Tường chắn đất - Chương 3: Tường cọc bản

1TRƯỜNG ĐẠ I HỌC MỞ TP HCM GIẢNG VIÊN: THS . NGUYỄN TRỌNG NGHĨA TƯỜNG CHẮN ĐẤT CHƯƠNG 3 TƯỜNG CỌC BẢN CHƯƠNG 3 TƯỜNG CỌC BẢN 1. GIỚI THIỆU TÖÔØNG COÏC BAÛN 2. TÖÔØNG COÏC BAÛN KHOÂNG NEO 3. TÖÔØNG COÏC BAÛN MOÄT LÔÙP NEO 4. TÍNH TOAÙN KEÁT CAÁU NEO 5. PHAÂN PHOÁI MOÂMENT 6. CAÙC BAØI TAÄP AÙP DUÏNG 1 GIỚI THIỆU TƯỜNG CỌC BẢN CHƯƠNG 3 TƯỜNG CỌC BẢN KHÁI NIỆM TƯỜNG CỌC BẢN -Tường cọc bản là một loại tường chắn được sử dụng để chắn đất, nước hoặc các vật liệu khác -Hình dạng tường cọc bản có kích thước mảnh hơn so với tường trọng lực. Tường cọc bản được tạo thành từ các cọc bản ghép lại với nhau KHÁI NIỆM TƯỜNG CỌC BẢN -Tường cọc bản được giữ ổn định nhờ vào áp lực bị động hình thành do tường được cắm sâu vào đất VẬT LIỆU GỖ -Người Ý đã sử dụng cọc gỗ để xây các mố cầu từ rất lâu 2VẬT LIỆU THÉP CÁC CÁCH LIÊN KẾT CỪ THÉP 1-Liên kết thông thường: kết hợp từ các cừ riêng lẽ CÁC CÁCH LIÊN KẾT CỪ THÉP 2-Liên kết kết hợp (combi wall) LIÊN KẾT LỊCH SỬ 1-Larssen -1904 2-Z type -1913 3-Larssen-1914 Rivetless 4-Lackwanna 1910 5-Carnegie Arch Snape 1929 VẬT LIỆU BÊ TÔNG CỐT THÉP 3SO SÁNH CÁC LOẠI VẬT LIỆU Gỗ Thép Bêtông 1-Khối lượng cừ Nhẹ Vừa Nặng 2-Vận chuyển Dể vận chuyển Cần phương tiện vậnchuyển thích hợp Cần phương tiện vận chuyển thích hợp 3-Phương pháp thi công Đơn giản Yêu cầu cần cẩu và búa rung, hoặc máy đào gầu nghịch Yêu cầu cần cẩu, búa rung hoặc búa động và có thể xói nước 4-Thời gian thi công Nhanh Nhanh Có thể lâu hơn do phảiđúc các cừ 5-Chiều sâu cho phép hố đào Giới hạn Sâu Sâu 6-Tái sử dụng  (Không tốt)   7-Giá thành Rẻ Rất cao Cao NGUYÊN TẮC CHUNG PHÂN PHỐI ÁP LỰC TRONG TƯỜNG CỌC BẢN Pp1 Pp2 O’ (Kp-Ka)γD O’ (Kp-Ka)γD Dqp2-qa1 qp1-qa2 DK AP KKK  DK 21 NGUYÊN TẮC CHUNG PHÂN PHỐI ÁP LỰC TRONG TƯỜNG CỌC BẢN Pa1 Pp1 Pp2 O’ Pa qp q’p D H G O’ Pp P’p qa zKzHKqqzq apapp   )(][' 12HKzKKHzKzKqqzq aapapapp   )()(][ 21 Oyo z Khi z phát triển đến một đoạn yo thì áp lực =0 HKDKKq aapp   )( DKKHKq appp  )('  21 HKq Aa  NGUYÊN TẮC CHUNG PHÂN PHỐI ÁP LỰC TRONG TƯỜNG CỌC BẢN Pa1 Pa2 Pp1 Pp2 O’ Pa qp O q’p q’’p Do D H h yo G O’ Pp P’p qa HKq Aa  oAPp DKKq )(  oAPPp yKKHKq   )(.. oAPpp DKKqq  )( 2 TƯỜNG CỌC BẢN KHÔNG NEO CHƯƠNG 3 TƯỜNG CỌC BẢN 2.1 TƯỜNG CỌC BẢN KHÔNG NEO TRONG ĐẤT RỜI KHÔNG CÓ NƯỚC NGẦM CHƯƠNG 3 TƯỜNG CỌC BẢN 41-PHÂN TÍCH LỰC TÁC DỤNG Pa1 Pa2 Pp1 Pp2 O’ Pa qp O q’p q’’p Do D H h yo G O’ Pp P’p y qa HKq Aa  oAPp DKKq )(  oAPPp yKKHKq   )(.. oAPpp DKKqq  )( 2-TÍNH