TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA N --- --- Bĩ MN ặèNG KHOA XDC CHNG 14: THIT K O NG CNG ------ ------ 14.1 C IM V KT CU CA O NG CNG. 1.1 Khỏi nim : Kt cu AC v mt cu to khỏc vi KCA mm ch mt trong cỏc lp kt cu ca nú bng bờtụng ximng cú cng cao, cú th l lp mt hoc lp múng 1.2 Phõn loi : - Phõn loi theo cu to : + Bờtụng thng + Bờtụng ct thộp + Bờtụng ct thộp ng sut trc. - Theo phng phỏp thi cụng : + Lp ghộp + ti ch ( * ) - Theo kớch thc tm : + Tm liờn tc + Tm cú kớch thc hu hn LxBxh 1.3 Cu to: TM BT XIMNG LẽP M CAẽC LẽP MOẽNG NệN ặèNG 1.Tm bờtụng ximng : + Chiu dy : TT Trc tớnh toỏn (daN) Chiu dy ti thiu (cm) 1 9 500 18 2 10 000 22 3 12 000 24 + Cng ca bờ tụng mt ng : T T Cp ng Cng chu un gii hn ti thiu (daN/cm2) Cng chu nộn gii hn ti thiu (daN/cm2) Mụ un n hi (daN/cm2) 1 Cp I , II 45 350 33x10 4 2 Cp III, IV, V 40 300 3.15x10 4 + Cng ca bờ tụng múng ng : Cng chu un gii hn ti thiu 25 (daN/cm2), Cng chu nộn gii hn ti thiu 170(daN/cm2) + Tỏc dng : b phn chu lc ch yu ca mt ng cng 2.Lp m : Cỏt + Vt liu : Cỏt trn nha Giy du tm nha ng ( 1-3 lp ) Voợ ổùc Hoaỡng Giaùo aùn : Thióỳt Kóỳ ổồỡng ọ tọ Trang : 1 TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA N --- --- Bĩ MN ặèNG KHOA XDC + Tỏc dng : - Tng bng phng cho lp múng . - To tip xỳc tt gia múng vi ỏy tm - Gim h s ma sỏt, gim s phỏt sinh ng sut 3.Cỏc lp múng : tng t kt cu ỏo ng mm 1.4 Cỏc loi khe ni : l l l l l l l l S ệ B TRấ CAẽC LOAI KHE NI 1 2 3 4 1 - Khe co 3- Khe dc 2 - Khe dón 4- Thanh thộp truyn lc a. Khe dón: + Tỏc dng : Lm cho tm bờtụng di chuyn t do trờn lp múng v gim ng sut sinh ra trong tm khi tm bờtụng cú xu hng dón ra do nhit mụi trng ln hn khi thi cụng. + Cu to : Cú 2 loi khe dón - Khe dón cú thanh truyn lc - Khe dón kiu ngm *.Ap dng : - Khe dón cú thanh truyn lc ỏp dng khi bờtụng tng vt liờn tc, s dng khi thi cụng bng mỏy. - Khe dón kiu ngm ỏp dng khi thi cụng bng th cụng, bờtụng thnh tng tm riờng bit. b. Khe co : + Tỏc dng : gim ng sut khi bờtụng co ngút trong thi gian ụng cng v khi tm bờtụng lm vic nhit thp. + Cu to : cú 2 loi khe co - Khe dón cú thanh truyn lc - Khe dón kiu ngm *.Ap dng : - Khe co cú thanh truyn lc ỏp dng khi bờtụng tng vt liờn tc, s dng khi thi cụng bng mỏy. - Khe co kiu ngm ỏp dng khi thi cụng bng th cụng, bờtụng thnh tng tm riờng bit. c. Khe dc : L 1 dng ca khe co cú tỏc dng gim ng sut khi bờtụng co ngút, khi nhit mt ng thp. *.Nhc im ca vic b trớ cỏc kheni : - Lm bng phng khụng cao - Cỏc khe ni l v trớ xung yu, nc thm xung cỏc lp múng cng múng gimcng ca kt cu gim i d . Thanh thộp truyn lc : Voợ ổùc Hoaỡng Giaùo aùn : Thióỳt