Báo cáo tiểu luận môn học tường chắn đất thiết kế tường trọng lực

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG BỘ MÔN ĐỊA CƠ – NỀN MÓNG BÁO CÁO TIỂU LUẬN MÔN HỌC TƯỜNG CHẮN ĐẤT DESIGN OF GRAVITY WALLS (EUROCODE 7) GVHD: TS LÊ TRỌNG NGHĨA Nhóm thực TRẦN QUANG HUY TRẦN NGỌC TUẤN PHAN THƯỢNG KHẢI TÔ LÊ HƯƠNG Tháng 03.2016 1570063 1570053 7140077 1570160 MỤC LỤC MỤC LỤC CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ EUROCODE 1.1 KẾT CẤU TIÊU CHUẨN EUROCODE 1.2 CÁC TRẠNG THÁI GIỚI HẠN THIẾT KẾ THEO EUROCODE 1.2.1 Trạng thái giới hạn cực hạn (ULS) 1.2.2 Trạng thái giới hạn sử dụng(SLS) 1.3 TÁC ĐỘNG 10 1.4 CÁC PHƢƠNG PHÁP THIẾT KẾ TIỆM CẬN 11 1.4.1 Phƣơng pháp thiết kế tiệm cận 11 1.4.2 Phƣơng pháp thiết kế tiệm cận 13 1.4.3 Phƣơng pháp thiết kế tiệm cận 14 CHƢƠNG THIẾT KẾ TƢỜNG TRỌNG LỰC 15 2.1 KIỂM TRA ỔN ĐỊNH ĐẤT NỀN (BEARING) 16 2.2 KIỂM TRA TRƢỢT (SLIDING) 17 2.3 KIỂM TRA LẬT (TOPPLING) 18 CHƢƠNG BÀI TOÁN ÁP DỤNG 19 3.1 ĐỀ BÀI TOÁN 19 3.2 TÓM TẮT SỐ LIỆU 20 3.3 TÍNH TOÁN VÍ DỤ 20 3.3.1 Thiết kế tiệm cận (DA2) 20 3.3.2 Thiết kế tiệm cận (DA3) 25 MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Bảng Bảng Bảng Bảng Bảng 1-1 Các hệ số áp dụng cho thiết kế tiệm cận 12 1-2 Các hệ số áp dụng cho thiết kế tiệm cận 13 1-3 Các hệ số áp dụng cho thiết kế tiệm cận 14 3-1 Tóm tắt thông số tường chắn 20 3-2 Tóm tắt thông số vật liệu 20 3-3 Tóm tắt số liệu hoạt tải 20 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1-1 Sơ đồ cấu trúc tiêu chuẩn Eurocode Hình 1-2 Minh hoạ phá hoại cân tĩnh (EQU) Hình 1-3 Lưu đồ kiểm tra cân tĩnh (EQU) Hình 1-4 Minh hoạ phá hoại kết cấu (STR) đất (GEO) Hình 1-5 Lưu đồ kiểm tra STR Hình 1-6 Minh hoạ trường hợp cần kiểm tra đẩy (UPL) Hình 1-7 Minh hoạ trường hợp cần kiểm tra đẩy trồi dòng thấm đất (HYD) Hình 1-8 Các thành phần toán kiểm tra HYD Hình 1-9 Lưu đồ kiểm tra trạng thái giới hạn sử dụng (SLS) Hình 1-10 Các loại tác động vào công trình 10 Hình 1-11 Lưu đồ kiểm tra cường độ theo phương pháp thiết kế tiệm cận – Tổ hợp 11 Hình 1-12 Lưu đồ kiểm tra cường độ theo phương pháp thiết kế tiệm cận – Tổ hợp 12 Hình 1-13 Lưu đồ kiểm tra cường độ theo phương pháp thiết kế tiệm cận 13 Hình 1-14 Lưu đồ kiểm tra cường độ theo phương pháp thiết kế tiệm cận 14 Hình 2-1 Áp lực đất tác dụng lên tường chắn bê tông có gia cường 15 Hình 2-2 Sức kháng nghiêng, kháng lệch tâm tác động lên tường bê tông gia cố 16 Hình 2-3 Một số ví dụ trạng thái tới hạn tường trọng lực dạng chữ L chữ T 18 Hình 3-1 Tường trọng lực dạng chữ T với đất đắp khô 19 CHƢƠNG – TỔNG QUAN VỀ EUROCODE CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ EUROCODE 1.1 KẾT CẤU TIÊU CHUẨN EUROCODE Bộ Eurocode gồm 10 tiêu chuẩn sử dụng thiết kế nhà công trình dân dụng khác Bộ tiêu chuẩn đƣợc chia thành 58 phần phụ lục kèm theo quốc gia sử dụng Eurocode Nội dung tổng quan Eurocode nhƣ sau Eurocode – Cơ sở thiết kế kết cấu (EN 1990): bao gồm nguyên tắc yêu cầu an toàn, khả sử dụng tuổi thọ kết cấu; cung cấp yêu cầu để thiết kế kiểm tra; đƣa dẫn độ tin cậy công trình Eurocode tảng cho toàn Eurocode Eurocode – Tác động lên kết cấu (EN 1991): tiêu chuẩn hƣớng dẫn sử dụng tác động thiết kế nhà công trình dân dụng khác, bao gồm công trình liên quan đến đất Eurocode – Thiết kế kết cấu bê tông (EN 1992): tiêu chuẩn sử dụng để thiết kế bê tông cốt thép bê tông dự ứng lực cho công trình nhà công trình dân dụng khác Eurocode – Thiết kế kết cấu thép (EN 1993): tiêu chuẩn sử dụng để thiết kế loại kết cấu thép công trình nhà công trình