KCAD 25/10/2012 11:44:01 SA Trờng đại học xây dng môn đ đờng ờng ôtô - đ đờng ờng đô thị Thiết kế kết cấu áo đờng mềm Pham Quoc Viet ThS. Phạm Quốc việt NộI DUNG ĐặC ĐIểM TáC DụNG CủA TảI TRọNG ĐặC ặ ĐIểM ể LM VIệC ệ CủA ủ CáC LOạI VậT ậ LIệU áO ĐƯờNG CáC YÊU CầU CấU TạO PHÂN LOạI CáC KIểU áO ĐƯờNG TíNH í TOáN KCAD THEO 22TCN 211-06 Pham Quoc Viet Pham Quoc Viet KCAD 25/10/2012 11:44:01 SA BI 1: tải trọng v tơng tác bánh xe - mặt đờng Định nghĩa KCAD: - áo đờng đ công ô t ì h gồm trình nhiều hiề tầng tầ lớ vật lớp ật liệu liệ có ó cờng độ độ cứng lớn so với đờng để phục vụ cho xe chạy, chịu tác dụng trực tiếp xe chạy yếu tố thiên nhiên (ma ,gió, biến đổi nhiệt độ ). - Là phận định hiệu xe chạy (an toàn, êm thuận kinh tế, thuận, tế vận doanh khai thác ) thác ) Pham Quoc Viet 1. Đặc điểm tải trọng v phân bố trục tải trọng KCAD: a) Lực tác dụng bánh xe : áp lực truyền xuống mặt đờng : p = . P0 Mặt đờng mềm Pham Quoc VietSơ Pham Quoc Viet Mặt đờng cứng đồ quy đổi diện tích vệt bánh xe KCAD 25/10/2012 11:44:01 SA b) Các loại lực: Pham Quoc Viet 2. Độ tin cậy tính toán KCAD: Khi kết cấu áo đờng lm việc phải đạt yêu cầu vật liệu lm việc giai đoạn đn hồi; tức ứng suất hay biến dạng phát sinh trình lm việc (ở trạng thái bất lợi nhất) không đợc vợt giá trị ứng suất hay biến dạng cho phép vật liệu. - Khái niệm: Độ tin cậy K hay độ bền vững tin cậy xác suất KCAD không từ chối phục vụ thời kì lần sửa chữa lớn. Pham Quoc Viet Pham Quoc Viet KCAD 25/10/2012 11:44:01 SA Pham Quoc Viet BI 2: yêu cầu thiết kế phân loại v cấu tạo kcad 1. Yêu cầu thiết kế KCAD a) áo đờng phải có đủ cờng độ tối thiểu ổn định cờng độ : - Chống biến dạng thẳng ẳ đứng - Chống biến dạng trợt (không sinh biến dang dẻo) - Chống biến dạng co, dãn chịu kéo uốn nhiệt độ . - Chịu bào mòn b) áo đờng phải đảm bảo đạt đợc độ phẳng định c)) Bề mặt ặ áo đờng gp phải có đủ độ ộ nhám cần thiết d) Yêu cầu vệ sinh: Càng bụi tốt, không độc hại Pham Quoc Viet Pham Quoc Viet KCAD 25/10/2012 11:44:01 SA 2. Phân loại KCAD mềm: - Nhằm tiện cho quản lý, khai thác. Mặt đờng đợc phân làm cấp A1, A2, B1 B2 Mỗi loại có phạm vi sử dụng, thời hạn sử dụng, vật liệu sử dụng phù hợp - Theo cấu trúc vật liệu: Nhóm vật liệu theo nguyên lý cấp phối: Nhóm vật liệu đá chèn đá: Pham Quoc Viet Nhóm vật liệu gia cố Chất vô cơ: (xi măng vôi) Chất hữu (nhựa đờng-bitum) mặt đờng láng nhựa lớp, lớp Pham Quoc Viet Pham Quoc Viet KCAD 25/10/2012 11:44:01 SA Tổng hợp: Pham Quoc Viet - Yêu cầu phân lớp KCAD: + Về mặt học: + Về kinh tế- giá vật liệu: + Về công nghệ, máy thi công: + Về