Bài tập lớn ổn định bờ dốc và tường chắn

Bài tập lớn ổn định bờ dốc và tường chắn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

KHOA CÔNG TRÌNH - BỘ MÔN ĐỊA KĨ THUẬT

BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC ỔN ĐỊNH BỜ DỐC VÀ TƯỜNG CHẮN ĐẤT

1 Ð?t d?p 500

1100 1300 3800

Hình 1: Bố trí tường chắn bê tông cốt thép BẢNG 2 CHỈ TIÊU CƠ LÝ CÁC LỚP ĐẤT NỀN SỬ DỤNG TÍNH TOÁN

PHẦN 1:PHÂN LOẠI TƯỜNG CHẮN ĐẤT VÀ NGUYÊN TẮC TÍNH TOÁN KHI THIẾT KẾ TƯỜNG CHẮN TRỌNG LỰC / TƯỜNG CHẮN BẢN GÓC

1 Phân loại tường chắn đất và nguyên tắc tính toán khi thiết kế tường chắn trọng lực / tường bản góc

1.1 Phân loại tường chắn đất

1.1.1 Phân loại theo độ cứng

Chia làm 2 loại : tường cứng và tường mềm

vị tịnh tiến và chuyển vị xoay Một số tường cứng thường gặp : tường bê tông , đá hộc , gạch xây

tường làm bằng tấm gỗ , thép, tường cừ

1.1.2 Phân loại theo nguyên tắc làm việc

- Tường trọng lực (a) : Độ ổn định được đảm bảo chủ yếu do trọng lượng bản thân Các loại tường cứng thuộc tường nửa trọng lực :

- Tường nửa trọng lực (b) : Độ ổn định không chỉ được đảm bảo do trọng lượng bản thân và bản mỏng mà còn do trọng lượng của khối đất nằm trên bản mỏng

- Tường bản góc (c) : Độ ổn định được đảm bảo do trọng lượng của khối đất đắp đè lên bản mỏng , tường và móng là những bản , tấm bê tông cốt thép mỏng nên trọng lượng của bản thân tường và móng không lớn Tường bản mỏng có dạng chữ L nên gọi là tường chữ L

- Tường mỏng (d) : Sự ổn định của loại tường này được đảm bảo bằng cách chôn tường vào trong nền Do đó loại tường này còn được gọi là tường cọc và tường cừ.

Để giảm bớt độ chôn sâu trong đất của tường và để tăng độ cứng của tường người

ta dùng dây neo

Hình 1.1 Các loại tường chắn theo nguyên tắc làm việc 1.1.3 Phân loại tường theo chiều cao

- Tường thấp : có chiều cao nhỏ hơn 10m

- Tường trung bình : có chiều cao H= 10-20m

- Tường cao : có chiều cao H>20m

1.1.4 Phân loại theo góc nghiêng của lưng tường.

- Tường dốc : Lại được phân thành 2 loại dốc thuận và dốc nghịch

- Tường thoải : góc nghiêng α của lưng tường lớn

Hình 1.2 Phân loại tường theo góc nghiêng 1.1.5 Phân loại theo kết cấu

- Tường liền khối : làm bằng bê tông, bê tông đá hộc, gạch xây, đá xây hay bằng bê tông cốt thép Tường liền khối được xây (gạch đá) hoặc đổ (bê tông, bê tông đá hộc,

chắn một khoảng để tiện thi công và đặt ván khuôn Móng của tường bê tông và bê tông cốt thép liền khối với bản thân tường, còn móng của tường chắn bằng gạch đá xây thì có thể là những kết cấu độc lập bằng đá xây hay bê tông Mặt cắt ngang của tường liền khối rất khác nhau.

-Tường lắp ghép : gồm các cấu kiện bằng bê tông cốt thép đúc sẵn lắp ghép lại với nhau theo những sơ đồ kết cấu định sẵn Cấu kiện đúc sẵn thường là những thanh hoặc những tấm không lớn (thường dưới 3m) để tiện vận chuyển.

- Tường rọ đá : gồm các rọ đá nối ghép lại với nhau Những rọ đá bằng lưới sắt hoặc lưới pôlime được xếp từng lớp, kết nối với nhau rồi xếp đá hộc vào tường rọ.

