Bài giảng Tường chắn đất - Chương 2: Tường trọng lực và tường bê tông - ThS. Nguyễn Trọng Nghĩa

Nội dung text: Bài giảng Tường chắn đất - Chương 2: Tường trọng lực và tường bê tông - ThS. Nguyễn Trọng Nghĩa

1. TƯỜNG CHẮN ĐẤT CHƯƠNG 2 TƯỜNG TRỌNG LỰC VÀ TƯỜNG CHƯƠNG 2 TƯỜNG TRỌNG LỰC BÊ TƠNG VÀ TƯỜNG BÊTƠNG 1. GIỚI THIỆU TƯỜNG CHẮN TRỌNG LỰC VÀ TƯỜNG BÊ TÔNG 2. PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN TR ƯỜ NG Đ Ạ I H Ọ C M Ở TP HCM 3. CÁC BÀI TOÁN ÁP DỤNG GI Ả NG VIÊN : THS . NGUY Ễ N TR Ọ NG NGHĨA CHƯƠNG 2 TƯỜNG TRỌNG LỰC VÀ TƯỜNG ĐỊNH NGHĨA TƯỜNG TRỌNG LỰC VÀ TƯỜNG BÊ TƠNG BÊ TƠNG 1-Tường trọng lực : là tường sử dụng trọng lượng bản thân của vật liệu làm tường để giữ ổn định 1 GIỚI THIỆU TƯỜNG CHẮN TRỌNG LỰC VÀ TƯỜNG BÊ TƠNG Pa W Pp FR 1
2. CÁC LOẠI TƯỜNG TRỌNG LỰC CÁC LOẠI TƯỜNG TRỌNG LỰC Các loại tường trọng lực thơng thường Khối bê tơng (concrete block wall) Gạch Đá Vữa xây Bê tơng cốt thép Chốt và khe Thi cơng lắp nhanh đơn giản Chiều cao hạn chế Cơng trình dân dụng CÁC LOẠI TƯỜNG TRỌNG LỰC CÁC LOẠI TƯỜNG TRỌNG LỰC Rọ đá (Gabion wall) Tường cũi (Crib wall) Thi cơng chậm Tiết kiệm vật liệu Độ ổn định cao Tường chắn bảo vệ Vật liệu dể tìm, thi cơng nhanh Cơng trình kè, tường chắn đất cho giao thơng 2
3. CÁC LOẠI TƯỜNG TRỌNG LỰC CÁC LOẠI TƯỜNG TRỌNG LỰC Tường Geocell Tường Geocell Thi cơng nhanh Tiết kiệm vật liệu Độ ổn định cao Tường chắn bảo vệ mái dốc cho cơng trình dân dụng và giao thơng Đ NH NGHĨA T NG TR NG L C VÀ T NG Ị ƯỜ Ọ Ự ƯỜ CÁC LOẠI TƯỜNG BÊ TƠNG BÊ TƠNG 2-Tường bê tơng: Tường sử dụng vật liệu bê tơng cốt thép. Tường cĩ đáy mở rộng để chuyển các lực đứng do khối Tường console (Cantilever Wall) lượng tường hoặc đất thành lực ngang dưới đáy tường. Lực ngang này giữ ổn định cho tường Ws Wc Pa Pp FR 3
4. CÁC LOẠI TƯỜNG BÊ TƠNG SO SÁNH TƯỜNG TRỌNG LỰC VÀ TƯỜNG BÊ TƠNG Tường bê tơng cốt thép cĩ bản chống (Counterfort Wall) Tường trọng lực Tường bê tơng Thi cơng đơn giản Thi cơng phức tạp hơn Khối lượng vật liệu nhiều Tiết kiệm vật liệu sử dụng Trọng lượng nặng, thơng Vươn cao hơn tường trọng thường tường bị giới hạn lực, kết cấu hiệu quả hơn chiều cao khi gia cường bản chống PHẠM VI ÁP DỤNG PHẠM VI ÁP DỤNG 4
5. PHẠM VI ÁP DỤNG PHẠM VI ÁP DỤNG KHO XĂNG DẦU - LIÊN CHIỂU BÀI HỌC KINH NGHIỆM 5
6. ĐẬP KOYNA-INDIA ĐẬP KOYNA-INDIA KÍCH THƯỚC THƠNG DỤNG KÍCH THƯỚC THƠNG DỤNG 6
7. BỐ TRÍ CỐT THÉP HỆ THỐNG THỐT NƯỚC MƯA HỆ THỐNG THỐT NƯỚC MƯA HỆ THỐNG THỐT NƯỚC MƯA 7
8. HỆ THỐNG THỐT NƯỚC MƯA HỆ THỐNG THỐT NƯỚC MƯA HỆ THỐNG THỐT NƯỚC MƯA SỬ DỤNG LÝ THUYẾT ÁP LỰC NGANG LÊN TƯỜNG -Tường trọng lực nên sử dụng lý thuyết Coulomb 8
