ĐỒ ÁN (1): CÔNG TRÌNH KỸ THUẬT ĐÔ THỊ - CÔNG TRÌNH NGẦM

ĐỒ ÁN: CÔNG TRÌNH KỸ THUẬT ĐÔ THỊ - CÔNG TRÌNH NGẦM

ĐỒ ÁN: CÔNG TRÌNH KỸ THUẬT ĐÔ THỊ - CÔNG TRÌNH NGẦM NỘI DUNG: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN TƯỜNG CHẮN GVHD: TRẦN VĨNH HÀ SVTH: LỚP: STT: 80 – k Vị trí thiết kế: A80 – B80 I. SỐ LIỆU ĐẦU VÀO Bảng 1. Thông số vật liệu Stt Thông số Ký hiệu Đơn vị k 1 Bê tông giằng đỉnh kg/m 3 2500 2 Tường xây đá hộc kg/m 3 2725 3 Lan can kg/m 27 4 Dung trọng đất đắp γ kg/m 3 1860 5 Cường độ kháng cắt c (Su) Kpa 57 6 Góc ma sát trong φ f độ 34 7 Góc ma sát ngoài δ độ 23 Chiều sâu mực nước ngầm D w m 3.5 Nền đất sét Bảng 2: Thông số mặt cắt ngang đường Stt Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị 1 Bề rộng hè B h m 2x4.5 2 Bề rộng mặt đường B d m 2x3.75 A. Khái quát về khu vực thiết kế. Khu vực thiết kế là tuyến bờ kè kênh mương thành phố Việt Trì, Phú Thọ.Vị trí thiết kế thuộc điểm A80 – B80 nằm sát ranh giới quy hoạch với một bên là mép của bờ mương quy hoạch, một bên là…. 1 Cao độ hoàn thiện tính đến mép hè là úng với A80 (13.84m) và B80 (14.24m) Cao độ chân tường bằng cao độ đáy mương chôn sâu 0,3m. Mương được xác định là hệ thống mương tiêu nước mặt cho khu đô thị mới nên trong quá trình thiết kế cần đảm bảo chiều sâu của mương sao cho các cửa xả thoát nước ra một cách dễ dàng và nhanh chóng nhất nên dựa vào đó chọn cao độ đáy mương là 11,55m. * Bình đồ đoạn tường chắn thiết kế (A80 – B80) * Trắc dọc đoạn tường chắn thiết kế B. Lựa chọn 2 phương án tường chắn đất. - Các tính toán cụ thể ta tính toán cho tường chắn có chiều cao thân tường lớn nhất là H = 2.3m. - Các thông số kích thước cụ thể được ghi trên Bảng 3. - Phương án chọn là phương án tường không đối xứng, với các thông số đảm bảo về kích thước và chiều cao quy định. - Xét về mặt kinh tế, giá thành đầu tư xây dựng thì phương án chọn có giảm hơn về tiết kiệm vật liệu và thiết kế góc nghiêng đáy móng đảm bảo khả năng chống trượt tốt hơn. Hơn nữa do đặc thù khu vực thiết kế là kè vai đường, bị giới hạn mặt bằng thi công bởi chỉ giới đường đỏ xác định quy hoạch nên lựa chọn phương án tường chắn không đối xứng là hợp lý hơn cả. * Hai phương án tường chắn - Dựa vào cao độ đỉnh thiết kế, cao độ đáy mương và trắc dọc tuyến, xác định được chiều cao tường H=2.7m. Phần móng trước cao h=0,7m; với các thông số ghi trên Bảng 3. 2 - Phương án chọn là phương án tường không đối xứng, với các thông số đảm bảo về kích thước và chiều cao quy định. Xét về mặt kinh tế, giá thành đầu tư xây dựng thì phương án chọn có giảm hơn về tiết kiệm vật liệu và thiết kế góc nghiêng đáy móng đảm bảo khả năng chống trượt tốt.