Kóỳ ổồỡng ọ tọ Trang : 2 TRỈÅÌNG ÂẢI HC BẠCH KHOA ÂN --- ✆ --- BÄÜ MÄN ÂỈÅÌNG – KHOA XDCÂ Trong khe dn Trong khe co < 22 20 50 30 65 (100 ) 22 - 30 25 50 30 65 (100 ) Kh . cạch giỉỵa 2 thanh truưn lỉûc (cm) Thanh truưn lỉûc ca khe dc cọ âỉåìng kênh Φ 10 - Φ 12 , di 75 cm , âàût cạch nhau 100 cm Chiãưu dy táúm BT (cm) Âỉåìng kênh thanh truưn lỉûc (mm) Chiãưu di thanh truưn lỉûc (cm) Trị số trong ngoắc ứng với trường hợp tấm BT đặt trên lớp móng gia cố chất liên kết vơ cơ. 1.5 Các thơng số tính tốn của mặt đường bêtơng ximăng : 1.5.1 Tải trọng thiết kế và hệ số xung kích : Tải trọng trục tiêu chuẩn (daN) Tải trọng bánh tiêu chuẩn (daN) Hệ số xung kích Tải trọng bánh xe tính tốn (daN) 10 000 12 000 9 500 5000 6000 4750 1.2 1.15 1.2 6000 6900 5700 1.5.2 Hệ số an tồn và hệ số chiết giảm cường độ : - Hệ số xét đến hiện tượng mỏi của tấm bêtơng do tác dụng trùng phục và tác dụng động của tải trọng gây ra. - Hệ số an tồn phụ thuộc vào tổ hợp tải trọng tính tốn được lấy như sau : Tổ hợp tải trọng tính tốn Hệ số an tồn (k) Hệ số chiết giảm cường độ (n=1/k ) -Tính với tải trọng thiết kế 2 0.5 -Kiểm tốn với xe nặng 1.7 - 1.53 0.59 - 0.83 - Kiểm tốn với xe xích 1.54 0.65 -Tác dụng đồng thời của hoạt tải và ứng suất nhiệt 1.18 - 1.11 0.85 - 0.9 1.5.3 Cường độ và mơđun đàn hồi của bêtơng: Cỉåìng âäü chëu kẹo ún Cỉåìng âäü chëu nẹn 50 400 350 000 45 350 330 000 40 300 315 000 35 250 290 000 30 200 265 000 25 270 230 000 Cạc låïp kãút cáúu Cỉåìng âäü giåïi hản sau 28 ngy ( daN/cm2) Mä âun ân häưi E ( daN/cm2) Låïp mọng ca màût âỉåìng bã täng nhỉûa Låïp màût 1.6 Ưu nhược điểm của mặt đường bêtơng ximăng : 1.6.1 Ưu điểm : - Có cường độ rất cao thích hợp với các loại xe kể cả xe bánh xích. - Ổn định cường độ khi chịu tác dụng của nhiệt độ và độ ẩm. - Hệ số bám cao và thay đổi ít khi ẩm ướt. V Âỉïc Hong Giạo ạn : Thiãút Kãú Âỉåìng ä tä Trang :  3 TRỈÅÌNG ÂẢI HC BẠCH KHOA ÂN --- ✆ --- BÄÜ MÄN ÂỈÅÌNG – KHOA XDCÂ - Mặt đường có màu sáng nên dễ phân biệt phần mặt đường và lề đường an tồn xe chạy cao. - Độ hao mòn mặt đường ít : 0.1÷0.2mm/1năm - Tuổi thọ cao : nếu bảo dưỡng tốt có thể sử dụng 30÷40 năm. - Cơng tác di tu bảo dưỡng ít. - Có thể cơ giới hóa hồn tồn khi thi cơng và mùa thi cơng có thể kéo dài (thi cơng lắp ghép) 1.6.2 Nhược điểm: - Do có hệ thống khe nối  mặt đường khơng bằng phẳng vận tốc xe chạy khơng cao - Giá thành cao. - Tốn thời gian bảo dưỡng lâu (28 ngày BTXM đổ tại chỗ ) 14.2 TÍNH TỐN TẤM CHỊU TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG XE CHẠY 2.1 Ngun lý tính tốn và phương trình vi phân độ võng: 2.1.1 Ngun lý tính tốn: - Tính tốn theo ngun lý tấm trên nền đàn hồi - Theo ngun lý này muốn tính tốn nội lực của tấm ta phải tìm ra hàm phản lực của lớp móng tác dụng lên đáy tấm với giả thiết như sau : + Độ lún của mặt lớp móng hồn tồn trùng với độ võng của tấm dưới tác dụng của tải trọng. + Tấm BT là vật liệu đồng nhất , đẳng hướng . 