BÀI TẬP LỚN TƯỜNG CHẮN ĐẤT- GVHD TS. DƯƠNG HỒNG THẨM - SVTH BÙI CAO MINH-1051022197

SỐ LIỆU BAN ĐẦU

Mã đề : B1h362B

Loại tường cừ bản có neo, yêu cầu tính bản neoSố liệu hình học và cơ học của sơ đồ tính :Góc ma sát

đất-lưngtường

Phụ tải bềmặt q (kN/

Gócnghiêngmặt đất với

phươngnằm ngang

Độ sâu đặtthanh neo

Vật liệucủa tường

cừ bản

Độ sâumức nướcngầm z1(m)

0 10 nằm ngangMặt đất 1.5 Thép 1.5

Địa chất cĩ xuất hiện dịng thấm

Số liệu địa chất của đất sau tường và chiều sâu chắn đất :Mã số

b) Xác lập sơ đồ tính.

-Tường cừ bản dùng để chắn bờ đất thẳng hay dốc.

- Tường cừ bản trong bài này có thể là vách hố móng cho nhà cao tầng, nhà này có khoảng 2 tầng hầm và có diện tích mặt bằng rộng để thi công neo.Theo ý kiến của em thì nên dùng cọc BARET thi công thành vách tầng hầm luôn, vì với hiện trạng thành phố quy hoạch hiện nay không có mặt bằng rộng tận dụng mặt bằng thi công cao ốc văn phòng và trung tâm thương mại, nên ta không thể dùng neo sang đất của công trình khác được, vậy ta nên dùng cọc BARET, dùng hệ thống chống có quy mô lớn như dùng thép chữ I300*400 để chống làm 2 hàng chống móc đất tới đâu thì chống tới đó dùng kích thủy lực có sức đẩy lớn đặt giữa cây chống.

- Tường do đề bài giao không neo nhưng do chiều cao cắm cừ lớn (H=10m) nên ta vẫn tính có neo, giả sử đặt thanh neo cách mặt đất 1.5 m ,đất bên trên không có tải tác

dụng có thể dùng làm hệ thống thủy lợi đào một con kênh mới chẳng hạn hoặc hệ thống đường hầm cho một thành phố mới đang trong giai đoạn thi công cơ sở hạ tầng.

Tính toán thiết kế tường cừ bản trong bài tập này, ta sẽ sử dụng phương pháp tính theo giả thiết tường dịch chuyển tự do vì ta có (0; 0) lưng tường trơn phẳng, dùng công thức của Rankine với sơ đồ tính như sau:

1 sin 1 sin 30

0.331 sin 1 sin 30

1 sin 1 sin 30

3.001 sin 1 sin 30

Hệ số áp lực ngang chủ động lớp 2 (đất cát chiều cao a=8.5 m)

1 sin 1 sin 30

0.331 sin 1 sin 30

1 sin 1 sin 3031 sin 1 sin 30

1 sin 1 sin 30

0.331 sin 1 sin 30

1 sin 1 sin 3031 sin 1 sin 30

+tính j=i x γw

+ tính γ↓=γdn +j ; tính γ↑=γdn –j tương ứng với từng lớp B2: tính và vẽ biểu đồ ALCĐ và ALBĐ

BD neoCD neo

 tương ứng với giá trị f giả thiết ở B1

B4: lặp lại trình tự tính toán từ B1 để có mối quan hệ giữa f-HSAT

(*)Giả thiết chiều sâu chôn cừ là f=10(m)

Áp dụng lý thuyến áp lực ngang của nước:

    = (21 - 10) +2.983 = 13.983KN m/ 3

Trước tường dòng thấm hướng lên:

''32 j

    = (21 - 10) -2.983 = 8.017KN m/ 3

BIỂU ĐỒ ÁP LỰC NGANG TL 1:100

Ta lập bảng tính các phần tử của tường dưới dạng tổng quát như sau:

Các giá trị pi

Lực /1mét tớitường(KN/1m

Cánh tayđòn tạiđiểm neo

O (m)

Giá trị M(KNm)Ký hiệu Giá trị (KN/m2)

2aa p 2x12a

12a p

12a p

23a4 p4=p2+p3= (a.γ’↓2 +z1.γ1).Ka1 f p4 1

2aa p 6x12a

2a p x23a9 p9= uc

∑M/oCĐ = M2 + M3 + M4 + M6 + M7+ M8 +M9

=307.0625+885.8723+6113.2895+120.4167+450+1436.5497+3529.2398=12842.4305 KNm

Tổng moment bị động Mgiữ :

∑M/oBĐ = M1 + M5 + M10 =3.1875+3.75+14705.458= 14712.3956 KNmHệ số an toàn

ô ra

MSF

Với hệ số an toàn : SF =2 (dư cân bằng giới hạn) thì ứng với giá trị chiều sâu cắm cừ bản cần đóng vào đất là f= 14 m.

Với hệ số an toàn : SF=1 (cân bằng giới hạn) thì ứng với giá trị chiều sâu cắm cừ bản cần đóng vào đất là f= 9.25 m

Trong thực tế chiều sâu phần cọc đóng vào đất thường được gia tăng 20%40% nên:fthực tế = 1.2xf = 1.2 x 9.25 = 11.1 m

Vậy chiều sâu cắm cù bản thiết kế là: ftt=11.1m

e)Tính lực cây chống và neo với f = 9.25(m)

Áp dụng lý thuyết áp lực ngang của nước:

    = (20 - 10) +3.148 = 13.148KN m/ 3

Sau lưng tường dòng thấm hướng xuống (lớp 3):

''32 j

    = (21 - 10) +3.148 = 14.148KN m/ 3

Trước tường dòng thấm hướng lên:

''32 j

    = (21 - 10) -3.148 = 7.852 3

KN m

Biểu đồ áp lực ngang

Ta có bảng giá trị lực cho các phần tử của tường như sau:

∑M/oBĐ = M1 + M5 + M10 =11827.9426KNmTa cĩ tổng nội lực theo phương ngang là:

Tổng lực chủ động :Pa =P1 + P2 + P3 + P4 + P5 + P6 + P7 + P8 + P9 =1241.22 KN/ mét tới tường

Tổng lực bị động :Pp= P10 =805.978 KN/ mét tới tườngTneo = Pa - Pp=1241.22-805.978=435.24 KN

Ta cĩ khoảng cách neo là s =3 m

4.1 Tính toán thanh thép neo :

Thanh neo bằng thép tròn có Ra = 270000 kN/m2

Tiết diện thanh neo yêu cầu :

* *1.25 435.24 3 1.25

6.045 10 6045270000

neoneo yc

P  y p

2 pp2=.γ’1.KpB/2 22

12 2

12 2

lực tập trung KN/ m tới tường

lực phân bố KN/m2

lực tập trung KN/ mtới tường

Giả thiết B=2m Ta có bảng tính sau

lực phân bố KN/m2

lực tập trung KN/m tới tường

lực phân bố KN/m2

lực tập trung KN/ m tới tường

Phải neo vào đất cố định vì vậy:

Chiều dài thanh neo L > ( H + f)tg(45o +30o/2) = (10 + 9.25)*tg60o = 33.342mChọn chiều dài thanh neo L = 34m

f) Vẽ biểu đồ Moment và biểu đồ lực cắt.

Biểu đồ tổng hợp lực tác dụng lên tường cừ bản như hình vẽ:

Dựa vào biểu đồ áp lực ngang, ta tính moment tại một vị trí bất kỳ có độ sâu là xTa có bảng giá trị lực cho các phần tử của tường như sau:

stt lực phân bố pi

lực /1m tớitường Pi (KN)/

Tìm Mx = 0 ta xét cụ thể cho từng đoạn theo hàm phương trình của moment ứng với từng áp lực ngang

1) Đoạn AO: (O điểm đặt thanh neo)

M 6.9375 KN.m

Với x=1 OC1

Với x =3 OC3

Với x =5 OC5

Với x =7 OC7

Với x =7.114 OC7.114

Với x =8.5 OC8.5

M 2018.52 KN.m

3) Đoạn CD:

M -2019 KN.m

Với x=1 CD1

M -1888 KN.m

Với x =3 CD3

M -1402.54 KN.m

Với x =5 CD5

M -789.32 KN.m

Với x =7 CD7

M -249.4 KN.m

Với x =9 CD9

M 16.24 KN.m

Với x =9.25 CD9.25

M 20.14 KN.m

Vẽ biểu đồ moment:

h )Tính toán chuyển vị của tường cừ bản :

Chuyển vị ngang được tính theo công thức:

 

Ta có: hệ số giãn dài của đất  0.05%

Chiều dài thanh neo Lneo= 34m

  

Bảng giá trị lực ứng với độ sâu f=9.25m cĩ HSAT=1 :

stt lực phân bố pi

lực /1m tớitường Pi (KN)/

Tính toán thanh thép neo cho Tneo1và Tneo2 :

Thanh neo bằng thép tròn có Ra = 270000 kN/m2

Tiết diện thanh neo yêu cầu :

* *1.25 217.62 3 1.25

3.023 10 3023270000

neoneo yc

Tính tốn bản neo ở Tneo1 :

Giả thiết B=2m Ta cĩ bảng tính sau

lực phân bốKN/m2

lực tập trung KN/ m tớitường

lực phân bốKN/m2

lực tập trung KN/ m tới tường

Phải neo vào đất cố định vì vậy:

Chiều dài thanh neo L > ( H + f)tg(45o +30o/2) = (10 + 9.25)*tg60o = 33.342mChọn chiều dài thanh neo L = 34m

Vì bản neo bố trí chạy song song với tường cừ nên cĩ chiều dài khá lớn vì vậy M uốn nhỏ ta bố trí thép theo cấu tạo

Chọn thép 2 20 , bố trí 5 hàng.Chọn thép đai 12

Khoảng cách giữa các cốt đai s = 200 mm

Xét đoạn OC Ta có giá trị M max khi đã bố trí thêm neo như sau

M 442.2 KN.m

Với x =3 OC3

Với x =5 OC5

M 1295.2 KN.m

Với x =7.334 OC7.334

Với x =8.5 OC8.5

M -1584 KN.m

Với x=1 CD1

M -1452.78 KN.m

Với x =3 CD3

M -967.303 KN.m

Với x =5 CD5

M -354.08 KN.m

Với x =7 CD7

M 186 KN.m

Với x =9 CD9

M 451.5 KN.m

Với x =9.25 CD9.25

  

Chọn cừ larssen 430 có W=6450 cm3 /m

j) Nhận xét:

Tường cừ Larsen dễ thi công và kinh tế hơn so với cọc bêtông cốt thép.- Đánh giá thiết kế tường cừ bản:

Tường cừ bản thiết kế như trên theo phương pháp truyền thống có 1 số bất cậpở 1 số điểm như sau:

+ Giả thiết đầu với tường là không có chuyển vị nhưng trên thực tế là có+ Hệ số an toàn lấy lớn (gây ra tốn kém)

+ Không xét tới yếu tố độ cứng (tức là giả thiết tường luôn luôn thẳng, không bị mềm, uốn dưới áp lực ngang).

+ Mmax thực tế < Mmax tính toán.

- Ta có thể thấy rằng tường cừ bản vừa thiết kế thiên về an toán khá nhiều, gây lãng phí vật liệu và làm tăng quy mô thi công, tăng số lượng nhân công.