ớc có áp; Pwy- áp lực nớc của tầng nớc có áp
KNA-hệ số an toàn ổn định chống cột nớc có áp, thờng lấy bằng 1,05-1,1
Khi không đảm bảo hệ số an toàn có thể tăng độ sâu chôn tờng, hạ mực nớc ngầm, tạo màng chống thấm quanh tờng chắn...
3.7. Tính toán công trình hình tròn trên mặt bằng
Công trình hình tròn trên mặt bằng đợc làm từ BTCT đổ tại chỗ và lắp ghép. Mối nối giữa các pa nen có thể ngàm hoặc khớp. Các công trình đa giác làm từ các pa nen phẳng có thể tính nh công trình hình tròn.
Tờng công trình tròn trên mặt bằng tính toán chịu tác dụng: áp lực chủ động của đất; áp lực bổ sung do độ nghiêng các lớp đất; áp lực bổ sung do các tải trọng nằm trên mặt đất; áp lực bổ sung do tính không đồng nhất của đất trên mặt bằng; áp lực động đất; áp lực do trơng nở đất; áp lực thuỷ tĩnh của nớc ngầm; tải trọng đặt từ phía trong công trình (áp lực chất lỏng hoặc khí).
Tờng công trình thi công bằng phơng pháp “tờng trong đất” và phơng pháp hạ giếng ngăn ngừa đợc khả năng chuyển vị ngang của đất xung quanh công trình. Tính toán chúng chịu tác động áp lực ngang cơ bản của đất đợc tiến hành trong trạng thái tĩnh.
H.3.17. Kết cấu giếng chìm BTCT toàn khối:
1. kết cấu bên trên; 2. sàn; 3. tờng bao (thành giếng); 4. dao giếng; 5. móng cột.
Nếu công trình chứa chất lỏng (ví dụ bể xăng dầu) và có thể không có sự tiếp xúc chặt chẽ t- ờng công trình với đất (khi thi công công trình bằng phơng pháp lộ thiên có đắp đất trở lại hoặc khi thi công giếng hạ chìm), khi tính toán công trình chịu áp lực chất lỏng bên trong cần tiến hành với giả thiết không có áp lực bên ngoài của đất.
Khi chất tải trọng đối xứng trục bằng các tải phân bố đều bên ngoài và bên trong (h.3.18), tính toán tờng theo sơ đồ biến dạng phẳng.
H.3.18. Sơ đồ tính toán công trình ngầm hình trụ chịu áp lực thuỷ tĩnh: a- biến dạng tờngkhi áp lực bên trong, b- sơ đồ tính toán lực trong tiết diện qua tâm khi áp lực bên trong, b- sơ đồ tính toán lực trong tiết diện qua tâm
Ta xét tờng chịu áp lực thuỷ tĩnh. Nếu cắt tờng bằng 2 mặt cắt ngang đợc khoanh tròn chiều cao ∆y và chia khoanh tròn đó bằng mặt cắt xuyên tâm thành 2 nửa (h.3.18b) thì từ điều kiện cân bằng nửa vòng tròn ta có:
2RPY∆y = 2 N
từ đó: N= PY.R∆y (3.56) trong đó: PY =γy - áp lực chất lỏng có trọng lợng riêng γ tại chiều sâu y; N - lực dọc trong tờng trên đoạn ∆y; R - bán kính trung bình của thành vòng tròn.
Tiết diện cốt thép yêu cầu để tiếp nhận lực kéo trên đoạn tờng chiều cao ∆y, AS =
S
R N
, (3.57)trong đó: RS - sức kháng tính toán của thép chịu kéo. trong đó: RS - sức kháng tính toán của thép chịu kéo.
áp lực chủ động đối xứng trục của đất tơng tự nh công thức (3.56) gây nên lực nén trong tờng N = σah R.∆y (3.58) Chiều dày cần thiết trong trờng hợp đó bằng:
a,
y R N b∆ = δ (3.59) trong đó: Rb- sức kháng tính toán của bê tông chịu nén.