9. SỬ DỤNG LÝ THUYẾT ÁP LỰC NGANG LÊN CHƯƠNG 2 TƯỜNG TRỌNG LỰC VÀ TƯỜNG TƯỜNG BÊ TƠNG -Tường console và tường cĩ bản chống nên sử dụng lý thuyết Rankine 2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN CÁC BƯỚC TÍNH TỐN CHO TƯỜNG TRỌNG CÁC BƯỚC TÍNH TỐN CHO TƯỜNG TRỌNG LỰC LỰC b-Kiểm tra ổn định lật 1-Tính áp lực và lực tác dụng lên tường chắn FS = Mơmen chống lật / Mơmen gây lật ≥ 2 2-Kiểm tra ổn định tường chắn : a-Kiểm tra ổn định trượt, FS= Lực chống trượt/ Lực gây trượt ≥ 1,5 lw Pa W Pa l W a FR 9
10. CÁC BƯỚC TÍNH TỐN CHO TƯỜNG TRỌNG CÁC BƯỚC TÍNH TỐN CHO TƯỜNG TRỌNG LỰC LỰC c-Kiểm tra chịu tải nền, d-Kiểm tra ổn định tổng thể, Tạm thời FS ≥ , FS=qult/qmax ≥ 3 Dài hạn FS ≥ 1,1 1,35 Pa W qmin qmax 1-TÍNH CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN TƯỜNG 1-TÍNH CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN TƯỜNG β Ws Pa H Pv Wc β Pa Ph H δa W Pp δp h F Pp R FR 10
11. SỬ DỤNG TRA BẢNG ĐỂ TÍNH ÁP LỰC SỬ DỤNG TRA BẢNG ĐỂ TÍNH ÁP LỰC NGANG NGANG Tường cĩ chiều cao H chịu tác dụng của hai lực: Lực ngang Bảng tra áp lực do Terzaghi, Peck và Mesri lập vào năm và đứng 1 1 1996 P K H 2 P K H 2 ah 2 h av 2 v Phạm vi ứng dụng: 1-Bài tính tường là bài tốn phẳng 2D và khơng cĩ mang Loại Vật liệu đắp . phụ tải 1 Đất hạt thơ sạch (cát sạch hoặc san) 2 Đất hạt thơ hệ số thấm bé do trộn lẫn với hạt bụi 2-Mặt đất đắp sau lưng tường nằm nghiêng một gĩc β 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 nghiêng một gĩc β Trường hợp tường nghiêng một gĩc β tới chiều cao nhất định 11
12. Trường hợp tường nghiêng một gĩc β tới chiều cao nhất định 2-KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TƯỜNG a-ỔN ĐỊNH TRƯỢT 1-Lực gây trượt: Ph : Lực gây trượt 2-Lực chống trượt: FR ca B R tan Pp Trong đĩ: R là tổng lực đứng= Ws +Wc +Pv δ là gĩc ma sát đất và đáy tường ≈ Ф ca là lực dính đơn vị của đất và đáy tường = α.cu 3-Hệ số an tồn chống trượt FR FS 1.5 Ph 2-KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TƯỜNG 2-KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TƯỜNG a-ỔN ĐỊNH TRƯỢT a-ỔN ĐỊNH TRƯỢT 4- Gia tăng hệ số an tồn chống trượt bằng gia cường chốt ca = α.cu FR ca B R tan Pp Trong đĩ: R là tổng lực đứng= Ws +Wc +Pv δ là gĩc ma sát đất và đáy tường ca là lực dính đơn vị của đất và đáy tường 12
13. 2-KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TƯỜNG c-CHỊU TẢI NỀN b-ỔN ĐỊNH LẬT 1-Lệch tâm e: 1-Mơment gây lật: B (M M ) H e R o M o Ph 2 R 3 2-Mơment chống lật: 2-Áp lực dưới tường M W l W l R c c s s R 6e qmax 1 Trong đĩ: B B H: chiều cao tường R 6e qmin 1 h: chiều sâu chơn tường B B lc, ls: khoảng cách từ tâm xoay đến trọng tâm tường và đất tương ứng Hai phương trình trên 3-Hệ số an tồn chống lật chỉ đúng khi e ≤ B/6 M R FS 2 M o 2-KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TƯỜNG 2-KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TƯỜNG c-CHỊU TẢI NỀN c- ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ 3-Khả năng chịu tải nền (Theo Terzaghi) 1-Tính hệ số an tồn nhỏ nhất do cung trượt đi qua qult 0.5N b qN q cN c Mĩng băng q : trọng lượng của lớp đất phủ bên trên đáy móng N , N q , N c tra bảng theo của lớp đất ngay dưới đáy móng 4-Hệ số an tồn qu FS 3 qmax 13
