6.1 Phạm vi áp dụng
Cần áp dụng các quy định trong chơng này để thiết kế bến tờng cừ có bản giảm tải, bao gồm bản giảm tải, tờng cừ cừ phía trớc bản giảm tải và hệ cọc của bản giảm tải.
[Chú giải]
Bến tờng cừ có bản giảm tải thờng bao gồm bản giảm tải, tờng cừ để chắn đất phía trớc bản giảm tải và hệ cọc của bản giảm tải.Chơng này cho các quy định về tờng bến có bản giảm tải. Bản giảm tải trong nhiều trờng hợp đợc xây dựng nh tờng góc có hình L bằng bê tông cốt thép đổ tại chỗ và th“ ” ờng nằm dới mặt bãi, nhng đôi khi kết cấu bản giảm tải dạng hộp cũng đợc áp dụng để làm giảm trọng l- ợng của bản và tải trọng động đất tác động lên nó.
6.2 Nguyên tắc thiết kế
1) Việc thiết kế bến tờng cừ có bản giảm tải cần đợc tiến hành riêng rẽ cho tờng cừ, bản giảm tải và hệ cọc của bản.
2) Trong thiết kế bến tờng cừ có bản giảm tải, ổn định tổng thể công trình nh ổn định trợt, trợt cung tròn và lật phải đợc kiểm tra.
[Chú giải]
1) Tờng cừ nên đợc thiết kế theo hớng dẫn trong Chơng 5 Bến tờng cừ, còn bản giảm tải và hệ cọc của nó nên đợc thiết kế với các ngoại lực tác dụng nh phản lực của kết cấu phần trên tờng cừ, áp lực đất, hoạt tải trên mặt bến, trọng lợng bản thân, và tải trọng động đất nh đã hớng dẫn trong Phần 5, Chơng 4 Khả năng chịu lực của móng cọc.
2) Để phân tích ổn định tổng thể công trình, các quy định cho trong Chơng 4 Bến trọng lực nên đợc xem xét đối với trợt phẳng và lật, còn các quy định cho trong Phần 5, Chơng 6 ổn định của mái dốc nên đợc xem xét đối với ổn định trợt cung tròn. Việc kiểm tra ổn định trợt cung tròn đợc yêu cầu đối với nền đất yếu nhng nói chung không yêu cầu đối với nền đất tơng đối cứng nh đất cát hoặc đất pha cát.
6.3 Xác định chiều cao và chiều rộng của bản giảm tải
Cao trình đặt và hình dạng của bản giảm tải cần đợc xác định hợp lý khi xem xét các điều kiện về ngoại lực, chi phí và tính thuận tiện trong quá trình thi công.
[Chỉ dẫn kỹ thuật]
Việc thiết kế cao trình và hình dạng của bản giảm tải nên đợc tiến hành trên cơ sở xem xét cẩn thận các điểm sau đây:
(1) Khi chiều cao của bản giảm tải lớn và đáy bản nằm ở cao độ thấp, áp lực đất tác động lên tờng cừ có thể giảm đi, vì thế tiết diện ngang và chiều sâu chôn cừ sẽ nhỏ đi. Nhng điều này nói chung sẽ làm tăng trọng lợng của bản giảm tải, tơng ứng tải trọng động đất cũng lớn hơn. Chính vì thế dẫn
đến yêu cầu số lợng và chiều dài nền cọc dới bản giảm tải sẽ tăng lên. Nh vậy, cần phải tìm một giải pháp thích hợp sao cho chí phí là thấp nhất.
(2) Cao độ của đáy bản giảm tải nên đợc thiết kế thấp hơn cao độ mực nớc d để tránh hiện tợng nền cọc bị ăn mòn, bởi vì nền đất ở dới bản giảm tải có thể lún tạo nên khoảng trống sẽ đẩy mạnh sự
ăn mòn do có không khí.
- VIII. 31 -
Hình C-6.1.1. Kết cấu tờng cừ có bản giảm tải
(Dạng chữ L) Hình C-6.1.2. Kết cấu tờng cừ có bản giảm tải (Dạng khèi hép)
Tờng cọc ván
Cọc chống
Bản giảm tải Lỗ rỗng
Bản giảm tải
(3) Chiều rộng của bản giảm tải thờng đợc xác định sao cho bản giảm tải và mặt trợt chủ động của t- ờng cừ đợc vẽ từ đáy bến cắt nhau sao cho áp lực đất tác dụng lên tờng cừ đợc giảm đi. Đồng thời, chiều rộng này phải đảm bảo rằng hệ thống nền cọc dới bản giảm tải đợc bố trí một cách hợp lý.
6.4 áp lực đất và áp lực nớc d tác động lên tờng cừ.
áp lực đất và áp lực nớc d tác động lên tờng cừ đợc xác định trên cơ sở xem xét mối quan hệ tổng thể giữa đặc trng của kết cấu tờng với bản giảm tải.
