Tường chắn đất - Chương 2: Tường trọng lực và tường bêtông

1TRƯỜNG ĐẠ I HỌC MỞ TP HCM GIẢNG VIÊN: THS . NGUYỄN TRỌNG NGHĨA TƯỜNG CHẮN ĐẤT CHƯƠNG 2 TƯỜNG TRO ̣NG LỰC VÀ TƯỜNG BÊTÔNG CHƯƠNG 2 TƯỜNG TRỌNG LỰC VÀ TƯỜNG BÊ TÔNG 1. GIỚI THIỆU TÖÔØNG CHAÉN TROÏNG LÖÏC VAØ TÖÔØNG BEÂ TOÂNG 2. PHÖÔNG PHAÙP TÍNH TOAÙN 3. CAÙC BAØI TOAÙN AÙP DUÏNG CHƯƠNG 2 TƯỜNG TRỌNG LỰC VÀ TƯỜNG BÊ TÔNG 1 GIỚI THIỆU TƯỜNG CHẮN TRỌNG LỰC VÀ TƯỜNG BÊ TÔNG ĐỊNHNGHĨA TƯỜNG TRỌNG LỰC VÀ TƯỜNG BÊ TÔNG 1-Tường trọng lực : là tường sử dụng trọng lượng bản thân của vật liệu làm tường để giữ ổn định W Pa Pp FR 2CÁC LOẠI TƯỜNG TRỌNG LỰC Gạch Đá Vữa xây Bê tông cốt thép Các loại tường trọng lực thông thường CÁC LOẠI TƯỜNG TRỌNG LỰC Khối bê tông (concrete block wall) Chốt và khe Công trình dân dụng Thi công lắp nhanh đơn giản Chiều cao hạn chế CÁC LOẠI TƯỜNG TRỌNG LỰC Rọ đá (Gabion wall) Vật liệu dể tìm, thi công nhanh Công trình kè, tường chắn đất CÁC LOẠI TƯỜNG TRỌNG LỰC Tường cũi (Crib wall) Thi công chậm Tiết kiệm vật liệu Độ ổn định cao Tường chắn bảo vệ cho giao thông 3CÁC LOẠI TƯỜNG TRỌNG LỰC Tường Geocell Thi công nhanh Tiết kiệm vật liệu Độ ổn định cao Tường chắn bảo vệmái dốc cho công trình dân dụng và giao thông CÁC LOẠI TƯỜNG TRỌNG LỰC Tường Geocell ĐỊNHNGHĨA TƯỜNG TRỌNG LỰC VÀ TƯỜNG BÊ TÔNG 2-Tường bê tông: Tường sử dụng vật liệu bê tông cốt thép. Tường có đáy mở rộng để chuyển các lực đứng do khối lượng tường hoặc đất thành lực ngang dưới đáy tường. Lực ngang này giữ ổn định cho tường Ws Pa Pp FR Wc CÁC LOẠI TƯỜNG BÊ TÔNG Tường console (Cantilever Wall) 4CÁC LOẠI TƯỜNG BÊ TÔNG Tường bê tông cốt thép có bản chống (Counterfort Wall) SO SÁNH TƯỜNG TRỌNG LỰC VÀ TƯỜNG BÊ TÔNG Tường trọng lực Tường bê tông Thi công đơn giản Thi công phức tạp hơn Khối lượng vật liệu nhiều Tiết kiệm vật liệu sử dụng Trọng lượng nặng, thông thường tường bị giới hạn chiều cao Vươn cao hơn tường trọng lực, kết cấu hiệu quả hơn khi gia cường bản chống PHẠM VI ÁP DỤNG PHẠM VI ÁP DỤNG 5PHẠM VI ÁP DỤNG PHẠM VI ÁP DỤNG KHO XĂNG DẦU - LIÊN CHIỂU BÀI HỌC KINH NGHIỆM 6ĐẬP KOYNA-INDIA ĐẬP KOYNA-INDIA KÍCH THƯỚC THÔNGDỤNG KÍCH THƯỚC THÔNGDỤNG 7BỐ TRÍ CỐT THÉP HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC MƯA HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC MƯA HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC MƯA 8HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC MƯA HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC MƯA HỆ THỐNG THOÁT NƯỚC MƯA SỬ DỤNG LÝ THUYẾT ÁP LỰC NGANG LÊN TƯỜNG -Tường trọng lực nên sử dụng lý thuyết Coulomb 9SỬ DỤNG LÝ THUYẾT ÁP LỰC NGANG LÊN TƯỜNG -Tường console và tường có bản chống nên sử dụng lý thuyết Rankine CHƯƠNG 2 TƯỜNG TRỌNG LỰC VÀ TƯỜNG BÊ TÔNG 2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN