Bài giảng CO HOC DAT c5

CHƯƠNG TÍNH TOÁN ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN V.1 Khái niệm, mục đích sử dụng, cấu tạo tường chắn Xây dựng kết cấu tường chắn để tăng cường ổn định công trình chịu áp lực ngang đất: tường tầng hầm, mố cầu, tường chắn đất, đường hầm, bờ kè tường, … - Để giữ cho khối đất sau lưng tường, có chênh lệch độ cao cân bằng, khỏi bị trượt, tụt xuống - Chống sạt lở công trình xây dựng bên cạnh công trình cũ - Chống thành hố móng, hố đào sâu - Chống sạt lở bờ sông … - Chống thấm nước từ thượng lưu xuống hạ lưu công trình thủy công Tường tầng hầm Tường bờ kè Tường mố cầu Tường thủy lợi (cống) V.2 Các loại áp lực đất V.2.1/ Áp lực đất chủ động Ea Là loại áp lực đất làm cho tường dịch chuyển phía trước hay làm cho tường xoay, tức làm cho khối đất phía sau lưng tường giản Ea Ep Mặt trượt V.2.2/ Áp lực đất bị động Ep Là loại áp lực đất làm khối đất sau lưng tường bị nén lại Tàu va Ep Ea Mặt trượt V.2.3/ Áp lực đất tĩnh Eo Khi ngoại lực tác dụng không làm tường dịch chuyển  áp lực đất tác dụng lên tường áp lực tĩnh (khối đất sau lưng tường cân tĩnh) Q Ep Ea Ta có: E p > Eo > Ea Q + Ea = E p Quan hệ chuyển vị áp lực đất V.3 Tính toán loại áp lực đất V.3.1/ Áp lực đất tĩnh E0 Xét điểm M nằm độ sâu z - Áp lực thẳng đứng trọng lượng thân: σz = γ z - Áp lực ngang trọng lượng thân: σ x = ξ γ z = Ko γ z  Cường độ áp lực đất tĩnh: po = ξ γ z = Ko γ z  Vẽ biểu đồ ALĐ tĩnh  z = ⇒ p0 = po   z = H ⇒ p0 = ξ γ H Q γ Eo H δ  z = ⇒ p0 = po   z = H ⇒ p0 = ξ γ H H Biểu đồ áp lực đất tĩnh po Áp lực tĩnh Eo có độ lớn diện tích biểu đồ cường độ áp lực đất tĩnh E0 = ξγ H 2 Điểm đặt: trọng tâm biểu đồ cường độ áp lực đất tĩnh Phương: Hợp với pháp tuyến lưng tường góc δ góc ma sát đất tường  Nếu δ =  Eo nằm ngang δ≈ ϕ V.3.2/ Tính toán áp lực đất chủ động bị động theo lý thuyết Coulomb A./ Áp lực đất chủ động: _ Mặt trượt khối đất trạng thái cân giới hạn (chủ động) mặt phẳng _ Xem tường tuyệt đối cứng _ Xét 1m theo chiều dài tường Giả sử đất sau lưng tường trượt theo mặt phẳng BC, ta có lăng thể trượt ABC, có trọng lượng W E phản lực tường với lăng thể trượt, có phương hợp với tia pháp tuyến góc δ R phản lực đất với lăng thể trượt, hợp với phương pháp tuyến góc ϕ Đối với đất rời Tính toán áp lực chủ động theo Coulomb - Trọng lượng khối đất ABC: W - Phản lực đất R gồm (N1 , T1) - Phản lực E (chủ động Ea) tường lăng thể trượt gồm (N2 , T2) - Khi khối ABC trạng thái cân giới hạn (a/sina = b/sinb = c/sinc), ϕ : góc ma sát