tinh toan cu

THIẾT KẾ TƯỜNG CỪ CHẮN ĐẤT SAU BẾN I Mục đích Thiết kế cừ chắn đất tách rời hoàn toàn với bến: áp lực đất bãi phía sau hoàn toàn không truyền vào kết cấu bến II Chọn kết cấu tường mặt cừ Xét mặt cắt vò trí cừ có chiều cao tự lớn nhất: - Cao độ mặt đất tự nhiên: -9.2m - Cao độ mặt bãi: +2.3m - Mực nước cao thiết kế:+1,3m - Mực nước thi công:+0,3m (lấy với tần suất P=50%) SƠ ĐỒ TƯỜNG BẾN MNTT +1.3 +2.3 -9.2 -22.1 q=4T/m2 A O I B R A O Cát san lấp O þ=40 γ=1.8T/m Bùn sét O þ=3.25 γ=1.47T/m C Cát hạt trung O þ=31.05 γ=1.91T/m Chiều cao tự cư ø(tính từ mặt đất tự nhiên vò trí mặt cắt xét) Lo= +2.3 –(-9.2)=11.5 (m) Theo 22TCN 219-94: chọn kết cấu tường cừ tầng neo (bảng trang 7) III Tác động loại tải trọng lên tường mặt: Do kết cấu tường chắn đất cho bãi hoàn toàn tách rời kết cấu bến nên tải trọng kết cấu bến (đã tính phần trên) không tác động đến làm việc cừ Tải trọng tác động lên tường mặt chủ yếu thành phần áp lực ngang chủ động bò động đất có xét ảnh hưởng tải trọng hàng hoá q Xác đònh tải trọng hàng hoá q: Tải hàng hóa phân bố mặt bến q=4T/m2 IV Xc đònh áp lực đất chủ động, bò động tác dụng lên cừ tường mặt đất Xác đònh hệ số áp lực đất chủ động bò động Hệ số áp lực đất chủ động: λai = tg2 (450 –νi/2) Hệ số áp lực đất bò động λbi =tg2(450 + νi/2) Bảng xác đònh hệ số áp lực đất Lớp Lớp Lớp φ 40,0 3,250 λa 0,2174 0,893 λb 4,6 1,12 Biểu đồ áp lực đất: a) Áp lực đất chủ động: Tính toán theo công thức: σ a Lớp 31.050 0.319 3.13 = λ * (∑ γ * h + p ) − λ * c a ac Xác đònh tung độ áp lực đất chủ động: PA= q λa1 = x 0,2174 = 0,87 (T/m) PO= PA + λa1 1.AO =0,87 + 0,2174 x1,8 x 1,0 =1,26 (T/m) PB= PO + λa1 ’1.OB =1,26 + 0,2174 x 0,8 x 10,5 =3,1 (T/m) P‘B= PO + λa2 ’1.OB =1,26 + 0,893 x 0,8 x 10,5 = 8,76 (T/m) PC= P‘B + λa2 ’2.BC =8,76 + 0,893 x 0,47 x 12,9 =14,17 (T/m) P‘C= P‘B + λa3 ’2.BC =8,76 + 0,319 x 0,47 x 12,9 =10,69 (T/m) Từ phạm vi C trở xuống: Paz = P‘C + λa3 ’3.Z = 10,69 + 0,319 x 0,91x Z Paz =10,69 + 0.29 Z (Ứng với trục toạ độ Cz) BIỂU ĐỒ ÁP LỰC ĐẤT CHỦ ĐỘNG 0.87T/m 1.26T/m 3.1T/m 8.76T/m 10.69T/m 14.17T/m 10.69 + 0.29z b) Áp lực đất bò động Tính toán theo công thức: σ p =λ p * ( ∑ γ * h) + λ pc *c * Xác đònh tung độ áp lực đất bò động: PB= PC= λb2 ’2 x BC = 1,12 x 0,47 x 12,9 = 6,79 (T/m) P‘C =λb3 ’2 x BC =3,13 x 0,47 x 12,9 = 18,98 (T/m) Từ phạm vi điểm C trở xuống Pbz = P‘C + λb3 ’3 Z = 18,98 + 3,13 x 0,91 x Z = 18,98 + 2,85 Z BIỂU ĐỒ ÁP LỰC ĐẤT BỊ ĐỘNG A O B 6.79 T/m 18,98 T/m C 18.98 + 2.85z * Tổng biểu đồ áp lực đất: TỔNG BIỂU ĐỒ ÁP LỰC ĐẤT A 0.87T/m O 1.26T/m I RA B 8.29T/m 3.1T/m 8.76T/m C 7.38T/m 8.29 + 2.56Z V.Xác đònh chiều sâu chôn cừ phương pháp đồ giải: Bố trí treo tường mặt: Thanh neo phải gắn vò trí cao mực nước