Đồng thời với phương án này, sự làm giảm diện tích lòng kênh sẽ là ít hơn so với phương án so sánh Bảng 3: Kích thước tường chắn Stt Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị 1 Chiều cao thân tường chắn H m 2.7 2 Bề rộng đỉnh tưởng b m 0.5 3 Góc nghiêng lưng tường α độ 15 4 Bề rộng chân tường b 0 m 1.22 5 Bề rộng đáy móng B m 2.02 6 Bề rộng gót móng b 1 m 0.5 7 Bề rộng mũi móng b 2 m 0.3 8 Chiều cao gót móng h 1 m 0.88 9 Chiều cao mũi móng h 2 m 0.7 10 Góc nghiêng đáy móng ε độ 5 10 Chiều dài phân đoạn tường tính toán L m 10 3 1 5 b H B b 1 b 0 b 2 h 2 h 1 5 ° * Tính toán thông số đầu vào - Bề rộng chân tường: b 0 = b + H×tg α = 0.5 + 2.7×tg15 0 = 1.22(m) - Bề rộng đáy móng: B = b 0 + b 1 + b 2 = 1.22 + 0.5 +0.3 = 2.02 (m) - Chiều cao gót móng: h 1 = h 2 +B×tgε = 0.7+ 2.02× tg5 0 = 0.88 (m) - Từ các thông số đã biết, theo hình dạng tường chắn ta có: góc giữa lưng tường và mặt phẳng nằm ngang: θ = 90 0 – α = 90 - 15 = 75 0 4 II. KIỂM TOÁN ĐỘ ỔN ĐỊNH TƯỜNG - Chia tường chắn thành 3 phần: đỉnh tường, thân tường, móng tường. - Ta lần lượt kiểm toán độ ổn định của tường chắn với một phân tố có chiều dài 10m. II.1 Tính toán tải trọng tác dụng lên tường II.1.1 Hoạt tải - Trường hợp vị trí hoạt tải nằm trong khoảng bằng chiều cao tường phía sau lưng tường thì giá trị áp lực đất do hoạt tải gây ra được xác định theo công thức: E a3 = Δp*H*L*cos(α+δ) = Ka*γ*g*heq*H*L*cos(α+δ)*(10 -9 ) (KN) Trong đó: heq - chiều cao đất tương đương với xe tải thiết kế (mm) 9 eq s a p h . .g.k .10 − ∆ = γ , heq thuộc vào bảng tra : II.1.2 Tĩnh tải - Công thức chung: P i = F i .γ i .g.L.10 -3 (KN) + Trong đó: P i – giá trị tĩnh tải thứ i (KN) F i - diện tích bộ phận kết cấu hoặc khối đất (m 2 ) γ – trọng lượng riêng của vật liệu (kg/m 3 ) g – gia tốc trọng trường (m/s 2 ) L – chiều dài phân đoạn tính toán (m) 5 a. Trọng lượng lan can G = γ x g x L = 27x9.81x10x10 -3 = 2.65 KN b. Trọng lượng giằng tường G 1 = b x h x γxg x L = (0.5x0.2)x2500x 9.81x10x10 -3 = 24.53 KN. c. Trọng lượng bản thân tường ( ) 3 2 G bxhx 0.5x2.7 x2725x9.81x10x10 360.88 KN x g x L= − = =γ 3 3 1 1 x x g x b L 2 xhx 2 G (0.72x2.7)x2725x9.81x10x10 259.84 KN − γ == = 3 4 G x g x L (2.02x0.7)x2725x9.81x10x10b 377.99 KNxhx − = γ = = 3 5 1 1 G x x g x L (2.02x0.18)x2725x9.81x10x10 48.63 KN 2 bxhx 2 − = γ = = G thân tường = G 2 +G 3 +G 4 +G 5 = 360.88+259.84+377.99+48.63 = 1047.34 KN 6 d. Trọng lượng đất đắp trên lưng tường 3 6 1 1 G x x g x L (0.72x2.7)x1860x9.81x10x10 