Tường chắn đất bán trọng lực BTCT có lưng thẳng đứng, tường cao 8m, chắn giữ khối đất ngang sau tường. Đất chắn giữ có trọng lượng riêng, = 18.5 kN/m3; Gs = 2.68; độ ẩm = 18%. ma sát trong = 280, lực dính c'''' = 0 kPa. Bỏ qua ma sát đất – tường, xác định hệ số an v quanh điểm O trong các trường hợp sau: AĐiều kiện ban đầu với những chỉ tiêu cơ lý trên BPhía trên tường chắn có tải phân bố đều với giá trị q = 40 kPa CMưa làm bão hòa hoàn toàn đất, giả thiết góc ma sát trong , lực dính c’ là không đổi. Yêu cầu: trình bày các nội dung sau: 1.Tính toán hệ số an toàn theo số liệu cụ thể từng nhóm cho trong bảng dưới, nội dung tính toán bao gồm a.Xác định hệ số an toàn trong 3 trường hợp trên. b.Lập biểu đồ tương quan như trong bảng 2.Kết luận, nhận xét hệ số an toàn ổn định tường, đưa ra một số thông số tường tối ưu.
Phân tích ổn định tường chắn đất GVHD: TS Nguyễn Minh Đức PHÂN TÍCH ỔN ĐỊNH TƯỜNG CHẮN ĐẤT Cho tường bán trọng lực hình vẽ Tường chắn đất bán trọng lực BTCT có lưng thẳng đứng, tường cao 8m, chắn giữ khối đất ngang sau tường Đất chắn giữ có trọng lượng riêng, = 18.5 kN/m3; Gs = 2.68; độ ẩm = 18% ma sát = 280, lực dính c' = kPa Bỏ qua ma sát đất – tường, xác định hệ số an v quanh điểm O trường hợp sau: A Điều kiện ban đầu với tiêu lý B Phía tường chắn có tải phân bố với giá trị q = 40 kPa C Mưa làm bão hòa hồn tồn đất, giả thiết góc ma sát , lực dính c’ khơng đổi u cầu: trình bày nội dung sau: Tính tốn hệ số an toàn theo số liệu cụ thể nhóm cho bảng dưới, nội dung tính tốn bao gồm a Xác định hệ số an toàn trường hợp b Lập biểu đồ tương quan bảng Kết luận, nhận xét hệ số an tồn ổn định tường, đưa số thơng số tường tối ưu Nhóm A (m) B (m) C (m) D (m) 1.5 2 NHÓM Biểu đồ tương quan cần thiết lập trường hợp Khoảng cách B vs Hệ số Fs chống lật tường quanh O Khối lượng bê tông tường vs Hệ số Fs chống lật tường quanh O Phân tích ổn định tường chắn đất GVHD: TS Nguyễn Minh Đức Phần 1: TÍNH TỐN HỆ SỐ AN TOÀN CHỐNG LẬT TƯỜNG TRƯỜNG HỢP A Tính hệ số an tồn Với A=3, B=1, C=2, D=2, z=10 Khơng có mạch nước ngầm Ta có: - Trọng lượng riêng đất chắn: = 18.5 kN/m3 = 18.5 kPa - Trọng lượng riêng bê tông: 25 kN/m3 = 25 kPa Tính áp lực chủ động Ea - Ứng suất tổng theo phương đứng - Áp lực nước lỗ rỗng - Ứng suất hữu hiệu: - Áp lực chủ động Ea - Lực tác dụng vào tường theo hình vẽ: Tính áp lực bị động Ep - Ứng suất tổng theo phương đứng - Áp lực nước lỗ rỗng - Ứng suất hữu hiệu: NHÓM 2 Phân tích ổn định tường chắn đất - Áp lực bị động Ep - Lực tác dụng vào tường theo hình vẽ: GVHD: TS Nguyễn Minh Đức Chia tường thành phần sau: Xét tường chắn có chiều dài 1m: P1: - Khối lượng bê tông P1: - Khoảng cách từ trọng tâm P1 đến O: NHÓM Phân tích ổn định tường chắn đất - GVHD: TS Nguyễn Minh Đức Moment tác dụng lên O P1 (chiều hình trên): P2: - Khối lượng bê tông P2: - Khoảng cách từ trọng tâm P2 đến O: - Moment tác dụng lên O P2 (chiều hình trên): P3: - Khối lượng bê tông P3: - Khoảng cách từ trọng tâm P3 đến O: - Moment tác dụng lên O P3 (chiều hình trên): P4: phần đất chắn giữ - Khối lượng bê tông P4: - Khoảng cách từ trọng tâm P4 đến O: - Moment tác dụng lên O P4 (chiều hình trên): Ep: Áp lực bị động - Diện tích Ep: - Khoảng cách từ trọng tâm Ep đến O: - Áp lực bị động tác dụng lên O (chiều hình trên): Ea: Áp lực chủ động - Diện tích Ea: - Khoảng cách từ trọng tâm Ea đến O: - Áp lực chủ động tác dụng lên O (chiều hình trên): Kết tính tốn bảng dưới: NHĨM Phân tích ổn định tường chắn đất Trường hợp B=1m - Tên P1 P2 P3 P4 (đất) Ep Ea Khối lượng kN.m/m 350.000 100.000 400.000 444.000 102.484 333.956 Tổng GVHD: TS Nguyễn Minh Đức Cánh tay đòn m 3.500 1.667 3.000 5.500 0.667 3.333 M (+) Chống lật kN.m 1225.000 166.667 1200.000 2442.000 68.322 M (-) Gây lật kN.m 1113.187 1113.187 5101.989 Hệ số an tồn Tương tự tính tốn với trường hợp B=1.5m, B=2m, B=3m, B=4m Trường hợp B=1.5m B=2m B=3m NHÓM Tên P1 P2 P3 P4 (đất) Ep Ea P1 P2 P3 P4 (đất) Ep Ea P1 P2 P3 P4 (đất) Ep Ea Khối lượng kN.m/m 375.000 100.000 400.000 444.000 102.484 333.956 Tổng Fs 400.000 100.000 400.000 444.000 102.484 333.956 Tổng Fs 450.000 100.000 400.000 444.000 102.484 333.956 Tổng Fs Cánh tay đòn m 3.750 2.167 3.500 6.000 0.667 3.333 M (+) Chống lật kN.m2/m 1406.25 216.667 1400.000 2664.000 68.322 M (-) Gây lật kN.m2/m 1113.187 1113.187 5755.239 5.17 4.000 2.667 4.000 6.500 0.667 3.333 1600 266.667 1600 2886 68.322 1113.187 1113.187 6420.989 5.77 4.500 3.667 5.000 7.500 0.667 3.333 2025.000 366.667 2000.000 3330.000 68.322 1113.187 1113.187 7789.989 7.00 Phân tích ổn định tường chắn đất B=4m P1 P2 P3 P4 (đất) Ep Ea 500.000 100.000 400.000 444.000 102.484 333.956 Tổng Fs GVHD: TS Nguyễn Minh Đức 5.000 4.667 6.000 8.500 0.667 3.333 2500 466.667 2400 3774 68.322 1113.187 1113.187 9208.989 8.27 Biểu đồ tương quan - Khối lượng bê tông tường (Tấn) 350+100+400=850kN 85 375+100+400=875kN 87.5 400+100+400=900kN 90 450+100+400=950kN 95 500+100+400=1000kN 100 Biểu đồ tương quan Fs B - Biểu đồ tương quan Fs khối lượng bê tơng tường NHĨM B (m) 1.5 Fs 4.58 5.17 5.77 7.00 8.27 Phân tích ổn định tường chắn đất GVHD: TS Nguyễn Minh Đức TRƯỜNG HỢP B Hệ số an tồn Phía tường chắn có tải phân bố với giá trị q = 40 kPa Thay tải phân bố q lớp đất có chiều dày : Áp lực Chủ động Ea q Bị động Ep NHÓM 225 40 37 225 37 Ka 0.361 0.361 Kp 2.77 81.233 14.441 102.484 Phân tích ổn định tường chắn đất - Áp lực chủ động Ea - Áp lực bị động Ep - Chia tường thành phần: NHÓM GVHD: TS Nguyễn Minh Đức Phân tích ổn định tường chắn đất - GVHD: TS Nguyễn Minh Đức Kết tính tốn bảng dưới: Trường hợp B=1m B=1.5m Tên P1 P2 P3 P4 (đất) Ep Ea1 