dân dụng khác Eurocode – Thiết kế kết cấu hỗn hợp bê tông thép (EN 1994): tiêu chuẩn dùng để thiết kế hỗn hợp bê tông thép kết cấu hay phận kết cấu công trình nhà công trình xây dựng dân dụng khác Eurocode – thiết kế kết cấu gỗ (EN 1995): tiêu chuẩn sử dụng để thiết kế kết cấu gỗ sản phẩm đƣợc làm từ gỗ cho công trình nhà công trình xây dựng dân dụng khác Eurocode – Thiết kế kết cấu khối xây (EN 1996): thiết kế toàn khối xây cho kết cấu phần tử kết cấu nhà công trình dân dụng khác Eurocode – Thiết kế địa kỹ thuật (EN 1997): bao gồm yếu tố liên quan đến đất thiết kế nhà công trình dân dụng Eurocode – Thiết kế kết cấu chịu động đất (EN 1998): dùng để thiết kế thi công công trình nhà công trình dân dụng khác vùng có động đất EN 1998 cung cấp thêm qui tắc thiết kế nhằm hỗ trợ thêm tiêu chuẩn độ bền cho bê tông, thép, loại vật liệu khác Eurocode – Thiết kế kết cấu nhôm (EN 1999): bao gồm việc thiết kế phận kết cấu nhôm nhà công trình dân dụng CHƢƠNG – TỔNG QUAN VỀ EUROCODE Hình 1-1 Sơ đồ cấu trúc tiêu chuẩn Eurocode CÁC TRẠNG THÁI GIỚI HẠN THIẾT KẾ THEO EUROCODE Thiết kế nhà công trình dân dụng theo Eurocode thiết kế theo trạng thái giới hạn, tách biệt thiết kế theo trạng thái giới hạn cực hạn (ULS) trạng thái giới hạn sử dụng (SLS) Quan niệm tảng trạng thái giới hạn xác định an toàn (mức độ đủ an toàn, sử dụng đƣợc) không an toàn (phá hoại, không sử dụng đƣợc) 1.2 1.2.1 Trạng thái giới hạn cực hạn (ULS) Trạng thái giới hạn cực hạn liên quan đến sụp đổ hình thức phá hoại kết cấu tƣơng tự khác, trạng thái liên quan đến độ an toàn ngƣời kết cấu EN 1990 xác định ba loại trạng thái giới hạn cực hạn (ULS) cần kiểm tra thiết kế kết cấu, bao gồm: cân toàn công trình, đất giả định cứng tổng thể (EQU); phá hoại biến dạng dƣ, chuyển đổi cấu làm việc hệ kết cấu, đứt gãy, ổn định (STR) phá hoại mỏi hiệu ứng thời gian (hay tƣợng lão hóa vật liệu) (FAT) Đối với đất nền, trạng thái giới hạn cực hạn (ULS) bao gồm: phá hoại biến dạng dƣ đất (GEO), cƣờng độ đất đá đóng vai trò quan trọng để tạo độ bền; cân kết cấu đất đẩy áp lực nƣớc tác động theo phƣơng đứng khác (UPL); tƣợng đẩy trồi, ăn mòn nội xói ngầm đất gradient thủy lực (HYD) CHƢƠNG – TỔNG QUAN VỀ EUROCODE Kiểm tra cân tĩnh (EQU) Hình 1-2 Minh hoạ phá hoại cân tĩnh (EQU) Sự cân tĩnh kết cấu phụ thuộc vào tác động (bao gồm độ lớn cách thức phân bố), không phụ thuộc vào cƣờng độ vật liệu Trạng thái EQU không xảy hệ tác động thiết kế gây cân (mất ổn định tổng thể) Ed,dst nhỏ hệ tác động thiết kế cân (ổn định tổng thể) Ed,stb: Hình 1-3 Lưu đồ kiểm tra cân tĩnh (EQU) Kiểm tra phá hoại đất (GEO) kết cấu (STR) Hình 1-4 Minh hoạ phá hoại kết cấu (STR) đất (GEO) Trạng thái giới hạn STR bao gồm phá hoại nội hay chuyển vị lớn kết cấu phần tử kết cấu, cƣờng độ vật liệu kết cấu đóng vai trò quan trọng để CHƢƠNG – TỔNG QUAN VỀ EUROCODE chống lại STR Để trạng thái giới hạn STR không xảy hệ tác động thiết kế E d phải nhỏ độ bền thiết kế tƣơng ứng Rd: Hình 1-5 Lưu đồ kiểm tra STR Kiểm tra mỏi (FAT) Đối với vật liệu, trạng thái giới hạn mỏi (FAT) tƣợng lão hóa phá hoại kết cấu cục xảy vật liệu chịu tải trọng lặp Trạng thái mỏi thƣờng xảy kết cấu đƣờng, cầu hay công trình có độ mảnh lớn chịu tác động tải gió Kiểm tra đẩy (UPL) Hình 1-6 Minh hoạ trường hợp cần kiểm tra đẩy (UPL) Trạng thái giới hạn cực hạn UPL, lực đẩy liên quan đến tác động theo phƣơng đứng, nên cần phải kiểm tra độ ổn định kết cấu xảy tƣợng theo bất phƣơng trình sau: Vd,dst  Gd,dst Qd,dst  Gd,stb  R d Theo Eurocode tổng tác động