Bảng tính kết cấu áo đường

Bước thiết kế:..............

Dự án: ............................................................................

BẢNG TÍNH KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG
(Theo quy trình 22TCN 211-06)
Công trình: Đường Âu Cơ đoạn từ đường Lạc Long Quân đến đường số 8
Địa điểm: Quận Liên Chiểu - TP. Đà Nẵng
Người tính: Trần Văn Sỹ

Người kiểm tra: Cao Xuân Dần

I. TÍNH SỐ TRỤC XE TÍNH TOÁN:
I.1. Số liệu ban đầu:
- Tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn Ptt (kN):

100

- Tính Ntt để thiết kế kết cấu:

Áo đường

- Số làn xe thiết kế nlàn (làn):
- Giải phân cách giữa:
- Hệ số phân phối số trục xe tính toán trên mỗi làn xe fL =

2
Không có giải phân cách
0.55

II. TÍNH KẾT CẤU ÁO ĐƯỜNG:

II.1. Số liệu chung:
- Đối tượng tính toán:
- Loại đường:
- Cấp đường:
- Loại tầng mặt thiết kế:
- Độ tin cậy thiết kế:
- Thời hạn thiết kế t (năm):
II.2. Nền đường:
- Đất đắp nền đường:
- Module đàn hồi Eo (MPa):
- Lực dính C (MPa):
- Góc ma sát j (độ):
II.3 Tải trọng:
- Tải trọng tác dụng:
- Tải trọng trục tính toán tiêu chuẩn P (kN):
- Áp lực tính toán lên mặt đường p (MPa):
- Đường kính vệt bánh xe D (cm):
II.4. Xác định module đàn hồi yêu cầu Eyc:
- Module đàn hồi yêu cầu dùng để tính toán:
Eyctt = max(Eyc, Eyc min) =
120
II.5. Kết cấu áo đường:
Tổng số lớp áo đường:
4

Áo đường
Đường đô thị
Đường phố
Cấp cao A1
0.90

Á cát
49
0.02
30
Cụm bánh đôi (tải trọng trục tiêu chuẩn)
100
0.6
33

(MPa)
lớp

Bảng 3: Bảng các lớp kết cấu áo đường
STT
1
2
3
4

Lớp vật liệu (từ trên xuống)
BTN chặt loại II (đá dăm ≥ 50%)
BTN chặt loại II (đá dăm ≥ 35%)
Cấp phối đá dăm loại I
Cấp phối đá dăm loại II

H (cm)

Ev (MPa)

Etr (MPa)

Eku (MPa)

Rku (MPa)

C (MPa)

j (độ)

5
7
15
15

420
350
300
250

300
350
300
250

1800
1600
300
250

2.4
1.6
0.0
0.0

0
0
0
0

0
0
0
0

III. KIỂM TOÁN:
III.1. Kiểm tra tiêu chuẩn độ võng đàn hồi đối với kết cấu áo đường:
a. Quy đổi về hệ 2 lớp:
Việc quy đổi từng 2 lớp một từ dưới lên được thực hiện theo công thức sau:
E'tb = E1.[(1+k.t1/3)/(1+k)]3
(3.5)
Trong đó: k = h2/h1; t = E2/E1
htb = h1 + h2
Kết quả tính đổi thể hiện ở bảng sau:
STT
1
2
3
4

Lớp vật liệu (từ trên xuống)
BTN chặt loại II (đá dăm ≥ 50%)
BTN chặt loại II (đá dăm ≥ 35%)
Cấp phối đá dăm loại I
Cấp phối đá dăm loại II



Ev (MPa)

t = E2/E1

hi (cm)

k = h2/h1

Htb (cm)

E'tb (MPa)

420
350
300
250

1.460
1.276
1.200
0.000

5
7
15
15

0.135
0.233
1.000
0.000

42
37
30
15

301.63
287.61
274.24
250.00
1/5


Bước thiết kế:..............

b. Tính

Dự án: ............................................................................