vốn đầu t t, phân kỳ xây dựng: p D 3. Cấu tạo KCAD mềm: 0z=p x Lớp []1 z Lớp []3 Lớp Nền đất []2 []đất z Pham Quoc Viet Pham Quoc Viet KCAD 25/10/2012 11:44:01 SA - - Yêu cầu tác dụng lớp: a)Tầng mặt : - Bằng phẳng, độ nhám, chịu bào mòn, không bụi chống bong bật. - Cờng độ cao, chống đợc biến dạng dẻo nhiệt độ cao, chống nứt. - Có kết dính với lớp dới. + Lớp mặt trên: - Lớp bảo vệ - Lớp hao mòn + Lớp mặt dới: - tầng chịu tải tải chủ yếu & truyền xuống lớp dới (có thể làm lớp) b) Tầng móng: - Chủ yếu chịu lực, truyền ứng suất xuống - Dùng vật liệu rời rạc có cờng độ lớn - Vì z giảm dần nên phân lớp c) Lớp đáy áo đờng: - Chức năng: ngăn nớc, cách hơi, tạo hiệu ứng đe giúp lu lèn lớp trên, làm lớp đệm cho đất. - Thờng vật liệu kín (đất gia cố, đất đầm chặt K>98) d) Móng đất khu vực za:80-120cm Pham Quoc Viet phía dới móng. p D Ví dụ KCAD mềm thông thờng: 0z=p x Lớp []1 z Lớp Lớp tạo nhám (Novachip) []3 Lớp Nền đất Lớp dính bám (0,5Kg/m2) []2 []đất z BTN nóng hạt 4-6 cm Lớp thấm bám BTN nóng hạt thô 5-8 cm CPDD loại 1: 12-18cm CPDD loại 2: 28-36cm Đất chọn lọc K98 Pham Quoc Viet Pham Quoc Viet KCAD 25/10/2012 11:44:01 SA BI 3: vật liệu sử dụng cho kết cấu áo đờng 1. Vật liệu cho tầng móng: yêu cầu v tác dụng Vật liệu cho tầng mặt: 2. Pham Quoc Viet Nhúm vt liu theo nguyờn lý cp phi Vt liu s dng cú kớch c thay i theo nguyờn g y lýý CP(ỏ, ( , si cui, , cỏt,, t)) sau lu lốn cú cht ln, rng nh, cng hỡnh thnh lc dớnh v lc ma sỏt. U im l d s dng vt liu a phng cng khụng ũi hi cao, kt cu kớn. Nhc im: n nh nc kộm, d bong bt, ly li ma, bi khụ. Phm vi s dng: Múng trờn hoc múng di cho ỏo ng cp cao Lm tng mt cho ng cp thp thỡ phi cú lp hao mũn hoc bo v Pham Quoc Viet Pham Quoc Viet KCAD 25/10/2012 11:44:01 SA Nhúm vt liu theo nguyờn lý ỏ chốn ỏ Vt liu cú kớch c ng u, sc cnh, c lu lốn cht li, múc bỏm vo to cng Cht kt dớnh c hỡnh thnh t bt ỏ p vi nc ( mt ngg ỏ dm kt hp nc). ụi s dng t lm cht kt dớnh u im: cng cao, thi cụng n gin Nhc im: rng ln, cha nc, chu bong bt b mt kộm, h hng thỡ nhanh b phỏ hoi, cụng lu lốn ln. Phm vi s dng: Lm lp múng di cho ng cp cao Lm tng mt cho ng cp thp nhng phi cú lp hao mũn, bo v Vt liu cp phi ỏ dm: ph bin s dng vỡ phỏt huy c u im ca hai loi Pham Quoc Viet mt ng trờn Nhúm vt liu gia c cht liờn kt hu c Vt liu liờn kt l nha ng (bitum) Cỏc loi mt ng: Mt ng lỏng nha Lp lỏng nha trờn b mt mt ng cp phi hoc ỏ dm ó hỡnh thnh cng Mt ngg thp p nhp p nha Ri cỏc lp ỏ chốn v nha trờn lp mt ng ỏ dm ó hỡnh thnh cng Pham Quoc Viet Pham Quoc Viet KCAD 25/10/2012 11:44:01 SA Mt ng ỏ dm en Nguyờn lý ỏ chốn