“ÁO ĐƯỜng mềM – CÁc yêu cầu và chỉ DẪn thiết kế”

1. 
   Các loại bê tông nhựa cho trong bảng đều tương ứng với trường hợp sử dụng nhựa đặc có độ kim lún  90; trị số lớn ở cột 2 tương ứng với nhiệt độ tính toán là 10^oC áp dụng cho trường hợp tầng mặt chỉ có một lớp bê tông nhựa dày từ 7cm trở xuống, còn trị số nhỏ ở cột 2 tương ứng với nhiệt độ 15^oC áp dụng cho tầng mặt có bề dày tổng cộng lớn hơn 7cm. Nếu dùng nhựa có độ kim lún  90 cũng sử dụng trị số nhỏ.
   
2. 
   Ở cột 5, trị số lớn dùng cho bê tông nhựa loại I, trị số nhỏ dụng cho bê tông nhựa loại II;
   
3. 
   Ở cột 3, trị số lớn dùng cho hỗn hợp sử dụng nhựa đặc có độ kim lún  90; các trường hợp khác dùng trị số nhỏ.
   

Ở trong Bảng C-2 là các trị số trung bình (tham khảo) được sử dụng theo chỉ dẫn ở các mục 3.4.7, 3.5.5 và 3.6.4 .

Bảng C-2: Các đặc trưng tính toán của các vật liệu làm mặt đường (tham khảo)

Loại vật liệu	Mô đun đàn hồi E, (Mpa)	Cường độ kéo uốn Ru (Mpa)	Góc ma sát 	Lực dính C (Mpa)	Ghi chú
Đá dăm, sỏi cuội có mặt vỡ gia cố xi măng: Cường độ chịu nén ở tuổi 28 ngày  4MPa Cường độ chịu nén ở tuổi 28 ngày  2MPa	600 – 800 400 – 500	0,8 – 0,9 0,5 – 0,6			- Theo 22 TCN 245 cường độ chịu nén càng cao thì lấy trị số lớn
Đất có thành phần tốt nhất gia cố xi măng hoặc vôi 8 -10% Cát và á cát gia cố xi măng: Cường độ chịu nén 28 ngày tuổi < 2 Mpa Cường độ chịu nén 28 ngày tuổi  2 Mpa Cường độ chịu nén 28 ngày tuổi >3 Mpa á sét gia cố xi măng hoặc vôi 8 – 10%	300-400 180 280 350 200-250	0,25-0,35 0,15-0,25 0,4-0,5 0,6-0,7 0,2-0,25			- C­êng ®é chÞu nÐn cµng cao th× lÊy trÞ sè lín - C­êng ®é chÞu nÐn cña c¸t gia cè theo 22 TCN 246 - 98
- §¸ d¨m n­íc - CÊp phèi ®¸ d¨m lo¹i I - CÊp phèi ®¸ d¨m lo¹i II	250 – 300 250 – 300 200 - 250				§é cøng cña ®¸ cµng cao th× lÊy trÞ sè lín
- CÊp phèi thiªn nhiªn	150 - 200		40	0,02-0,05	CÊp phèi ph¶i phï hîp quy ®Þnh ë 22 TCN 304 - 03. Lo¹i A ®­îc lÊy trÞ sè cao nhÊt cho ®Õn lo¹i E lÊy trÞ sè nhá nhÊt.
XØ lß chÊt l­îng ®ång ®Òu cÊp phèi tèt trén lÉn ®Êt + c¸t.	200- 250				Cì h¹t lín nhÊt cµng lín th× lÊy trÞ sè lín h¬n
XØ lß ( kh«ng lÉn ®Êt) cã ho¹t tÝnh hoÆc ho¹t tÝnh yÕu	200-300				XØ ho¹t tÝnh cao lÊy trÞ sè lín

A.12.ThÝ nghiÖm trong phßng ®Ó x¸c ®Þnh c¸c ®Æc tr­ng tÝnh to¸n cña vËt liÖu cã sö dông chÊt liªn kÕt

A.12.1. X¸c ®Þnh m« ®un ®µn håi cña c¸c vËt liÖu gia cè chÊt liªn kÕt (bao gåm c¶ bª t«ng nhùa) ®­îc thùc hiÖn b»ng c¸ch Ðp c¸c mÉu trô trßn trong ®iÒu kiÖn cho në h«ng tù do (nÐn 1 trôc, mÉu kh«ng ®Æt trong khu«n, b¶n Ðp b»ng ®­êng kÝnh mÉu). Lóc nµy, trÞ sè m« ®un ®µn håi cña vËt liÖu ®­îc tÝnh theo trÞ sè biÕn d¹ng ®µn håi L ®o ®­îc khi thÝ nghiÖm Ðp, t­¬ng øng víi t¶i träng p (Mpa) víi c«ng thøc sau:

E= ; (MPa) (C-1)

trong đó:

D là đường kính mẫu (đường kính bàn ép) và H là chiều cao mẫu.