Để đất hạt mịn của đất nền và đất đắp không xàm nhập vào đá hộc trong rọ, thường để một lớp vải địa kĩ thuật ngăn cách đáy tường và lưng tường với đất nền

và đất đắp

- Tường đất có cốt : là dạng tường hiện đại của các bao tải đâì chất đống thô sơ của nhân dân Tường chính là mặt bì (da) làm bằng các tấm kim loại hoặc bê tông cốt thép Mặt bì được nối với các dải kim loại hoặc pôlime chôn từng lớp trong đất đắp sau tường.

1.2 Nguyên tắc tính toán khi thiết kế tường chắn trọng lực / tường chắn bản góc

Theo Tiêu chuẩn 9152: 2012

Nếu trên suốt chiều dài tường: kích thước mặt cắt ngang, đặc trưng cơ lý của đất nền và đất sau tường, tải trọng và tác động là những trị số không đổi, cho phép tính toán tường chắn trên 1 m dài.

Nếu tỷ số giữa chiều dài tuyến và chiều rộng mặt đáy nhỏ hơn 3 hoặc nếu như dọc theo chiều dài mà khuôn khổ, kích thước tường, đặc trưng cơ lý của đất nền và đất sau tường hoặc tải trọng và tác động là những trị số biến đổi (thí dụ như sự chất đống tàu thuyền, ứng lực do neo buộc) thì cần tính toán theo từng đoạn tường (theo sơ đồ không gian) Khi tính như vậy, những ứng lực tác dụng lên tường chắn

và đặc trưng hình học của kết cấu (diện tích nền, mô men quán tính của tiết diện v.v…) nói chung được xác định đối với từng đoạn tường còn tính toán khả năng chịu tải của kết cấu và nền thì cần kể đến khả năng làm việc không gian của kết cấu Việc tính toán theo trạng thái giới hạn thứ nhất về khả năng chịu tải (theo ổn định

và độ bền) cần được thực hiện theo tổ hợp tải trọng và tác động bất lợi nhất có thể xảy ra trong giai đoạn sử dụng, sửa chữa cũng như trong quá trình xây dựng

Việc tính toán theo trạng thái giới hạn thứ hai - theo biến dạng - cần được thực hiện đối với tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn phản ảnh điều kiện làm việc của tường chắn hoặc những thiết bị có trên tường mà theo đó xác định được giới hạn biến dạng của tường chắn (lún, cong).

PHẦN 2: TÍNH TOÁN TƯỜNG CHẮN ĐẤT TRỌNG LỰC

2.1 Tổ hợp tải trọng tại trọng tâm đáy móng

2.1.1 Áp lực đứng lên tường chắn (tính toán trên 1m tường)

1 Ðat dap

o o

Trị số áp lực đất ngang EH: (Tính với diện tích biểu đồ dương)

Lấy momen với trọng tâm đáy móng :

M = W1.e1 + W2.e2 + W3.e3 - W4.e4 - W5.e5 + EH.e5

2.2 Tổ hợp tải trọng tại trọng tâm thân tường

2.2.1 Áp lực đứng lên tường chắn (tính toán trên 1m tường)

4

W4

W3

W2 W1

1 Ðat dap

o o

Tải trọng rải đều của lớp đất tương đương là:

Lấy momen với trọng tâm đáy móng :

M = W1.e1 - W2.e2 + W3.e3 +W4.e4 + W5.e5 + EH.e5

M = 60 x 0.48 - 48 x 0.463 + 186x 1.08 + 361 x 2.38 + 16.83 x 3.013 +69.38x 1.085

2.2.6.Tổ hợp tải trọng theo TTGH cường độ

Bảng tổng hợp momen chống lật và momen lật đối với mũi tường chắn (điểm A)

M net = M chonglat – M lat = 2478.4 – 104.14 = 2374.26 (kN.m)

2.4 Kiểm toán ổn định trượt theo TT GHCĐ

R v = W 1 + W 2 + W 3 + W 4 + W 5

= 75+60+232.5+487.35+22.7205

• Lực xô ngang thống kê: (tổng lực theo phương ngang)

Vậy, tường chắn ổn định trượt ngang.

2.5 Kiểm toán áp lực lên đất nền theo TT GHCĐ

Độ lệch tâm e :

6 3

301.84 10

343.95( ) 877.57 10

f D

;

' 5512.1

0 1'

Kết luận : đất nền không đủ khả năng chịu tải.

2.8 Kiểm toán lún nền đất theo TT GHSD

Độ lún dưới đáy móng:

'

log1

Từ chiều sâu Z = 3m, lún không đáng kể.