đất E W = ψ = 900 - α - δ sin(θ − ϕ ) sin[180 − (ψ + θ − ϕ )] δ : góc ma sát đất α : góc nghiêng lưng tường W sin(θ − ϕ ) E= β : góc nghiêng mái đất sin(ψ + θ − ϕ )] θ : góc tạo phương mặt trượt BC phương ngang * Phương pháp giải tích Ka = Ea = K a γ H 2 cos (ϕ − α )  sin(δ + ϕ ) sin(ϕ − β )  cos α cos(δ + α ) 1 +  cos( δ + α ) cos( β − α )   2 Điểm đặt: trọng tâm biểu đồ cường độ áp lực đất Phương: Hợp với tia pháp tuyến lưng tường góc δ góc ma sát đất tường Áp lực chủ động Ea có độ lớn diện tích biểu đồ cường độ áp lực đất chủ động * Các trường hợp đặc biệt: * Trường hợp δ = β = 0, α ≠ 0: tường trơn láng, đất đắp sau lưng tường nằm ngang, tường nghiêng cos (ϕ − α ) Ka = cos α (cosα + sin ϕ ) * Trường hợp δ = β = α = 0: tường trơn láng, đất đắp sau lưng tường nằm ngang, tường thẳng đứng ϕ K a = tan (45 − ) 2 Đối với đất dính : * Trường hợp δ = β = 0, α ≠ : pa = K a γ z − C c C= cos ϕ ϕ +α   cos  450 −    * Trường hợp δ = β = α = : ϕ ϕ pa = γ z tan (45 − ) − c tan(45 − ) 2 ϕ K a = tan (45 − ) 2 Hc = 2c ϕ γ tan(45 − ) Trường hợp có tải phân bố q mặt đắp * Đất rời : δ = β = α = pa = γ z.K a + qK a * Đất dính : δ = β = α = pa = γ zK a + q K a − c K a a γ Ea H δ H 2a + b a+b b Biểu đồ áp lực đất chủ động pa B./ Áp lực đất bị động: Tính toán áp lực bị động Trường hợp δ = β = 0, α ≠ Kp = cos (ϕ + α )  sin(δ + ϕ ) sin(ϕ − β )  cos α cos(α − δ ) 1 −  cos( α − δ ) cos( α − β )   2 Trường hợp δ = β = α = ϕ K p = tan (45 + ) 2 * Đất rời: pp = K p γ z * Đất dính: pp = K p γ z + c Kp TRƯỜNG HỢP ĐẤT SAU LƯNG TƯỜNG CÓ NHIỀU LỚP - Tính hệ số áp lực Ka ( Kp ) cho lớp đất riêng - Tính vẽ biểu đồ cường độ áp lực đất Pa ( Pp ) - Tính Ea (hoặc Ep) - Tính điểm đặt TRƯỜNG HỢP ĐẤT SAU LƯNG TƯỜNG CÓ XÉT MỰC NƯỚC NGẦM - Tính vẽ cường độ áp lực đất Pa (hoặc Pp) có xét đến ứng suất hữu hiệu - Tính vẽ cường độ áp lực tĩnh nước Pw -Tính Ea (hoặc Ep) tổng áp lực đất áp lực nước Ew -Tính điểm đặt V.4/ Kiểm tra ổn định tường chắn Kiểm tra ổn định trượt phẳng tường chắn ktp = tt N ∑ f ∑H Σ Ntt : tổng trọng lượng tường f: ma sát đáy tường & nền, f = 0,2 ÷ 0,5 Σ H: tổng tải trọng ngang tính toán tác dụng đáy tường, Σ H = Σ Eax - Σ Epx Kiểm tra ổn định trượt sâu theo Coulomb k ts = ∑M ∑M giu truot /0 /0 ≥ 1,2 ÷ 1,5 [...]