P là lực tác dụng lên bàn ép – kN. Khi thí nghiệm thường lấy p = 0,5 Mpa (tương đương với áp lực làm việc của vật liệu áo đường). Còn đường kính mẫu thì chọn tùy cỡ hạt lớn nhất có trong vật liệu d_max (D  4d_max); Chiều cao mẫu có thể bằng hai hoặc bằng đường kính mẫu. Thường mẫu có kích thước như sau:

• 
  Với bê tông nhựa D =10 cm, H =10 cm (sai số ± 0,2 cm);
  
• 
  Với đá sỏi gia cố D = 10 cm, H = 10 cm (sai số ± 0,2 cm);
  
• 
  Với đất, cát gia cố D = 5cm, H = 5 cm (sai số ± 0,1 cm).
  

Mẫu bê tông nhựa và vật liệu gia cố chất liên kết hữu cơ phải được bảo dưỡng ở nhiệt độ trong phòng ít nhất 16 giờ và trước khi thí nghiệm ép phải giữ ở nhiệt độ tính toán (quy định ở mục 3.1.4) trong 2,5 giờ để đảm bảo toàn khối đạt đến nhiệt độ đó (giữ trong tủ nhiệt hoặc ngâm trong nước có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tính toán vài độ).

Mẫu đem ép với chế độ gia tải 1 lần. Giữ áp lực p trên mẫu cho đến khi biến dạng lún ổn định, cụ thể được xem là ổn định khi tốc độ biến dạng chỉ còn 0,01mm/phút (trong 5 phút). Sau đó dỡ tải ra và đợi biến dạng phục hồi cũng đạt được ổn định như trên thì mới đọc thiên phân kế để xác định trị số biến dạng đàn hồi L.

Đối với vật liệu gia cố chất liên kết vô cơ thì trị số mô đun đàn hồi thí nghiệm tính được theo (B-1) phải giảm nhỏ vài lần (2-3 lần) vì trên thực tế các vật liệu này luôn phát sinh khe nứt làm giảm hẳn khả năng phân bố tải trọng của chúng và cũng vì chất lượng thi công không thể đảm bảo như lúc chế bị mẫu. Do vậy nếu không có kinh nghiệm thử thách nhiều năm trên những kết cấu áo đường thực tế thì không dùng trị số mô đun đàn hồi thí nghiệm được cao hơn trị số Bảng C-2, nếu trị số thí nghiệm nhỏ hơn thì phải dùng trị số nhỏ hơn.

Khi ép thử, đối với vât liệu gia cố chất liên kết hữu cơ thì nên dùng loại máy nén thủy lực có tốc độ gia tải nhanh (tạo tốc độ từ 50mm/phút trở lên để nhiệt độ mẫu không bị giảm khi gia tải) còn đối với vật liệu gia cố chất liên kết vô cơ thì có thể dùng bất cứ loại máy nén nào, kể cả máy nén kiểu đòn bẩy với tốc độ 3mm/phút. Thử nghiệm phải làm với tổ mẫu từ 3-6 mẫu (gia cố nhựa và bê tông nên làm 6 mẫu).

A.12.2. Xác định cường độ chịu kéo - uốn của vật liệu gia cố chất kết dính vô cơ và hữu cơ (kể cả bê tông nhựa) được thực hiện với những mẫu kiểu dầm với kích thước không nhỏ hơn 4x4x16 cm (chẳng hạn như có thể dùng mẫu dài 25cm, rộng 30cm và cao 35cm với khoảng cách đặt gối 20cm). Chế bị mẫu trong các khuôn có bề dày hơn 20mm. Yêu cầu về chế bị và bảo dưỡng với các loại vật liệu khác nhau cũng giống như đối với mẫu để thí nghiệm mô đun đàn hồi nêu ở mục C.3.1 (khuôn để đúc mẫu bê tông nhựa cũng phải sấy nóng đến nhiệt trộn hỗn hợp). Mẫu phải chế bị với độ chính xác về mọi kích thước là ± 2 mm, nếu không bảo đảm độ chính xác này thì phải loại bỏ và trước khi thí nghiệm phải đo lại kích thước mẫu bằng thước kẹp chính xác đến 0,1mm.

