6. Đóng góp của luận văn
4.1.4. Quy trình tính toán neo
4.1.4.1Xác định mặt trượt giới hạn
Xác định vị trí mặt trượt giới hạn để không đặt đoạn chiều dài liên kết của neo vào “vùng không mang tải trọng”. “Vùng không mang tải trọng” được định nghĩa là vùng đất giữa bề mặt trượt giới hạn và bề mặt mái dốc. Chiều dài đoạn neo không liên kết phải kéo dài hơn, qua khỏi mặt trượt giới hạn một đoạn tối thiểu là 1.5m sau bề mặt trượt giới hạn.
Hình 4.4: Giản đồ tính toán neo
4.1.4.2Tính toán lực căng của neo
Neo được đặt theo hướng hợp với phương pháp tuyến của mặt trượt một góc θ. Lực căng neo T sẽ được phân tích thành các thành phần vuông góc và song song với mặt trượt đều có tác dụng làm bờ dốc ổn định thêm. Khi có neo, hệ số ổn định được tính theo công thức:
(W cos cos ) tg Tsin
W sin T n (4-1) Trong đó:
W: Trọng lượng khối trượt;
α: Góc nghiêng của mặt trượt so với phương nằm ngang; T : Lực căng neo;
θ : Góc giữa phương của lực căng neo và phương pháp tuyến với mặt trượt; : Góc ma sát trong của đá
4.1.4.3 Thiết kế đoạn chiều dài không liên kết
Chiều dài không liên kết nhỏ nhất của neo là 1.5m cho neo bằng tao cáp dự ứng lực. Qui định giá trị chiều dài nhỏ nhất này nhằm giảm mất mát ứng suất trong quá trình truyền tải trọng vào kết cấu. Chiều dài đoạn không liên kết có thể dài hơn để thoả các yêu cầu:
Đặt chiều dài đoạn liên kết vào tầng đất đá có khả năng mang tải,
Đảm bảo sự ổn định tổng thể của hệ thống tường neo,
Chịu được chuyển vị theo thời gian.
Thông thường, chiều dài đoạn neo không liên kết có thể kéo dài một khoảng nhỏ nhất H/5 hoặc 1.5m về phía sau mặt trượt giới hạn để truyền tải trọng đến cột vữa phía trên đỉnh của vùng neo.
4.1.4.4Thiết kế đoạn chiều dài liên kết
Xác định khả năng truyền tải trọng của chiều dài đoạn liên kết được căn cứ vào các kinh nghiệm của các công trình trước, có xét đến phương pháp lắp đặt và phun vữa khác nhau. Với một loại đất đá cho trước, khả năng mang tải thực đạt được phụ thuộc vào phương pháp khoan, đường kính lỗ khoan, phương pháp phun vữa và áp lực vữa phun, chiều dài vùng liên kết. Khả năng chịu tải của từng neo được xác định bằng các thí nghiệm trước khi được chấp nhận. Theo kinh nghiệm, các giá trị thiết kế được lấy như sau:
Tải trọng thiết kế từ 260 kN đến 1160 kN: Các qui định này giúp cho bó cáp và các thiết bị tạo ứng suất có thể di chuyển bằng nhân công mà không cần sử dụng máy móc, thiết bị nâng chuyên dụng. Đường kính lỗ khoan thường nhỏ hơn 150mm.
Tổng chiều dài neo từ 9 đến 18m: Do các yêu cầu về điều kiện kỹ thuật hoặc yêu cầu về hình học, chiều dài một số neo cho tường có thể nhỏ hơn 9m. Chiều dài đoạn không liên kết tối thiểu là 4.5m. Chiều dài tối thiểu này nhằm giảm sự mất mát ứng suất không mong muốn trong suốt quá trình thử tải và mất mát do từ biến của cáp dự ứng lực.
Góc nghiêng của neo từ 10 đến 45 độ: Neo trong đất thường được lắp đặt với góc nghiêng từ 15 đến 35 độ mặc dù góc nghiêng từ 10 đến 45 độ có khả năng thi công được. Khi xác định góc nghiêng cần xem xét điều kiện chiều dài vùng liên kết phải ở phía sau mặt trượt giới hạn và ngàm vào trong lớp đất đá có khả năng chịu tải. Độ nghiêng lớn nhằm mục đích tránh các công trình tiện ích dưới đất, các móng của công trình liền kề, các điều kiện bắt buộc, hoặc tránh lớp đất yếu, khối đá. Neo được lắp đặt
càng gần với phương ngang càng tốt nhằm giảm lực theo phương đứng tác dụng lên kết cấu tường. Tuy nhiên, việc phun vữa với góc nghiêng nhỏ hơn 10 độ, đòi hỏi phải có các kỹ thuật đặc biệt.
4.1.4.5Xác định khoảng cách các neo
Bố trí khoảng cách neo hợp lý có thể giảm được momen uốn và chuyển vị ngang lớn nhất. Mỗi neo chịu tải trọng phần diện tích xung quanh và phải đảm bảo độ cứng kết cấu chống chuyển vị ngang và ảnh hưởng của các kết cấu dưới mặt đất đến góc nghiêng của neo.
Khoảng cách lớn nhất theo phương ngang của neo phải đảm bảo khả năng chịu tải trọng cho phép của neo và ảnh hưởng của nhóm neo giữa các neo gần kề nhau ( giảm khả năng chịu tải trọng của từng neo ) là nhỏ nhất.
Mỗi neo được thiết kế để chịu tải trọng của phần diện tích xung quanh, dựa vào khoảng cách theo phương ngang và đứng giữa các neo. Kích thước, cường độ của neo, phương pháp khoan và phun vữa, đường kính và chiều dài lỗ khoan được lựa chọn để đảm bảo rằng neo có thể mang được tải trọng trong suốt thời gian khai thác. Khoảng cách theo phương ngang và phương đứng của các neo khác nhau và phụ thuộc vào yêu cầu của từng dự án, có thể lựa chọn dựa vào các yếu tố sau:
Đảm bảo độ cứng của kết cấu để chống lại chuyển vị ngang,
Các kết cấu hiện hữu dưới mặt đất có thể ảnh hưởng đến vị trí và góc nghiêng của neo,
Phương án thiết kế được lựa chọn
4.1.4.6Tính toán bầu neo
Sau khi tính toán được lực căng neo, bố trí các neo, ta tiến hành tính toán bầu neo. Từ lực căng neo trên, theo tiêu chuẩn BS: 8081.1989 của Anh, ta dựa vào các giả thiết sau để tính toán :
Sự truyền tải trọng từ bầu neo sang đá xảy ra bằng ứng suất phân bố đều tác động lên toàn bộ chu vi bầu neo ;
Các đường kính của lỗ khoan và bầu neo là như nhau;
Pha hoại xẩy ra theo kiểu trượt tại bề mặt đá vữa hoặc tại bề mặt yếu hơn sát bên giao diện này ;
Không có sự dính bám cục bộ tại giao diện đá vữa. Ta có công thức tính toán chiều dài bầu neo như (4.2)
ult
DL
T (4-2)
Trong đó:
T : Lực căng neo.
D: Đường kính bầu neo (m) L: Chiều dài bầu neo (m)
ult
: Độ dính bám tới hạn giữa đá và vữa (kN/m2)