2.1.2 Phương trình vi phân độ võng : - Gọi ω(x,y) là độ võng của tấm tại toạ độ (x,y), giả sử lực tác dụng P(x,y) và phản lực nền q(x,y). - Phương trình vi phân độ võng có dạng sau :         ∂ ω∂ + ∂ ω∂ + ∂ ω∂ 4 4 22 4 4 4 zyx 2 x L =P(x,y) - q(x,y) Trong đó : L : độ cứng chống uốn của tấm bêtơng ximăng L= )1(12 hE 2 b 3 b µ− E b , µ b : Mơđuyn đàn hồi và hệ số Poisson của bêtơng, µ b =0,15 h : chiều dày của tấm bêtơng ximăng 2.2 Các phương pháp tính tốn mặt đường bêtơng ximăng hiện nay: 2.2.1 Phương pháp Westergard: + Các giả thiết - Xem tấm BTXM là 1 vật thể đàn hồi đẳng hướng và tn theo giả thiết tiết diện thẳng. - Tính tốn tấm BTXM với 3 vị trí đặt tải trọng : • Tải trọng đặt ở giữa tấm • Tải trọng đặt ở góc tấm • Tải trọng đặt ở cạnh tấm - Dựa trên cơ sở hệ số nền k (xem nền - móng như 1 hệ thống lò xo) Để xác định k ta tiến hành thí nghiệm đặt 1 tấm ép cứng có đường kính 76cm, tác dụng tải trọng P. Tăng dần lực P đến khi độ lún của đất là 1,27cm, đọc giá trị P. Hệ số nền : l P k = @ Tính tốn được cho 3 trường hợp : + Khi tải trọng đặt giữa tấm : V Âỉïc Hong Giạo ạn : Thiãút Kãú Âỉåìng ä tä Trang :  4 TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA N --- --- Bĩ MN ặèNG KHOA XDC 2 )2673.0)(lg1(1.1 h pl bI ++= à + Ti trng t cnh tm : 2 )08976.0)(lg54.01(116.2 h PL bII ++= à + Ti trng t gúc tm : 2 6,0 2 13 h P l III = Trong ú : : bỏn kớnh vt bỏnh xe tng ng. P : lc tỏc dng h : chiu dy tm BTXM à b : h s Poisson ca bờtụng, à b =0,15 4 k L l = L : cng chng un ca tm bờtụng ximng K : h s nn. q = k (x,y) So sỏnh kt qu trờn vi kt qu o ng sut thc t cho thy : + Trng hp I , II: nu h 5.0 v múng tip xỳc hon ton vi ỏy tm , thỡ kt qu gia tớnh toỏn v thc t l tng i phự hp ; nu múng tip xỳc khụng tt vi ỏy tm , thỡ kt qu ng sut o ln hn lý thuyt khong 10% . + Trng hp III : ng sut o thc t > tớnh toỏn lý thuyt khong 30 ữ 50 %, khi ú ta phi hiu chnh li cụng thc xỏc nh III nh sau : III =3 2 12,0 h P l 2 1 @ Nhn xột v phng phỏp : - PP nay ch tớnh c US ti v trớ t ti trng , khụng xỏc nh c US do ti trng t lõn cn v trớ tinh toỏn , do ú phn ỏnh khụng ỳng iu kin lm vic ca tm BTXM . 