Thí nghiệm uốn mẫu bằng cách đặt mẫu trên 2 gối tựa nhau 14 cm (1 gối cố định, 1 gối di động) và cự ly giữa hai gối phải bảo đảm sai số dưới ±0,5mm. Phần gối tiếp xúc với mẫu có dạng mặt trụ với bán kính 5mm. Chất tải ở giữa mẫu trên khắp bề ngang mẫu thông qua tấm đệm thép có dạng mặt trụ bán kính 10 mm hoặc có dạng mặt phẳng dày 8 mm. Khi gia tải phải theo dõi độ võng của đầm bằng các chuyển vị kế đặt ngược ở dưới lên tại đáy giữa và ở 2 gối (để sau loại trừ được biến dạng cục bộ của vật liệu tại gối). Tốc độ gia tải trên máy nén là 2 – 4 mm/phút với đất, đá gia cố chất liên kết vô cơ và 100- 200 mm/phút với bê tông nhựa cho đến phá hoại. Riêng với bê tông nhựa và vật liệu gia cố chất liên kết hữu cơ thì toàn bộ thời gian kể tới lúc lấy mẫu ra khỏi tủ nhiệt (ở 10^oC hoặc 15^oC) để đem thí nghiệm đến khi thí nghiệm xong không được quá 45 giây.

Cường độ chịu kéo – uốn giới hạn R_ku của vật liệu được xác định theo công thức:

trong đó: P là tải trọng phá hoại mẫu; L là khoảng cách giữa hai gối tựa; b, h là chiều rộng và chiều cao mẫu.

Cường độ chịu kéo uốn cũng có thể được xác định gần đúng bằng phương pháp ép chẻ theo 22 TCN 73 - 84 trên các mẫu trụ tròn đường kính d và chiều cao h:

• 
  Với các loại vật liệu gia cố vô cơ có thể đúc các mẫu theo chỉ dẫn ở các tiêu chuẩn ngành 22 TCN 246 - 98 và 22 TCN 245 - 98 hoặc nếu cỡ vật liệu hạt lớn nhất bằng 5mm thì có thể dùng mẫu d=5cm và h=5cm;
  
• 
  Với bê tông nhựa và hỗn hợp gia cố nhựa có thể dùng mẫu Marshall tiêu chuẩn d=101,6 mm ± 0,25mm, h=63,5mm ± 1,3mm. Mẫu cũng được chế bị và bảo dưỡng với các yêu cầu như với mẫu kéo uốn rồi ép với tốc độ gia tải như mẫu kéo uốn kiểu dầm. Theo cách này, cường độ kéo uốn giới hạn được tính theo biểu thức sau:
  

trong đó:

K_n hệ số quan hệ thực nghiệm giữa 2 loại cường độ: nếu không có số liệu kinh nghiệm tích lũy được thì tạm sử dụng K_n=1,6 2,0 đối với vật liệu gia cố vô cơ và K_n = 2 với vật liệu có liên kết hữu cơ (cỡ hạt vật liệu càng lớn thì hệ số K_n càng nhỏ).

R_c là cường độ ép chẻ được xác định theo công thức:

R_c = K. (MPa) (C-4)

Với P là tải trọng ép chẻ khi mẫu bị nứt tách; d, h- Đường kính và chiều cao mẫu; K – Hệ số, lấy bằng 1,0 đối với vật liệu có chất liên kết hữu cơ, bằng 2/đối với vật liệu có chất liên kết vô cơ.

A.12.3. Xác định lực dính c và hệ số góc ma sát của vật liệu được thí nghiệm ở trong phòng bằng cách cắt phẳng theo một mặt định trước hoặc bằng thí nghiệm nén 3 trục.

Với vật liệu chứa cỡ hạt lớn nhất nhỏ hơn 40mm thì phải dùng khuôn đường kính 30cm (nếu có cỡ hạt lớn hơn 40mm thì cho phép thay thế bằng cỡ hạt từ 10-40mm theo khối lượng có trong vật liệu). Thường chế mẫu trực tiếp trong khuôn này theo những yêu cầu giống như đối với mẫu kéo–uốn nêu trên. Với thí nghiệm nén 3 trục thường dùng mẫu tròn chiều cao gấp đôi đường kính tùy theo cỡ hạt lớn nhất D_max (D_max = 5mm dùng đường kính d=5cm, D_max = 25mm dùng đường kính mẫu d=10cm, D_max = 40mm dùng đường kính mẫu d=15cm).

Phải tiến hành thí nghiệm ít nhất 3 mẫu có cùng trạng thái về ẩm, nhiệt độ nhưng chịu những trị số tải trọng thẳng đứng khác nhau (tải trọng lớn nhất không vượt quá ứng suất có thể xẩy ra trong áo đường). Dùng máy nén lắp thêm phụ tùng để cắt với tốc độ biến dạng không đổi khoảng 0,1 cm/phút. Khi cắt, theo dõi biến dạng trượt qua các khoảng thời gian đều nhau cho đến tốc độ biến dạng tăng vọt thì đọc áp lực kế để xác định trị số cường độ chống cắt giới hạn.

