Bài giảng Tường chắn đất - Chương 3: Tường cọc bản - ThS. Nguyễn Trọng Nghĩa

Nội dung text: Bài giảng Tường chắn đất - Chương 3: Tường cọc bản - ThS. Nguyễn Trọng Nghĩa

1. KHÁI NIỆM TƯỜNG CỌC BẢN TƯỜNG CHẮN ĐẤT -Tường cọc bản là một loại tường chắn được sử dụng để CHƯƠNG 3 TƯỜNG CỌC BẢN chắn đất, nước hoặc các vật liệu khác -Hình dạng tường cọc bản cĩ kích thước mảnh hơn so TR ƯỜ NG Đ Ạ I H Ọ C M Ở TP HCM với tường trọng lực. Tường cọc bản được tạo thành từ GI Ả NG VIÊN : THS . NGUY Ễ N TR Ọ NG NGHĨA các cọc bản ghép lại với nhau CHƯƠNG 3 TƯỜNG CỌC BẢN KHÁI NIỆM TƯỜNG CỌC BẢN -Tường cọc bản được giữ ổn định nhờ vào áp lực bị động 1. GIỚI THIỆU TƯỜNG CỌC BẢN hình thành do tường được cắm sâu vào đất 2. TƯỜNG CỌC BẢN KHÔNG NEO 3. TƯỜNG CỌC BẢN MỘT LỚP NEO 4. TÍNH TOÁN KẾT CẤU NEO 5. PHÂN PHỐI MÔMENT 6. CÁC BÀI TẬP ÁP DỤNG VẬT LIỆU GỖ CHƯƠNG 3 TƯỜNG CỌC BẢN 1 GIỚI THIỆU TƯỜNG CỌC BẢN -Người Ý đã sử dụng cọc gỗ để xây các mố cầu từ rất lâu 1
2. VẬT LIỆU THÉP LIÊN KẾT CÁC CÁCH LIÊN KẾT CỪ THÉP LỊCH SỬ 1-Liên kết thơng thường: kết hợp từ các cừ riêng lẽ 1-Larssen -1904 2-Z type -1913 3-Larssen-1914 Rivetless 4-Lackwanna 1910 5-Carnegie Arch Snape 1929 CÁC CÁCH LIÊN KẾT CỪ THÉP VẬT LIỆU BÊ TƠNG CỐT THÉP 2-Liên kết kết hợp (combi wall) 2
3. SO SÁNH CÁC LOẠI VẬT LIỆU NGUYÊN TẮC CHUNG PHÂN PHỐI ÁP LỰC TRONG TƯỜNG CỌC BẢN Gỗ Thép Bêtơng 1-Khối lượng cừ Nhẹ Vừa Nặng q K H 2-Vận chuyển Cần phương tiện vận Cần phương tiện vận a A Dể vận chuyển H chuyển thích hợp chuyển thích hợp Pa1 q (K K )D Pa p P A o 3-Phương pháp thi Yêu cầu cần cẩu và Yêu cầu cần cẩu, búa q p KP..H (KP K A )  yo cơng Đơn giản búa rung, hoặc máy rung hoặc búa động qa đào gầu nghịch và cĩ thể xĩi nước q q (K K )  D yo O p p P A o 4-Thời gian thi cơng Cĩ thể lâu hơn do phải Pp1 Nhanh Nhanh q’’p đúc các cừ D O’ G Pp 5-Chiều sâu cho Do Giới hạn Sâu Sâu O’ Pp2 phép hố đào Pa2 h P’p 6-Tái sử dụng  (Khơng tốt)  qp q’p 7-Giá thành Rẻ Rất cao Cao NGUYÊN TẮC CHUNG PHÂN PHỐI ÁP LỰC TRONG TƯỜNG CỌC BẢN CHƯƠNG 3 TƯỜNG CỌC BẢN K KP K A TƯỜNG CỌC BẢN Pp1 2 qp1-qa2 qp2-qa1 D O’ 1 