đc
Etb :

H/D
= 42 / 33 =
1.273
Tra bảng 3-6, hệ số điều chỉnh b:
b
=
1.140
Từ bảng kết quả tính đổi trên, ta có:
E'tb
=
301.63
Module đàn hồi trung bình điều chỉnh dùng để tính toán:
đc
Etb
= b * E'tb =
343.86
Vậy kết cấu nhiều lớp được đưa về hệ 2 lớp, với lớp trên:
- Chiều dày:
H
đc
Etb
- Module đàn hồi trung bình:
c. Tính Ech.m của kết cấu:
đc

E1

= Etb =

(MPa)
(MPa)
= 42
= 343.86

(cm)
(MPa)

343.86

E0/E1
= 49 / 343.86 =
0.143
H/D
= 42 / 33 =
1.273
Tra toán đồ 3-1, với các thông số H/D và E0/E1 ở trên, ta xác định được:
Ech.m/E1
=
Module đàn hồi chung của kết cấu:
Ech.m
= 0.468 * 343.86 =
d. Kiểm tra điều kiện về độ võng đàn hồi:
Độ tin cậy thiết kế
= 0.90
Tra bảng 3-2 được hệ số cường độ về độ võng:
Kcđđv
= 1.10
Kcđđv * Eyc = 1.10 * 120 =
Ech.m =

160.93

>

đv
Kcđ

* Eyc =

0.468
160.93

(MPa)

132.00

(MPa)

132.00

(MPa)

Kết luận: Kết cấu đảm bảo tiêu chuẩn về độ võng đàn hồi.
III.2. Kiểm tra tiêu chuẩn cắt trượt trong nền đất và các lớp vật liệu kém dính kết:
a. Kiểm tra đất nền:
Tính đổi các lớp bên trên về 1 lớp, thể hiện ở bảng sau:
STT
1
2

3
4

Lớp vật liệu (từ trên xuống)
BTN chặt loại II (đá dăm ≥ 50%)
BTN chặt loại II (đá dăm ≥ 35%)
Cấp phối đá dăm loại I
Cấp phối đá dăm loại II

Etr (MPa)

t = E2/E1

hi (cm)

k = h2/h1

Htb (cm)

E'tb (MPa)

300
350
300
250

1.043
1.276
1.200
0.000

5
7
15
15

0.135
0.233
1.000
0.000

42
37
30
15

289.06
287.61
274.24
250.00

H/D
= 42 / 33 =
1.273
Tra bảng 3-6, ta được hệ số điều chỉnh b:
b
=
1.140
Từ bảng kết quả tính đổi trên, ta có:
E'tb

=
289.06
Module đàn hồi trung bình điều chỉnh dùng để tính toán:
Etbđc
b * E'tb =
329.53
Sử dụng toán đồ hình 3-2, với các thông số sau:
H/D
= 42 / 33 =
1.273
E1
= Etbđc =
329.53
E2
= E0 =
49
E1/E2
= 329.53 / 49 =
6.725
j
= 30 (độ)
Tra toán đồ, ta được:
Tax/p
=
0.0218
p
=
0.6
(MPa)
Ứng suất cắt hoạt động do tải trọng bánh xe tính toán gây ra:

Tax
= 0.0218 * 0.6 =
0.0131
Sự dụng toán đồ hình 3-4, với các thông số:
j=
H=
42 (cm)
và


(MPa)
(MPa)

(MPa)
(MPa)

(MPa)
30 (độ)
2/5


Bước thiết kế:..............

Dự án: ............................................................................

