Bài giảng Bê tông cốt thép 2: Kết cấu tường chắn - Nguyễn Hữu Anh Tuấn

Bài giảng Bài giảng Bê tông cốt thép 2: Kết cấu tường chắn - Nguyễn Hữu Anh Tuấn cung cấp cho người học các kiến thức: Khát quát, các yêu cầu thiết kế tường chắn bê tông cốt thép, biện pháp tăng ổn định tường chắn,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

19/01/2016 NGUYỄN HỮU ANH TUẤN TĨM TẮT BÀI GIẢNG MƠN HỌC KẾT CẤU BTCT KẾT CẤU TƯỜNG CHẮN Thời lượng: tiết tuannguyen@swin.edu.au TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH Leet, K and Bernal, D (1997) Reinforced concrete design, 3rd edn., McGraw-Hill Mosley, W H and Bungey, J H (1987) Reinforced concrete design, 3rd edn., Macmillan Education Nilson, A., Darwin, D and Dolan, C (2010) Design of concrete structures, McGraw-Hill Pillai, S and Menon, D (2005) Reinforced Concrete Design, 5th edn., McGraw-Hill Warner, R F., Rangan, B., Hall, A and Faulkes, K (1998) Concrete structures, Longman N.H.A.Tuan 19/01/2016 KHÁI QUÁT Tường chắn sử dụng để đảm bảo ổn định đất vật liệu khác cách giữ không cho chúng bị trượt khỏi cung trượt tự nhiên chúng KHÁI QUÁT Phân loại - Tường chắn trọng lực: gạch đá, bê tơng; hình khối lớn, dùng trọng lượng thân tường để đảm bảo ổn định; chủ yếu chịu nén; chiều cao thường không vượt 3m, khơng có cốt thép có cốt thép chịu co ngót nhiệt độ - Tường chắn BTCT dạng mềm chịu nén uốn: thành móng BTCT mỏng nên trọng lượng thân tường không lớn Độ ổn định đảm bảo chủ yếu trọng lượng khối đất đắp đè lên móng N.H.A.Tuan 19/01/2016 KHÁI QUÁT Một số dạng tường chắn BTCT chịu nén uốn - Tường công-xon không sườn: 2,5-6m; phổ biến, kinh tế, thi công đơn giản - Tường có sườn đứng: cao 6-7,5m; sườn đứng làm tăng độ cứng thành tường giúp thành tường làm việc ô liên tục KHÁI QUÁT Một số dạng tường chắn BTCT chịu nén uốn N.H.A.Tuan 19/01/2016 KHÁI QUÁT Xác định sơ kích thước l BẢN MĨNG b= (0,4-0,7)h ; phần móng trước (mũi) rộng = (0,3-0,4)b b giảm móng tựa lên đất tốt khối đất cần chắn cát sỏi; b tăng đất đáy móng lớp đất cần chắn có chất lượng thấp, có hoạt tải tác dụng mặt đất gần đỉnh tường KHÁI QUÁT Xác định sơ kích thước Bố trí chốt chống trượt Chiều dày móng: - Tường khơng sườn: (1/12-1/8) h - Tường có sườn: h/30 Có thể bố trí chốt chống trượt để tăng áp lực bị động N.H.A.Tuan 19/01/2016 KHÁI QUÁT Xác định sơ kích thước BẢN THÀNH Chiều dày thành tường đáy thường lớn chiều dày đỉnh tường Khi h ≤ 3m khơng thay đổi chiều dày thành • Tường công-xon : dày (1/14 -1/10)h đáy; ≥ 200mm đỉnh • Tường có sườn đứng: chiều dày thành ≈ h/40 SƯỜN ĐỨNG Khoảng cách l = (0,8 ÷ 1,2 ) h Chiều dày ≈ l/10 l ≈ h/2 Các yêu cầu thiết kế tường chắn BTCT Áp lực tiêu chuẩn đáy móng khơng vượt q cường độ tiêu chuẩn đất; Ổn định lật áp lực tính tốn gây ra; Ổn định trượt áp lực tính tốn gây Đảm bảo điều kiện cường độ cho phận tường chắn Thốt nước: bố trí lỗ nước đường kính 100mm phân bố cách khoảng từ 1,5 đến 3m mặt thành tường, ống tiêu nước có đường kính 150-200mm chạy dọc theo đáy tường có sỏi bao quanh N.H.A.Tuan 19/01/2016 TẢI TRỌNG • Tĩnh tải: trọng lượng tường, trọng lượng đất đắp đáy • Hoạt tải dài hạn: áp lực ngang đất nước bão hòa nước • Hoạt tải ngắn hạn: xe cộ, hàng hóa, người máy móc thiết bị, vv… Áp lực đất lên tường chắn Áp lực chủ động mặt đất nằm ngang TẢI TRỌNG Áp lực đất lên tường chắn Áp lực chủ động mặt đất nằm ngang ka = − sin ϕ + sin ϕ p a = nk a γh Ha = 1 p a h = nk a γh 2 n = 1,1-1,2 hệ số độ tin cậy Lớn thực tế, khơng an tồn N.H.A.Tuan 19/01/2016 TẢI TRỌNG Áp lực đất lên tường chắn Áp lực chủ động mặt đất nằm nghiêng  cos δ − cos δ − cos ϕ k a = cos δ   cos δ + cos δ − cos ϕ      Ha = Pa cosδ TẢI TRỌNG Áp lực đất lên tường chắn có hoạt tải mặt đất hs = N.H.A.Tuan p γ p a1 = nk a γh H a1 = nk a γh 2 p as = nk a γhs = nk a p H as = p as h = nk a γhhs 19/01/2016 TẢI TRỌNG Áp lực đất lên tường chắn có hoạt tải mặt đất  h2  H a = H a1 + H as = nk a γ  + hhs    za = h + 3hhs 3(h + 2hs ) Nếu hoạt tải tác dụng cách đỉnh tường khoảng: TẢI TRỌNG Áp lực đất lên tường chắn Áp lực bị động kp = + sin ϕ − sin ϕ p p = k p γh' Hp = N.H.A.Tuan 1 p p h' = k p γh' 2 19/01/2016 ỔN ĐỊNH LẬT - Moment chống lật M cl = ∑ Gi xi - Moment gây lật M l = H a za - Điều kiện để tường không bị lật M cl ≥ kl Ml -Lưu ý: • Có thể dùng điểm lật O1 thay cho O • Có thể lấy n = 0,9 cho G 1,1-1,2 cho Ha • Kl khơng nhỏ 1,5 ỔN ĐỊNH LẬT Xét ổn định lật từ điều kiện ổn định giới hạn, có kể đến hệ số nền đất móng tường chắn: e0 ≤ e0 gh e0 = M N M = H a z a + G1e1 + G4 e4 − (G3 + Gs )e3 N = G1 + G2 + G3 + G4 + Gs 12 Nz 1 e0 gh =  b − 2 k z0 = N.H.A.Tuan     G1 z1 + G2 z + G3 z + G z + Gs z s N 19/01/2016 ỔN ĐỊNH TRƯỢT - Lực chống trượt F = fN + H p f hệ số ma sát đáy tường đất - Điều kiện để tường không bị trượt F ≥ k tr Ha Ktr không nhỏ 1,3 ỔN ĐỊNH NỀN c σ max, = N c  6e0  1 ±  b  b  c σ max ≤ Rđc c σ ≥0 e0 ≤ b / hay b / ≤ a ≤ 2b / Chọn kích thước móng cho điểm đặt hợp lực C nằm khoảng 1/3 chiều rộng móng N.H.A.Tuan 10 19/01/2016 Một số biện pháp tăng ổn định tường chắn - Thay đổi loại đất đắp sau tường: tốt sử dụng loại đất rời có góc ma sát lớn nhằm giảm áp lực ngang - Tăng cường biện pháp thoát nước cho đất phía sau tường: bố trí rãnh nước mặt, hệ thống thoát nước ngầm - Bổ sung sườn ngang đỡ thêm khối đất nằm ngồi phạm vi móng tường - Tạo mặt gồ ghề cho đáy tường chắn, bố trí đáy nghiêng phía mặt sau tường bổ sung mấu (gờ, trụ, cọc ngắn) để tận dụng lực dính đất đáy nhằm tăng khả chống trượt phẳng, chống lật cho tường chắn - Sử dụng neo đất TÍNH TỐN CÁC BỘ PHẬN CỦA TƯỜNG CHẮN KHƠNG SƯỜN Tính thành dạng cơng-xon N.H.A.Tuan 11 19/01/2016 TÍNH TỐN CÁC BỘ PHẬN CỦA TƯỜNG CHẮN KHƠNG SƯỜN Tính móng dạng cơng-xon TÍNH TỐN CÁC BỘ PHẬN CỦA TƯỜNG CHẮN KHƠNG SƯỜN Ví dụ bố trí cốt thép N.H.A.Tuan 12 19/01/2016 TÍNH TỐN CÁC BỘ PHẬN CỦA TƯỜNG CHẮN CĨ SƯỜN TÍNH TỐN CÁC BỘ PHẬN CỦA TƯỜNG CHẮN CĨ SƯỜN Tính sườn đứng Xem sườn đứng cơngxon ngàm mặt móng, chịu tải trọng ngang (pa × l) với pa áp lực đất chủ động l khoảng cách sườn N.H.A.Tuan 13 19/01/2016 TÍNH TỐN TƯỜNG CHẮN CĨ SƯỜN Tính sườn đứng Khi tính cốt thép dọc cho sườn, kể phần thành đóng vai trò cánh chịu nén tham gia chịu lực với sườn, tức sườn đứng tính cấu kiện có tiết diện chữ T TÍNH TỐN TƯỜNG CHẮN CĨ SƯỜN Tính thành N.H.A.Tuan 14 19/01/2016 TÍNH TỐN TƯỜNG CHẮN CĨ SƯỜN Bản móng - Bản