CHO TƯỜNG TRỌNG LỰC a-Kiểm tra ổn định trượt, FS= Lực chống trượt/ Lực gây trượt ≥ 1,5 1-Tính áp lực và lực tác dụng lên tường chắn 2-Kiểm tra ổn định tường chắn : Pa FR W CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN CHO TƯỜNG TRỌNG LỰC b-Kiểm tra ổn định lật FS = Mômen chống lật / Mômen gây lật ≥ 2 Pa W la lw 10 CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN CHO TƯỜNG TRỌNG LỰC c-Kiểm tra chịu tải nền, Pa W qmax qmin FS=qult/qmax ≥ 3 CÁC BƯỚC TÍNH TOÁN CHO TƯỜNG TRỌNG LỰC d-Kiểm tra ổn định tổng thể, Tạm thời FS ≥ 1,1, Dài hạn FS ≥ 1,35 1-TÍNH CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN TƯỜNG Pa H Wδa δp Pp FR 1-TÍNH CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN TƯỜNG Ws Ph Pp FR WcPv Pa β β H h 11 SỬ DỤNG TRA BẢNGĐỂ TÍNH ÁP LỰC NGANG Bảng tra áp lực do Terzaghi, Peck và Mesri lập vào năm 1996 Phạm vi ứng dụng: 1-Bài tính tường là bài toán phẳng 2D và không có mang phụ tải 2-Mặt đất đắp sau lưng tường nằmnghiêng một góc β SỬ DỤNG TRA BẢNGĐỂ TÍNH ÁP LỰC NGANG Tường có chiều cao H chịu tác dụng của hai lực: Lực ngang và đứng 2 2 1 HKP hah  22 1 HKP vav  Loại Vật liệu đắp . 1 Đất hạt thô sạch (cát sạch hoặc san) 2 Đất hạt thô hệ số thấm bé do trộn lẫn với hạt bụi 3 Đất trầm tích lẫn với bụi, và đất rời pha sét 4 Sét yếu hoặc rất yếu, bụi lẫn hữu cơ hoặc bụi sét 5 Sét cứng vừa hoặc cứng Trường hợp tường nghiêngmột góc β Trường hợp tường nghiêng một góc β tới chiều cao nhất định 12 Trường hợp tường nghiêng một góc β tới chiều cao nhất định 2-KIỂMTRA ỔNĐỊNH TƯỜNG a-ỔNĐỊNH TRƯỢT 1-Lực gây trượt: Ph : Lực gây trượt 2-Lực chống trượt: paR PRBcF  tan Trong đó: R là tổng lực đứng= Ws +Wc +Pv δ là góc ma sát đất và đáy tường ≈ Ф ca là lực dính đơn vị của đất và đáy tường = α.cu 5.1 h R S P F F 3-Hệ số an toàn chống trượt 2-KIỂMTRA ỔNĐỊNH TƯỜNG a-ỔNĐỊNH TRƯỢT ca = α.cu 2-KIỂMTRA ỔNĐỊNH TƯỜNG a-ỔNĐỊNH TRƯỢT 4- Gia tăng hệ số an toàn chống trượt bằng gia cường chốt paR PRBcF  tan Trong đó: R là tổng lực đứng= Ws +Wc +Pv δ là góc ma sát đất và đáy tường ca là lực dính đơn vị của đất và đáy tường 13 2-KIỂMTRA ỔNĐỊNH TƯỜNG b-ỔNĐỊNH LẬT1-Môment gây lật: 2-Môment chống lật: Trong đó: H: chiều cao tường h: chiều sâu chôn tường lc, ls: khoảng cách từ tâm xoay đến trọng tâm tường và đất tương ứng 3-Hệ số an toàn chống lật 3 HPM ho  ssccR lWlWM  2 o R S M M F c-CHỊU TẢI NỀN 1-Lệch tâm e: R MMB e oR )( 2  2-Áp lực dưới tường         B e B Rq B e B Rq 61 61 min max Hai phương trình trên chỉ đúng khi e ≤ B/6 2-KIỂMTRA ỔNĐỊNH TƯỜNG c-CHỊU TẢI NỀN 3-Khả năng chịu tải nền (Theo Terzaghi) moùngñaùydöôùingayñaátlôùpcuûatheo baûngtraN moùngñaùytreân beânñaát phuûlôùpcuûalöôïngtroïng baêng     cq cqult NN q MóngcNqNbNq ,, : 5.0  4-Hệ số an toàn 3 max  q q F uS 2-KIỂMTRA ỔNĐỊNH TƯỜNG c- ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ 1-Tính hệ số an toàn nhỏ nhất do cung trượt đi qua 14 CHƯƠNG 2 TƯỜNG TRỌNG LỰC VÀ TƯỜNG BÊ TÔNG 3 BÀI TOÁN ÁP DỤNG BÀI TẬP ÁP DỤNG Cho tường console như hình vẽ. Đất sau tường nghiêng β=15o Đất phía trên là đất cát: γ = 18,5kN/m3. Ф=30o. c=0 Đất phía dưới đáy tường: γ = 19kN/m3. Ф=25o. c=60 kpa 1-LỰC TÁC DỤNG LÊN TƯỜNG CHẮN Đất loại 1 kNP PK v vv 42,30 8,71 2 11 2   Góc nghiêng β =15o kNP P K h h h 62,153 8,705,5 2 1 05,5 2    1-LỰC TÁC DỤNG LÊN TƯỜNG CHẮN Sử dụng lý thuyết Rankine 373.0 30cos15cos15cos 30cos15cos15cos15cos coscoscos coscoscos cos 22 22 22 22     a ooo ooo o a K K    kNHKP aa 9,2098,75,18373,02 1 2 1 22   kNPP oah 77,20215cos9,209cos   kNPP oav 326,5415sin9,209sin   Thiên về an toàn ta sử dụng lý thuyết Rankine để tính kNhKP K pp p 11125,183 2 1 2 1 3)2/45(tan 22 2     15 2-KIỂMTRA ỔNĐỊNH TƯỜNG A-ỔNĐỊNH TRƯỢT kNHKP aa 9,2092 1 2   kNPP ah 77,202cos   kNPP av 326,54sin   kNhKP pp 1112 1 2   2-KIỂM TRA ỔN ĐỊNH - CHỐNG LẬT Mômen chống lật ta có bảng sau: Mômen gây lật: kNmHPM ho 202,5273 8,777,202 3  ID Diện tích(m2) Trọng lượng riêng(kN/m3) Trọng lượng(kN/m) Cánh tay đòn (m) Mômen (kNm/m) 1 1,16 18,5 21,5 3,75 80,8 2 18,75 18,5 346,9 3,25 1127,3 3 3,56 24 85,5 2,38 203,1 4 3,13 24 75,0 1,50 112,5 5 0,78 24 18,8 1,17 21,9 kNW 7,544  kNmM 6,1545  kNmMMR ,61545 2-KIỂMTRA ỔNĐỊNH CHỐNG LẬT Kiểm tra hệ số an toàn chống lật 292 202527 61545  ,, , o R S M MF 2-KIỂM TRA ỔN ĐỊNH - CHỐNG TRƯỢT Lực chống trượt FR: Lực gây trượt: kNPh 77,202 mB 75,4 o25 kNF oR 252311125754775433 ,)tan(,,  paR PRBcF  tan kNWR 7547, trong đó: 336055,0  ua cc  Như vậy : Kiểm tra hệ số an toàn chống trượt: 5158277202 2523 ,,, ,  h R S P FF 16 2-KIỂM TRA ỔN ĐỊNH - NỀN Độ lệch tâm e: Áp lực dưới đáy móng: Khả năng chịu tải nền: 50 7544 252761545 2 754 2 ,, ),,(,)(  R MMB e oR kPa B e B Rq kPa B e B Rq 342 754 5061 754 754461 187 754 5061 754 754461 ,, , , , , , , , min max               kPa cNqNbNq cqult 7823541256072125182 754193485050 ,,,, ,,,.    Kiểm tra chịu tải nền: Thoa q qFS ult 35912 187 782354  ,, max 3-BỐ TRÍ CỐT THÉP Bảng đứng có sơ đồ tính H =7-0,75 = 6,25m THÉP BẢNG ĐỨNG Tính toán cốt thép bản đứng kNHKP aa 7813425651837302 1 2 1 22 ,,,,   kNPP oah 1301578134  cos,cos kNmhPM h 2703 256130 3  , 200150 7028000090 270 90 m hoRa MFa ,,,,  THÉP BẢNG ĐÁY PHẦN GÓT Tính toán cốt thép bảng đáy phần gót kPaPg 133784 3421873342  , ,, kNm M 237 6 3342133 2 3342 7512539346751753521 22   ),(, ),,(,),,(, 200130 7028000090 237 90 m hoRa MFa ,,,,  Pmin = 42,3kPa Pmax= 187kPa Pg 3m 1 2 17 THÉP BẢNG ĐÁY PHẦN MŨI Tính toán cốt thép bảng đáy phần mũi kPaPg 157784 34218711872  , , kNmM 583 6 1157187 2 1157 22 ,)(  2000470 7028000090 583 90 m hoRa MFa ,,, , ,  Pmin = 42,3kPa Pmax= 187kPa Pg2 1m