... tường W sin(θ − ϕ ) E= β : góc nghiêng mái đất sin(ψ + θ − ϕ )] θ : góc tạo bởi phương mặt trượt BC và phương ngang * Phương pháp giải tích Ka = 1 Ea = K a γ H 2 2 cos 2 (ϕ − α )  sin(δ + ϕ ) sin(ϕ − β )  cos α cos(δ + α ) 1 +  cos( δ + α ) cos( β − α )   2 2 Điểm đặt: tại trọng tâm của biểu đồ cường độ áp lực đất Phương: Hợp với tia pháp tuyến của lưng tường 1 góc δ bằng góc ma sát giữa đất và... 0, α ≠ 0: tường trơn láng, đất đắp sau lưng tường nằm ngang, tường nghiêng cos 2 (ϕ − α ) Ka = cos α (cosα + sin ϕ ) 2 * Trường hợp δ = β = α = 0: tường trơn láng, đất đắp sau lưng tường nằm ngang, tường thẳng đứng ϕ K a = tan (45 − ) 2 2 0 Đối với đất dính : * Trường hợp δ = β = 0, α ≠ 0 : pa = K a γ z − C c C= cos ϕ ϕ +α   cos 2  450 −  2   * Trường hợp δ = β = α = 0 : ϕ ϕ 0 pa = γ z tan (45... a + q K a − 2 c K a a γ Ea H δ H 2a + b 3 a+b b Biểu đồ áp lực đất chủ động pa B./ Áp lực đất bị động: Tính toán áp lực bị động Trường hợp δ = β = 0, α ≠ 0 Kp = cos 2 (ϕ + α )  sin(δ + ϕ ) sin(ϕ − β )  cos α cos(α − δ ) 1 −  cos( α − δ ) cos( α − β )   2 2 Trường hợp δ = β = α = 0 ϕ K p = tan (45 + ) 2 2 0 * Đất rời: pp = K p γ z * Đất dính: pp = K p γ z + 2 c Kp TRƯỜNG HỢP ĐẤT SAU LƯNG TƯỜNG... phản lực của tường với lăng thể trượt, có phương hợp với tia pháp tuyến 1 góc δ R là phản lực của đất với lăng thể trượt, hợp với phương pháp tuyến 1 góc ϕ Đối với đất rời Tính toán áp lực chủ động theo Coulomb - Trọng lượng khối đất ABC: W - Phản lực của đất nền R gồm (N1 , T1) - Phản lực E (chủ động Ea) của tường đối với lăng thể trượt gồm (N2 , T2) - Khi khối ABC ở trạng thái cân bằng giới hạn (a/sina...V.3.2/ Tính toán áp lực đất chủ động và bị động theo lý thuyết của Coulomb A./ Áp lực đất chủ động: _ Mặt trượt của khối đất ở trạng thái cân bằng giới hạn (chủ động) là một mặt phẳng _ Xem tường tuyệt đối cứng _ Xét 1m theo chiều dài tường Giả sử đất sau lưng tường trượt... ∑ f ∑H Σ Ntt : tổng trọng lượng của tường f: ma sát giữa đáy tường & nền, f = 0,2 ÷ 0,5 Σ H: tổng tải trọng ngang tính toán tác dụng tại đáy tường, Σ H = Σ Eax - Σ Epx Kiểm tra ổn định trượt sâu theo Coulomb k ts = ∑M ∑M giu truot /0 /0 ≥ 1,2 ÷ 1,5 ... phương ngang * Phương pháp giải tích Ka = Ea = K a γ H 2 cos (ϕ − α )  sin(δ + ϕ ) sin(ϕ − β )  cos α cos(δ + α ) 1 +  cos( δ + α ) cos( β − α )   2 Điểm đặt: trọng tâm biểu đồ cường độ... Tính toán áp lực bị động Trường hợp δ = β = 0, α ≠ Kp = cos (ϕ + α )  sin(δ + ϕ ) sin(ϕ − β )  cos α cos(α − δ ) 1 −  cos( α − δ ) cos( α − β )   2 Trường hợp δ = β = α = ϕ K p = tan (45... δ = β = 0, α ≠ 0: tường trơn láng, đất đắp sau lưng tường nằm ngang, tường nghiêng cos (ϕ − α ) Ka = cos α (cosα + sin ϕ ) * Trường hợp δ = β = α = 0: tường trơn láng, đất đắp sau lưng tường