ỏ+trn nh tng nha hoc nha c n núng Mt ng BTN hay asphalt Bitum nha+bt ỏ=cht liờn kt asphalt asphalt+cỏt=va asphalt va asphalt+cp phi ct liu=bờ tụng asphalt Cú th trn núng, ri núng Trn ngui ri ngui Theo kớch c ht m phõn loi BTN cỏt (5mm), ht nh (15mm);ht trung (25mm), ht ln 40mm Phõn theo rng cũn d thỡ gi l cht (3-5%), hoc rng(5-10%) u im ca cỏc loi mt ng nha - Kớn - Cng cao, chu c bong bt - d to phng - Gim n v ớt bi - Khai thỏc sau thi cụng Nhc im: -n nh nhit kộm - Pham Quoc Viet Lp thm bám Đạt yêu cầu - Không đạt yêu cầu Lớp dính bám: Tác dụng: - Tăng cờng bám dính lớp - Tránh trợt hai lớp vật liệu - Tăng cờng độ hai lớp vật liệu nhờ ự kết hợp hợ làm việc iệ đồ đồng thời Tác dụng: - Làm Là lớp lớ bám bá dính dí h cho h mặt ặt lớp lớ móng ó dạng d h t hạt. Làm cứng ổn định bề mặt lớp móng. Chống thấm bề mặt móng nhờ lớp nhũ tơng thâm nhập len lõi vào lỗ rỗng lớp đá. Làm tăng mức độ dính bám lớp móng lớp mặt bê tông nhựa. Pham Quoc Viet Pham Quoc Viet 10 KCAD 25/10/2012 11:44:01 SA BI 4: thiết kế cấu tạo kcad mềm Đảm bảo : - Vấn đề học kinh tế - Vấn đề tu bảo dỡng - Vấn ấ đề ề chất ấ lợng xe chạy 1. Nội dung thiết kế áo đờng: a) Thiết kế cấu tạo + Căn : - Nxe, tầm quan trọng đờng - P/A sử dụng trình độ sản xuất vật liệu - Trình độ công nghệ thi công, tu - Xét đầu t phân kỳ, xét giá thành kinh tế b) Tính toán cờng độ kết cấu: phải tính toán dự trữ c) Tính toán luận chứng kinh tế kỹ thuật, so sánh phơng án tối u cho đoạn 2. Đảm bảo quy định chiều dày tối thiểu: HTHI CÔNG lớp Pham Quoc Viet Số trục xe tiêu chuẩn tích luỹ thời hạn tính toán 15 nam kể từ đa mặt đờng vào khai thác xe (trục xe/làn) Bề dày tối thiểu tầng mặt cấp cao A1 (cm) < 0,1.106 (5) 0,1.106 (5) 0,5.106 (5) 1.106 (5) 2.106 10 (5) 4.106 12,5 (7,5) 6.106 15,0 (10) 9.106 20,0 (10) Bề dy tối thiểu tầng mặt cấp cao A1 tuỳ thuộc quy mô giao thông (22TCN 211-06) Bề dy tối thiểu v bề dy thờng sử dụng (22TCN 211-06) Bề dày tối thiểu (cm) Bề dày thờng sử dụng (cm) 58 46 3-4 Đá mạt trộn nhựa 1,5 1,5 2,5 Cát trộn nhựa 1,0 1,5 Thấm nhập nhựa 45 4,5 6,0 4,5 60 Loại lớp kết cấu áo đờng Hạt lớn Hạt trung Hạt nhỏ Bê tông nhựa, đá dăm trộn nhựa Láng nhựa 1,0 1,0 3,5 12 (15) (15) 15 24 Cấp phối thiên nhiên (15) 15 30 Đá dăm nớc 10 (15) 15 18 12 15 - 18 Cấp phối đá dăm Dmax=37,5mm Dmax25mm Các loại đất, đá, phế thải công nghiệp gia cố Pham Quoc Vietkết vô theo phơng pháp trộn chất liên Pham Quoc Viet 11 KCAD 25/10/2012 11:44:01 SA BI 5: tính toán kcad mềm theo 22tcn 211-06 1. Các trạng thái giới hạn: + độ ộ võng g đàn hồi không g vợt ợ q độ ộ võng gg giới