KHƠNG NEO O’ 2 Pp2 (Kp-Ka)γD (Kp-Ka)γD KD KD NGUYÊN TẮC CHUNG PHÂN PHỐI ÁP LỰC TRONG TƯỜNG CỌC BẢN CHƯƠNG 3 TƯỜNG CỌC BẢN q K H a A Khi z phát triển H Pa1 Pa đến một đoạn yo qa thì áp lực =0 yo O z Pp1 2.1 TƯỜNG CỌC BẢN 1 2 D O’ G Pp O’ KHƠNG NEO TRONG ĐẤT Pp2 P’ p RỜI KHƠNG CĨ NƯỚC qp q’p NGẦM qp[z] qp1 qa2 K pz Ka (z H) (K p Ka )z KaH q' p [z] qp2 qa1 K p (H z) Kaz qp (K p Ka )D KaH q' p K pH (K p Ka )D 3
4. 1-PHÂN TÍCH LỰC TÁC DỤNG 4-CHỌN CHIỀU SÂU CHƠN CỌC 4 3 2 Do C1Do C2Do C3Do C4 0 qa K AH H Pa qp (KP K A )Do Tính thử dần để cĩ được H q K ..H (K K )  y qa Pa1 p P P A o giá trị Do Pa y H yo O q p q p (KP K A )  Do qa y q’’p Chiều sâu chơn mĩng yo O D G Pp Pp1 Do q’’p O’ D = Do + yo D h P’p O’ G Pp D Do O’ Pp2 Pa2 h P’p qp q’p qp q’p Để đạt hệ số an tồn FS =1,5 ~2 ta phải tăng độ sâu chơn cừ tối thiểu bằng 20%~50% 2-TÍNH CÁC KHOẢNG CÁCH 5- TÍNH MƠMEN VÀ KIỂM TRA TIẾP DIỆN CỌC Mơment max tại vị trí cĩ lực 1-Khoảng cách yo: cắt bằng 0. H Cân bằng áp lực tại O H 1 2 1 2 Pa Pa yo  (KP K A ) yo K Pa 2 2  y K  (H y )K o p o A qa qa y 2P y H H a yo yo HKA 1 2 1 2 O yo K O yo Pa KaH Kyo (KP KA) 2 2 y’o q’’p q’’p D D 1 1 2 Pp C G M max Pa (y yo ) Kyo yo G Pp Do 3 2 Do 2-Khoảng cách h: O’ O’ h P’p 1 3 h P’p D D P (y y ) Ky Cân bằng các lực tác dụng a o 6 o 1 1 1 qp q’p qa (H yo ) qp (D yo ) (q p qp )h 0 Mơment khán uốn của tường qp q’p 2 2 2 Thép M max q (D y ) q (H y ) Zs h p o a o   qp q p 3-TÍNH CHIỀU SÂU CHƠN CỌC TỐI THIỂU CHƯƠNG 3 TƯỜNG CỌC BẢN Cân bằng mơment tại đáy 1 Do 1 h Pa (Do y) qp Do (qp q p )h 0 H 2 3 2 3 Pa 2 2 qa 6Pa (Do y) qp Do (qp q p )h 0 y H yo O Thay các giá trị qp , q’p và h q’’p TƯỜNG CỌC BẢN D vào phương trình trên Pp 2.2 G Do O’ D4 C D3 C D2 C D C 0 h P’p o 1 o 2 o 3 o 4 KHƠNG NEO TRONG ĐẤT D q 6P RỜI CĨ NƯỚC NGẦM TĨNH qp q’p p a C C3 (2y. .K q p ) 1 K (K)2 8P 2 q K ..H K  y a 6Pa yqp 4Pa q KD p P o C2 C p o K 4 (K)2 q p q p K  Do 4