Tra được ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân các lớp kết cấu gây ra:
Tav
=
-0.0017
(MPa)

Lực dính tính toán: Ctt = C.K1.K2.K3
Trong đó: C
=
0.02
(MPa)
K1
=
0.60
Kết cấu áo đường
Ntt
=
28
(trục/làn.ngày đêm)
K2
=
1
(tra bảng 3-8)
Đất nền là:
Á cát
K3
=
1.5
Do đó:
Ctt
= 0.02*0.6*1*1.5 =
0.018
(MPa)
Vậy:
Độ tin cậy thiết kế
= 0.90

Tra bảng 3-7, ta được hệ số cường độ về cắt trượt:
tr
Kcđ
= 0.94
Kiểm tra điều kiện về cắt trượt:
Tax + Tav = 0.0131 + (-0.0017) =
0.0114
(MPa)
Ctt/Kcđ

tr

Tax + Tav

= 0.018 / 0.94 =
= 0.0114

<

0.019

(MPa)

Ctt/Kcđtr

= 0.019

Kết luận: Đất nền đảm bảo điều kiện cân bằng trượt.
III.3. Kiểm tra tiêu chuẩn chịu kéo uốn trong các lớp vật liệu liền khối:
a. Kiểm tra lớp 1: BTN chặt loại II (đá dăm ≥ 50%):

Xác định Ech.m ở trên mặt lớp BTN chặt loại II (đá dăm ≥ 35%):
Tính đổi các lớp về một lớp thể hiện ở bảng sau:
STT
1
2
3

Lớp vật liệu (từ trên xuống)
BTN chặt loại II (đá dăm ≥ 35%)
Cấp phối đá dăm loại I
Cấp phối đá dăm loại II

Eku (MPa)

t = E2/E1

hi (cm)

k = h2/h1

Htb (cm)

E'tb (MPa)

1600
300
250

5.834
1.200

0.000

7
15
15

0.233
1.000
0.000

37
30
15

418.61
274.24
250.00

H/D
= 37 / 33 =
1.121
Tra bảng 3-6, hệ số điều chỉnh b:
b
=
1.121
Từ bảng kết quả tính đổi trên, ta có:
E'tb
=
418.61
Module đàn hồi trung bình điều chỉnh dùng để tính toán:

Etbđc
= b * E'tb =
469.26
E1

(MPa)
(MPa)

= Etbđc =

469.26
(MPa)
E0/E1
= 49 / 469.26 =
0.104
H/D
= 37 / 33 =
1.121
Tra toán đồ Hình 3-1, với 2 tỷ số trên ta xác định được:
Ech/E1
=
0.371
Module đàn hồi chung của kết cấu:
Ech
= 0.371 * 469.26 =
174.09
(MPa)
Tra toán đồ hình 3-5 với các thông số sau:
E1
= Eku =

1800.00
(MPa)
E1/Ech.m
= 1800.00 / 174.09 =
10.339
h/D
= 5 / 33 =
0.152
Tra được ứng suất kéo uốn đơn vị:
[ sku ]
=
2.395
Tải trọng tác dụng là: Cụm bánh đôi (tải trọng trục tiêu chuẩn)
kb
Do đó:
=
0.85
Ứng suất kéo uốn lớn nhất phát sinh ở đáy lớp BTN chặt loại II (đá dăm ≥ 50%):
sku = [ sku ] * p * kb = 2.395 * 0.6 * 0.85 =
1.221
(MPa)
Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong suốt thời hạn thiết kế: (dùng công thức A-3, phụ lục A)
t
(t-1)
Ne = ([(1+q) -1]/[q*(1+q) ])*365*Ntt
20
(20-1)
])*365*28
= ([(1+0.05) -1]/[0.05*(1+0.05)
=

133732 (Trục)



3/5


Bước thiết kế:..............

Dự án: ............................................................................

