Bài giảng tường chắn đất chương 2 tường trọng lực và tường bêtông

TƯỜNG CHẮN ĐẤT CHƯƠNG TƯỜNG TRỌNG LỰC VÀ TƯỜNG BÊTƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TP HCM GIẢNG VIÊN: THS NGUYỄN TRỌNG NGHĨA CHƯƠNG TƯỜNG TRỌNG LỰC VÀ TƯỜNG BÊ TƠNG GIỚI THIỆU TƯỜNG CHẮN CHƯƠNG TƯỜNG TRỌNG LỰC VÀ TƯỜNG BÊ TƠNG GIỚI THIỆU TƯỜNG CHẮN TRỌNG LỰC VÀ TƯỜNG BÊ TÔNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CÁC BÀI TOÁN ÁP DỤNG ĐỊNH NGHĨA TƯỜNG TRỌNG LỰC VÀ TƯỜNG BÊ TƠNG 1-Tường trọng lực : tường sử dụng trọng lượng thân vật liệu làm tường để giữ ổn định TRỌNG LỰC VÀ TƯỜNG BÊ TƠNG Pa W Pp FR CÁC LOẠI TƯỜNG TRỌNG LỰC Khối bê tơng (concrete block wall) Các loại tường trọng lực thơng thường Gạch Đá Vữa xây CÁC LOẠI TƯỜNG TRỌNG LỰC Bê tơng cốt thép Chốt khe Thi cơng lắp nhanh đơn giản Chiều cao hạn chế Cơng trình dân dụng CÁC LOẠI TƯỜNG TRỌNG LỰC Rọ đá (Gabion wall) CÁC LOẠI TƯỜNG TRỌNG LỰC Tường cũi (Crib wall) Thi cơng chậm Tiết kiệm vật liệu Độ ổn định cao Vật liệu dể tìm, thi cơng nhanh Cơng trình kè, tường chắn đất Tường chắn bảo vệ cho giao thơng CÁC LOẠI TƯỜNG TRỌNG LỰC Tường Geocell CÁC LOẠI TƯỜNG TRỌNG LỰC Tường Geocell Thi cơng nhanh Tiết kiệm vật liệu Độ ổn định cao Tường chắn bảo vệ mái dốc cho cơng trình dân dụng giao thơng ĐỊNH NGHĨA TƯỜNG TRỌNG LỰC VÀ TƯỜNG BÊ TƠNG 2-Tường bê tơng: Tường sử dụng vật liệu bê tơng cốt thép Tường có đáy mở rộng để chuyển lực đứng khối lượng tường đất thành lực ngang đáy tường Lực ngang giữ ổn định cho tường Ws Wc Pa Pp FR CÁC LOẠI TƯỜNG BÊ TƠNG Tường console (Cantilever Wall) CÁC LOẠI TƯỜNG BÊ TƠNG SO SÁNH TƯỜNG TRỌNG LỰC VÀ TƯỜNG BÊ TƠNG Tường bê tơng cốt thép có chống (Counterfort Wall) PHẠM VI ÁP DỤNG Tường trọng lực Tường bê tơng Thi cơng đơn giản Thi cơng phức tạp Khối lượng vật liệu nhiều Tiết kiệm vật liệu sử dụng Trọng lượng nặng, thơng thường tường bị giới hạn chiều cao Vươn cao tường trọng lực, kết cấu hiệu gia cường chống PHẠM VI ÁP DỤNG PHẠM VI ÁP DỤNG PHẠM VI ÁP DỤNG KHO XĂNG DẦU - LIÊN CHIỂU BÀI HỌC KINH NGHIỆM ĐẬP KOYNA-INDIA ĐẬP KOYNA-INDIA KÍCH THƯỚC THƠNG DỤNG KÍCH THƯỚC THƠNG DỤNG BỐ TRÍ CỐT THÉP HỆ THỐNG THỐT NƯỚC MƯA HỆ THỐNG THỐT NƯỚC MƯA HỆ THỐNG THỐT NƯỚC MƯA 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 SỬ DỤNG LÝ THUYẾT ÁP LỰC NGANG LÊN TƯỜNG -Tường console tường có chống nên sử dụng lý thuyết Rankine CÁC BƯỚC TÍNH TỐN CHO TƯỜNG