Đối với bể chứa đầy chất lỏng, chiều dày thành cần xác định từ điều kiện đảm bảo sự làm việc của bê tông không xuất hiện vết nứt:
Ncrc ≤ δ.∆y Rbt,crc+ 2 αRbt,crcAS khi α= ES/Eδ (3.60) Từ đó: δ = ∆ − S crc R crc Rbt y N 1 2 , 1 α , (3.61)
trong đó: Ncrc- lực kéo tạo nên do xuất hiện vết nứt; ES, Eδ- mô đun đàn hồi thép và bê tông; Rbt, crc – sức kháng kéo tính toán của bê tông đối với nhóm trạng thái giới hạn thứ II.
Lực kéo sơ bộ của thép vòng cho phép tăng tính chống nứt tờng bê tông dới tác động của áp lực bên trong.
Chuyển vị hớng tâm của thành bể đợc xác định theo áp lực thuỷ tĩnh bằng công thức:
δ ω δ E R Py 2 = , (3.62) và khi áp lực bên ngoài tơng tự, thay Py bằng σah.
Khi chất tải đối xứng trục, công trình ngầm dạng hình tròn trên mặt bằng không chứa hàng, trong tờng không xuất hiện ứng suất kéo và việc gia cờng thép cho chúng là không cần thiết. Cốt thép sử dụng là thép cấu tạo.
Tuy nhiên, nếu công trình đợc thi công bằng phơng pháp hạ giếng thì khi bị nghiêng trong quá trình hạ có thể xuất hiện tải không đều, biểu thị bằng hệ số không đều kH=1,25. Khi đó, trong mặt cắt ngang, lực pháp tuyến sẽ không cố định theo vòng tròn và xuất hiện mô men uốn. Khi tính toán giếng hạ, thay cho tải trọng ngoài không đều lấy giá trị lực pháp tuyến và mô men uốn tại các điểm A và B (h.3.18) theo công thức:
MA = - 0,1488σahR2 (kH-1) MB = 0,1366σahR2 (kH-1) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
NA = σahR [1+0,7854(kH −1)] (3.63) NB =σahR [1+0,5(kH −1)]
Phần dao tờng đợc tính nh công xôn ngàm trong tờng. Ta xem xét 2 trờng hợp: khi áp lực đất tác dụng lên mặt ngoài công xôn và khi áp lực đất tác dụng lên mặt dốc bên trong và chân dao.
ở giai đoạn bắt đầu hạ (h.3.19a), khi khi từ phía tờng ngoài đất cha có, dao nằm dới tác dụng của phản lực nền xác định theo công thức:
P =g/(b+0,5b’ ), (3.64) Trong đó g - tải trọng trên 1m chu vi dao từ trọng lợng tờng tầng 1, b - chiều rộng chân dao, b’ - hình chiếu mặt nghiêng dao lên mặt phẳng ngang.
H.3.19. Các sơ đồ tính toán phần dao tờng:
a- bắt đầu hạ, b - kết thúc hạ
Giá trị lực tính toán từ áp lực đất lên chân dao F thành phần lực đứng FV và lực ngang Fh tác dụng lên mặt nghiêng dao xác định từ biểu thức:
F =P.b , (3.65) FV = P.b’/2 , (3.66) Fh = FVtg(α-ϕ) (3.67) trong đó: α - góc nghiêng mặt nghiêng dao so với phơng ngang; ϕ - góc ma sát trong của đất theo mặt nghiêng dao.
Mô men của những lực đó so với tâm trọng lực tiết diện c-c xác định theo công thức sau: MP = 2 .b' F , (3.68) MFV = FV ( 6 3 ' b b − ) , (3.69) MFh = Fhb'tgα 3 2 , (3.70) Trong trờng hợp thứ 2, sơ đồ tính toán (h.3.19b) tơng ứng với trạng thái khi giếng hạ tới vị trí thiết kế, đất dới dao đợc dọn đi, còn áp lực bên của đất tác dụng lên mặt ngoài dao.