Có các trị số cường độ chống cắt giới hạn tương ứng với các trị số tải trọng thẳng đứng khác nhau, sẽ xác định trị số lực dính c và góc ma sát theo phương trình Coulomb:

c + p.tgMPa) (C-5)

trong đó: là sức chống cắt giới hạn; p: áp lực thẳng đứng khi thí nghiệm cắt, MPa.

Để xác định có thể áp dụng phương pháp ép lún có hạn chế nở hông như đối với đất nền theo mục B.5.2 Phụ lục B với tấm ép cứng có đường kính 5 cm và khuôn tròn có đường kính và chiều cao 1520cm (có thể lợi dụng dụng cụ làm thí nghiệm xác định CBR). Khi áp dụng phương pháp này để xác định mô đun đàn hồi của vật liệu hạt cần chú ý các điểm sau:

• 
  Có thể tham khảo quy trình “Đầm nén đất, đá dăm trong phòng thí nghiệm” 22 TCN 333 - 06 (kể cả khi vật liệu hạt có chiếm hạt quá cỡ) và quy trình “Xác định chỉ số CBR của đất, đá dăm trong phòng thí nghiệm” 22 TCN 332 - 06 để chế bị mẫu ép thử đạt độ ẩm, độ chặt như thực tế sẽ thi công.
  
• 
  Quá trình thử nghiệm thực hiện gia tải từng cấp như nêu ở II.5.2 nhưng cấp lớn nhất là p=0,5-0,6 MPa.
  
• 
  Tính toán kết quả vẫn theo biểu thức B-8 và dùng ngay trị số tính theo B-8 làm trị số mô đun đàn hồi tính toán của vật liệu loại này (không nhân hệ số K_n=1,30 ở biểu thức B-7 như đối với đất nền).
  

4. 
   : PHƯƠNG PHÁP THỬ NGHIỆM XÁC ĐỊNH MÔ ĐUN ĐÀN HỒI CỦA ĐẤT VÀ VẬT LIỆU ÁO ĐƯỜNG TẠI HIỆN TRƯỜNG HOẶC TẠI MÁNG THÍ NGHIỆM.
   

1. 
   Trong trường hợp này mô đun đàn hồi của đất hoặc vật liệu được xác định theo công thức:
   

trong đó: l là biến dạng hồi phục đo được khi thực nghiệm tương ứng với cấp tải trọng p. Khi thực nghiệm thường dùng p=0,5 0,6 MPa đối với trường hợp đo ép trên mặt các lớp vật liệu và 0,200,25 MPa trên mặt đất nền.

D là đường kính tấm ép, trong điều kiện hiện nay cho phép dùng tấm ép cứng đường kính từ 30-40cm đối với cả đất và vật liệu (nếu có điều kiện nên dùng tấm ép đường kính 76cm).

là hệ số Poisson, được lấy bằng 0,35 đối với đất nền; 0,25 đối với vật liệu và 0,30 đối với cả kết cấu áo đường.

2. 
   Thời gian đo ép tiến hành thực nghiệm tại hiện trường phải là lúc kết cấu mặt đường ở vào trạng thái bất lợi nhất về ẩm và nhiệt như nêu ở mục 3.1.5. Kết quả đo ép ở các thời điểm khác trong năm chỉ có giá trị tham khảo; trong trường hợp này muốn sử dụng được kết quả đó thì cần kết hợp với các thí nghiệm trong phòng theo cách hướng dẫn ở Phụ lục B và Phụ lục C bằng các mẫu chế bị đúng với trạng thái ẩm nhiệt bất lợi hoặc áp dụng hệ số quy đổi về mùa bất lợi theo tiêu chuẩn ngành 22 TCN 251-98.
   
3. 
   Trong trường hợp sử dụng máng thí nghiệm thì có thể tạo nên kết cấu thí nghiệm giống hệt kết cấu thực tế về vật liệu về bề dày tầng lớp và về công nghệ thi công nhưng đồng thời lại có thể tạo được nền đất và các lớp vật liệu có trạng thái ẩm nhiệt bất lợi nhất. Trong máng thí nghiệm cũng có thể cấu tạo cả kết cấu áo đường hoàn chỉnh (gồm đất nền và đủ các lớp vật liệu) hoặc cũng có thể cấu tạo riêng nền đất, riêng từng vật liệu nếu muốn thực nghiệm xác định mô đun đàn hồi của riêng chúng. Yêu cầu chính là phải bảo đảm đồng nhất về cấu tạo trong mỗi lớp.
   