hạn (( đâu?t0 =?)) + ƯS cắt lớn không vợt cho phép (ở VL no? t0 =?) + ƯS kéo uốn lớn không vợt cho phép (ở VL no? t0 =?) => KCAĐ giai đoạn đàn hồi Tơng ứng: D kéo é nén lú l lún khe nứt cắt ắ kéo D0 trồi truyền áp lực nên đất (đất bị nén lại) Pham Quoc Viet 2. Xác định thông số (22TCN 211-06) a) Xác định Eyc Đặc điểm trục xe tiêu chuẩn tính toán D P p 0z=p x D Số liệu dòng xe Tham khảo loại xe phụ lục A 22TCN 211-06 Trục đơn, T đ bánh bá h đôi P=100 KN (10T) D=33cm p=0,6 MPa Số trục xe tiêu chuẩn Ntk Số trục xe tiêu chuẩn tính toán Ntt Tra bảng g TCN Eyc so sánh với Emin Pham Quoc Viet Pham Quoc Viet 12 KCAD 25/10/2012 11:44:01 SA 2. Tính toán thông số (22TCN 211-06) b) Xác định Ech Kết cấu áo đờng nhiều lớp Hệ kết cấu lớp h/D E0/Etb Tra toán đồ Kogan Ech Ech/Etb Xét thêm hệ số điều chỉnh Pham Quoc Viet 2. Tính toán thông số (22TCN 211-06) c) Xác định Kdvcd Cấp hạng đờng Độ tin cậy K Kdvcd d) Xác định thông số khác: Pham 22TCN-211-06 Quoc Viet Pham Quoc Viet 13 KCAD 25/10/2012 11:44:01 SA BI 6: tính toán kcad mềm tăng cờng A- Tại v no phải tăng cờng áo đờng mềm : - Sau khai thác, dới tác dụng xe chạy, tự nhiên thờng h hỏng: + Nứt: - nứt dọc dọc, nứt ngang ngang, nứt phản ảnh ảnh. -nứt thành lới (nứt mai rùa nứt thành miếng). + Biến dạng bề mặt: -Vệt hằn bánh, lún sụt. -Làn sang xô dồn. -Đẩy trợt trồi. -Mất mui luyện mui luyện ngợc (đờng cấp thấp ) + H hỏng bề mặt: - Chảy nhựa - Bong tróc, rời rạc. - Mài mòn lộ đá. - ổ gà. - Bên cạnh mật độ tăng xe cao => Cần tăng cờng kết cấu áo đờng Pham Quoc Viet Pham Quoc Viet Pham Quoc Viet 14 KCAD 25/10/2012 11:44:01 SA B- Vật liệu đợc sử dụng để tăng cờng áo đờng mềm : + Hỗn hợp nhựa : + Vật liệu hạt không sử dụng chất liên kết. C- Trình tự tính toán bề dy phải tăng cờng : - Nguyên tắc: dựa vào việc kiểm tra tiêu chuẩn cờng độ - Để tính toán phải áp dụng không xác toán đồ Kogan. - Đo Đ cờng độ chung h ủ kết cấu ấ cũ ũ ttrên ê từ đ đoạn, xác đị định h Ecũch Ech = pD (1 ) l Đo Ech đờng cũ theo PP bàn nén tĩnh thiết bị động FWD Pham Quoc Viet BI tập: tính toán kcad mềm 1- Với số liệu dòng xe nh sau: N15 = 1250 xe/ngd Trong có : 50% xe con; 30% xe tải trung 20% xe tải nặng loại (trục sau 10T) Biết l đờng cấp III, chọn loại mặt đờng v tính Eyc 2- Cho kết cấu áo đờng nh sau: Lớp BTAF hạt trung h1 = 7cm; E1 = 350MPa Lớp CPĐD loại h2 = 16cm; E2 = 300MPa Lớp CPĐD loại h3 = 34cm; E3 = 220MPa Đất sét có E0 = 38MPa Hãy tìm Ech KCAD trên. Pham Quoc Viet Pham Quoc Viet 15 [...]... 