2.2.2 Tớnh mt ng BTXM theo gi thit xem nn ng l bỏn khụng gian n hi. Ch tớnh cho trng hp ti trng t gia tm v tớnh toỏn trong h to cc sau ú chuyn v h trc to Decat vuụng gúc. - Di tỏc dng ca ti trng phõn b u trờn din tớch hỡnh trũn cú bỏn kớnh , ti v trớ t ti xut hin mụmem tip tuyn v mụmem phỏp tuyn cú ln : à a PC MM FT 2 )1(. = - Di tỏc dng ca ti trng tp trung cỏch im tỏc dng ti trng mt khong r , ti ú xut hin mụmem tip tuyn v mụmem phỏp tuyn cú ln : M F =(A+àB)P M T =(B+àA)P Trong ú : P : ti trng tỏc dng : bỏn kớnh vt bỏnh xe tng ng. C : H s cú giỏ tr thay i ph thuc vo tớch s (a.) ( Tra bng 12-7 ) A, B h s ph thuc tớch s (a.r) ( Tra bng 12-7 ) Voợ ổùc Hoaỡng Giaùo aùn : Thióỳt Kóỳ ổồỡng ọ tọ Trang : 5 TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA N --- --- Bĩ MN ặèNG KHOA XDC a : t trng n hi ca tm BTXM, xỏc nh nh sau : 3 2 0 2 0 )1( )1(6 1 à à = b b E E h a E 0 , à 0 : mụuyn n hi v h s Poisson ca nn- múng E b , à b : mụuyn n hi v h s Poisson ca bờ tụng r : khong cỏch t v trớ tỏc dng ti trng n v trớ tớnh toỏn nụi lc @ thun li cho vic tinh toỏn ta chuyn ni lc t h to cc sang h trc to Decat vuụng gúc M x = M F . cos 2 + M T . sin 2 M y = M F . sin 2 + M T . cos 2 T ú tỡm c mụmem tng hp ln nht M ng sut kộo un xut hin trong tm BTXM mt ng : [ ] [ ] >= tt M h h M 66 2 @ Nhn xột v phng phỏp : - PP nay khụng nhng tớnh c US ti v trớ t ti trng m cũn tớnh c US do ti trng t cỏch v trớ tớnh toỏn mt khong r gõy ra . - PP ny khụng tớnh c cho trng hp ti trng t cnh tm v gúc tm . Vy gii c hon chớnh bi toỏn mt ng BTXM tỏc gi I.A Mednicov gi nh ng sut xut hin khi ti trng t gia tm ca 2 phng phỏp trờn bng nhau t ú tỡm c quan h quy i gia h s nn k v mụ un n hi ca nn - múng E o , t ú tớnh c ng sut v chiu dy tm trong trng hp ti trng t cnh tm v gúc tm nh sau : + Khi ti trng t gia tm : [ ] P h 1 1 = + Khi ti trng t cnh tm : [ ] P h 2 2 = + Khi ti trng t gúc tm : h 3 = [ ] P 3 3 2 1 ph thuc 0 b E E h ( tra bng 12-8 ) trong ú : : bỏn kớnh vt bỏnh xe tng ng. h : chiu dy tm BTXM E b , à b : mụuyn n hi v h s Poisson ca bờ tụng à 0 : s Poisson ca nn- múng E 0 : mụuyn n hi ca nn- múng (mụuyn n hi chung ca cỏc lp múng v nn ng di tm BTXM ) Voợ ổùc Hoaỡng Giaùo aùn : Thióỳt Kóỳ ổồỡng ọ tọ Trang : 6 TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA N --- --- Bĩ MN ặèNG KHOA XDC 2.3 Tớnh toỏn mt ng bờtụng ximng lp ghộp (xem sỏch) : 14.3 TNH TM DI TC DNG CA NG SUT NHIT. 3.1 Tớnh chiu di ca tm BTXM theo ng sut nhit 3.1.1 Bi toỏn : - Xột 1 tm BTXM cú b rng 1m, chiu dy h, di L, t trờn 1 nn múng cú gúc ni ma sỏt , lc dớnh c ( Xem hỡnh v ) - Khi cú s thay i nhit thỡ tm cú xu hng dón ra hoc co vo, nhng do cú s cn tr bi lc ma sỏt v lc dớnh ca lp múng v ỏy tm lm tm BTXM khụng th chuyn v t do xut hin ng sut trong tm bờtụng. 