14. CHƯƠNG 2 TƯỜNG TRỌNG LỰC VÀ TƯỜNG BÀI TẬP ÁP DỤNG BÊ TƠNG 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 3 BÀI TỐN ÁP DỤNG Đất phía dưới đáy tường: γ = 19kN/m3. Ф=25o. c=60 kpa 1-LỰC TÁC DỤNG LÊN TƯỜNG CHẮN 1-LỰC TÁC DỤNG LÊN TƯỜNG CHẮN Sử dụng lý thuyết Rankine Đất loại 1 2 2 o 2 o 2 o o cos cos  cos  o cos15 cos 15 cos 30 Gĩc nghiêng β =15 Ka cos cos15 cos cos2  cos2  cos15o cos2 15o cos2 30o 1 2 Kv 1 Pv 1 7,8 K 0.373 2 a Pv 30,42kN 1 1 P K H 2 0,373 18,5 7,82 209,9kN a 2 a 2 o Ph Pa cos 209,9cos15 202,77kN o Pv Pa sin  209,9sin15 54,326kN Kh 5,05 Thiên về an tồn ta sử dụng lý thuyết Rankine để tính 1 2 Ph 5,05 7,8 2 2 K p tan (45  / 2) 3 P 153,62kN 1 1 h P K h 2 3 18,5 22 111kN p 2 p 2 14
15. 1 P K H 2 209,9kN a 2 a 2-KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TƯỜNG 2-KIỂM TRA ỔN ĐỊNH - CHỐNG LẬT Ph Pa cos 202,77kN H 7,8 Pv Pa sin  54,326kN A-ỔN ĐỊNH TRƯỢT Mơmen gây lật: M P 202,77 527,202kNm o h 3 3 1 P K h 2 111kN p 2 p Mơmen chống lật ta cĩ bảng sau: Diện tích Trọng lượng Trọng Cánh tay địn Mơmen ID 3 (m2) riêng(kN/m ) lượng(kN/m) (m) (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 W 544,7kN M 1545,6kNm MR M 1545,6 kNm 2-KIỂM TRA ỔN ĐỊNH CHỐNG LẬT 2-KIỂM TRA ỔN ĐỊNH - CHỐNG TRƯỢT P 202,77kN Kiểm tra hệ số an tồn chống lật Lực gây trượt: h M 1545,6 R FR ca B R tan Pp FS 2,9 2 Lực chống trượt FR: M o 527,202 trong đĩ: ca cu 0,55 60 33 B 4,75m R W 547,7kN   25o Như vậy : o FR 33 4,75 547,7 tan(25 ) 111 523,2kN FR 523,2 Kiểm tra hệ số an tồn chống trượt: FS 2,58 1,5 Ph 202,77 15
16. 2-KIỂM TRA ỔN ĐỊNH - NỀN 3-BỐ TRÍ CỐT THÉP B (M M ) 4,75 (1545,6 527,2) e R o 0,5 Độ lệch tâm e: 2 R 2 544,7 Bảng đứng cĩ sơ đồ tính Áp lực dưới đáy mĩng: H =7-0,75 = 6,25m R 6e 544,7 6 0,5 q 1 1 187kPa max B B 4,75 4,75 R 6e 544,7 6 0,5 q 1 1 42 3kPa min , B B 4,75 4,75 Khả năng chịu tải nền: qult 0.5N b qN q cN c 0,5 8,34 19 4,75 2 18,5 12,72 60 25,1 2354,78kPa q 2354,78 Kiểm tra chịu tải nền: FS ult 12,59 3 Thoa qmax 187 THÉP BẢNG ĐỨNG THÉP BẢNG ĐÁY PHẦN GĨT Tính tốn cốt thép bản đứng Tính tốn cốt thép bảng đáy phần gĩt 187 42,3 P 42,3 3 133kPa 2 g 4,78 1 2 1 2 Pa KaH 0,373 18,5 6,25 134,78kN M 21,5 (3,75 1,75) 346,9 (3,25 1,75) 2 2 1 32 32 P P cos 134,78cos15o 130kN 42,3 (133 42,3) 237kNm h a 2 6 h 6,25 M P 130 270kNm 3m h 3 3 M 270 Pmin = 42,3kPa Fa 0,0015m2 Pg 0,9 Ra ho 0,9 280000 0,7 M 237 Fa 0,0013m2 Pmax= 187kPa 0,9 Ra ho 0,9 280000 0,7 16
17. THÉP BẢNG ĐÁY PHẦN MŨI Tính tốn cốt thép bảng đáy phần mũi 187 42,3 P 187 1 157kPa g 2 4,78 12 12 M 157 (187 157) 83,5kNm 2 6 1m Pmin = 42,3kPa Pg2 M 83,5 Fa 0,00047m2 Pmax= 187kPa 0,9 Ra ho 0,9 280000 0,7 17