5. 1-PHÂN TÍCH LỰC TÁC DỤNG 4-CHỌN CHIỀU SÂU CHƠN CỪ 4 3 2 h1 h1 Do C1Do C2Do C3Do C4 0 Mực nước ngầm q1 Mực nước ngầm q1 H qa K A (h1  subh2 ) H H Pa Pa qp (KP K A ) subDo Tính thử dần để cĩ được h2 h2 qa q K (.h  .h ) (K K )  y qa y p P 1 sub 2 P A o y giá trị Do yo O yo O q p q p (KP K A )  sub Do q’’p q’’p Chiều sâu chơn mĩng D DD G Pp G Pp Do Do O’ O’ D = Do + yo h P’p h P’p qp q’p qp q’p Để đạt hệ số an tồn FS =1,5 ~2 ta phải tăng độ sâu chơn cừ tối thiểu bằng 20%~50% 2-TÍNH CÁC KHOẢNG CÁCH 5- TÍNH MƠMEN VÀ KIỂM TRA TIẾP DIỆN CỪ Mơment max tại vị trí cĩ lực h1 1-Khoảng cách yo: h1 q1 q1 Mực nước ngầm H Mực nước ngầm H cắt bằng 0. H Cân bằng áp lực tại O H 1 2 1 2 Pa Pa Pa yo  sub (KP K A ) yo  subK h h 2 2 2  y K  y K q 2 qa sub o p sub o A a qa y y 2P H H y a yo yo o O qa O  subK yo q’’p (KP K A ) sub y’o q’’p 1 1 DD DD 2 G Pp G Pp M max Pa (y yo )  subKyo yo Do Do 3 2 O’ 2-Khoảng cách h: O’ 1 3 h P’p h P’p P (y y )  Ky D Cân bằng các lực tác dụng D a o 6 sub o 1 1 qp q’p P q (D y ) (q q )h 0 qp q’p a 2 p o 2 p p q (D y ) 2P h p o a qp q p 3-TÍNH CHIỀU SÂU CHƠN CỪ TỐI THIỂU Cân bằng mơment tại đáy CHƯƠNG 3 TƯỜNG CỌC BẢN h1 q1 Mực nước ngầm H 1 Do 1 h Pa (Do y) qp Do (qp q p )h 0 H 2 3 2 3 Pa h2 2 2 qa 6Pa (Do y) qp Do (qp q p )h 0 y H yo O Thay các giá trị qp , q’p và h q’’p TƯỜNG CỪ KHƠNG DD vào phương trình trên Pp 2.3 G Do O’ D4 C D3 C D2 C D C 0 h P’p o 1 o 2 o 3 o 4 NEO TRONG ĐẤT SÉT D q p 6Pa qp q’p C1 C3 2 (2y. sub.K qp )  subK ( subK) 2 qp (KP K A ) subDo 8P 6P yq 4P C a a p a 2 C4 2  subK ( K) q p q p (KP K A )  sub Do sub 5
6. 1-PHÂN TÍCH LỰC TÁC DỤNG 4-CHỌN CHIỀU SÂU CHƠN CỪ zo 2 zo H C1D C2D C3 0 H qa H 2c H qu H P Pa a qp 2qu H Giải phương trình trên ta tìm y y q p 2qu H được D y’o qa yo qa Pp C Pp C D D D Chiều sâu chơn mĩng O’ O’ h P’p D = Do + yo h P’p qp q’p qp q’p Để đạt hệ số an tồn FS =1,5 ~2 ta phải tăng độ sâu chơn cừ tối thiểu bằng 20%~50% 2-TÍNH CÁC KHOẢNG CÁCH 5- TÍNH MƠMEN VÀ KIỂM TRA TIẾP DIỆN CỪ zo Mơment max tại vị trí cĩ lực zo Khoảng cách z : o H cắt bằng 0. H 2c z Pa P y' q o  a o p Pa y y Pa y’o qa Khoảng cách h: yo y’o qa qp Pp C P C D p Cân bằng các lực tác dụng 1 2 D M max Pa (y yo ) qp yo O’ 2 O’ 1 h P’p Pa (2qu H)D (2qu 2qu )h 0 h P’p 2 D(2q H) P h