thiết kế theo phƣơng đứng (bao gồm tĩnh tải Gd,dst hoạt tải Qd,dst) không đƣợc lớn trọng lƣợng thân kết cấu Gd,stb độ bền thiết kế Rd (là đại lƣợng tham gia tạo nên độ ổn định cho kết cấu nhƣ thông số đất nền,…) CHƢƠNG – TỔNG QUAN VỀ EUROCODE Lƣu ý: Giá trị thiết kế phải áp dụng hệ số riêng từ giá trị đặc trƣng, mà giá trị hệ số riêng lại khác nhau, tùy thuộc vào loại tác động cƣờng độ vật liệu, chẳng hạn hệ số riêng cho vật liệu đất nhƣ γ= 1.25 ; γcu = 1.4, hệ số riêng áp dụng cho tĩnh tải gây ổn định γG,stb = 0.9 Chính mà thiết kế, cần tách biệt độ bền với tĩnh tải đứng gây ổn định kết cấu để dễ dàng áp dụng hệ số riêng cho phùhợp Kiểm tra đẩy trồi dòng thấm đất (HYD): Hình 1-7 Minh hoạ trường hợp cần kiểm tra đẩy trồi dòng thấm đất (HYD) Hình 1-8 Các thành phần toán kiểm tra HYD Trạng thái giới hạn cực hạn HYD bao gồm tƣợng nhƣ đẩy trồi thủy lực, ăn mòn nội xóa ngầm đất gradient thủy lực Các thành phần lực trọng lƣợng thân,lực dòng thấm gây ổn định cột đất CHƢƠNG – TỔNG QUAN VỀ EUROCODE Sd,dst không đƣợc lớn trọng lƣợng thân cột đất G’d,stb: Sd,dst  G’d,stb Các thành phần ứng suất áp lực, áp lực nƣớc lỗ rỗng gây ổn định cột đất u d,dst không đƣợc lớn ứng suất tổng chống lại áp lực nƣớc σd,stb: ud,dst ≤ σd,stb Áp dụng nguyên tắc ứng suất hữu hiệu Terzaghi, bất phƣơng trình xếp lại nhƣ sau: d,stb  u d,dst  d'  1.2.2 Trạng thái giới hạn sử dụng(SLS) Trạng thái giới hạn sử dụng liên quan đến điều kiện sử dụng thông thƣờng công trình Đặc biệt, chúng liên quan đến công công trình phần tử kết cấu, mức độ tiện nghi cho ngƣời sử dụng phƣơng thức thi công Kiểm tra trạng thái giới hạn sử dụng SLS cách tính toán hệ số tác động thiết kế Ed (nhƣ: biến dạng, lún lệch, dao động,…) sau so sánh với giá trị giới hạn Cd Hình 1-9 Lưu đồ kiểm tra trạng thái giới hạn sử dụng (SLS) Lƣu ý: Trong tƣợng hay kiện xảy ra, ngƣời thiết kế phải kiểm tra trạng thái giới hạn sử dụng cho cấu kiện phải kiểm tra trạng thái giới hạn cực hạn cho cấu kiện khác Chẳng hạn, xảy tƣợng lún móng công trình vƣợt qua giới hạn cho phép, ngƣời thiết kế phải kiểm tra trạng thái giới hạn sử dụng cho kết cấu móng phải kiểm tra lại trạng thái giới hạn cực hạn cho kết cấu bên nhƣ kết cấu móng bên dƣới, lún dễ gây nứt phần tử kết cấu công trình CHƢƠNG – THIẾT KẾ TƢỜNG TRỌNG LỰC Sức chịu tải đất đa số trƣờng hợp đơn giản lực thẳng đứng, nhiên toán tƣờng chắn, lực lực xiên tổng hợp từ áp lực ngang (P’a, Ua) phần trọng lƣợng thân Điều gây ảnh hƣởng bất lợi nhiều cho khả chịu tải đất phần tính toán phức tạp toán thông thƣờng, điều đƣợc trình bày rõ ví dụ KIỂM TRA TRƢỢT (SLIDING) Eurocode yêu cầu tải trọng ngang tác dụng lên mặt tƣờng ảo phải nhỏ tổng sức kháng tải trọng ngang đất phía dƣới đáy tƣờng chắn áp lực đất bị động Hd  R d  R pd  HEd  HRd 2.2 Trong đó: HEd tải trọng ngang thiết kế ảnh hƣởng tới tƣờng chắn HRd khả chống trƣợt đất Tải trọng ngang thiết kế đƣợc xác định theo công thức: Hd  HEd  Pad'  Uad Trong điều kiện thoát nƣớc, độ lớn sức kháng trƣợt đƣợc xác định nhƣ sau: (WGd  U Gd )  tan d   g Q,i  i VQK,i Rd = i g Rh  g G,fav WGk  g G UGk tan k  g Rh g Trong đó: WGk trọng lƣợng tƣờng, bao gồm phần đất đắp UGk áp lực nƣớc đẩy pgia1 dƣới chân tƣờng k góc ma sát đất chân tƣờng gG,fav gG hệ số tải trọng có lợi bất lợi gRh hệ số ảnh hƣởng sức chống trƣợt g hệ số ảnh hƣởng sức kháng cắt Trong công thức này, trọng lƣợng thân tƣờng lại đƣợc xem tải trọng có lợi độ lớn làm tăng khả chống trƣợt Ngƣợc lại, áp lực nƣớc đẩy đƣợc xem bất lợi làm giảm khả chống trƣợt tƣờng