thi công Chọn bố trí neo cao mực nước thi công 0,5m Vò trí neo :+0,8 m Phương pháp đồ giải: a) Chia nhỏ thành phần áp lực đất lên tường mặt hình vẽ: b) Xác đònh thành lực tập trung Pi: BẢNG TÍNH GIÁ TRỊ CÁC LỰC TẬP TRUNG TT ĐÁY NHỎ ĐÁY LỚN ĐƯỜNG CAO LỰC TẬP TRUNG 0.87 1.26 1.065 1.26 1.7 2.5 3.7 1.7 2.05 3.75 2.05 2.4 4.45 2.4 2.75 5.15 2.75 3.1 5.85 8.55 8.76 17.31 8.33 8.55 16.88 8.12 8.33 16.45 10 7.9 8.12 16.02 11 7.7 7.9 15.6 12 7.38 7.7 2.9 21.866 13 8.29 13.41 21.7 14 13.41 18.53 31.94 15 18.53 23.65 42.18 16 23.65 28.77 52.42 17 28.77 33.89 62.66 Các vò trí điểm đặt thành phần lực Pi thể hình vẽ BIỂU ĐỒ ÁP LỰC ĐẤT A O I RA ĐA GIÁC DÂY I' 2 10 11 B 12 C 10 11 12 J 13 13 14 14 15 15 16 16 17 17 F 18 19 CÁC LỰC TẬP TRUNG TƯƠNG ĐƯƠNG CỦA ÁP LỰC ĐỨC ĐA GIÁC LỰC 12 11 12 13 10 14 32 15 Xác đònh chiều sâu chôn cừ: t=t0 + t Bằng phương pháp đồ giải ta xác đònh : t0 = 20,76 (m) Ep = 92,9 (T) PO = 34,74(T/m) RA = 29,25(T/m) η = 20 16 17  t = 92,9 Ep = =1,34 (m) 2.34,74 Po Vậy độ sâu chôn cừ: t=t0 + t = 20,76 + 1,34 = 22,1 (m) Chiều dài toàn cừ tường mặt: L = Lo + t = 11,5 + 22,1 = 33,6 (m) VI Chọn tính toán cừ: Chọn cừ: Chọn cừ Larssen có momen kháng uốn tiết diện:[w] =3700 (cm3 ) với thông số kỹ thuật: Chiều cao : h = 440 mm Chiều rộng: b = 420 mm Chiều dày bụng : d=22 mm Chiều dàythành: t=14 mm Momen quán tính tiết diện: J = 92452 cm4 Diện tích tiết diện: F= 420 cm2 Tính nội lực momen uốn: MN1MAX = y1MAX x η = 7,89 x 20 = 157,8 (T/m) MN2MAX = y2MAX x η = 7,73 x 20 = 154,6 (T/m) Giá trò momen uốn nhòp cấu kiện tường mặt: Mtt = (Mmax.mc + ∆ Mk)(b + ∆ ) (Điều 220.15-22TCN 207-92) Mmax =η x ymax = 157,8 (Tm/m) η : khoảng cách cực đa giác lực ymax: tung độ lớn nhòp đa giác dây ∆ M: gia số momen uốn tường mặt lực tựa tàu lực va tàu cập bến, tính cho mặt cắt cao trình có tung độ lớn đa giác dây ∆ M= b: kích thước cấu kiện tường theo hướng mép bến b= bcừ =420 mm = 0,42m mc: hệ số xét tới phân bố lại áp lực đất lên tường cừ, phụ thuộc vào tỷ số : δc /l δc = 0,42 m : chiều cao mặt cắt tính đổi.(theo điều 20.9,22TCN207_92) l: nhòp quy ước tường mặt l= h + 0,667 to h: chiều cao từ điểm gắn neo đến đáy bến h= 10 m to= 20,76 m , 42 => δc /l = 10 + , 667 x 20 , 76 = 0,018 m Tra bảng 22,22TCN.207 cho đất đắp đất cát mc=0,75 ∆ : khoảng hở thiết kế cấu kiện BTCT ∆ = (đối với cừ thép) tt => M = 157,8 x 0,75 x 0,42 = 49,7 (T/m) Tiết diện cừ chọn phải thỏa điều kiện: Mtt ≤ m.Ko σ w (theo trang 102 Công Trình Bến Cảng-NXBGTVT) W= tt M tt m.Ko.σ M :momen tính toán m= 0,8 : hệ số làm việc Ko=1,0 : hệ số đồng vật liệu làm cừ σ : ứng suất cho phép vật liệu làm cừ σ = 2500 KG/cm2 ( Theo 7.14 22TCN 207.92 thép dùng cho cừ thép loại BCT3 π c4.) W: momen kháng uốn tiết diện cừ W= M tt 49,7 m.Ko.