4. 
   Trên các kết cấu áo đường cũ hiện đang khai thác hoặc trên máng thí nghiệm có cấu tạo kết cấu nền áo đường hoàn chỉnh thì trình tự đo ép thực nghiệm được tiến hành như sau:
   

• 
  Đo ép trên mặt áo đường để xác định biến dạng hồi phục 1 của cả kết cấu nền áo đường, từ đó xác định mô đun đàn hồi chung của cả kết cấu theo công thức D-1.
  
• 
  Tiếp tục đo mô đun đàn hồi tương ứng ở trên mặt mỗi lớp vật liệu áo đường khác nhau bằng cách đào bóc dần từng lớp để đo chiều dày mỗi lớp và đo ép trên mặt các lớp từ trên xuống dưới. Phải đào bóc một mặt bằng có kích thước không được nhỏ hơn 3 lần đường kính tấm ép ngay tại vị trí đặt tấm ép lớn trên. Cứ như vậy cho đến cuối cùng là ép trên mặt nền đất.
  
• 
  Từ trên xuống dưới, áp lực đo ép lớn nhất p có thể giảm dần từ 0,50 MPa đối với khi ép trên mặt áo đường cho đến 0,02- 0,025 MPa khi ép trên mặt nền đất.
  
• 
  Biết chiều dày lớp, biết trị số mô đun đàn hồi tương đương trên mặt áo đường và trên mặt mỗi tầng lớp vật liệu thì có thể áp dụng toán đồ 3.3.1 để tính ngược ra trị số mô đun đàn hồi của mỗi lớp vật liệu: còn mô đun đàn hồi của nền đất thì được xác định trực tiếp theo công thức D-1.
  

5. 
   Các thao tác đo ép thực nghiệm ở trên mặt mỗi lớp được thực hiện như sau:
   

K

• 
  Sau khi lắp đặt xong thiết bị như trên, tiến hành gia tải đến tải trọng p lớn nhất và giữ tải trọng đó trong 2 phút rồi dỡ tải chờ đến khi biến dạng hồi phục hết (bước này là bước gia tải chuẩn bị).
  
• 
  Bước vào thử nghiệm chính thức, việc gia tải được thực hiện với 3-4 cấp cho đến tải trọng p là cấp cuối cùng, cứ gia tải 1 cấp, đợi biến dạng ổn định (tốc độ biến dạng không quá 0,02 mm/phút) thì lại dỡ tải và đợi biến dạng hồi phục ổn định (tốc độ biến dạng như trên) thì ghi số dọc ở chuyển vị kế để tính ra trị số biến dạng hồi phục tương ứng với các tải trọng đó. Sau đó tiếp tục gia tải và dỡ tải cấp tiếp theo.
  
• 
  Vẽ biểu đồ quan hệ giữa biến dạng hồi phục và tải trọng; đường biểu diễn quan hệ này phải là đường cong đều, không có điểm gẫy gần với đường thẳng.
  
• 
  Tính trị số mô đun đàn hồi theo công thức D-1.
  

1. 
   Có thể sử dụng phương pháp này để đo độ võng đàn hồi trực tiếp dưới bánh xe trên mặt kết cấu áo đường và cả trên nền đất để từ đó tính ra trị số mô đun đàn hồi chung của kết cấu nền áo đường và mô đun đàn hồi của nền đất theo đúng các chỉ dẫn ở quy trình 22 TCN 251 - 98 (kể cả về phân đoạn đánh giá, cách đo, cách xử lý số liệu và công thức tính mô đun đàn hồi).
   
2. 
   Phương pháp này không áp dụng được trong các trường hợp sau:
   

• 
  Lớp mặt là loại vật liệu rời rạc, kém dính kết như dá dăm nước, cấp phối đá dăm, ...lớp mặt thấm nhập nhựa hoặc láng nhựa chưa hình thành hoàn toàn (đá chưa chìm hết vào nhựa);
  
• 
  Đất nền đường là cát chưa có lớp phủ bằng đất dính ở trên.
  

5. 
   : CÁC VÍ DỤ TÍNH TOÁN
   

A.16.1. Số liệu ban đầu: thiết kế sơ bộ kết cấu áo đường mềm của phần xe chạy cho một tuyến đường cấp II đồng bằng 4 làn xe, có dải phân cách giữa và có dải phân cách bên tách riêng làn dành cho xe đạp và xe thô sơ. Theo kết quả điều tra dự báo tại năm cuối của thời hạn thiết kế 15 năm như ở Bảng E-1 với quy luật tăng trưởng xe trung bình năm q = 6% năm.