móng chịu tác dụng phản lực đất với trọng lượng đất đắp hoạt tải bên - Bản móng trước (I): tính cơng-xon ngàm vào mép thành - Bản móng sau: phần (II) tính hai phương ngàm ba cạnh vào thành sườn đứng; phần (III) chủ yếu chịu uốn theo phương dọc chiều dài tường, tính dầm liên tục gối lên sườn đứng VÍ DỤ TÍNH TỐN Đề Thiết kế phương án tường chắn bê tông cốt thép nằm hai cao trình đất chênh lệch khoảng 3,5 m Trên mặt đất có hoạt tải trọng lượng hàng hóa p = kPa, với phạm vi tác dụng kéo dài đến đỉnh tường Hệ số ma sát đáy móng đất f = 0,5 Đất có trọng lượng riêng γ =18 kN/m3, góc ma sát ϕ =300 Nền đất móng có cường độ tiêu chuẩn 100 kPa hệ số 8000 kN/m3 N.H.A.Tuan 15 19/01/2016 VÍ DỤ TÍNH TỐN Giải tóm tắt Dự kiến dùng tường chắn BTCT dạng cơng-xon hình vẽ {SV cần trình bày cụ thể cách chọn sơ kích thước phận tường chắn} VÍ DỤ TÍNH TỐN Giải tóm tắt Tải trọng tác dụng Xét đoạn tường điển hình dài 1m, bỏ qua ảnh hưởng lớp đất mỏng nằm phía trước ngực tường (bị động) G1 = 26,25 kN; x1 = 1,05 m; z1 = 2,05 m G2 = 22,5 kN; x2 = 1,5 m; z2 = 0,15 m G3 = 113,4 kN; x3 = 2,1 m; z3 = 2,05 m G4 = 16,2 kN; xs = 2,1 m; zs = 3,8 m ΣGi = 178,35 kN; ka = 1/3 Ha = 54,72 kN za = 1,40 m N.H.A.Tuan 16 19/01/2016 VÍ DỤ TÍNH TỐN Giải tóm tắt Kiểm tra ổn định trượt N = 0,9 ΣGi = 160,52 kN F = fN = 80,26 kN Ha = 60,19 kN (tải tính tốn) ktr = 1,33 Đạt Kiểm tra ổn định lật (i) Thuần túy học Mcl = 0,9 ΣGi xi = 300,13 kNm Ml = Ha za = 84,27 kN (tính với n =1,1) kl = 3,56 Đạt VÍ DỤ TÍNH TỐN Giải tóm tắt Kiểm tra ổn định lật (ii) Độ lệch tâm giới hạn (n =1,1 cho Ha = 0,9 cho Gi) a = 1,34 m e0 = 0,16 m e0gh = 1,10 m e0 < e0gh N.H.A.Tuan 17 19/01/2016 VÍ DỤ TÍNH TỐN Giải tóm tắt Kiểm tra ổn định đất móng tường (Dùng tải trọng tiêu chuẩn; n =1 cho Gi Ha) a = 1,44 m e0 = 0,06 m < b/6 c σ = 52,3 kPa c σ max = 66,6 kPa VÍ DỤ TÍNH TỐN Giải tóm tắt Tính thành tường 1 k aγh13 + k a ph12 = 61,25 kNm Mc = M = 67,38 kNm As ≈ 830 mm2 (h0 = 250 mm; thép AIII) - Chọn thép - Cắt thép cần thiết (cần tính điểm cắt lý thuyết & điểm cắt thực tế) 1  M ( z ) = 1,1 ×  k a γz + k a pz  = M gh 6  N.H.A.Tuan Moment tiêu chuẩn 18 19/01/2016 VÍ DỤ TÍNH TỐN Giải tóm tắt Tính móng tường CÂU HỎI ÔN TẬP Tác dụng tường chắn? Mô tả loại tường chắn phổ biến BTCT? Ảnh hưởng hoạt tải mặt đất đến áp lực ngang tác dụng lên tường chắn? Các yêu cầu thiết kế tường chắn? Trình bày ngắn gọn cách tính tốn theo cường độ phận tường chắn bê tông cốt thép không sườn? Làm lại tập thiết kế phần ví dụ, theo hướng giảm bề rộng móng bố trí thêm chốt chống trượt N.H.A.Tuan 19 ... dạng cơng-xon TÍNH TỐN CÁC BỘ PHẬN CỦA TƯỜNG CHẮN KHƠNG SƯỜN Ví dụ bố trí cốt thép N.H.A.Tuan 12 19/01/2016 TÍNH TỐN CÁC BỘ PHẬN CỦA TƯỜNG CHẮN CĨ SƯỜN TÍNH TỐN CÁC BỘ PHẬN CỦA TƯỜNG CHẮN CĨ SƯỜN... Tính móng tường CÂU HỎI ƠN TẬP Tác dụng tường chắn? Mô tả loại tường chắn phổ biến BTCT? Ảnh hưởng hoạt tải mặt đất đến áp lực ngang tác dụng lên tường chắn? Các yêu cầu thiết kế tường chắn? Trình... lớn, dùng trọng lượng thân tường để đảm bảo ổn định; chủ yếu chịu nén; chiều cao thường khơng vượt 3m, khơng có cốt thép có cốt thép chịu co ngót nhiệt độ - Tường chắn BTCT dạng mềm chịu nén