN caùt.

+ Lôùp döôùi daøy 4-6cm khi duøng caáp phoái haït vöøa (BTN

- Nếu tầng mặt A1 đặt trực tiếp lên lớp móng nửa cứng thì để hạn chế hiện tượng nứt phản ảnh, bề dày tối thiểu phải bằng móng nửa cứng, =14-18cm đ/v đg cao tốc, cấp I, II, =10-12cm nếu cấp III, IV

haït vöøa) vaø daøy 6-8cm khi duøng BTN haït lôùn.

LƯU Ý TRONG THIẾT KẾ ÁO ĐƯỜNG MỀM

- Chuù yù choïn giaù trò moâñun ñaøn hoài cuûa caùc vaät lieäu naøy theo caùc giaù trò cuûa nhieät ñoä tính toaùn ñöôïc quy ñònh cuï theå laø:

+ E@ 30oC khi tính theo ñoä voõng ñaøn hoài. + E@ 60oC khi tính theo ñieàu kieän veà tröôït vaø ñieàu kieän

chòu keùo khi uoán cuûa caùc lôùp moùng. 1/ Soá tieâu chuaån caàn kieåm tra cho moãi taàng lôùp keát caáu aùo ñöôøng (lôùp naøo caàn kieåm tra theo ñieàu kieän veà tröôït vaø lôùp naøo caàn kieåm tra theo ñieàu kieän veà chòu keùo khi uoán). - Vaät lieäu coù giaù trò goùc noäi ma saùt vaø löïc dính (C) thì caàn phaûi kieåm tra veà tröôït. - Vaät lieäu naøo coù giaù trò cöôøng ñoä chòu keùo khi uoán thì caàn phaûi kieåm tra ñieàu kieän chòu keùo khi uoán. + E@ 10-15oC khi tính theo ñieàu kieän veà chòu keùo khi

uoán cuûa lôùp beâ toâng nhöïa.

E1@15o, 30o, 60o, Rku

BTNC 2 lớp

Đá dăm Macadam

Á sét gia cố XM

E1, Rku

Ví dụ:

Nền đường

Eo, c, φ

2/ Moâñun ñaøn hoài cuûa vaät lieäu coù theå thay ñoåi theo ñoä aåm (W) vaø thay ñoåi theo nhieät ñoä: -Caùc vaät lieäu coù haït seùt thì moâñun ñaøn hoài thay ñoåi theo ñoä aåm, khi ñoä aåm taêng thì moâñun ñaøn hoài giaûm. -Caùc vaät lieäu coù duøng nhöïa ñöôøng nhö vaät lieäu beâ toâng nhöïa, hoãn hôïp ñaù nhöïa (hay caáp phoái ñaù daêm troän nhöïa), ñaù daêm thaám nhaäp nhöïa thì moâñun ñaøn hoài seõ giaûm khi nhieät ñoä taêng.