177.36b KN 2 2 xhx − = γ = = ( ) 3 7 G bxhx 0.5x2.7 x1860x9.81x10x10 x g x 246.33 KN L − = =γ = G đất đắp = G 6 + G 7 = 177.36 + 246.33 = 423.69 KN (Điểm đặt lực là trọng tâm các hình vẽ) II.2 Tính toán áp lực đất - Góc giữa lưng tường và mặt phẳng nằm ngang θ =90 0 -α = 75 0 - Góc nghiêng của áp lực đất cơ bản: α + δ = 15 + 23 = 38 0 - Biểu đồ phân bố áp lực đất chủ động lên tường chắn và khi ta dịch chuyển biểu đồ áp lực đất ta được. - 3 8 0 . 5 0 . 2 0 . 7 2 . 7 0 . 8 8 2 . 7 0 . 4 H 0 . 5 h 1 2 .0 2 BiÓu ®å ph©n bè ¸p lùc ®Êt chñ ®éng lªn t êng ch¾n E a 2 E a 2 E a 1 P a 1 P a 2 7 II.2.1 Tính toán áp lực đất cơ bản Xác định áp lực đất cơ bản theo công thức: a a Hxp Cos( ) (KN) 1 2 E α + δ= Trong đó: 9 a a p K .h. .g.10 (Mpa) − = γ a. Trị số của hệ số áp lực đất chủ động: 2 a 2 sin ( ) T.sin ( ) s K i n( ) θ = + ϕ θ × θ−δ Trong đó: ϕ = 34 0 , α = 15 0 , β = 0 , δ = 23 0 Với : 2 2 sin( )sin( ) sin(34 23)sin(34 0) 1 1 2.22 sin( ) sin( ) sin(75 23 T ) sin(75 0)     ϕ + δ ϕ−β + − + = + =     θ + δ + θ + β + +    = +  Suy ra: 2 2 2 2 a 0.55 sin ( ) sin (75 34) T.sin ( ) sin( ) 2.22xsin (75) sin(75 23) K = = θ+ ϕ + θ × θ−δ − = × - Ka được phân ra theo 2 phương đứng và ngang: + Trị số áp lực đất chủ động theo phương đứng: v a a xSin( ) 0.55xSin(15 23) 0.339 K K α + δ = + = = + Trị số áp lực đất chủ động theo phương ngang: v a a xCos( ) 0.55x Cos(15 23) 0.433 K K α + δ = + = = - Tại điểm chân của thân tường H = 2.7 m P a1 = Ka.γ s .g.H.10 -9 = 0.55x1860x9.81x2700x10 -9 = 0.0271 MPa = 27.10 KN/m 2 - Tại điểm đáy gót móng Z = (H + h1) = 2.7 + 0.88 = 3.58 m 8 P a2 = Ka.γ s .g.Z.10 -9 = 0.55x1860x9.81x3580x10 -9 = 0.03592 Mpa = 35.92 KN/m 2 b. Áp lực đất chủ động: + Lên thân tường (H = 2.7m): Vị trí của áp lực chủ động E a 1 tác dụng tại điểm ở độ cao 0,4H phía trên đáy tường. ( ) 1 a a1 1 1 E .P .H.L.cos x27.10x2.7x10xcos(15+23) 288.29 KN 2 2 = α + δ = = • Theo phương đứng: 1v 1 a a E E .sin( ) 288.29xsin(15 23) 177.49 KN= α + δ = + = • Theo phương ngang: 1h 1 a a E E .cos( ) 288.29xcos(15 23) 227.18 KN= α + δ = + = + Lên móng tường (h1 = 0.88m): Điểm đặt lực tại trung điểm của cạnh gót móng (vị trí 1 h 2 ) ( ) 1 2 2 a a a 1 P P 27.10 35.92 E .h .L.cos x0.88x10xcos(15 23) 218.51 KN 2 2 + + = α + δ = + = • Theo phương đứng: 2v 2 a a E E .sin( ) 218.51xsin(15 23) 134.53KN= α + δ = + = • Theo phương ngang: II.2.2 Tính toán áp lực đất do hoạt tải chất thêm (Ls) - Trường hợp vị trí hoạt tải nằm trong khoảng bằng chiều cao tường phía sau lưng tường thì giá trị áp lực đất do hoạt tải gây ra được xác định theo công thức: E a3 = Δp*H*L*cos(α+δ) = Ka*γ*g*heq*H*L*cos(α+δ)*(10 -9 ) (KN) 9 2h 2 a a E E .cos( ) 218.51xcos(15 23) 172.19 KN = α + δ = + = Trong đó: heq - chiều cao đất tương đương với xe tải thiết kế (mm) 9 eq s a p h . .g.k .10 − ∆ = γ , heq thuộc vào bảng tra : 0 . 