σ = 0,8.1,0.2500 = 0,02485 =>W=2485 cm3 < [W]=3700 cm3 Vậy cừ chọn hợp lý Kiểm tra theo điều kiện quay tường quanh điểm gắn neo ( Điều 20.13 22TCN 207.92) m nc.n.mđ.Mq ≤ k Mg n nc= : lực số tổng hợp tải trọng n= 1,25 : hệ số vượt tải mđ= 1,5 : hệ số điều kiện làm việc ( Bảng 16 22TCN 207.92) m= 1,15 ( Điều 13.19 22TCN 207.92) kn: hệ số đảm bảo, kn = 1,15 đối công trình cấp III => 1,25 x 1,5 Mq ≤ Mg Mq = 104,1 x 16,45 + 22,2 x = 1823,5 Tm Mg = 1,065x x 0,97 + 0,65x 0,25 +197,9 x 29,17=5773,9Tm => VT= 1,25 x 1,5 Mq = 1,25x1,5x1823,5=3419,1 Tm VP= Mg = 5773,9 Tm Vậy VT< VP => Điều kiện ổn đònh thoả VII Tính toán phận neo: Chiều dài neo đïc xác đònh sau: Lmin=31.82 Cát san lấp þ=40 γ=1.8T/m Bùn sét þ=3.25 γ=1.47T/m Cát hạt trung þ=31.05 γ=1.91T/m Vậy chiều dài neo : Ln=31,82m 1) Thanh neo: a) Trò số thành phần nội lực neo : ( Điều 20.18 22TCN 207.92) R’a = mb.ma.Ra.la mb=1 : hệ số điều kiện làm việc ma : hệ số xét phân bố lại áp lực lên tường mặt ma =1,5 neo không căng trước Ra = 44,25 T/m : phản lực neo xác đònh theo đồ giải la = 1,68 m : bước neo dọc tuyến bến => R’a = x 1,5 x 29,25 x 1,68 = 73,71 (T) b) Đường kính neo: Đường kính dây neo tính toán theo công thức: theo PL4-trang 142 22TCN207-92 d a = 1.13 * với α = , k *n *n*m * R n c a a cos α * R * γ y c R R = y γ m = 1.05 y yn thép BCT 3CΠ ⇒ σ = 2300 Kg / cm t m tra giáo trình Kết Cấu Thép –Trần Thò Thôn  R = 219kg / cm y ma =0,95 hệ số phụ điều kiện làm việc (tra bảng 12 22TCN207-92) kn=hệ số đảm bảo xét đến cấp công trình lấy theo trang 46 22TCN 20792 Công trình cấp III kn=1.15 -nc –hệ số tổ hợp tải trọng lấy 1.0 -n hệ số vượt tải n=1,25 γ = 0.9 hệ số điều kiện làm việc theo TCVN 44-70 c Vậy đường kính dây neo là: d a = 1.13 * , k *n *n*m * R n c a a = 1.13 * cos α * R * γ y c 1.15 * * 1.25 * 0.95 * 73710 =8,07cm 2190 * 0.9 * Vậy chọn thép có đường kính da=80 mm 2.Tính toán neo: Giả sử: chiều sâu đỉnh neo : t1=2,0 m Chiều sâu đáy neo : t2=4,0 m q=4T/m 12.42T/m Eb Ra 21.62T/m Điều kiện ổn đònh neo đơn: 2.33T/m Ea 2.76T/m m nc.n.mđ Ra ≤ k ( Ep-Ea) ( Điều 20.24 22TCN 207.92) n nc=1 : hệ số tổng hợp tải trọng n= 1,25 : hệ số vượt tải mđ = 1,5 : hệ số điều kiện làm việc ( ổn đònh neo) m = 1,5 :hệ số điều kiện làm việc kn= 1,15 : hệ số đảm bảo ( công trình cấp III) Ra = 29,25 T/m : phản lực neo Ea,Eb tổng áp lực đất chủ động bò động tính từ phạm vi đáy đến mặt bãi Eb-Ea = 52,04-8,23=43,81 (T) 1,5 Ta có : x 1,25 x 1,5 x 29,25 = 54,84 < 1,15 x 43.81 = 57,14 Vậy điều kiện kiểm tra ổn đònh neo thoã mãn Bố trí vò trí gắn neo cách đáy neo : 0,5hb=0,5 x 2,1 =1.05(m) 3.Thiết kế neo kết cấu BTCT có gờ: Chiều dày : d= 0,3 m Chiều cao : hb = m Chiều dài : lb = m Kích thước gờ : 0,3m