25/10/2012 11:44:01 SA BI 4: thiết kế cấu tạo kcad mềm Đảm bảo : - Vấn đề cơ học và kinh tế - Vấn đề duy tu bảo dỡng - Vấn đề chất lợng xe chạy ấ ề ấ 1 Nội dung thiết kế áo đờng: a) Thiết kế cấu tạo + Căn cứ : - Nxe, tầm quan trọng của đờng - P/A sử dụng và trình độ sản xuất vật liệu - Trình độ công nghệ thi công, duy tu - Xét đầu t phân kỳ, xét giá thành kinh tế b) Tính toán cờng độ kết cấu: phải tính toán... tăng cờng kết cấu áo đờng Pham Quoc Viet Pham Quoc Viet Pham Quoc Viet 14 KCAD 25/10/2012 11:44:01 SA B- Vật liệu đợc sử dụng để tăng cờng áo đờng mềm : + Hỗn hợp nhựa : + Vật liệu hạt không sử dụng chất liên kết C- Trình tự tính toán bề dy phải tăng cờng : - Nguyên tắc: dựa vào việc kiểm tra 3 tiêu chuẩn cờng độ - Để tính toán phải áp dụng không chính xác toán đồ Kogan - Đ cờng độ chung của kết cấu cũ... định Ech Kết cấu áo đờng nhiều lớp Hệ kết cấu 2 lớp h/D E0/Etb Tra toán đồ Kogan Ech Ech/Etb Xét thêm hệ số điều chỉnh Pham Quoc Viet 2 Tính toán các thông số (22TCN 211-06) c) Xác định Kdvcd Cấp hạng đờng Độ tin cậy K Kdvcd d) Xác định các thông số khác: Pham Quoc Viet 22TCN-211-06 Pham Quoc Viet 13 KCAD 25/10/2012 11:44:01 SA BI 6: tính toán kcad mềm tăng cờng A- Tại sao v khi no phải tăng cờng áo đờng... 211-06) Bề dày tối thiểu (cm) 4,5 45 4,5 6,0 4560 Loại lớp kết cấu áo đờng Hạt lớn Hạt trung Hạt nhỏ Bê tông nhựa, đá dăm trộn nhựa Láng nhựa 1,0 1,0 3,5 12 (15) 8 (15) 15 24 Cấp phối thiên nhiên 8 (15) 15 30 Đá dăm nớc 10 (15) 15 18 12 15 - 18 Cấp phối đá dăm Dmax=37,5mm Dmax25mm Các loại đất, đá, phế thải công nghiệp gia cố Pham Quocliên kết vô cơ theo phơng pháp trộn chất Viet Pham Quoc Viet 11... định Ech = pD (1 2 ) l Đo Ech của đờng cũ theo PP bàn nén tĩnh và thiết bị động FWD Pham Quoc Viet BI tập: tính toán kcad mềm 1- Với số liệu dòng xe nh sau: N15 = 1250 xe/ngd Trong đó có : 50% xe con; 30% xe tải trung 20% xe tải nặng loại 1 (trục sau 10T) Biết đây l đờng cấp III, hãy chọn loại mặt đờng v tính Eyc 2- Cho kết cấu áo đờng nh sau: Lớp 1 BTAF hạt trung h1 = 7cm; E1 = 350MPa Lớp 2 CPĐD . 25/10/2012 11:44:01 SA Pham Quoc Viet 1 TrờngTrờng đại đại họchọc xâyxây dngdng bộbộ mônmôn đđờngờng ôtô ôtô đđờngờng đô đô thịthị Thiết kế kết cấu áo đờng mềm TThhSS. Phạm . Phạm QuốcQuốc việtviệt Pham. 25/10/2012 11:44:01 SA Pham Quoc Viet 4 Pham Quoc Viet BI 2: yêu cầu thiết kế phân loại v cấu tạo kcad 1. Yêu cầu cơ bản khi thiết kế KCAD a) áo đờng phải có đủ cờng độ tối thiểu và ổn định cờng độ : ẳ -. bê tông nhựa. s ự kết hợ p là m v iệ c đồ ng thời Pham Quoc Viet KCAD 25/10/2012 11:44:01 SA Pham Quoc Viet 11 BI 4: thiết kế cấu tạo kcad mềm Đảm bảo : - Vấn đề cơ học và kinh tế - Vấn