u a qp q’p qp q’p 2qu 3-TÍNH CHIỀU SÂU CHƠN CỪ TỐI THIỂU CHƯƠNG 3 TƯỜNG CỌC BẢN zo Cân bằng mơment tại đáy H 2 2 (2qu H)D h Pa (D y) (2qu ) 0 Pa 2 6 y y’o qa Thay giá trị h vào phương Pp C trình trên ta được: D TƯỜNG CỪ KHƠNG 2 2.4 O’ C1D C2D C3 0 h P’p NEO TRONG ĐẤT SÉT CĨ qp q’p ĐẤT ĐẮP LÀ CÁT VÀ KHƠNG C1 2qu H Pa (6qu y Pa ) q H 2c H q C3 a u (q H) CĨ NƯỚC NGẦM C2 2Pa u qp 2qu H q p 2qu H 6
7. 1-PHÂN TÍCH LỰC TÁC DỤNG 4-CHỌN CHIỀU SÂU CHƠN CỪ q K H 2 CÁT ĐẮP a A CÁT ĐẮP C1D C2D C3 0 H 1 2 H Pa K AH Pa 2 Pa Giải phương trình trên ta tìm q 2q H y p u y được D q 2q H qa p u qa y’o y’o SÉT SÉT Pp C Pp C D D Chiều sâu chơn mĩng O’ O’ D = Do + yo h P’p h P’p qp q’p qp q’p Để đạt hệ số an tồn FS =1,5 ~2 ta phải tăng độ sâu chơn cừ tối thiểu bằng 20%~50% 2-TÍNH CÁC KHOẢNG CÁCH 5- TÍNH MƠMEN VÀ KIỂM TRA TIẾP DIỆN CỪ Mơment max tại vị trí cĩ lực CÁT ĐẮP Khoảng cách h: CÁT ĐẮP H H cắt bằng 0. P Cân bằng các lực tác dụng P a a Pa y'o qp y 1 y Pa (2qu H)D (2qu 2qu )h 0 Pa 2 yo qa qa y’o y’o q SÉT SÉT p P C D(2q H) P P C p h u a p 1 2 D D M max Pa (y yo ) qp yo 2qu 2 O’ O’ h P’p h P’p qp q’p qp q’p 3-TÍNH CHIỀU SÂU CHƠN CỪ TỐI THIỂU CHƯƠNG 3 TƯỜNG CỌC BẢN Cân bằng mơment tại đáy CÁT ĐẮP 2 2 H (2qu H)D h Pa (D y) (2qu ) 0 Pa 2 6 y Thay giá trị h vào phương qa y’o SÉT trình trên ta được: Pp C TƯỜNG CỪ KHƠNG D 2 2.5 C1D C2D C3 0 O’ h P’p NEO TRONG ĐẤT SÉT CĨ ĐẤT ĐẮP LÀ CÁT VÀ CĨ qp q’p C 2q H P (6q y P ) 1 u C a u a 3 (q H) NƯỚC NGẦM qa K AH C2 2Pa u qp 2qu H 1 2 Pa K AH 2 q p 2qu H 7
8. 1-PHÂN TÍCH LỰC TÁC DỤNG 4-CHỌN CHIỀU SÂU CHƠN CỪ 2 CÁT ĐẮP h1 q K (h  h ) CÁT ĐẮP h1 a A 1 sub 2 C1D C2D C3 0 Mực nước ngầm H Mực nước ngầm H qp 2qu (h1  subh2 ) Pa Pa Giải phương trình trên ta tìm h h 2 q 2q (h  h ) 2 y p u 1 sub 2 y được D qa qa y’o y’o SÉT SÉT Pp C Pp C D D Chiều sâu chơn mĩng O’ O’ D = Do + yo h P’p h P’p qp q’p qp q’p Để đạt hệ số an tồn FS =1,5 ~2 ta phải tăng độ sâu chơn cừ tối thiểu bằng 20%~50% 2-TÍNH CÁC KHOẢNG CÁCH 5- TÍNH MƠMEN VÀ KIỂM TRA TIẾP DIỆN CỪ Mơment max tại vị trí cĩ lực CÁT ĐẮP h1 Khoảng cách h: CÁT ĐẮP h1 Mực nước