TRỌNG LỰC 1-Tính áp lực lực tác dụng lên tường chắn CHƯƠNG TƯỜNG TRỌNG LỰC VÀ TƯỜNG BÊ TƠNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN CÁC BƯỚC TÍNH TỐN CHO TƯỜNG TRỌNG LỰC b-Kiểm tra ổn định lật FS = Mơmen chống lật / Mơmen gây lật ≥ 2-Kiểm tra ổn định tường chắn : a-Kiểm tra ổn định trượt, FS= Lực chống trượt/ Lực gây trượt ≥ 1,5 lw W W FR Pa Pa la CÁC BƯỚC TÍNH TỐN CHO TƯỜNG TRỌNG LỰC CÁC BƯỚC TÍNH TỐN CHO TƯỜNG TRỌNG LỰC d-Kiểm tra ổn định tổng thể, Tạm thời FS ≥ 1,1, Dài hạn FS ≥ 1,35 c-Kiểm tra chịu tải nền, FS=qult/qmax ≥ W Pa qmin qmax 1-TÍNH CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN TƯỜNG 1-TÍNH CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN TƯỜNG β Pa H Ws Pv Wc β H δa Pa Ph W Pp δp Pp FR FR h SỬ DỤNG TRA BẢNG ĐỂ TÍNH ÁP LỰC NGANG Bảng tra áp lực Terzaghi, Peck Mesri lập vào năm 1996 SỬ DỤNG TRA BẢNG ĐỂ TÍNH ÁP LỰC NGANG Tường có chiều cao H chịu tác dụng hai lực: Lực ngang đứng 1 2 Pah  Phạm vi ứng dụng: 1-Bài tính tường tốn phẳng 2D khơng có mang phụ tải 2-Mặt đất đắp sau lưng tường nằm nghiêng góc β Trường hợp tường nghiêng góc β Loại Kh H Pav  Kv H Vật liệu đắp Đất hạt thơ (cát san) Đất hạt thơ hệ số thấm bé trộn lẫn với hạt bụi Đất trầm tích lẫn với bụi, đất rời pha sét Sét yếu yếu, bụi lẫn hữu bụi sét Sét cứng vừa cứng Trường hợp tường nghiêng góc β tới chiều cao định Trường hợp tường nghiêng góc β tới chiều cao định 2-KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TƯỜNG a-ỔN ĐỊNH TRƯỢT 1-Lực gây trượt: Ph : Lực gây trượt 2-Lực chống trượt: FR  c a B  R tan   Pp Trong đó: R tổng lực đứng= Ws +Wc +Pv δ góc ma sát đất đáy tường ≈ Ф ca lực dính đơn vị đất đáy tường = α.cu 3-Hệ số an tồn chống trượt FS  2-KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TƯỜNG a-ỔN ĐỊNH TRƯỢT FR  1.5 Ph 2-KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TƯỜNG a-ỔN ĐỊNH TRƯỢT 4- Gia tăng hệ số an tồn chống trượt gia cường chốt ca = α.cu FR  c a B  R tan   Pp Trong đó: R tổng lực đứng= Ws +Wc +Pv δ góc ma sát đất đáy tường ca lực dính đơn vị đất đáy tường 2-KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TƯỜNG b-ỔN ĐỊNH LẬT 1-Mơment gây lật: M o  Ph H 2-Mơment chống lật: M R  Wclc  Wsls Trong đó: H: chiều cao tường h: chiều sâu chơn tường lc, ls: khoảng cách từ tâm xoay đến trọng tâm tường đất tương ứng 3-Hệ số an tồn chống lật FS  1-Lệch tâm e: e B (M R  M o )  R 2-Áp lực tường q max  R  6e  1  B  B q  R  6e  1  B  B Hai phương trình e ≤ B/6 MR 2 Mo 2-KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TƯỜNG c-CHỊU TẢI NỀN 3-Khả chịu tải (Theo Terzaghi) qult  0.5 N  b  qN q  cN c  Móng băng q : trọng lượng lớp đất phủ bên đáy móng N  , N q , N c tra bảng theo  lớp đất đáy móng 4-Hệ số an tồn FS  c-CHỊU TẢI NỀN qu 3 q max 2-KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TƯỜNG c- ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ 1-Tính hệ số an tồn nhỏ cung trượt qua BÀI TẬP ÁP DỤNG CHƯƠNG TƯỜNG TRỌNG LỰC VÀ TƯỜNG BÊ TƠNG BÀI TỐN ÁP DỤNG Cho tường console hình vẽ Đất sau tường nghiêng β=15o Đất phía đất cát: γ = 18,5kN/m3 Ф=30o c=0 Đất phía đáy tường: γ = 19kN/m3 Ф=25o c=60 kpa 1-LỰC TÁC DỤNG LÊN TƯỜNG CHẮN Sử dụng lý thuyết Rankine Đất loại Góc nghiêng β 1-LỰC TÁC DỤNG LÊN TƯỜNG CHẮN =15o K v   Pv  1 7,82 Pv  30,42kN K a  cos   cos   cos2   cos2  cos   cos   cos  2  cos15o  cos15o  cos2 15o  cos2 30o cos15o  cos2 15o  cos2 30o K a  0.373 Pa  1 K aH   0,37318,5  7,82  209,9kN 2 Ph  Pa cos   209,9 cos15o  202,77kN K h  5,05  Ph   5,05  7,82 Ph  153,62kN Pv  Pa sin   209,9 sin15o  54,326kN Thiên an tồn ta sử dụng lý thuyết Rankine để tính K p  tan ( 45   / )  Pp  1 K p h   18 ,5  2  111 kN 2 K aH  209,9kN 2-KIỂM Ph  Pa cos   202,77kN Pa  Pv  Pa sin   54,326kN Pp  TRA ỔN ĐỊNH TƯỜNG A-ỔN ĐỊNH TRƯỢT K p h  111 kN 2-KIỂM TRA ỔN ĐỊNH - CHỐNG LẬT Mơmen gây lật: M o  Ph H 7,8  202,77   527,202kNm 3 Mơmen chống lật ta có bảng sau: ID Diện tích (m2) Trọng lượng riêng(kN/m3) Trọng lượng(kN/m) Cánh tay đòn (m) Mơmen (kNm/m) 1,16 18,5 21,5 3,75 80,8 18,75 18,5 346,9 3,25 1127,3 3,56 24 85,5 2,38 203,1 3,13 24 75,0 1,50 112,5 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 Kiểm tra hệ số an tồn chống lật FS  MR 1545,6   2,9  M o 527,202 2-KIỂM TRA ỔN ĐỊNH - CHỐNG TRƯỢT Lực gây trượt: Ph  202,77kN Lực chống trượt FR: FR  c a B  R tan   Pp đó: ca  cu  0,55  60  33 B  4,75m R  W  547,7kN     25o Như : FR  33 4,75 547,7  tan(25o ) 111 523,2kN Kiểm tra hệ số an tồn chống trượt: FS  FR 523,2   2,58  1,5 Ph 202,77 2-KIỂM TRA ỔN ĐỊNH - NỀN Độ lệch tâm e: B (M R  M o ) 4,75 (1545,6  527,2) e     0,5 R 544,7 3-BỐ TRÍ CỐT THÉP Bảng đứng có sơ đồ tính Áp lực đáy móng: H =7-0,75 = 6,25m R  6e  544,7   0,5  qmax  1    1  187kPa B  B  4,75  4,75  R  6e  544,7   0,5  qmin  