x 0,3m ( hình vẽ) Theo 20.15 22TCN 207.92, nội lực M Q neo BTCT có gờ xác đònh sau: a) Trong bản: Xác đònh gối có đầu công xôn chòu tải tên 1m qb= ( lb +∆) Ra lb xhb ∆ = 0,2 m khe hở hai neo Ra = 19,94 T qb2 = (3 + 0,2) x 29,25 =15,6 T/m2 3x2 Các giá trò nội lực tính bản( Cắt 1m chiều dài) ql 15,6 x0,3  Mb = = =2,8 Tm 2 ql 15,6 x1,8  Qb = = =14,04 T 2 b) Trong gờ: Xc đònh dầm hổng ngàm cao độ gắn neo ( chiều cao gắn neo) qd= 0,5 x(l b + ∆) Ra 0,5 x(3 + 0,2)29,25 = = 23,4 T/m hb nội lực tính toán dầm gờ: ql 23,4 x12 Md= = =11,7 Tm 2 ql 23,4 x1 Qd= = =11,7 T 2 qd M qb Q Q M Q c)Tính toán dầm mũ: Dầm mũ BTCT tiết diện chữ nhật 40x60 cm đổ chỗ Dầm mũ tính toán côngxôn chòu áp lực ngang đất dầm mũ lk = Ea cừ lk: chiều dài côngxôn tính toán p lực chủ động đất lên côngxôn Với lk=lo+ a Ea = 1 λ a1 x γ 1.l2k = x 0,2174 x 1,8 x 0,3252 = 0,02.T 2 Momen ngàm: 3 M= lk.Ea = x 0,325 x 0,02 = 0,00216 T/m Nội lực xuất neo dầm mũ nhỏ, bố trí thép cho dầm mũ neo theo cấu tạo VIII Kiểm tra ổn đònh tường cừ: 1)Ổn đònh trượt phẳng: Sơ đồ tính thể hình vẽ: 31.82 q=4T/m2 MNTT W4 G4 W3 10.2 10.5 G3 α3 G2 G1 5.20 12.9 Eb 2.71T/m Ea 3.12T/m 5.43 W2 W1 q=4T/m2 β= α2 α1= Bùn sét þ=3.25 γ=1.47T/m Cát hạt trung þ=31.05 γ=1.91T/m Trượt phẳng cừ có neo xét đến khối đất giữ cừ neo Điều kiện ổn đònh là: ∑Wi + Ea + Hw ≤ m (E + W ) (1) b i =1 m = 1,2 : hệ số điều kiện làm việc Hw = : áp lực sóng Ea : áp lự đất chủ động tác dụng lên neo (hình vẽ) Ea = (2,71+3,12)x 2,1 =6,12 T Eb : áp lực đất bò động giữ chân cừ Eb = 6,79 x12,9 9,2 +(18,98+45,2) =339,02T 2 W: với i=1.2.3 : lực gây trượt nguyên tố I có chiều rộng bò nằm lăng thể trượt chủ động đất Gi ϕ Wi = tg (α i +ϕ i ) Với α i =450 - 2i W4 : lực giữ lăng thể bò động neo G4 W4 = tg ( β +ϕ ) Với β = 450 + ϕ4 Gi: trọng lượng thân nguyên tố đất Cát san lấp þ=40 11.50 γ=1.8T/m 12,9 9.20 Gi =Fi1 γ + ∑ Fin’ γ n ’ n =1 Fi1: diện tích phần đất MNTT thuộc lớp đất dãi phân tố i Fin’: diện tích phần đất nằm MNTT đất phân tố i γ 1n , γ n ' : dung trọng tự nhiên đẩy lớp đất Kết tính toán thể bảng Bảng tính giá trò Gi Bảng tính giá trò Wi Ta có ∑ Wi = 384,2(T) i =1  VT(1) = 384.2 + 6,12 = 390,3 (T)  VP(1) = 1,2.(339,02 + 6,15) =414,2(T)  VT ≤ VP Vậy ổn đònh trượt phẳng thoả IX TÍNH ĐỘ VÕNG CỦA CỪ: Độ võng tường cừ mặt cắt i xác đònh theo công thức: Mφi Fi= B (Phụ lục 7/22TCN207-92) k Trong đó: Møi = ηη φ y i (hình vẽ) Bk= ExI : Độ cứng cấu kiện cừ thép + E=2.1x107 T/m2 + I=92452cm4 Sơ đồ tính toán độ võng cho cừ : BIỂU ĐỒ ÁP LỰC ĐẤT A O I BIỂU ĐỒ MOMENT UỐN RA B 10 11 13 14 15 16 17 18 19 Biểu đồ M∅ι P∅ι 10 12 C I' 11 12 J 13 14 15 16 17 F yi độ võng fi(m) Độ võng cừ lớn fmax=0.084m Với tính toán cừ đảm bảo làm việc độc lập với bến theo đề xuất