chắn Công thức tính sức chống trƣợt trên, đƣợc viết lại dƣới dạng việc sử dụng trọng lƣợng riêng đẩy là: W 'Gd tan k Rd  g Rh Nhƣ thấy có hệ số ảnh hƣởng tải trọng (có lợi gG,fav) cho trọng lƣợng thân tƣờng chắn điều làm cho sức chống trƣợt đất đƣợc đánh giá cao khả thực tế Chính vậy, việc sử dụng trọng lƣợng riêng đẩy theo cách truyền thống đƣợc khuyến cáo không nên áp dụng cho tính toán kiểm tra trƣợt toán tƣờng trọng lực Tác dụng phần phụ tải không đƣợc xét tới cho việc tính toán khả chống trƣợt, tải trọng không cố định nên thiên an toàn, ta không xét đến 17 CHƢƠNG – THIẾT KẾ TƢỜNG TRỌNG LỰC KIỂM TRA LẬT (TOPPLING) Yêu cầu việc đảm bảo lật moment gây lật Med,dst tác dụng vào điểm gốc chân tƣờng (điểm O) phải nhỏ moment chống lật tác dụng lên điểm O: MEd,dst  MEd,stb 2.3 Lực gây nên moment ổn định bao gồm áp lực đất chủ động (P’a) áp lực nƣớc (Ua) sau tƣờng ảo áp lực nƣớc đẩy Áp lực đất chủ động bao gồm phần phụ tải tác mặt đất đỉnh tƣờng Lực tạo moment giữ ổn định tƣờng bao gồm trọng lƣợng thân thân tƣờng Wstem chân tƣờng Wbase, cộng với trọng lƣợng phần đất đắp Wbackfill Và nhƣ phần kiểm tra trƣợt, để xét trƣờng hợp nguy hiểm hơn, phần phụ tải không đƣợc xét đến tính moment giữ ổn đỉnh tải trọng thuộc loại tải biến đổi Hình 2-3 Một số ví dụ trạng thái tới hạn tường trọng lực dạng chữ L chữ T 18 CHƢƠNG – BÀI TOÁN ÁP DỤNG CHƢƠNG BÀI TOÁN ÁP DỤNG 3.1 ĐỀ BÀI TOÁN *** Tường trọng lực chữ T với đất đắp khô (tính toán không thoát nước - Xác định cường độ không thoát nước (trạng thái giới hạn GEO) *** Bài toán xem xét thiết kế tƣờng trọng lực dạng chữ T với đất đắp khô, nhƣ hình 3.1 Hình 3-1 Tường trọng lực dạng chữ T với đất đắp khô Đề toán: Một tƣờng trọng lực dạng chữ T đặt sét có cƣờng độ trung bình, thân tƣờng dày t s 250 mm , đất đắp trƣớc tƣờng nằm cách đỉnh tƣờng H 3.0m Một ống thoát nƣớc đƣợc đặt gót tƣờng để giữ lớp đất đắp khô Đáy tƣờng rộng B 2.7m , dày t b 300mm , mũi tƣờng mở rộng đoạn x 0.5m (bề rộng tƣờng) phía trƣớc thân tƣờng Đáy chân tƣờng cách mặt đất tự nhiên khoảng d 0.5m Trọng lƣợng kN riêng bê tông g ck = 25 ( Bảng A.1 – theo EN 1991-1-1) Đất đắp có đặc m trƣng cƣờng độ thoát nƣớc k  36o c'k  0(kPa) Trọng lƣợng riêng đất đắp kN g k = 18 Lớp đất sét dƣới tƣờng có cƣờng độ kháng cắt không thoát nƣớc m kN cuk ,fdn  45kPa trọng lƣợng riêng g k,fdn = 22 Hoạt tải phụ thêm qQk  10kPa đặt m đỉnh tƣờng cho trƣờng hợp lâu dài tức thời 19 CHƢƠNG – BÀI TOÁN ÁP DỤNG 3.2 TÓM TẮT SỐ LIỆU Bảng 3-1 Tóm tắt thông số tường chắn Tƣờng chắn chữ T Thông số Ký hiệu Số liệu Đơn vị Bề dày tƣờng chắn ts 0.25 m Bề dày đế tb 0.3 m Bề rộng đế B 2.7 m Chiều cao đất đắp H m Bề dày đất bị động d 0.5 m Phần mũi mở rộng x 0.5 m Bảng 3-2 Tóm tắt thông số vật liệu Thông số vật liệu Thông số Ký hiệu Số liệu 25 Góc ma sát đất đắp gCK K Đơn vị kN/m3 36 độ Lực dính hữu hiệu c’K Trọng lƣợng riêng đất đắp gK 18 kPa kN/m3 Trọng lƣợng riêng đất dƣới đế gK,tdn 22 kN/m3 Sức chống cắt không thoát nƣớc cuk,fdn 45 kPa Trọng lƣợng riêng bê tông Bảng 3-3 Tóm tắt số liệu hoạt tải Thông số Hoạt tải Thông số tải trọng Ký hiệu Số liệu qQK 10 Đơn vị kPa 3.3 TÍNH TOÁN VÍ DỤ 3.3.1 Thiết kế tiệm cận (DA2) Thông số hình học: Chiều sâu đất đắp trƣớc tƣờng đào thêm kế hoạch H  min(10%H,0.5m)  min(0.1 3m,0.5m)  0.3m Chiều cao thiết kế sau kể thêm H : 20 CHƢƠNG – BÀI TOÁN ÁP DỤNG Hd  H  H   0.3  3.3m Bề rộng chân tƣờng trong: b  B  t s  x  2.7  0.25  0.5  1.95m Tác động: Thành phần tác động thẳng đứng moment quanh điểm O (mũi tƣờng) trọng lƣợng thân Trọng lƣợng