5 0 . 2 0 . 7 2 . 7 2 . 0 2 0 . 8 8 2 . 7 0 . 5 h 1 0 . 5 H E a 3 E a 4 S¬ ho¹t t¶i t¸c dông lªn t êng - Ta có: H + h 1 = 2700 + 880 = 3580 (mm) - Nội suy h eq : 10 [...]... tích đáy hữu hiệu + Công thức xác định sức kháng đỡ tính toán: N = qR = φ.qn = φ.qult φ là hệ số sức kháng; qn = qult là sức kháng đỡ danh định Bảng B5. 4-1 Các hệ số sức kháng theo TTGHCĐ cho các móng nông PHƯƠNG PHÁP/ĐẤT/ĐIỀU KIỆN Khả năng chịu tải và áp lực bị động (tính toán Cát - phương pháp bán thực nghiệm dùng số liệu SPT HỆ SỐ SỨC KHÁNG 0,45 22 cho sức chịu tải của nền móng) - phương pháp hợp... trường - 0,35 0,80 1,0 0,90 0,90 Sức kháng đỡ phải được xác định dựa trên mực nước ngầm dự kiến cao nhất tại vị trí đáy móng - Sức kháng đỡ tính toán q R ở trạng thái giới hạn cường độ được lấy như sau: qR = φ.qn= φ.qult - Trong đó: φ = 0.35: hệ số sức kháng được lấy như trên Theo phương pháp hợp lý qn = qult – sức kháng đỡ danh định (MPa) Đối với nền cát: - Sức kháng đỡ danh định xác định theo công. .. 1852.33 Ta có: - b 2, 02 = = 0,505m 4 4 Vì móng được đặt trên nền đất sét do vậy: e < b là đảm bảo điều 4 kiện chống lật II.5 Kiểm toán điều kiện trượt phẳng (Trên nền đất sét) - Điều kiện đảm bảo chống trượt: QR = φ.Qn= φT.QT + φeq.Qeq ≥ ∑H - Trong đó: φT: hệ số sức kháng cho sức kháng trượt giữa đất và móng QT: sức kháng trượt danh định φeq: hệ số sức kháng cho sức kháng bị động Qeq : sức kháng danh định... (kg/m3) - dung trọng của đất cát (kg/m3) + B = 2000 (mm) - chiều rộng đế móng (mm) + Cw1, Cw2 - các hệ số lấy trong bảng 5. 5-1 phụ thuộc vào D w - chiều sâu đến mực nước tính từ mặt đất (mm) + Với Dw = 2.3 m tra bảng ta có: - Ta có: 1.5B + Df = 1.5x2000 + 1450 = 4450 (mm) => Df < Dw < 1.5B + Df - Từ đó ta được: C w1 = 0.5 + (1 − 0.5)(2.3 − 1.45) = 0.64 4.45 − 1.45 C w2 = 1.0 - Nγm, Nqm – hệ số sức kháng... bảng 5. 5-9 • Với Df/B = 1.45/2 = 0.725 và φf = 340 tra bảng, lấy giá trị cận gần nhất ứng với Df/B = 1 ta có: dq = 1.20 - Vậy: Nγm = Nγ Sγ Cγ iγ = 41x0.62x0.758x0.546 = 10.52 Nqm = Nq Sq Cq iq dq = 29x1.13x0.758x0.74x1.2 = 22.06 - Vậy ta có: Qult = 0.5.g.γ.B.Cw1.Nγm 1 0-9 + g.γ.Cw2.Df.Nqm 1 0-9 = 0.5x9.81x1880x0.64x10.52x1 0-9 + 9.81x1880x1x1450x22.06x1 0-9 = 0.59 (Mpa) = 590 KN/m2 - Nên sức kháng đỡ của... bài cho + Sq, Sγ: các hệ số hình dạng được quy định trong bảng 5. 