Bài giảng Cơ học đất - Chương 5 Áp lực đất lên tường chắn

CHƯƠNG V ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN (Lateral Earth Pressure) Retaining Wall NỘI DUNG §5.1 Mở đầu §5.2 Các loại áp lực đất điều kiện sản sinh chúng §5.3 Xác định áp lực đất tĩnh §5.4 Xác định áp lực đất lên tường chắn theo lý luận Rankine §5.5 Xác định áp lực đất theo lý luận Coulomb §5.1 MỞ ĐẦU Mở đầu I Khái niệm tường chắn đất Cơng trình phận cơng trình có nhiệm vụ chủ yếu chắn giữ đất, VD: tường chắn bờ dốc, sườn đồi, mố cầu bên bờ, tường bên cống nước… Hình 1: Tường đỡ mái dốc đất Mở đầu Hình 2: Mố cầu bên bờ Hình 3: Tường bên cống & tường bên cơng trình ngầm Mở đầu retaining  wall Road Train Hình 4: Tường chắn đất cơng trình giao thơng Mở đầu highway Hình 5: Ứng dụng tường chắn đất giao thông Mở đầu warehouse ship sheet pile Hình 6: Ứng dụng tường chắn đất cảng biển Mở đầu 10 High‐rise building basement wall Hình 7: Ứng dụng tường chắn đất xây dựng dân dụng III Xác định áp lực đất chủ động 79 Chú ý Trong trường hợp lưng tường thẳng đứng (α = 0), mặt tường trơn nhẵn (δ = 0), mặt đất nằm ngang (β = 0) Cường độ áp lực đất chủ động độ cao z ta lấy đạo hàm Ecđ z Như vậy, biểu đồ cường độ áp lực đất chủ động (pcđ) theo chiều cao tường có dạng tam giác Điểm đặt áp lực đất chủ động Ecđ cách chân tường H/3, có phương nghiêng với pháp tuyến lưng tường góc 𝛿 III Xác định áp lực đất chủ động 80 Chú ý: Hình biểu thị giá trị cường độ phương tác dụng III Xác định áp lực đất chủ động 3.2 Phương pháp đồ giải -Giả thiết mặt trượt khác nhau, xác định lực tác dụng khối trượt -Biểu diễn lực đồ thị, dựa vào điều kiện cân khối trượt, xác định độ lớn, phương chiều lực tác dụng -Nối điểm véctơ lực đẩy E để tạo thành đường cong m1m2…Vẽ đường thẳng đứng tiếp xúc với đường cong m -Kẻ đoạn mn song song với véctơ lực đẩy E Độ dài đại số đoạn mn độ lớn áp lực chủ động Ecđ cần tìm 81 III Xác định áp lực đất chủ động Nguyên lý xác định áp lực đất chủ động theo PP đồ giải 82 III Xác định áp lực đất chủ động Điểm đặt Ecđ xác định gần cách từ trọng tâm G khối trượt ABC kẻ đường song song với mặt trượt BC, đường gặp lưng tường O, điểm đặt Ecđ 83 IV Xác định áp lực đất bị động 84 4.1 Phương pháp giải tích Giả thiết mặt trượt bị động BC bất kỳ, lực tác dụng lên khối trượt: IV Xác định áp lực đất bị động 85 Xét điều kiện cân khối trượt ABC dùng phương pháp tìm cực trị để tính tốn áp lực chống & áp lực bị động đất Từ tam giác lực ta có: Dùng PP cực trị hàm trên: IV Xác định áp lực đất bị động 86 Nhận xét Nếu lưng tường thẳng đứng (𝛼=0); mặt tường trơn nhẵn (𝛿 = 0) mặt đất nằm ngang (𝛽 = 0) Kbđ = tg2(450+  Cường độ áp lực đất bị động điểm theo chiều cao tường IV Xác định áp lực đất bị động Tính tốn áp lực đất bị động theo phương pháp giải tích 87 IV Xác định áp lực đất bị động 88 Như vậy, biểu đồ cường độ áp lực đất bị động (pbđ) theo chiều cao tường có dạng tam giác Điểm đặt áp lực đất bị động Ebđ cách chân tường H/3; phương nghiêng góc với lưng tường góc 𝛿 Chú ý: biểu đồ phân bố áp lực đất bị động, biểu thị giá trị cường độ phương tác dụng IV Xác định áp lực đất bị động 89 4.2 Phương pháp đồ giải Trước tiên cần giả thiết mặt trượt bất kỳ, xác định lực tác dụng lên khối trượt & dựa vào điều kiện cân khối trượt để → độ lớn, phương, chiều lực tác dụng Giả thiết mặt trượt khác nhau, xác định lực lên mặt trượt giả thiết biểu diễn chúng lên đồ thị, đường cong qua điểm véctơ lực chống E (đường cong có dạng đường cong lõm so với phương trọng lượng W, với trường hợp áp lực đất chủ động đường cong lồi) Từ xác định Emin, độ lớn áp lực bị động Ebđ Điểm đặt Ebđ xác định gần tương tự trường hợp xác định áp lực đất chủ động 90 91 Tinh ap luc dat va ap luc nuoc Bieu do ap luc tac dung len tuong chan Bieu do ap luc tac dung len tuong chan 9 ‐8.7 ‐20.0 ‐10.0 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 20 40 60 80 100 Chieu cao tuong chan, m Chieu cao tuong chan, m 0.0 5.9 Ap luc dat Ap luc nuoc Ecd=175.1KN/m L= 2.02m 52.2 Ung suat, KN/m2 Ung suat, KN/m2 80 92 Ap luc tong Bieu do ap luc tac dung len tuong chan Bieu do ap luc tac dung len tuong chan 9 ‐8.68 ‐20.00 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 140.00 ‐20.0 5.93 Ap luc tong 0.0 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 120.0 140.0 P=415.14 KN/m L= 2.0m P5m= 2075KN Ung suat, KN/m2 Chieu cao tuong chan, m Chieu cao tuong chan, m ‐8.68 ‐8.68 0 5.93 Ap luc dat Ap luc nuoc Ap luc tong 132.20 52.20 Ung suat, KN/m2 80 132.20 93 ... NỘI DUNG ? ?5. 1 Mở đầu ? ?5. 2 Các loại áp lực đất điều kiện sản sinh chúng ? ?5. 3 Xác định áp lực đất tĩnh ? ?5. 4 Xác định áp lực đất lên tường chắn theo lý luận Rankine ? ?5. 5 Xác định áp lực đất theo... kết cấu + Tường liền khối + Tường lắp ghép + Tường rọ đá + Tường đất có cốt 16 Lateral supports 17 18 ? ?5. 2 Các loại áp lực đất tác dụng lên tường Các loại áp lực đất lên tường 19 Áp lực đất gì?... > tường dịch chuyển phía khơng có đất Δ = tường đứng yên Δ < tường dịch chuyển phía đất đắp Các loại áp lực đất lên tường 29 Các loại áp lực đất lên tường 30 Nếu tường đứng yên, khối đất sau tường