[Chỉ dẫn kỹ thuật]
(1) Khi mặt trợt chủ động của tờng cừ xuất phát từ giao điểm giữa tờng cừ và đáy bến cắt qua bản giảm tải thì áp lực đất chủ động lên tờng cừ phải đợc xác định trên cơ sở giả thiết rằng đáy của bản giảm tải chính là mặt đất giả định nh thể hiện trong Hình T-6.4.1.
(2) áp lực nớc d tác động lên tờng cừ đợc tính toán giống nh trờng hợp không có bản giảm tải. Tuy nhiên, tải trọng do áp lực nớc d nên đợc lấy từ phần bên dới đáy của bản giảm tải(xem Hình T- 6.4.1).
(3) áp lực đất bị động phía trớc tờng cừ đợc tính toán theo hớng dẫn trong Chơng 5 Bến tờng cừ.
.
6.5 ThiÕt kÕ têng cõ
Chiều sâu chôn cừ trong đất cần phải đảm bảo đủ lớn để chịu đợc các ngoại tải tác dụng lên tờng cừ. Mặt cắt ngang của cọc cừ đợc tính toán theo bài toán kết cấu tờng cừ kết hợp với bản giảm tải sao cho ứng suất xuất hiện trong cừ không đợc lớn hơn ứng suất cho phép của vật liệu.
6.5.1 Chiều sâu chôn cừ [Chỉ dẫn kỹ thuật]
Chiều sâu chôn cừ của kết cấu tờng cừ có bản giảm tải cơ bản đợc thiết kế theo hớng dẫn trong 5.3 Thiết kế tờng cừ và 5.9 Những lu ý riêng trong thiết kế tờng cừ trên nền đất yếu với giả thiết là liên kết giữa tờng cừ và bản giảm tải là liên kết khớp và điểm đặt thanh neo đợc thay bằng cao trình
đáy bản giảm tải.
6.5.2 Mặt cắt ngang cọc cừ [Chỉ dẫn kỹ thuật]
(1) Mặt cắt ngang của cọc cừ cơ bản đợc thiết kế theo hớng dẫn trong 5.3 Thiết kế tờng cừ và 5.9 Những lu ý riêng trong thiết kế tờng cừ trên nền đất yếu bằng cách thay điểm đặt thanh neo bằng cao trình đáy bản giảm tải.
- VIII. 32 - -
MNTK
Hình T-6.4.1. áp lực đất và áp lực nớc d tác dụng lên tờng cừ
áp lực đất bị động
CTMN
áp lực đất chủ động áp lực n ớc d
(2) Ngoài mô men uốn do áp lực đất gây lên, tờng cừ còn bị tác động bởi mô men uốn và lực đứng truyền từ bản giảm tải xuống cừ. Thông thờng ngời ta bỏ qua mô men uốn truyền từ bản giảm tải xuống cọc cừ, bởi vì mô men này có chiều ngợc với chiều mô men uốn lớn nhất tác động trên cọc cừ (vì thế làm giảm mô men uốn lớn nhất).
(3) Tải trọng thẳng đứng truyền từ bản giảm tải xớng cọc cừ cũng thờng đợc bỏ qua, bởi vì hàng cọc ngoài cùng của bản giảm tải thờng đợc đóng sát với tờng cừ, điều này sẽ làm giảm đáng kể tải trọng đứng tác dụng lên tờng cừ.
6.6 Thiết kế bản giảm tải và nền cọc bản giảm tải 6.6.1 Ngoại lực tác dụng lên bản giảm tải
Các tải trọng tác dụng lên bản giảm tải cần đợc xem xét bao gồm:
(1) Lùc ngang truyÒn tõ têng cõ
(2) áp lực đất và áp lực nớc d tác dụng phía bên cạnh bản giảm tải
(3) Tự trọng của bản, trọng lợng của đất phía trên bản và hoạt tải mặt bến (4) Lực động đất tác dụng trên mục (3)
(5) áp lực thuỷ động trong động đất [Chỉ dẫn kỹ thuật]
(1) Lực ngang truyền từ tờng cừ nên đợc tính toán giống nh đối với phản lực tại điểm đặt thanh neo nh hớng dẫn trong 5.4 Thiết kế thanh neo khi xem cao độ đáy bản giảm tải là điểm đặt thanh neo.
(2) Giả thiết coi (a) áp lực đất tác động trên mặt bên cạnh bản giảm tải tác động trên mặt đứng đi qua mặt bên cạnh của bản giảm tải và (b) phần phía trên đáy bản giảm tải chịu tác dụng của áp lực
đất chủ động và phần phía dới đáy bản giảm tải chịu tác dụng bởi cả áp lực bị động và chủ động kéo dài đến điểm mà tại đó tổng áp lực bị động và chủ động bằng 0 nh thể hiện trên Hình T-6.6.1.