5-3 và bảng 5. 5-4 • Với φf = 340 và tỉ số L/B = 10/2 = 5 tra bảng 5. 5-3 ta được Sq = 1.13 • Với tỉ số B/L = 2/10 = 0.2 tra bảng 5. 5-4 ta được Sγ = 0.62 + Cq, Cγ: các hệ số ép lún của đất được quy định trong bảng 5. 5-6 (móng băng) - Trong đó: q = γ.z.g.1 0-9 = 1880x1450x9.81x1 0-9 = 0.027 (MPA) q: ứng suất ban đầu tại đáy móng z = 1450 (mm):... số sức kháng được điều chỉnh xác định theo công thức: Nγm = Nγ sγ cγ iγ Nqm = Nq sq cq iq dq - Trong đó: + Nγ, Nq: là hệ số khả năng chịu tải theo quy định trong bảng 5. 5-2 đối với móng tương đối bằng 24 • Nγ = 41 - hệ số quy ước như trong bảng 5. 5-2 đối với nền đất tương đối bằng với góc φf = 340 như đề bài cho • Nq = 29 - hệ số quy ước như trong bảng 5. 5-2 đối với nền đất tương đối bằng với góc φf... Btgε = 0.5x0.88 − 2.02xtg50 = 0.26 m V = B = 2.02 m II.3.2 - Tính toán mômen Gía trị của mômen được tính theo công thức: M = Fxl (KNm) F: giá trị của lực l: giá trị cánh tay đòn: - STT 1 2 3 Các giá trị được tổng hợp trong bảng tổng hợp tải trọng sau: Loại tải trọng Kí hiệu Giá trị (KN) Lan can Trọng lượng khối đất đắp G G7 Thành phần lực Cánh tay đòn (m) Mômen (KN.m) Phương ngang Phương đứng Phương... Trượt (tính toán Bê tông đổ tại chỗ trên cát cho ổn định về - dùng φf ước tính từ số liệu SPT trượt) φT Đất trên đất φeq Áp lực bị động là thành phần của sức kháng trượt (bỏ qua) Ổn định chung Đánh giá ổn định tổng thể và sức kháng đối (chống trượt cả với dạng phá hoại sâu của các móng nông đặt lăng thể đất ra trên hoặc gần sườn dốc khi các tính chất của ngoài) đất hoặc đá và mực nước ngầm dựa trên... sức kháng danh định của đất trong quá trình thiết kế - Ta có: (Do bỏ qua áp lực đất bị động nên: φeq.Qeq = 0) QR = φT.QT - Lại có: Đối với nền đất cát QT = V.tgδ = V.tgφf (Với móng Bê tông đổ trực tiếp thì tgδ = tgφf ) V tổng thành phần lực theo phương thẳng đứng φf = 34o góc nội ma sát của đất nền φT = 0.8 tra bảng hệ số sức kháng (B5. 4-1 bảng các hệ số sức kháng theo trạng thái giới hạn cường độ . ĐỒ ÁN: CÔNG TRÌNH KỸ THUẬT ĐÔ THỊ - CÔNG TRÌNH NGẦM NỘI DUNG: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN TƯỜNG CHẮN GVHD: TRẦN VĨNH HÀ SVTH: LỚP: STT: 80 –. φ eq .Q eq ≥ ∑H - Trong đó: φ T : hệ số sức kháng cho sức kháng trượt giữa đất và móng. Q T : sức kháng trượt danh định. φ eq : hệ số sức kháng cho sức kháng bị động. Q eq : sức kháng danh định. các hình vẽ) II.2 Tính toán áp lực đất - Góc giữa lưng tường và mặt phẳng nằm ngang θ =90 0 - = 75 0 - Góc nghiêng của áp lực đất cơ bản: α + δ = 15 + 23 = 38 0 - Biểu đồ phân bố áp lực đất chủ