Bảng E-1: Dự báo thành phần xe ở năm cuối thời hạn thiết kế

Loại xe	Trọng lượng trục Pi (kN)		Số trục sau	Số bánh của mỗi cụm bánh ở trục sau	Khoảng cách giữa các trục sau (m)	Lượng xe 2 chiều ni (xe/ngày đêm)
	Trục trước	Trục sau
1/ Xe con các loại 2/Xe buýt các loại Loại nhỏ Loại lớn 3/ Xe tải các loại Nhẹ Vừa Nặng Nặng	26,4 56,0 18,0 25,8 48,2 45,2	45,2 95,8 56,0 69,6 100,0 94,2	1 1 1 1 1 2	Cụm bánh đôi Cụm bánh đôi Cụm bánh đôi Cụm bánh đôi Cụm bánh đôi Cụm bánh đôi	- - - - - 1,40	1800 500 50 1800 1250 600 200

A.16.2. Trình tự tính toán thiết kế:

1. Tính số trục xe tính toán trên một làn xe của phần xe chạy sau khi quy đổi về trục trên chuẩn 100 kN

Theo cách quy đổi ở phần A.1.2 (Phụ lục A) sẽ xác định được số trục xe tiêu chuẩn 100 kN cho cả 2 chiều trong một ngày đêm ở năm cuối của thời hạn thiết kế (năm cuối của thời kỳ khai thác N­­­_tk=1637 trục/ngày đêm. 2 chiều)

2. Tính số trục xe tính toán tiêu chuẩn trên 1 làn xe N_tt

N_tt = N_tk.f_L

Vì đường thiết kế có 4 làn xe và có dải phân cách giữa nên theo 3.3.2 f_L= 0,35

Vậy N_tt = 1637 x 0,35 = 573 (trục/làn.ngày đêm)

3. Tính số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong thời hạn tính toán 15 năm

Theo biểu thức (A-3) ở Phụ lục A tính được:

(trục)

4. Dự kiến cấu tạo kết cấu áo đường

• 
  Chọn móng trên bằng đá dăm gia cố xi măng có cường độ chịu nén theo 22 TCN 245 bằng 4Mpa và móng dưới bằng cấp phối đá dăm loại I theo 22 TCN 334 - 06;
  
• 
  Tầng mặt bằng 2 lớp bê tông nhựa chặt loại I, tổng bề dày tối thiểu của tầng mặt này phải tuân thủ quy định ở mục 2.2.9: Nếu theo tổng số trục xe tiêu chuẩn tích lũy trong 15 năm trên 1 làn xe N_e=2,16.10⁶ thì tổng bề dày tối thiểu 2 lớp bê tông nhựa phải là 10 cm (Bảng 2.2 mục 2.2.9) và vì chúng được đặt trên lớp móng nửa cứng nên tối thiểu phải là 12-18 cm nhưng không nhỏ hơn bề dày lớp móng nửa cứng;
  
• 
  Các đặc trưng tính toán của nền đất và các lớp vật liệu xác định theo chỉ dẫn ở các mục 3.4.6, 3.5.5, 3.4.7 và 3.6.4 được tập hợp ở Bảng E-2 cùng với cấu tạo kết cấu dự kiến bảo đảm được quy định ở mục 2.4.2 về bề dày tối thiểu mỗi lớp kết cấu.
  

Bảng E-2: Dự kiến cấu tạo kết cấu thiết kế và các đặc trưng tính toán của mỗi lớp kết cấu

5. Tính toán kiểm tra cường độ chung của kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn về độ võng đàn hồi

a/ Việc đổi tầng 2 lớp một từ dưới lên được thực hiện theo biểu thức (3.5):

Với k= và t = ; Kết quả tính đổi tầng như ở Bảng E-3

Bảng E-3: Kết quả tính đổi tầng 2 lớp một từ dưới lên để tìm E_tb

Lớp kết cấu	Ei (MPa)	t =	hi (cm)	k =	Htb (cm)	Etb’ (Mpa)
Cấp phối đá dăm loại II	250		18		18	250
Cấp phối đá dăm loại I	300	=1,200	17	=0,944	35	274
Đá gia cố xi măng	600	= 2,189	14	=0,400	49	350
Bê tông nhựa lớp dưới	350	=1,000	8	=0,163	57	350
Bê tông nhựa lớp trên	420	=1,200	6	=0,105	63	356,3

b/ Xết đến hệ số điều chỉnh Với = = 1,909

Tra Bảng 3.6 được 1,206. Vậy kết cấu nhiều lớp được đưa về kết cấu 2 lớp với lớp trên dày 63 cm có mô đun đàn hồi trung bình = E_tb’=356,3 x 1,206 = 429,6 (Mpa)

c/ Tính E_ch của cả kết cấu: sử dụng toán đồ Hình 3.1

= = 1,909;  = = 0,098

Từ 2 tỷ số trên tra toán đồ Hình 3-1 được = 0,495; Vậy E_ch= 429,6 x 0,495 = 212,6 Mpa

d/ Nghiệm lại điều kiện (3-4) theo mục 3.4.1; phải có:

E_ch

• 
  Vì số trục xe tính toán trong 1 ngày đêm trên 1 làn xe là 574 trục/ làn.ngày đêm nên tra Bảng 3-4 (nội suy giữa N_tt= 500 và N_tt­= 1000) tìm được E­­_yc =180 Mpa (lớn hơn E_yc tối thiểu với đường cấp II theo Bảng 3-5 là 157 MPa) do vậy lấy E_yc = 180 MPa để kiểm toán.
  
• 
  Đường cấp II, 4 làn xe nên theo Bảng 3-3, chọn độ tin cậy thiết kế là 0,95, do vậy, theo Bảng 3-2 xác định được =1,17 và .E_yc=1,17 x 180 = 210,6 MPa
  

E_ch= 212,6 > = 210,6 MPa

Cho thấy với cấu tạo kết cấu dự kiến bảo đảm đạt yêu cầu cường độ theo tiêu chuẩn độ võng đàn hồi cho phép.

6. Tính kiểm tra cường độ kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt trong nền đất

a/ Tính E­_tb của cả 5 lớp kết cấu:

• 
  Việc đổi tầng về hệ 2 lớp được thực hiện như ở Bảng E-4
  

Lớp kết cấu	Ei (MPa)	t =	hi (cm)	k =	Htb (cm)	Etb’ (Mpa)
Cấp phối đá dăm loại II	250		18		18	250
Cấp phối đá dăm loại I	300	=1,200	17	=0,944	35	274
Đá gia cố xi măng	600	=2,189	14	=0,400	49	350
Bê tông nhựa lớp trên	250	=0,714	8	=0,163	57	334,6
Bê tông nhựa lớp dưới	300	=0,897	6	=0,105	63	331,2

Ghi chú Bảng E-4: trừ 2 số có thể hiện phép tính, các số khác đều giống như ở Bảng E-3.

• 
  Xét đến hệ số điều chỉnh (=) tương tự như tính ở điểm 5 nêu trên.
  

b/ Xác định ứng suất cắt hoạt động do tải trọng bánh xe tiêu chuẩn tính toán gây ra trong nền đất T_ax:

= =1,909; = = = 9,51;

Theo biểu đồ Hình 3-3, với góc nội ma sát của đất nền =24^o ta tra được = 0,0113. Vì áp lực trên mặt đường của bánh xe tiêu chuẩn tính toán p = 6 daN/cm² = 0,6 MPa

T_ax= 0,0113 x 0,6 = 0,0068 MPa

c/ Xác định ứng suất cắt hoạt động do trọng lượng bản thân các lớp kết cấu áo đường gây ra trong nền đất T_av:

Tra toán đồ Hình 3-4 ta được _av= -0,002 MPa

d/ Xác định trị số C_tt theo (3-8):

C_tt= C. k₁.k₂.k₃

• 
  Theo Bảng E-2: C = 0,032 MPa
  
• 
  Theo mục 3.5.4 có k₁ = 0,6; k₂ = 0,8 vì số trục xe tính toán ở đây là 574 trục/làn.ngày đêm < 1000 trục, và k₃ = 1,5 (đất nền là á sét)
  

e/ Kiểm toán lại điều kiện tính toán cường độ theo tiêu chuẩn chịu cắt trượt trong nền đất (biểu thức 3.7):

Với đường cấp II, độ tin cậy yêu cầu ở Bảng 3-3 bằng 0,95 do vậy theo Bảng 3-7 =1,0 và với các trị số _ax và _av tính được ở trên ta có:

_ax + _av =0,0068 – 0,002 = 0,0048 MPa

==0,023 MPa

Kết quả kiểm toán cho thấy 0,0048 < 0,023 nên điều kiện (3.7) được bảo đảm

7. Tính kiểm tra cường độ kết cấu dự kiến theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn trong các lớp bê tông nhựa và đá gia cố xi măng

a/ Tính ứng suất kéo uốn lớn nhất ở đáy các lớp bê tông nhựa theo biểu thức (3-10):

• 
  Đối với bê tông nhựa lớp dưới:
  