CÁC KHOẢNG CÁCH Aopo KyHKy )(   1-Khoảng cách yo: D H Pa qp O q’p q’’p Do h yo G O’ Pp P’p y qa D H Cân bằng áp lực tại O )( AP A o KK HKy  2-Khoảng cách h: Cân bằng các lực tác dụng 0)( 2 1)( 2 1)( 2 1  hqqyDqyHq ppopoa pp oaop qq yHqyDq h   )()( 22 2 1 2 1 oaa yKHKP   3-TÍNH CHIỀU SÂU CHÔN CỌC TỐI THIỂU 0 3 )( 2 1 32 1)(  hhqqDDqyDP ppoopoa D H Pa qp O q’p q’’p Do h yo G O’ Pp P’p y qa D H Cân bằng môment tại đáy Thay các giá trị qp , q’p và h vào phương trình trên 0)()(6 22  hqqDqyDP ppopoa op DKq  opp DKqq   oPp yKHKq   .. 043 2 2 3 1 4  CDCDCDCD oooo K PC K q C a p   8 2 1   2 2 4 23 46 26 )( )..()( K PqyP C qKy K PC apa p a      4-CHỌN CHIỀU SÂU CHÔN CỌC Tính thử dần để có được giá trị Do D 043 2 2 3 1 4  CDCDCDCD oooo Chiều sâu chôn móng D = Do+ yo D H Pa qp O q’p q’’p Do h yo G O’ Pp P’p y qa H Để đạt hệ số an toàn FS =1,5 ~2 ta phải tăng độ sâu chôn cừ tối thiểu bằng 20%~50% 5- TÍNHMÔMEN VÀ KIỂM TRA TIẾP DIỆN CỌC D H Pa qp O q’p q’’p Do h yo y’o CG O’ Pp P’p y qa D H Môment max tại vị trí có lực cắt bằng 0. KyKKyP oAPoa  22 2 1)( 2 1  K Py ao  2 3 2 max 6 1)( 2 1 3 1)( ooa oooa yKyyP yyKyyPM      max MZs  Môment khán uốn của tường Thép 2.2 TƯỜNG CỌC BẢN KHÔNG NEO TRONG ĐẤT RỜI CÓ NƯỚC NGẦM TĨNH CHƯƠNG 3 TƯỜNG CỌC BẢN 51-PHÂN TÍCH LỰC TÁC DỤNG Pa qp O q’p q’’p Do D H h yo G O’ Pp P’p y )( 21 hhKq subAa   osubAPp DKKq )(  oAPsubPp yKKhhKq   )()..( 21 osubAPpp DKKqq  )( qa q1 h2 h1 Mựcnước ngầm 2-TÍNH CÁC KHOẢNG CÁCH aAosubposub qKyKy   1-Khoảng cách yo: D H D H Cân bằng áp lực tại O subAP a o KK qy )(  2-Khoảng cách h: Cân bằng các lực tác dụng 0)( 2 1)( 2 1  hqqyDqP ppopa pp aop qq PyDq h   2)( Pa qp O q’p q’’p Do D H h yo G O’ Pp P’p y qa q1 h2 h1 Mựcnước ngầm 3-TÍNH CHIỀU SÂU CHÔN CỪ TỐI THIỂU 0 3 )( 2 1 32 1)(  hhqqDDqyDP ppoopoa D H D H Cân bằng môment tại đáy Thay các giá trị qp , q’p và h vào phương trình trên 0)()(6 22  hqqDqyDP ppopoa 043 2 2 3 1 4  CDCDCDCD oooo K PC K q C sub a sub p   8 2 1   2 2 4 23 46 26 )( )..()( K PqyP C qKy K PC sub apa psub sub a      Pa qp O q’p q’’p Do D H h yo G O’ Pp P’p y qa q1 h2 h1 Mựcnước ngầm osubAPp DKKq )(  osubAPpp DKKqq  )( 4-CHỌN CHIỀU SÂU CHÔN CỪ Tính thử dần để có được giá trị Do 043 2 2 3 1 4  CDCDCDCD oooo Chiều sâu chôn móng D = Do+ yo Để đạt hệ số an toàn FS =1,5 ~2 ta phải tăng độ sâu chôn cừ tối thiểu bằng 20%~50% D HPa qp O q’p q’’p Do h yo G O’ Pp P’p y qa q1 h2 h1 Mựcnước ngầm D H 5- TÍNHMÔMEN VÀ KIỂM TRA TIẾP DIỆN CỪ D H D H Môment max tại vị