(3) Tải trọng neo của tầu và phản lực va từ đệm tầu cũng tác dụng lên bản giảm tải, tuy nhiên các lực này không cần xem xét.
(4) Các ngoại lực truyền từ tờng cừ xuống bản giảm tải bao gồm lực ngang và mô men uốn. Tuy nhiên, mô men uốn có thể bỏ qua để tăng độ an toàn, bởi vì liên kết giữa tờng cừ và bản giảm tải có thể không đảm bảo đủ chắc chắn.
(5) áp lực đất và áp lực nớc d tác dụng phía sau bản giảm tải đợc tính toán theo hớng dẫn trong Phần 2, Chơng 14 áp lực đất và áp lực nớc. Trong tính toán áp lực đất phải kể đến tải trọng phân bố bên trên. Phần phía dới bản giảm tải nơi tồn tại áp lực đất bị động tác động phía trớc mặt đứng đi qua bên cạnh bản giảm tải và áp lực đất chủ động tác đôngj phía sau của mặt đứng này. Sự chênh lẹch hai áp lực đó tác động nh là áp lực chủ động xuống cho đến độ sâu mà tại đó hai áp lực này cân bằng.
6.6.2 Thiết kế bản giảm tải
Bản giảm tải cần đợc thiết kế phù hợp với dạng kết cấu của nó.
[Chỉ dẫn kỹ thuật]
(1) Bản giảm tải đợc thiết kế nh dầm liên tục trên các gối đầu cọc. Nếu bản giảm tải có dạng kết cấu tờng góc L, phần tờng đứng đợc thiết kế nh dầm công sôn ngàm vào mặt cắt bản.
(2) Bản giảm tải đợc thiết kế nh dầm liên tục theo cả hai phơng dọc bến và phơng vuông góc với bến (xem Hình T6.6.2). Các tải trọng không nên phân bố theo cả hai hớng.
- VIII. 33 -
Hình T-6.6.1. Các ngoại lực tác dụng lên bản giảm tải Phản lực tác dụng
lên cọc ván Mực nớc d
MNTK
áp lực nớc d
áp lực đất
6.6.3 Thiết kế nền cọc
Nền cọc của bản giảm tải cần đợc thiết kế trên cơ sở xem xét điều kiện của đất nền, sự truyền các lực ngoài và tải trọng lên cọc, tính thuận tiện cho thi công và chi phí xây dựng..
[Chỉ dẫn kỹ thuật]
(1) Các cọc nên đợc thiết kế theo Phần 5, Chơng 4 Khả năng chịu lực của móng cọc nh móng cọc chịu các lực ngoài đã đợc trình bày trong Mục 6.6.1 Ngoại lực tác động lên bản giảm tải.
(2) Về nguyên tắc, nền cọc bản giảm tải nên sử dụng kết hợp giữa các hàng cọc chụm và các cọc
đứng. Có thể coi hàng cọc chụm chịu toàn bộ tải trọng ngang, và các cọc đứng chỉ chịu tải trọng
đứng. Có thể giả thiết tải trọng ngang đợc phân bố đều cho các chụm cọc.
(3) Khi thiết kế nền cọc bản giảm tải phải đánh giá trạng thái nguy hiểm nhất của từng cọc bằng cách thay đổi hoạt tải, hớng của lực động đất và mực nớc biển trong phạm vi điều kiện thiết kế.
6.7 Kiểm tra ổn định nh tờng trọng lực
Kiểm tra ổn định tổng thể của tờng bến có bản giảm tải đợc tiến hành với giả thiết tờng bến có bản giảm tải là loại kết cấu kiểu trọng lực.
[Chỉ dẫn kỹ thuật]
Tờng bến có bản giảm tải có thể đợc xem nh tờng trọng lực dạng chữ nhật xác định bởi mặt phẳng thẳng
đứng qua mép sau của bản giảm tải và mặt phẳng nằm ngang qua các chân cọc xiên phía trớc của các chụm cọc nh thể hiện trong Hình T-6.7.1.
6.8 Kiểm tra ổn định trợt cung tròn
Khi kết cấu tờng cừ kết hợp với bản giảm tải đợc xây dựng trên nền đất yếu, cần phải kiểm tra ổn định trợt cung tròn đi qua đất bên dới chân cọc cừ.
- VIII. 34 - -
Hình T-6.6.2. Dầm liên tục giả định trong thiết kế bản giảm tải Biểu đồ ứng suất
M0 : Mô men uốn lớn nhất của tiết diện ngang
Ap : Phản lực của tờng cọc ván tại gối tựa w : Tải trọng phân bố
wd : Tải trọng do đất và trọng lợng bản thân của bản giảm tải
Biểu đồ mô men uốn truyền từ tiết diện ngang Biểu đồ mô men uốn do tải trọng thiết kế
Mô men uốn
Hình T-6.7.1. Tờng giả định dạng trọng lực Cọc
chôm