Ea2 P1 P2 P3 P4 (đất) Ep Ea1 Ea2 P1 NHÓM Khối lượng kN.m/m 350.000 100.000 400.000 563.880 102.484 144.413 333.956 Tổng Fs 375.000 100.000 400.000 444.000 563.880 144.413 333.956 Tổng Fs 400.000 Cánh tay đòn m 3.500 1.667 3.00 5.500 0.667 5.000 3.333 M (+) Chống lật kN.m2/m 1225 166.667 1200 3101.34 68.322 M (-) Gây lật kN.m2/m 722.067 1113.187 1835.25 5761.330 3.14 3.750 2.167 3.500 6.000 0.667 5.000 3.333 1406.25 216.667 1400 3383.27 68.322 722.067 1113.187 1835.254 5755.240 3.53 4.000 1600.000 Phân tích ổn định tường chắn đất B=2m B=3m B=4m P2 P3 P4 (đất) Ep Ea1 Ea2 P1 P2 P3 P4 (đất) Ep Ea1 Ea2 P1 P2 P3 P4 (đất) Ep Ea1 Ea2 100.000 400.000 563.880 102.484 144.413 333.956 Tổng Fs 450.000 100.000 400.000 563.880 102.484 144.413 333.956 Tổng Fs 500.000 100.000 400.000 563.880 102.484 144.413 333.956 Tổng Fs GVHD: TS Nguyễn Minh Đức 2.667 4.000 6.500 0.667 5.000 3.333 266.667 1600.000 3665.220 68.3220 722.067 1113.187 1835.254 7200.210 3.92 4.500 3.667 5.000 7.500 0.667 5.000 3.333 2025.00 366.667 2000.000 4229.100 68.322 722.067 1113.187 1835.254 8689.090 4.73 5.000 4.667 6.000 8.500 0.667 5.000 3.333 2500.000 466.667 2400.000 4792.940 68.322 722.067 1113.187 1835.254 10227.970 5.57 Biểu đồ tương quan - Khối lượng bê tông tường (Tấn) 350+100+400=850kN 85 375+100+400=875kN 87.5 400+100+400=900kN 90 450+100+400=950kN 95 500+100+400=1000kN 100 Biểu đồ tương quan Fs B NHÓM B (m) 1.5 Fs 3.14 3.53 3.92 4.73 5.57 10 Phân tích ổn định tường chắn đất - GVHD: TS Nguyễn Minh Đức Trong phần Slip Surface chọn Left to right (bán kính trượt từ trái sang phải) Bước 3: Chỉnh sửa khổ giấy in - Vào menu Set Chọn Pagechỉnh kích thước khổ giấy Chọn Unit and Scaleđể chỉnh đơn vị điểm khổ giấy Để so sánh với tính tay chỉnh lại Chọn Axeschỉnh hệ lưới trục NHĨM 17 Phân tích ổn định tường chắn đất GVHD: TS Nguyễn Minh Đức Bước 4: Nhập tọa độ điểm, khai báo vật liệu - Vào menu KeyIn - Chọn Pointsnhập tọa độ điểm để vẽ tường chắn - Chọn Materialskhai báo vật liệu: Đất đắp (DATDAP) chọn theo Mohr-Coulombvới NHÓM Khai báo Tường chắn BTCT chọn Undrained (Phi=0)với (c chọn theo cường độ chịu nén bê tơng) 18 Phân tích ổn định tường chắn đất GVHD: TS Nguyễn Minh Đức Bước 5: Vẽ miền kín, gán vật liệu - Vào menu Draw Chọn Regions (vẽ miền kín) nối điểm tạo Bước lại Chọn Materials để gán vật liệu cho miền kín Bước 6: Vẽ Tâm trượt Bán kính trượt - Vào Draw chọn Slip Surface NHĨM 19 Phân tích ổn định tường chắn đất Chọn Grid vẽ Tâm trượt Chọn Radius vẽ Bán kính trượt Kết NHĨM GVHD: TS Nguyễn Minh Đức 20 Phân tích ổn định tường chắn đất GVHD: TS Nguyễn Minh Đức Bước 7: Gán tải, vẽ mực nước ngầm - Vào menu Draw - Chọn Surcharge Loadsđể gán tải phân bố trường hợp B (tải p=40 kN/m3) - Chọn Draw để vẽ với chiều cao tải đơn vị Chọn Pore-Water Pressure để vẽ mực