1    1  42,3kPa B  B  4,75  4,75  Khả chịu tải nền: qult  0.5 N  b  qN q  cN c  0,5  8,34  19  4,75   18,5  12,72  60  25,1  2354 ,78 kPa Kiểm tra chịu tải nền: FS  qult  2354 ,78  12,59  Thoa qmax 187 THÉP BẢNG ĐỨNG THÉP BẢNG ĐÁY PHẦN GĨT Tính tốn cốt thép đứng Tính tốn cốt thép bảng đáy phần gót Pa  1 K aH   0,373  18,5  6,252  134,78kN 2  42,3  Ph  Pa cos  134,78 cos15  130kN Fa  h 6,25  130  270kNm 3 M 270   0,0015m2 0,9  Ra  ho 0,9  280000 0,7 187  42,3  133kPa 4,78 M  21,5  (3,75  1,75)  346,9  (3,25  1,75) o M  Ph  Pg  42,3   32 32  (133  42,3)  237kNm 3m Pg Pmax= 187kPa Pmin = 42,3kPa Fa  M 237   0,0013m2 0,9  Ra  ho 0,9  280000 0,7 THÉP BẢNG ĐÁY PHẦN MŨI Tính tốn cốt thép bảng đáy phần mũi Pg  187   M  157  187  42,3  157kPa 4,78 12 12  (187  157)  83,5kNm 1m Pg2 Pmax= 187kPa Pmin = 42,3kPa Fa  M 83,5   0,00047m2 0,9  Ra  ho 0,9  280000 0,7 [...]... 1-LỰC TÁC DỤNG LÊN TƯỜNG CHẮN =15o 1 K v  1  Pv  1 7, 82 2 Pv  30,42kN K a  cos   cos   cos2   cos2  cos   cos   cos  2 2  cos15o  cos15o  cos2 15o  cos2 30o cos15o  cos2 15o  cos2 30o K a  0.373 Pa  1 1 K aH 2   0,37318,5  7, 82  20 9,9kN 2 2 Ph  Pa cos   20 9,9 cos15o  20 2,77kN K h  5,05 1  Ph   5,05  7, 82 2 Ph  153,62kN Pv  Pa sin   20 9,9 sin15o  54, 326 kN... tính K p  tan 2 ( 45   / 2 )  3 Pp  1 1 K p h 2  3  18 ,5  2 2  111 kN 2 2 1 K aH 2  20 9,9kN 2 2-KIỂM Ph  Pa cos   20 2,77kN Pa  Pv  Pa sin   54, 326 kN Pp  TRA ỔN ĐỊNH TƯỜNG A-ỔN ĐỊNH TRƯỢT 1 K p h 2  111 kN 2 2-KIỂM TRA ỔN ĐỊNH - CHỐNG LẬT Mơmen gây lật: M o  Ph H 7,8  20 2,77   527 ,20 2kNm 3 3 Mơmen chống lật ta có bảng sau: ID Diện tích (m2) Trọng lượng riêng(kN/m3) Trọng lượng(kN/m)... ĐỂ TÍNH ÁP LỰC NGANG Bảng tra áp lực do Terzaghi, Peck và Mesri lập vào năm 1996 SỬ DỤNG TRA BẢNG ĐỂ TÍNH ÁP LỰC NGANG Tường có chiều cao H chịu tác dụng của hai lực: Lực ngang và đứng 1 1 2 2 Pah  Phạm vi ứng dụng: 1 -Bài tính tường là bài tốn phẳng 2D và khơng có mang phụ tải 2- Mặt đất đắp sau lưng tường nằm nghiêng một góc β Trường hợp tường nghiêng một góc β Loại 1 2 3 4 5 2 Kh H Pav  2 Kv H Vật... đòn (m) Mơmen (kNm/m) 1 1,16 18,5 21 ,5 3,75 80,8 2 18,75 18,5 346,9 3 ,25 1 127 ,3 3 3,56 24 85,5 2, 38 20 3,1 4 3,13 24 75,0 1,50 1 12, 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 Kiểm tra hệ số an tồn chống lật FS  MR 1545,6   2, 9  2 M o 527 ,20 2 2- KIỂM TRA ỔN ĐỊNH - CHỐNG TRƯỢT Lực gây