Trị số E_tb’ của 3 lớp móng cấp phối đá dăm II, cấp phối đá dăm I và đá gia cố xi măng là E_tb’ = 350 MPa (theo kết quả đã tính ở Bảng V -3) với bề dày 3 lớp này là H’= 18+17+14 = 49 cm

trị số này còn phải xét đến hệ số điều chỉnh  theo (3-7):

với ==1,485 tra Bảng 3- 6 được Vậy theo (3.7), =1,1755 . 350 = 411,4 MPa

Với ==0,102, tra toán đồ Hình 3-1 được =0,43. Vậy được:

E_ch.m = 411,4 x 0,43 = 176,9 MPa

Tìm ở đáy lớp bê tông nhựa lớp dưới bằng cách tra toán đồ Hình 3.5 với:

==0,424 ; ==9,53

Kết quả tra toán đồ được =1,50 và với p = 0,6 MPa theo (3.11) ta có:

=1,50 x 0,6 x 0,85 = 0,765 MPa

• 
  Đối với bê tông nhựa lớp trên:
  

trị số E_tb’ của 4 lớp phía dưới nó được xác định như ở Bảng E-5:

Bảng E-5: Tính đổi tầng 2 lớp một từ dưới lên để tính E_tb’

Lớp kết cấu	Ei (MPa)	t =	hi (cm)	k=	Htb (cm)	Etb’ (Mpa)
Cấp phối đá dăm loại II	250		18		18	250
Cấp phối đá dăm loại I	300	=1,200	17	=0,944	35	274
Đá gia cố xi măng	600	=2,189	14	=0,400	49	350
Bê tông nhựa hạt trung	1600	=4,571	8	=0,163	57	456,3

Xét đến hệ số điều chỉnh ( = = 1,727) ta có

= 456,3 x 1,146 = 545,8 MPa

Áp dụng toán đồ Hình 3-1 để tìm ở đáy lớp bê tông nhựa hạt nhỏ:

Với = = 1,727 và  = = 0,077

Tra toán đồ Hình 3-1 ta được  = 0,41. Vậy có =0,41 x 545,8 = 223,8 MPa

Tìm ở đáy lớp bê tông nhựa lớp trên bẳng cách tra toán đồ Hình 3.5 với

== 0,182; = = 8,043

Kết quả tra toán đồ được =1,81 và với p = 0,6 MPa

Ta có:

b/ Kiểm toán theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn ở đáy các lớp bê tông nhựa theo biểu thức (3.9):

• 
  Xác định cường độ chịu kéo uốn tính toán của các lớp bê tông nhựa theo (3-12)
  

Theo mục 3.6.3 trong trường hợp này lấy k₂=1,0;

Vậy cường độ chịu kéo uốn tính toán của lớp bê tông nhựa lớp dưới là:

= 0,449 x 1,0 x 2,0 = 0,898 MPa

Và của lớp BTN lớp trên là:

• 
  Kiểm toán điều kiện theo biểu thức (3.9) với hệ số =1,0 lấy theo Bảng 3-7 cho trường hợp đường cấp II ứng với độ tin cậy 0,95.
  
• 
  Với lớp bê tông nhựa lớp dưới
  

• 
  Với lớp bê tông nhựa hạt nhỏ
  

c/ Kiểm toán theo điều kiện chịu kéo uốn ở đáy lớp móng bằng đá gia cố xi măng.

• 
  Đổi các lớp phía trên (kể từ mặt lớp đá gia cố xi măng trở lên) về 1 lớp ta có:
  

E₁===1686 MPa

• 
  Tính của các lớp phía dưới lớp đá gia cố xi măng:
  

Tra toán đồ 3-1 để tìm với

= = 1,061 và  = = 0,138

Tra toán đồ Hình 3-1 ta được =0,38. Vậy có

Tìm ở đáy lớp gia cố xi măng bằng cách tra toán đồ Hình 3.6 với

==0,848 ; ==2,81 và

Kết quả tra toán đồ được =0,38

- Với p = 0,6 MPa, tính ứng suất kéo uốn lớn nhất phát sinh ở đáy lớp đá gia cố xi măng theo biểu thức (3.11):

= 0,38.0,6.0,85 = 0,1938 MPa

• 
  Kiểm toán theo điều kiện (3-9) với xác định theo (3-11_ và hệ số cường độ =1,0 (điều 3.6.1)
  

Như vậy =0,1938 < = 0,46, kết cấu dự kiến thiết kế bảo đảm đủ cường độ theo tiêu chuẩn chịu kéo uốn đối với lớp đá gia cố xi măng

8 . Kết luận

Các kết quả kiểm toán theo trình tự tính toán như trên cho thấy kết cấu dự kiến bảo đảm được tất cả các điều kiện về cường độ, do đó có thể chấp nhận nó làm kết cấu thiết kế.