nước ngầm trường hợp C NHĨM 21 Phân tích ổn định tường chắn đất GVHD: TS Nguyễn Minh Đức Sau chọn lớp đất bị ảnh hưởng mực nước ngầm ta nhấn Draw để vẽ Bước 8: Giải - Vào menu Tools chọn Solve Analyseschọn Start - Chấp nhận kết hệ số an tồn nằm lưới tâm trượt Kết tính tốn trường hợp A với: - B=1m NHĨM 22 Phân tích ổn định tường chắn đất - B=1.5m - B=2m NHÓM GVHD: TS Nguyễn Minh Đức 23 Phân tích ổn định tường chắn đất - B=3m - B=4m NHÓM GVHD: TS Nguyễn Minh Đức 24 Phân tích ổn định tường chắn đất GVHD: TS Nguyễn Minh Đức Kết tính tốn trường hợp B với: - B=1m NHĨM 25 Phân tích ổn định tường chắn đất - B=1.5m - B=2m - B=3m NHÓM GVHD: TS Nguyễn Minh Đức 26 Phân tích ổn định tường chắn đất - GVHD: TS Nguyễn Minh Đức B=4m NHĨM 27 Phân tích ổn định tường chắn đất GVHD: TS Nguyễn Minh Đức Kết tính tốn trường hợp C - B=1m - B=1.5m NHĨM 28 Phân tích ổn định tường chắn đất - B=2m - B=3m - B=4m NHÓM GVHD: TS Nguyễn Minh Đức 29 Phân tích ổn định tường chắn đất GVHD: TS Nguyễn Minh Đức Bảng tổng hợp kết Trường hợp A B (m) Fs 1.84 1.5 1.85 1.85 1.86 1.87 Trường hợp B B (m) Fs 1.61 1.5 1.61 1.62 1.63 1.64 Trường hợp C B (m) Fs 1.25 1.5 1.26 1.26 1.27 1.28 Phần 3: SO SÁNH, KẾT LUẬN VÀ GIẢI PHÁP So sánh - Trường hợp A - Trường hợp B - Trường hợp C Kết luận giải pháp NHĨM 30 Phân tích ổn định tường chắn đất - - - GVHD: TS Nguyễn Minh Đức Đối với trường hợp tăng kích thước B làm tăng moment chống lật cho phần tử tường chắn nên hệ số an toàn Fs tăng B tăng Trường hợp không chịu tải trọng phân bố phía tường chắn, khơng có tượng bảo hòa nước nên hệ số an tồn lớn trường hợp Trường hợp 2, phía tường chắn có tải trọng phân bố làm tăng thêm moment gây lật = q.kc.( cách tay đòn), hệ số an toàn giảm so với trường hợp Trường hợp bảo hòa nước: moment gây lật đất gây tăng có áp lực nước tạo nên, đồng thời moment chống lật đất tao tăng khơng đáng kể kích thước A nhở nhiều so với so với kích thước lớp đất gây lật => hệ số an toàn trường hợp nhỏ Từ trường hợp để đảm bảo tường chắn ổn định (Fs > 1.5), đảm bảo thông số kich thước tối ưu (về mặt khối lượng bêtông nhỏ ): A=3m B=1m C=0.5m D=0.5m Khối lượng bê tông: 26.88 Hệ số Fs: ThA: NHÓM Fs=2.94 ThB: Fs=2.14 ThC: Fs=1.62 31 ... Phân tích ổn định tường chắn đất - B=1.5m - B=2m NHÓM GVHD: TS Nguyễn Minh Đức 23 Phân tích ổn định tường chắn đất - B=3m - B=4m NHÓM GVHD: TS Nguyễn Minh Đức 24 Phân tích ổn định tường chắn đất. .. Phân tích ổn định tường chắn đất - B=1.5m - B=2m - B=3m NHÓM GVHD: TS Nguyễn Minh Đức 26 Phân tích ổn định tường chắn đất - GVHD: TS Nguyễn Minh Đức B=4m NHÓM 27 Phân tích ổn định tường chắn đất. .. - B=1.5m NHĨM 28 Phân tích ổn định tường chắn đất - B=2m - B=3m - B=4m NHĨM GVHD: TS Nguyễn Minh Đức 29 Phân tích ổn định tường chắn đất GVHD: TS Nguyễn Minh Đức Bảng tổng hợp kết Trường hợp