3.1.2 Phng phỏp gii : @ Cỏc gi thit : + Xem tm BTXM l 1 vt th n hi ng hng + Khi tm BTXM dón ra hoc co vo thỡ phn gia ca tm vn nm nguyờn ti ch cũn hai u tm cú chuyn v ln nht . @ Phng phỏp gii : - Xỏc nh lc chng trt ln nht trờn mt n v din tớch S max : S max = Ptg +c = htg + c - Xỏc nh lc chng trt trung bỡnh trờn mt n v din tớch S max : S tb = 0.7Smax = 0.7 ( htg + c) - Xỏc nh lc chng trt trung bỡnh trờn ton b tm : S = S tb . 2 .LB = 0,7. 2 .LB . (htg + c) S =0,35(htg + c).L (B=1m) Lc ny sinh ra ng sut : W M F S += = 6 . 2 . . 2 hB h S hB S + = h S 4 (B=1m ) Vy : =1,4 h L (htg + c) [ ] L ) (4.1 ].[ ctgh h + Trong ú : C : lc dớnh ca vt liu lm lp múng : gúc ni ma sỏt ca vt liu lm lp múng h : chiu dy tm BTXM : dung trng ca tm BTXM [ ] : ng sut kộo un cho phộp ca bờ tụng , [ ] = (0,35- 0.4 )R ku R ku : cng gii hn chu kộo un ca bờ tụng . 3.2 Tớnh toỏn ng sut nhit do chờnh lch nhit gia mt trờn v mt di ca tm: t = 0 d 0 tr tt Voợ ổùc Hoaỡng Giaùo aùn : Thióỳt Kóỳ ổồỡng ọ tọ Trang : 7 TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA N --- --- Bĩ MN ặèNG KHOA XDC Trong thi gian s dng mt ng BTXM , nhit mt trờn v mt di ca tm thng khỏc nhau do ú th trờn v th di ca tm co , dón khụng u lm cho tm BTXM b un vng. Nhng do ti trng bn thõn v ti trng ngoi tỏc dng do ú trong tm khụng th un vng t do c sinh ra ng sut. @ i vi tm cú kớch thc vụ hn ng sut un vng sinh ra trong tm : )1(2 2 b b tE à = @ Tuy nhiờn nh h thng cỏc khe ni ( tm cú kớch thc hu hn ) khi ú cỏc ng sut un vng sinh ra trong tm cú chiu di L , chiu rng B nh sau : )1(2 2 b b x tE à = (C x +àC y ) )1(2 2 b b y tE à = (C y +àC x ) 0 : ng sut un vng theo phng dc cnh tm: )1(2 2 0 b b tE à = C x ( phng dc) trong ú : x : ng sut un vng gia tm theo hng dc cnh tm (daN/cm 2 ) y : ng sut un vng gia tm theo hng ngang cnh tm (daN/cm 2 ) 0 : ng sut un vng theo hng dc cnh tm (daN/cm 2 E b , à b : mụuyn n hi v h s Poisson ca bờ tụng : h s dón n nhit ca bờ tụng = 10 - 5 ( 1/ 0 c ) t : chờnh lch nhit ln nht mt trờn v mt di ca tm t =0,84h (h; tớnh bng cm) C x , C y : cỏc h s ph thuc L/l, B/l ( tra toỏn H12-10 ) l : bỏn kớnh cng ca tm bờ tụng l = 3 6.0 chm b E E h E chm :mụuyn n hi chung ca cỏc lp múng v nn ng di tm BTXM L , B : chiu di v chiu rng ca tm BTXM . ------ ------ Voợ ổùc Hoaỡng Giaùo aùn : Thióỳt Kóỳ ổồỡng ọ tọ Trang : 8 . TRặèNG AI HOĩC BAẽCH KHOA N -- - -- - Bĩ MN ặèNG KHOA XDC CHNG 14: THIT K O NG CNG -- -- - - -- -- - - 14. 1 C IM V KT CU CA O NG CNG. 1.1 Khỏi nim. cỏc lp múng v nn ng di tm BTXM L , B : chiu di v chiu rng ca tm BTXM . -- -- - - -- -- - - Voợ ổùc Hoaỡng Giaùo aùn : Thióỳt Kóỳ ổồỡng ọ tọ Trang : 8