Vật liệu kiểm tra là BTN chặt loại II (đá dăm ≥ 50%), vậy hệ số k1:
0.22

k1 = 11.11 / Ne
= 0.828
k2 = 0.8
Cường độ chịu kéo uốn tính toán của lớp BTN chặt loại II (đá dăm ≥ 50%):
ku
Rtt = k1 * k2 * Rku
= 0.828 * 0.8 * 2.4
= 1.589
(MPa)
Độ tin cậy thiết kế
= 0.9
Tra bảng 3-7, hệ số cường độ về chịu kéo uốn:
ku
Kcđ
= 0.94
ku

Rtt /Kcđ
sku

ku

= 1.589 / 0.94 =

= 1.221

<

1.691

Rttku/Kcđku

= 1.691

(MPa)
(MPa)

Kết luận: Kết cấu đảm bảo tiêu chuẩn chịu kéo uốn
b. Kiểm tra lớp 2: BTN chặt loại II (đá dăm ≥ 35%):
Xác định Ech.m ở trên mặt lớp Cấp phối đá dăm loại I:
Tính đổi các lớp về một lớp thể hiện ở bảng sau:
STT
1
2

Lớp vật liệu (từ trên xuống)

Cấp phối đá dăm loại I
Cấp phối đá dăm loại II

Eku (MPa)

t = E2/E1

hi (cm)

k = h2/h1

Htb (cm)

E'tb (MPa)

300
250

1.200
0.000

15
15

1.000
0.000

30
15

274.24
250.00

H/D
= 30 / 33 =
0.909
Tra bảng 3-6, hệ số điều chỉnh b:
b
=
1.093
Từ bảng kết quả tính đổi trên, ta có:
E'tb
=
274.24
Module đàn hồi trung bình điều chỉnh dùng để tính toán:
Etbđc
= b * E'tb =
299.75
E1

(MPa)
(MPa)

đc

= Etb =
299.75
(MPa)
E0/E1
= 49 / 299.75 =

0.163
H/D
= 30 / 33 =
0.909
Tra toán đồ Hình 3-1, với 2 tỷ số trên ta xác định được:
Ech/E1
=
0.411
Module đàn hồi chung của kết cấu:
Ech
= 0.411 * 299.75 =
123.20
(MPa)
Tra toán đồ hình 3-5 với các thông số sau:
E1
= S(Ei*hi)/Sh =
1800.00
(MPa)
E1/Ech.m
= 1800.00 / 123.20 =
14.611
h/D
= 12 / 33 =
0.364
Tra được ứng suất kéo uốn đơn vị:
[ sku ]
=
2.156
Tải trọng tác dụng là: Cụm bánh đôi (tải trọng trục tiêu chuẩn)
kb

Do đó:
=
0.85
Ứng suất kéo uốn lớn nhất phát sinh ở đáy lớp BTN chặt loại II (đá dăm ≥ 35%):
sku = [ sku ] * p * kb = 2.156 * 0.6 * 0.85 =
1.100
(MPa)
Số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong suốt thời hạn thiết kế: (dùng công thức A-3, phụ lục A)
t
(t-1)
Ne = ([(1+q) -1]/[q*(1+q) ])*365*Ntt
20
(20-1)
])*365*28
= ([(1+0.05) -1]/[0.05*(1+0.05)
=
133732 (Trục)
Vật liệu kiểm tra là BTN chặt loại II (đá dăm ≥ 35%), vậy hệ số k1:

k1 = 11.11 / Ne0.22
= 0.828
k2 = 0.8
Cường độ chịu kéo uốn tính toán của lớp BTN chặt loại II (đá dăm ≥ 35%):


4/5


Bước thiết kế:..............

Dự án: ............................................................................
ku

Rtt = k1 * k2 * Rku
= 0.828 * 0.8 * 1.6
= 1.060
(MPa)
Độ tin cậy thiết kế
= 0.9
Tra bảng 3-7, hệ số cường độ về chịu kéo uốn:
ku
Kcđ
= 0.94
ku

Rtt /Kcđ
sku

ku

= 1.100

= 1.060 / 0.94 =
<

1.127
ku

ku

Rtt /Kcđ

= 1.127

(MPa)
(MPa)

Kết luận: Kết cấu đảm bảo tiêu chuẩn chịu kéo uốn



5/5