ngầm H Mực nước ngầm H cắt bằng 0. P Cân bằng các lực tác dụng P a a Pa y'o qp h2 h2 y 1 y Pa 2qu h1  subh2 D (2qu 2qu )h 0 Pa 2 yo qa qa y’o y’o q SÉT SÉT p P C D 2q h  h P P C p h u 1 sub 2 a p 1 2 D D M max Pa (y yo ) qp yo 2qu 2 O’ O’ h P’p h P’p qp q’p qp q’p 3-TÍNH CHIỀU SÂU CHƠN CỪ TỐI THIỂU Cân bằng mơment tại đáy CHƯƠNG 3 TƯỜNG CỌC BẢN CÁT ĐẮP h1 2 2 Mực nước ngầm H 2qu (h1  subh2 ) D h Pa (D y) (2qu ) 0 Pa 2 6 h2 y Thay giá trị h vào phương qa y’o SÉT trình trên ta được: Pp C D 2 TƯỜNG CỪ CĨ MỘT LỚP C1D C2D C3 0 3 O’ h P’p NEO qp q’p C 2q H P (6q y P ) 1 u C a u a 3 (q (h  h )) qp 2qu (h1  subh2 ) C2 2Pa u 1 sub 2 qa K A (h1  subh2 ) q p 2qu (h1  subh2 ) 8
9. KHI CĨ NEO THÌ PHÂN PHỐI ÁP LỰC 2-TÍNH CHIỀU SÂU CHƠN CỪ TỐI THIỂU TRÊN TƯỜNG NHƯ SAU Cân bằng mơment tại Neo T ha h 1 1 2 q1 2 Mực nước ngầm ya P y  KD (H h y D ) H a a 2 sub o a o 3 o Pa h2 qa Đơn giản phương trình trên O yo 2 C1Do C2Do C3 0 D Pp Do Do/3 K C sub Cĩ 2 phương pháp giải bài tốn tường neo 1 3 C3 Pa ya 1-Tính chiều sâu cắm cừ tối thiểu với FS =1 sau đĩ K sub qp C (h y ) tăng độ sâu chơn cừ lên khoảng 20-40% 2 2 2 o 2-Sử dụng hệ số an tồn cho áp lực bị động 3-CHỌN CHIỀU SÂU CHƠN CỪ CHƯƠNG 3 TƯỜNG CỌC BẢN T ha h1 2 q1 C1Do C2Do C3 0 Mực nước ngầm ya H Pa h2 Giải phương trình trên tìm D qa o O yo Chiều sâu chơn mĩng TƯỜNG CỪ CĨ NEO D = D + y 3.1 D o o Pp Do Lực căng neo T TRONG ĐẤT RỜI (PHƯƠNG Do/3 T P P PHÁP 1) o a p qp Để đạt hệ số an tồn FS =1,5 ~2 ta phải tăng độ sâu chơn cừ tối thiểu bằng 20%~50% 1-PHÂN TÍCH LỰC TÁC DỤNG 4- TÍNH MƠMEN VÀ KIỂM TRA TIẾP DIỆN CỪ q1 K Ah1 T h T h a q K (h  h ) a Mơment max tại vị trí cĩ lực h1 a A 1 sub 2 h1 hm q1 q1 Mực nước ngầm ya H Mực nước ngầm ya H cắt bằng 0 (hm). qp (KP K A ) subDo 1 1 2 Pa h Pa h q h T q (h h )  (h h ) K 0 2 Khoảng cách yo: 2 2 1 1 a 1 m 1 2 sub m 1 A qa qa O yo Cân bằng áp lực tại O O yo hm xác định từ phương trình trên. sau đĩ tìm Mmax D  sub yo K p  sub yo K A qa D Pp Pp Do q Do 2 y a 1 2 (hm h1) Do/3 o M max Ta (hm ha ) q1h1(hm h1) q1 (KP K A ) sub 2 3 2 2 1 (hm h1)  sub qp qp 2 3 9