đáy tƣờng: WGk1  g ck  B  t b  25  2.7  0.3  20.250 kN m Moment gây đáy tƣờng điểm O: M k  WGk1  B 2.7 kNm  20.25   27.338 2 m Trọng lƣợng thân tƣờng: WGk  g ck  (H  d  t b )  t s  25  (3  0.5  0.3)  0.25  20 kN m Moment gây thân tƣờng điểm O: kNm t   0.25  M k  WGk   s  x   20    0.5   12.500 m   2  Trọng lƣợng khối đất đắp sau lƣng tƣờng WGk  g k  b  (H  d  t b )  18 1.95  (3  0.5  0.3)  112.320 kN m Moment gây khối đất đắp sau lƣng tƣờng điểm O: MGk WGk b ts x 112.320 1.95 0.25 0.5 193.752 kNm m Tổng trọng lƣợng thân (đế tƣờng + thân tƣờng + đất đắp sau lƣng tƣờng): WGk WGk i WGk WGk WGk 20.250 20 112.320 152.570 i kN m Tổng moment giữ ổn định (đế tƣờng + thân tƣờng + đất đắp sau lƣng tƣờng): 21 CHƢƠNG – BÀI TOÁN ÁP DỤNG M Ek,stb Mk i Mk Mk Mk i 27.338 12.500 193.752 233.590 kN m Thành phần phụ tải (hoạt tải): QQk q Qk (B x) 10 (2.7 0.5) 22 kN m Tính chất vật liệu Các hệ số riêng cho thông số đất (gM) Hệ số riêng cho góc kháng cắt (Góc ma sát trong): g  Hệ số riêng cho lực dính hữu hiệu: gc  Hệ số riêng cho cƣờng độ kháng cắt không thoát nƣớc: g cu  Góc ma sát (kháng cắt) thiết kế đất đắp:  tan( ck )   tan(36o )  o d  tan 1   tan 1     36  g       Lực dính hữu hiệu đất đắp: c'k c    0kPa gc ' d Cƣờng độ kháng cắt không thoát nƣớc thiết kế sét dƣới đáy tƣờng: cud,fdn  cuk,fdn 45   45kPa g cu Bề rộng tối thiểu Rankine bmin  o 36o   o d   (H  d)  tan  45    (3  0.5)  tan  45    1.783m  b  1.95m     Ảnh hưởng tác động Hệ số riêng cho tác động (gF) Hệ số riêng cho tĩnh tải điều kiện bất lợi: gG = 1.35 Hệ số riêng cho tĩnh tải điều kiện có lợi: gG,fav = Hệ số riêng cho hoạt tải điều kiện có bất lợi: gQ = 1.5 Tác động theo phƣơng đứng: 22 CHƢƠNG – BÀI TOÁN ÁP DỤNG Tải trọng bất lợi : Vd  g G  WGk  g Q  QQk  1.35 152.57  1.5  22  238.970 Tải trọng có lợi: Vd.fav  g G.fav  WGk  1152.570  152.570 kN m kN m Hệ số áp lực chủ động đất đắp sau lƣng tƣờng chắn  sin(d )  sin(36o ) Ka    0.2596  sin(d )  sin(36o ) Áp lực chủ động (tác dụng gây trƣợt) moment gây ổn định điểm O Áp lực chủ động đắt đắp sau lƣng tƣờng:  K a  g K  (H  d)   0.2596 18  (3  0.5)  kN Pad   g G   1.35   38.638    2 m     Moment tải Pad gây kNm Hd   0.5  Md  Pad     38.638    45.078 m     1 Áp lực chủ động hoạt tải: kN Pad   g Q  K a  q Qk  (H  d)   1.5  0.2596 10  (3  0.5)   13.629 m Moment tải Pad gây điểm O: kNm Hd   0.5  Md  Pad     13.629     23.850 m     2 Tổng lực gây trƣợt the: H Ed   Pad  Pad  Pad  38.638  13.629  52.267 i i 1 kN m Tổng moment gây ổn định: M Ed,dst   Md  Md  Md  45.078  23.850  68.928 i 1 i kNm m Sức kháng trượt Hệ số độ bền riêng (gR) (xem đáy tƣờng làm việc nhƣ móng nông) Hệ số độ bền cho sức kháng trƣợt gRh = 1.1 Hệ số độ bền cho khả chịu đứng gRv = 1.4 Sức kháng trƣợt không thoát nƣớc theo thiết kế: 23 CHƢƠNG – BÀI TOÁN ÁP DỤNG  B   45  2.7  c kN H Rd   ud,fdn    110.455 m  g Rh   1.1  Khả chịu tải Moment giữ ổn định trọng lƣợng thân (quanh mũi tƣờng) hoạt tải: t b Bx    M Ed,stb  g G  M Ek,stb  g Q  QQk   x  s    g G  M Ek,stb  g Q  QQk   x       B x   2.7  0.5   g G  M Ek,stb  g Q  QQk     1.35  233.590  1.5  22        kNm  368.147 m Độ lệch tâm tải trọng:  M Ed,dst   2.7 368.147  68.928  B M eB    Ed,stb     0.098m Vd 238.970  2   Tải trọng nằm phần ba móng eB  0.098m  B 2.7   0.450m 6 Bề rộng diện tích hữu hiệu B'  B  2eB  2.7   0.098  2.504m A'  B'  2.504m Đối với đất dính 1  H ic   1   ' Ed A  cud,fdn      52.267       1      0.866 m   2.504  45      Ứng suất tổng trọng lƣợng thân đáy tƣờng lớp đất trƣớc tƣờng gây ra: vk,b  g k,fnd  (d  H)  22  (0.5  0.3)  4.4kPa Sức chịu tải cực hạn đất sét không thoát nƣớc dƣới đáy tƣờng: q ult  (  2)  cud,fdn  ic  vk,b        45  0.866  4.4  204.768kPa Sức chịu tải thiết kế : q Rd  q ult 204.768   146.263kPa g Rv 1.4 Sức kháng lật Moment kháng lật dùng để kiểm tra theo thiết kế xét đến tác dụng tải trọng thân: 24 CHƢƠNG – BÀI TOÁN ÁP DỤNG M Ed.stb  g G,fav  M Ek,stb  1 233.590  233.590 kNm m Kiểm tra Trƣợt không thoát nƣớc H Ed  52.267 kN kN H Rd  110.455 m m Mức độ sử dụng  GEO,2  H Ed 52.267   47.3% H Rd 110.455 Sức chịu tải không thoát nƣớc q Ed  Vd 238.970   95.435 kPa q Rd  146.263 kPa B' 2.504 Mức độ sử dụng  GEO,2  q Ed 95.435   65.3% q Rd 146.263 Lật M Ed,dst  68.928 kNm kNm M Ed,stb  233.590 m m Mức độ sử dụng  GEO,2  M Ed,dst 68.928   29.5% M Ed,stb 233.590 3.3.2 Thiết kế tiệm cận (DA3) Thông số hình học Chiều sâu đất đắp trƣớc tƣờng đào thêm kế hoạch H  min(10%H,0.5m)  min(0.1 3m,0.5m)  0.3m Chiều cao giữ lại thiết kế ( Khoảng cách từ đỉnh tƣờng đến mặt đấp đắp trƣớc tƣờng sau kể đến H) Hd  H  H   0.3  3.3m Bề rộng tƣờng (gót tƣờng) b  B  t s  x  2.7  0.25  0.5  1.95m 25 CHƢƠNG – BÀI TOÁN ÁP DỤNG Tác động Thành phần tác động thẳng đứng moment (quanh mũi tƣờng) trọng lƣợng thân Trọng lƣợng đáy tƣờng kN m WGk1  g ck  B  t b  25  2.7  0.3  20.250 Moment gây đáy tƣờng M k  WGk1  B 2.7 kNm  20.25   27.338 2 m Trọng lƣợng thân tƣờng WGk  g ck  (H  d  t b )  t s  25  (3  0.5  0.3)  0.25  20 kN m Moment gây thân tƣờng kNm t   0.25  M k  WGk   s  x   20    0.5   12.500 m   2  Trọng lƣợng khối đất đắp sau lƣng tƣờng WGk  g k  b  (H  d  t b )  18 1.95  (3  0.5  0.3)  112.320 kN m Moment gây khối đất đắp sau lƣng tƣờng MGk WGk b ts x 112.320 1.95 0.25 0.5 193.752 kNm m Tổng trọng lƣợng thân (đế tƣờng+thân tƣờng+đất đắp sau lƣng tƣờng) WGk WGk WGk i WGk WGk 20.250 20 112.320 i 152.570 kN m Tổng moment giúp tƣờng ổn định (đế tƣờng+thân tƣờng+đất đắp sau lƣng tƣờng) M Ek,stb Mk i Mk Mk Mk i 27.338 12.500 193.752 233.590 kN m Thành phần phụ tải ( hoạt tải) QQk q Qk (B x) 10 (2.7 0.5) 22 kN m Tính chất vật liệu 26 CHƢƠNG – BÀI TOÁN ÁP DỤNG Các hệ số riêng cho thông số đất (gM) Hệ số riêng cho góc kháng cắt (Góc ma sát trong): g   1.25 Hệ số riêng cho lực dính hữu hiệu: g c  1.25 Hệ số riêng cho cƣờng độ kháng cắt không thoát nƣớc: g cu  1.4 Góc ma sát (kháng cắt) thiết kế đất đắp o  tan( ck )  1  tan(36 )  d  tan   tan   30.167o    g   1.25     1 Lực dính hữu hiệu thiết kế đất đắp c'k c    0kPa g c 1.25 ' d Cƣờng độ kháng cắt không thoát nƣớc thiết kế sét dƣới đáy tƣờng cud,fdn  cuk,fdn 45   32.143kPa g cu 1.4 Ảnh hưởng tác động Hệ số riêng cho tác động (gF) Hệ số riêng cho tĩnh tải kết cấu bê tông điều kiện bất lợi: gG,str = 1.35 Hệ số riêng cho tĩnh tải đất đắp điều kiện bất lợi: gG = Hệ số riêng cho tĩnh tải điều kiện có lợi: gG,fav = Hệ số riêng cho hoạt tải điều kiện có bất lợi: gQ = 1.3 Những tác động thiết kế theo phƣơng đứng Trong điều kiện bất lợi : Vd   g G,str  (WGk  WGk )  g G  (WGk )   g Q  QQk  1.35  (20.250  20)  1 112.320   1.3  22  195.258 Trong điều kiện có lợi: Vd.fav  g G.fav  WGk  1152.570  152.570 kN m kN m Hệ số áp lực chủ động theo phƣơng đứng đất đắp sau lƣng tƣờng chắn  sin(d )  sin(30.167o ) Ka    0.3311  sin(d )  sin(30.167o ) 27 CHƢƠNG – BÀI TOÁN ÁP DỤNG Áp lực chủ động thiết kế (tác dụng gây trƣợt) moment gây ổn định (quanh mũi tƣờng) Áp lực chủ động đắt đắp sau lƣng tƣờng chắn  K  g  (H  d)   0.331118  (3  0.5)  kN Pad   g G  a K  1  36.504   2 m     Moment tải Pad gây