trượt: Ph  20 2,77kN Lực chống trượt FR: FR  c a B  R... q max 2- KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TƯỜNG c- ỔN ĐỊNH TỔNG THỂ 1-Tính hệ số an tồn nhỏ nhất do cung trượt đi qua BÀI TẬP ÁP DỤNG CHƯƠNG 2 TƯỜNG TRỌNG LỰC VÀ TƯỜNG BÊ TƠNG 3 BÀI TỐN ÁP DỤNG 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 Đất phía dưới đáy tường: γ = 19kN/m3 Ф =25 o c=60 kpa 1-LỰC TÁC DỤNG LÊN TƯỜNG CHẮN Sử dụng lý thuyết Rankine Đất loại... lực đứng= Ws +Wc +Pv δ là góc ma sát đất và đáy tường ca là lực dính đơn vị của đất và đáy tường 2- KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TƯỜNG b-ỔN ĐỊNH LẬT 1-Mơment gây lật: M o  Ph H 3 2- Mơment chống lật: M R  Wclc  Wsls Trong đó: H: chiều cao tường h: chiều sâu chơn tường lc, ls: khoảng cách từ tâm xoay đến trọng tâm tường và đất tương ứng 3-Hệ số an tồn chống lật FS  1-Lệch tâm e: e B (M R  M o )  2 R 2- Áp lực. .. h 6 ,25  130  27 0kNm 3 3 M 27 0   0,0015m2 0,9  Ra  ho 0,9  28 0000 0,7 187  42, 3  133kPa 4,78 M  21 ,5  (3,75  1,75)  346,9  (3 ,25  1,75) 1 o M  Ph  Pg  42, 3  3  32 32  (133  42, 3)  23 7kNm 2 6 3m Pg Pmax= 187kPa Pmin = 42, 3kPa Fa  M 23 7   0,0013m2 0,9  Ra  ho 0,9  28 0000 0,7 THÉP BẢNG ĐÁY PHẦN MŨI Tính tốn cốt thép bảng đáy phần mũi Pg 2  187  1  M  157  187  42, 3... 60  33 B  4,75m R  W  547,7kN     25 o Như vậy : FR  33 4,75 547,7  tan (25 o ) 111 523 ,2kN Kiểm tra hệ số an tồn chống trượt: FS  FR 523 ,2   2, 58  1,5 Ph 20 2,77 2- KIỂM TRA ỔN ĐỊNH - NỀN Độ lệch tâm e: B (M R  M o ) 4,75 (1545,6  527 ,2) e     0,5 2 R 2 544,7 3-BỐ TRÍ CỐT THÉP Bảng đứng có sơ đồ tính Áp lực dưới đáy móng: H =7-0,75 = 6 ,25 m R  6e  544,7  6  0,5  qmax  1 ... 1  42, 3kPa B  B  4,75  4,75  Khả năng chịu tải nền: qult  0.5 N  b  qN q  cN c  0,5  8,34  19  4,75  2  18,5  12, 72  60  25 ,1  23 54 ,78 kPa Kiểm tra chịu tải nền: FS  qult  23 54 ,78  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 gót 2 Pa  1 1 K aH 2   0,373  18,5  6 ,25 2  134,78kN 2 2  42, 3 ... ĐỊNH TƯỜNG a-ỔN ĐỊNH TRƯỢT 1 -Lực gây trượt: Ph : Lực gây trượt 2- Lực chống trượt: FR  c a B  R tan   Pp Trong đó: R là tổng lực đứng= Ws +Wc +Pv δ là góc 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 FS  2- KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TƯỜNG a-ỔN ĐỊNH TRƯỢT FR  1.5 Ph 2- KIỂM TRA ỔN ĐỊNH TƯỜNG a-ỔN ĐỊNH TRƯỢT 4- Gia tăng hệ số an tồn chống trượt bằng