Thiết kế neoweb gia cố móng đường giao thông

1.1Nguyên tắc thiết kế

Khi áp dụng neoweb để tăng môđun đàn hồi của móng và mặt đường thì xem lớp vật liệu có neoweb như là một lớp trong móng và mặt đường với:

• Mô đun đàn hồi tăng thêm (E’).
• Chiều dầy tác dụng có hiệu (H’).

Các lớp vật liệu khác trong móng và mặt đường với trình tự tính toán thiết kế kết cấu áo đường tuân thủ theo tiêu chuẩn TCVN 9162:2012 hoặc TCVN 8857:2011 và TCVN 4054:2005.

Trong kết cấu gia cố có sử dụng vải địa kỹ thuật gia cường thì phải tính toán cả phần gia cường của vải địa kỹ thuật theo tiêu chuẩn TCVN 9844:2013.

1.2 Tính Môđun đàn hồi tăng thêm của lớp vật liệu gia cố neoweb.

Môđun đàn hồi của lớp vật liệu gia cố neoweb được tăng thêm xác định như sau:

E’ = E x MIF                (1)

Trong đó:

• E’: môđun đàn hồi tăng thêm của lớp vật liệu sau gia cố.
• E: môđun đàn hồi quy định của lớp vật liệu thông thường
• MIF: Hệ số tăng môđun đàn hồi MIF (Modulus Improvement Factor),

Bảng hệ số MIF của vật liệu tăng lên khi gia cố neoweb

1.3 Tính chiều dầy tác dụng có hiệu của lớp vật liệu gia cố (Phạm vi ảnh hưởng của kết cấu gia cố neoweb).

Khu vực bên trên và bên dưới của lớp kết cấu gia cố cũng chịu ảnh hưởng gia cường của neoweb tạo thành khu vực gia cố với môđun đàn hồi của lớp này cũng được cải thiện theo như tính toán bên trên (6.1.2.2) và mô hình như sau:

Hình 4 - Mô hình chiều dầy tác dụng của neoweb

Chiều dầy tác dụng có hiệu của lớp vật liệu gia cố neoweb được xác định như sau:

H’ = h₁ + H + h₂           (3)

Trong đó:

• H’: Chiều dầy tác dụng có hiệu (mm).
• H: Chiều cao ô ngăn neoweb (mm).
• h₁: Chiều dầy tác dụng bên trên lớp neoweb, được lấy bằng 20mm, (mm).
• h₂: Chiều dầy tác dụng bên dưới lớp neoweb, được lấy bằng 20mm, (mm).

1.4. Phương pháp xác định Mô đun gia cường bằng lý thuyết

Kết cấu neoweb gia cố được mô hình hóa là một lớp đất có các đặc trưng cơ lý được cải thiện và tăng cường (Theo G. Madhavi Latha và K. Rajagopal, 2007, Indian), thể như sau

• Lực dính tương đương có hiệu của lớp đất sau khi gia cố ô ngăn neoweb là:

c_g = c_r + c    (A.1)

Trong đó:

• c: lực dính của lớp vật liệu chưa gia cố.
• c_r: là lực dính của lớp vật liệu tăng lên do ảnh hưởng của ô ngăn gia cố, được xác định theo công thức sau:

Trong đó:

• K_p: Hệ số áp lực đất bị động.
• Ds₃: Ứng suất có hiệu do ảnh hưởng ngăn cách của ô ngăn neoweb. Tính toán theo Henkel và Gilbert (1952):

Trong đó:

• e_a: Biến dạng 1 trục ở trạng thái phá hoại, e_a = 2%.
• D₀: Đường kính có hiệu của ô ngăn Neoweb, D₀ = 0.18m.
• M: Mô đun cắt của vật liệu neoweb tại điểm biến dạng 1 trục e_a= 2%, M = 650kN/m.
• Mô đun đàn hồi tăng cường của lớp đất E_g xác định như sau:

Trong đó:

• K_u: Mô đun biến dạng Young của vật liệu không gia cố.
• M: Mô đun cắt của vật liệu neoweb tại điểm biến dạng 1 trục e_a= 2%, M = 650kN/m.
• Ds₃: Ứng suất có hiệu do ảnh hưởng ngăn cách của ô ngăn neoweb.

1.5. Phương pháp xác định Mô đun đàn hồi gia cường bằng thí nghiệm tại hiện trường

Môđun đàn hồi của các lớp vật liệu và nền được xác định từ thí nghiệm tấm ép cứng tại hiện trường hoặc trên máng thí nghiệm theo TCVN 8861:2011 như sau:

• Xác định môđun đàn hồi của nền đất, E₀.
• Xác định môđun đàn hồi chung (E_ch) của cả kết cấu áo đường trên lớp gia cường neoweb (Lớp gia cường neoweb và nền).

Từ đó xác định Môđun đàn hồi của lớp gia cường neoweb (E_1­) dựa vào kết quả đo E₀, E_ch và tỷ số H/D theo toán đồ sau:

Trong đó:

• E₁: Môđun đàn hồi của lớp gia cường neoweb, MPa;
• H: Bề dày toàn bộ của kết cấu áo đường, mm;
• D: Đường kính vệt bánh xe tính toán, mm.

Trường hợp kết cấu áo đường bên dưới lớp gia cường neoweb có nhiều lớp thì tính như sau:

• Môđun đàn hồi trung bình điều chỉnh, E, của các lớp kết cấu áo đường cũng được xác định như trên.
• Môđun đàn hồi trunh bình, E, xác định dựa vào công thức sau:

E= b. E với  b =1,114.(H/D)^0,12 

Bảng A.1 - Hệ số điều chỉnh b

Chú thích Bảng A.1 và biểu thức A.5 :

• H là bề dày toàn bộ của kết cấu áo đường; D là đường kính vệt bánh xe tính toán. Khi H/D >2 thì có thể tính b theo biểu thức (A-5).
• Từ E tính ra được E của từng lớp vật liệu quy đổi về hệ 2 lớp từ trên xuống dưới như sau:

E= E₁  

Trong đó k =h₂/h₁; t =E₂/E₁ với:

• h₂: chiều dày lớp vật liệu gia cường neoweb, mm;
• h₁: chiều dày lớp lớp dưới lớp gia cường neoweb, mm;
• E₂: Mô đun đàn hồi cần xác định của lớp vật liệu gia cường neoweb, MPa;
• E₁: Mô đun đàn hồi của vật liệu lớp dưới lớp gia cường neoweb, MPa;