kNm Hd   0.5  Md  Pad     36.504     42.588 m     1 Áp lực chủ động hoạt tải tác dụng kN Pad   g Q  K a  q Qk  (H  d)   1.3  0.331110  (3  0.5)   15.065 m Moment tải Pad gây kNm Hd   0.5  Md  Pad     15.065    26.364 m     2 Tổng lực gây trƣợt theo thiết kế H Ed   Pad  Pad  Pad  36.504  15.065  51.569 i i 1 kN m Tổng moment gây ổn định theo thiết kế M Ed,dst   Md  Md  Md  42.588  26.364  68.952 i 1 i kNm m Sức kháng trượt Hệ số độ bề riêng (gR)(xem đáy tƣờng làm việc nhƣ móng nông) Hệ số độ bền cho sức kháng trƣợt gRh = Hệ số độ bền cho khả chịu đứng gRv = Sức kháng trƣợt không thoát nƣớc theo thiết kết  B   32.143  2.7  c kN H Rd   ud,fdn    86.786 m   g Rh   Khả chịu tải Moment ổn định thiết kế trọng lƣợng thân(quanh mũi tƣờng) hoạt tải 28 CHƢƠNG – BÀI TOÁN ÁP DỤNG  B x  M Ed,stb   g G,str  (M K  M K )  g G  M K   g Q  QQk       2.7  0.5   1.35  (27.338  12.500)  193.752   1.3  22      kNm  293.293 m Độ lệch tâm tải trọng  M Ed,dst B M eB    Ed,stb Vd 2   2.7 293.293  68.952      0.201m 195.258    Tải trọng nằm phần ba móng eB  0.201 m  B 2.7   0.450m 6 Bề rộng diện tích hữu hiệu B'  B  2eB  2.7   0.201  2.298m A'  B'  2.298m Đối với đất dính 1  H ic   1   ' Ed A  cud,fdn       51.569     1      0.775m   2.298  32.143      Ứng suất tổng trọng lƣợng thân đáy tƣờng lớp đất trƣớc tƣờng gây vk,b  g k,fnd  (d  H)  22  (0.5  0.3)  4.4kPa Sức chịu tải cực hạn đất sét không thoát nƣớc dƣới đáy tƣờng q ult  (  2)  cud,fdn  ic  vk,b        32.143  0.775  4.4  132.481kPa Sức chịu tải thiết kế q Rd  q ult 132.481   132.481kPa g Rv Sức kháng lật Moment kháng lật dùng để kiểm tra theo thiết kế xét đến tác dụng tải trọng thân M Ed.stb  g G,fav  M Ek,stb  1 233.590  233.590 kNm m Kiểm tra Trƣợt không thoát nƣớc 29 CHƢƠNG – BÀI TOÁN ÁP DỤNG H Ed  51.569 kN kN H Rd  86.786 m m Mức độ sử dụng  GEO,3  H Ed 51.569   59.4% H Rd 86.786 Sức chịu tải không thoát nƣớc q Ed  Vd 195.258   84.968 kPa q Rd  132.481 kPa B' 2.298 Mức độ sử dụng  GEO,3  q Ed 84.968   64.1% q Rd 132.481 Lật M Ed,dst  68.952 kNm kNm M Ed,stb  233.590 m m Mức độ sử dụng  GEO,3  M Ed,dst 68.952   29.5% M Ed,stb 233.590 30 Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Andrew Bond and Andrew Harris, "Decoding Eurocode 7," Taylor & Francis [2] Châu Ngọc Ẩn, Cơ học đất, NXB ĐHQG TPHCM, 2012 31 [...]... CHƢƠNG 2 – THIẾT KẾ TƢỜNG TRỌNG LỰC CHƢƠNG 2 THIẾT KẾ TƢỜNG TRỌNG LỰC Hình dƣới đây thể hiện những loại áp lực tác dụng lên tƣờng trọng lực chữ T, giả định rằng có thêm 1 phụ tải q xuất hiện trên bề mặt và mực nƣớc ngầm nằm trên cao độ hoàn thiện Giả thiết rằng chân tƣờng đủ rộng để để vùng phá hủy theo Rakine nằm trong vùng đất đắp (backfill) Hình 2-1 Áp lực đất tác dụng lên một tường chắn bằng bê... ĐỊNH ĐẤT NỀN (BEARING) Eurocode 7 yêu cầu phần tải trọng thẳng đứng thiết kế Vd tác dụng lên phần đất nền phía dƣới tƣờng trọng lực phải nhỏ hơn hoặc bằng khả năng chịu tải Rd của đất nền đó: Vd  R d 2.1 Hoặc cũng có thể viết dƣới dạng: q Ed  q Rd Trong đó: qEd là tải thiết kế tác dụng lên nền, qRd là khả năng chịu tải của đất nền Tải trọng thiết kế tác dụng lên phần nền dƣới chân tƣờng trọng lực. .. lực của đất nền (Bearing), những tải trọng này đều thuộc nhóm tải trọng bất lợi nên nó sẽ đƣợc nhân với hệ số bất lợi tƣơng ứng q Ed = i  gG Hình 2-2 Sức kháng nghiêng, kháng lệch tâm đối với tác động lên tường bê tông gia cố 16 CHƢƠNG 2 – THIẾT KẾ TƢỜNG TRỌNG LỰC Sức chịu tải của đất nền trong đa số các trƣờng hợp đơn giản chỉ là lực thẳng đứng, tuy nhiên đối với bài