trí có lực cắt bằng 0. KyKKyP suboAPsuboa  22 2 1)( 2 1  K Py sub a o  2 3 2 max 6 1)( 2 1 3 1)( osuboa oosuboa yKyyP yyKyyPM     Pa qp O q’p q’’p Do h yo G O’ Pp P’p y qa q1 h2 h1 Mựcnước ngầm D H y’o 2.3 TƯỜNG CỪ KHÔNG NEO TRONG ĐẤT SÉT CHƯƠNG 3 TƯỜNG CỌC BẢN 61-PHÂN TÍCH LỰC TÁC DỤNG Pa qp q’p D H h O’ P’p y ua qHcHq   2 Hqq up  2 Hqq up  2 qa zo C yo Pp 2-TÍNH CÁC KHOẢNG CÁCH Khoảng cách h: Cân bằng các lực tác dụng 0)22( 2 1)2(  hqqDHqP uuua  u au q PHqDh 2 )2(   Pa qp q’p D H h O’ P’p qa zo C y’o Pp  c zo 2 Khoảng cách zo: y 3-TÍNH CHIỀU SÂU CHÔN CỪ TỐI THIỂU 0)2( 62 )2()( 22  uua qhDHqyDP  Cân bằng môment tại đáy Thay giá trị h vào phương trình trên ta được: 032 2 1  CDCDC a u PC HqC 2 2 2 1    )( )6( 3 Hq PyqPC u aua   Pa qp q’p D H h O’ P’p qa zo C y’o Pp y ua qHcHq   2 Hqq up  2 Hqq up  2 4-CHỌN CHIỀU SÂU CHÔN CỪ Giải phương trình trên ta tìm được D Chiều sâu chôn móng D = Do+ yo Để đạt hệ số an toàn FS =1,5 ~2 ta phải tăng độ sâu chôn cừ tối thiểu bằng 20%~50% D H 032 2 1  CDCDC Pa qp q’p D H h O’ P’p qa zo C y’o Pp y 5- TÍNHMÔMEN VÀ KIỂM TRA TIẾP DIỆN CỪ Môment max tại vị trí có lực cắt bằng 0. poa qyP ' p a o q Py  2 max 2 1)( opoa yqyyPM  Pa qp q’p D H h O’ P’p qa zo C y’o Pp y 2.4 TƯỜNG CỪ KHÔNG NEO TRONG ĐẤT SÉT CÓ ĐẤT ĐẮP LÀ CÁT VÀ KHÔNG CÓ NƯỚC NGẦM CHƯƠNG 3 TƯỜNG CỌC BẢN 71-PHÂN TÍCH LỰC TÁC DỤNG qp q’p D h O’ P’p HKq Aa  Hqq up  2 Hqq up  2 C y’o Pp Pa H y qa CÁT ĐẮP SÉT 2 2 1 HKP Aa  2-TÍNH CÁC KHOẢNG CÁCH Khoảng cách h: Cân bằng các lực tác dụng 0)22( 2 1)2(  hqqDHqP uuua  u au q PHqDh 2 )2(   qp q’p D h O’ P’p C y’o Pp Pa H y qa CÁT ĐẮP SÉT 3-TÍNH CHIỀU SÂU CHÔN CỪ TỐI THIỂU 0)2( 62 )2()( 22  uua qhDHqyDP  Cân bằng môment tại đáy Thay giá trị h vào phương trình trên ta được: 032 2 1  CDCDC a u PC HqC 2 2 2 1    )( )6( 3 Hq PyqPC u aua   HKq Aa  Hqq up  2 Hqq up  2 2 2 1 HKP Aa  qp q’p D h O’ P’p C y’o Pp Pa H y qa CÁT ĐẮP SÉT 4-CHỌN CHIỀU SÂU CHÔN CỪ Giải phương trình trên ta tìm được D Chiều sâu chôn móng D = Do+ yo Để đạt hệ số an toàn FS =1,5 ~2 ta phải tăng độ sâu chôn cừ tối thiểu bằng 20%~50% 032 2 1  CDCDC qp q’p D h O’ P’p C y’o Pp Pa H y qa CÁT ĐẮP SÉT 5- TÍNHMÔMEN VÀ KIỂM TRA TIẾP DIỆN CỪ Môment max tại vị trí có lực cắt bằng 0. poa qyP ' p a o q Py  2 max 2 1)( opoa yqyyPM  qp q’p D h O’ P’p C y’o Pp Pa H y qa CÁT ĐẮP SÉT 2.5 TƯỜNG CỪ KHÔNG NEO TRONG ĐẤT SÉT CÓ ĐẤT ĐẮP LÀ CÁT VÀ CÓ NƯỚC NGẦM CHƯƠNG 3 TƯỜNG CỌC BẢN 81-PHÂN TÍCH LỰC TÁC DỤNG qp q’p D h O’ P’p )( 21 hhKq subAa   )(2 21 hhqq subup   )(2 21 hhqq subup   C y’o Pp Pa H y qa CÁT ĐẮP SÉT h2 h1 Mựcnước ngầm 2-TÍNH CÁC KHOẢNG CÁCH Khoảng cách h: Cân bằng các lực tác dụng    0)22( 2 12 21  hqqDhhqP uusubua     u asubu q PhhqDh 2 2 21   qp q’p D h O’ P’p C y’o Pp Pa H y qa CÁT ĐẮP SÉT h2 h1 Mựcnước ngầm 3-TÍNH CHIỀU SÂU CHÔN CỪ TỐI THIỂU   0)2( 62 )(2)( 22 21  usubua qhDhhqyDP  Cân bằng môment tại đáy Thay giá trị h vào phương trình trên ta được: 032 2 1  CDCDC a u PC HqC 2 2 2 1    ))(( )6( 21 3 hhq PyqPC subu aua    qp q’p D h O’ P’p C y’o Pp Pa H y qa CÁT ĐẮP SÉT h2 h1 Mựcnước ngầm )( 21 hhKq subAa   )(2 21 hhqq subup   )(2 21 hhqq subup   4-CHỌN CHIỀU SÂU CHÔN CỪ Giải phương trình trên ta tìm được D Chiều sâu chôn móng D = Do+ yo Để đạt hệ số an toàn FS =1,5 ~2 ta phải tăng độ sâu chôn cừ tối thiểu bằng 20%~50% 032 2 1  CDCDC qp q’p D h O’ P’p C y’o Pp Pa H y qa CÁT ĐẮP SÉT h2 h1 Mựcnước ngầm 5- TÍNHMÔMEN VÀ KIỂM TRA TIẾP DIỆN CỪ Môment max tại vị trí có lực cắt bằng 0. poa qyP ' p a o q Py  2 max 2 1)( opoa yqyyPM  qp q’p D h O’ P’p C y’o Pp Pa H y qa CÁT ĐẮP SÉT h2 h1 Mựcnước ngầm 3 TƯỜNG CỪ CÓ MỘT LỚP NEO CHƯƠNG 3 TƯỜNG CỌC BẢN 9KHI CÓ NEO THÌ PHÂN PHỐI ÁP LỰC TRÊN TƯỜNG NHƯ SAU Có 2 phương pháp giải bài toán tường neo 1-Tính chiều sâu cắm cừ tối thiểu với FS =1 sau đó tăng độ sâu chôn cừ lên khoảng 20-40% 2-Sử dụng hệ số an toàn cho áp lực bị động 3.1 TƯỜNG CỪ CÓ NEO TRONG ĐẤT RỜI (PHƯƠNG PHÁP 1) CHƯƠNG 3 TƯỜNG CỌC BẢN 1-PHÂN TÍCH LỰC TÁC DỤNG Pa qp O Do D H Do/3 yo Pp T ha )( 21 hhKq subAa   osubAPp DKKq )(  qa h2 h1 Mựcnước ngầm ya aAosubposub qKyKy   Khoảng cách yo: Cân bằng áp lực tại O subAP a o KK qy )(  q1 11 hKq A 2-TÍNH CHIỀU SÂU CHÔN CỪ TỐI THIỂU ) 3 2( 2 1 2 ooaosubaa DyhHKDyP   Cân bằng môment tại Neo Đơn giản phương trình trên 032 2 1  CDCDC oo )( 2 3 22 1 o sub sub yhKC KC     aa yPC 3 Pa qp O Do D H Do/3 yo Pp T ha qa h2 h1 Mựcnước ngầm yaq1 3-CHỌN CHIỀU SÂU CHÔN CỪ Giải phương trình trên tìm Do Chiều sâu chôn móng D = Do+ yo Để đạt hệ số an toàn FS =1,5 ~2 ta phải tăng độ sâu chôn cừ tối thiểu bằng 20%~50% 032 2 1  CDCDC oo Pa qp O Do D H Do/3 yo Pp T ha qa h2 h1 Mựcnước ngầm ya Lực căng neo T pao PPT  q1 4- TÍNHMÔMEN VÀ KIỂM TRA TIẾP DIỆN CỪ 0)( 2 1)( 2 1 2 11111  Amsubma KhhhhqThq  3 )( 2 1 2 )() 3 2( 2 1)( 2 1 2 1 1111max hh hhqhhhqhhTM m sub m mama    Pa qp O Do D H yo Pp T ha qa h2 h1 Mựcnước ngầm ya hmq1 Môment max tại vị trí có lực cắt bằng 0 (hm). hmxác định từ phương trình trên. sau đó tìm Mmax