toán tƣờng chắn, lực này là lực. .. vì tải trọng này thuộc loại tải biến đổi Hình 2-3 Một số ví dụ về trạng thái tới hạn của tường trọng lực dạng chữ L và chữ T 18 CHƢƠNG 3 – BÀI TOÁN ÁP DỤNG CHƢƠNG 3 BÀI TOÁN ÁP DỤNG 3.1 ĐỀ BÀI TOÁN *** Tường trọng lực chữ T với đất đắp khô (tính toán không thoát nước - Xác định cường độ không thoát nước (trạng thái giới hạn GEO) *** Bài toán xem xét thiết kế một tƣờng trọng lực dạng chữ T với đất đắp... Trƣờng hợp áp lực nƣớc lỗ rỗng bằng 0 (khi tƣờng chắn nằm trên mực nƣớc ngầm): z a =  'a  u  K a (  gdz  q)  2c' K a 0 15 CHƢƠNG 2 – THIẾT KẾ TƢỜNG TRỌNG LỰC Từ đó, tổng hợp áp lực đất và áp lực do nƣớc thành 1 lực tập trung, tính toán nhƣ sau: H H 0 0 P' =   'a dz and U a   udz a Trong đó: H là chiều cao của phần tƣờng ảo (virtual plane) tính từ chân tƣờng Cả 2 lực này đều là tải trọng gây... dụng lên điểm O: MEd,dst  MEd,stb 2.3 Lực gây nên moment mất ổn định bao gồm áp lực đất chủ động (P’a) và áp lực nƣớc (Ua) sau tƣờng ảo và áp lực nƣớc đẩy nổi Áp lực đất chủ động sẽ bao gồm luôn phần phụ tải tác trên mặt đất đỉnh tƣờng Lực tạo ra moment giữ ổn định tƣờng bao gồm trọng lƣợng bản thân thân tƣờng Wstem và chân tƣờng Wbase, cộng với trọng lƣợng phần đất đắp Wbackfill Và cũng nhƣ phần kiểm... có gia cường Tổng áp lực đất theo phƣơng ngang a tác dụng lên mặt tƣờng ảo tại độ sâu z đƣợc xác định theo công thức: z a =  'a  u  K a (  gdz  q  u)  2c' K a  u 0 ’a là áp lực đất hữu hiệu theo phƣơng ngang U là áp lực nƣớc lỗ rỗng tại độ sâu z Ka là hệ số áp lực đất chủ động G là trọng lƣợng riêng của khối đất đắp c’ là lực dính hữu hiệu q là phụ tải trên mặt đất Áp lực nƣớc lỗ rỗng đƣợc... dụng lên mặt tƣờng ảo phải nhỏ hơn hoặc bằng tổng sức kháng tải trọng ngang của đất nền phía dƣới đáy tƣờng chắn và áp lực đất bị động Hd  R d  R pd  HEd  HRd 2.2 Trong đó: HEd là tải trọng ngang thiết kế ảnh hƣởng tới tƣờng chắn và HRd là khả năng chống trƣợt của đất Tải trọng ngang thiết kế đƣợc xác định theo công thức: Hd  HEd  Pad'  Uad Trong điều kiện thoát nƣớc, độ lớn của sức kháng trƣợt... trục, qu Trọng lƣợng riêng, g gR gG A1 1.35 1 1.4 1.1 13 CHƢƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ EUROCODE 1.4.3 Phương pháp thiết kế tiệm cận 3 Thiết kế theo tiệm cận 3 là kiểm tra khả năng hoạt động của nền bằng cách áp dụng hệ số riêng phần cho các tải công trình và đặc trưng của đất nền, còn sức kháng chịu không có hệ số Phƣơng pháp thiết kế 3 (DA 3) sử dụng các hệ số A1 (tác động kết cấu) hoặc A2 (tác động đất nền),... thông số của tường chắn Tƣờng chắn chữ T Thông số Ký hiệu Số liệu Đơn vị Bề dày tƣờng chắn ts 0.25 m Bề dày bản đế tb 0.3 m Bề rộng đế B 2.7 m Chiều cao đất đắp H 3 m Bề dày đất bị động d 0.5 m Phần mũi mở rộng x 0.5 m Bảng 3-2 Tóm tắt thông số vật liệu Thông số vật liệu Thông số Ký hiệu Số liệu 25 Góc ma sát trong của đất đắp gCK K Đơn vị kN/m3 36 độ Lực dính hữu hiệu c’K 0 Trọng lƣợng riêng đất đắp gK ... đất phía dƣới đáy tƣờng chắn áp lực đất bị động Hd  R d  R pd  HEd  HRd 2.2 Trong đó: HEd tải trọng ngang thiết kế ảnh hƣởng tới tƣờng chắn HRd khả chống trƣợt đất Tải trọng ngang thiết kế. .. cọc chịu căng gR,st R3 1 1.1 14 CHƢƠNG – THIẾT KẾ TƢỜNG TRỌNG LỰC CHƢƠNG THIẾT KẾ TƢỜNG TRỌNG LỰC Hình dƣới thể loại áp lực tác dụng lên tƣờng trọng lực chữ T, giả định có thêm phụ tải q xuất... dùng để thiết kế hỗn hợp bê tông thép kết cấu hay phận kết cấu công trình nhà công trình xây dựng dân dụng khác Eurocode – thiết kế kết cấu gỗ (EN 1995): tiêu chuẩn sử dụng để thiết kế kết cấu