Trong tiết diện công xôn c- c xuất hiện: Mô men uốn
M = a.l2/3 + a2l2/2 , (3.71) Lực cắt:
Q= l(a2+a1/2) , (3.72) Trong đó a1- tung độ phần tam giác biểu đồ áp lực đất, a2 - tung độ phần chữ nhật biểu đồ áp lực. L - chiều cao công xôn.
Theo lực tìm đợc tại tiết diện c-c tiến hành bố trí thép 2 lớp phần dao trên toàn bộ chiều cao của nó.
Thép ngang phần dao tờng đợc bố trí theo kết quả tính toán tầng 1 của tờng khi nhấc giếng khỏi các gối đỡ tạm thời.
Khi đào đất một phía gần công trình ngầm cần tiến hành tính toán ổn định chống trợt, nghiêng, tính toán kiểm tra cờng độ và ổn định hình dạng tờng.
Tính toán ổn định công trình chống trợt tiến hành theo các sơ đồ trợt phẳng hoặc trợt sâu có thể tham khảo các yêu cầu của XNIP 2.02.01-83 về thiết kế nền nhà và công trình.
3.8. Tính toán neo đất
Tính toán neo bao gồm xác định chiều dài của chúng, độ nghiêng, khả năng chịu lực, độ bền từng chi tiết neo (dây neo, đầu neo, khoá, đế, ống trụ…).
Chiều dài và góc nghiêng của neo đợc xác định từ tính toán ổn định hệ “tờng - đất -neo”. Sức chịu tải của neo đối với đất chủ yếu phụ thuộc vào bầu neo. Khả năng chịu tải của neo theo đất nền đợc cấu thành từ 2 thành phần:
- ma sát thanh bên của neo với đất
- sức kháng của đất đối với gơng neo (mặt trớc của bầu neo).
Bầu neo nằm trong đất càng tốt thì sức chịu tải của neo càng lớn. Để đảm bảo hiệu quả kinh tế, cũng nh khả năng chịu lực tin cậy của neo càn chọn lớp đất tốt để đặt bầu neo. Không nên bố trí bầu neo trong đất yếu.
H.3.20. Các sơ đồ làm việc của neo
3.8.1. Tính toán ổn định hệ “tờng - đất -neo“.
Tính toán ổn định đợc thực hiện theo mặt trợt trụ tròn hoặc trợt phẳng.
Khi tính toán theo phơng pháp mặt trợt phẳng - phơng pháp Kranxa- cho rằng mặt trợt sâu đi qua tâm phần làm việc của neo C và điểm b- điểm xoay tờng trong khối đất (h.3.21).
Trong sơ đồ trên h.3.21b trình bày lực đặc trng cho tác động của hệ “tờng- đất” lên khối đất. Quy ớc rằng, lực neo đợc đặt ở giữa phần làm việc của neo - tại điểm C.
Mục tiêu tính toán - xác định vị trí tối u điểm C, trong đó đảm bảo điều kiện ổn định của hệ” tờng- đất - neo”và chi phí nhỏ nhất cho việc sản xuất neo.
Tính toán đợc tiến hành bằng phơng pháp đúng dần.
Vị trí tối u của điểm C đợc lựa chọn trong quá trình tính toán ổn định khối abcd (h.3.21c), xuất phát từ điều kiện độ bền đất chống trợt theo mặt phẳng trợt bc. Trong trạng thái giới hạn có các lực sau tác động lên lăng thể abcd: E- áp lực tờng neo; Ea- áp lực chủ động của đất (có xét đến gia tải) lên tờng ảo dc, đi qua điểm c; G - trọng lợng lăng thể abcd; RS – phản lực khối đất; Q - lực bảo đảm cân bằng giới hạn lăng thể. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Gía trị lực RS và Q cha biết, nhng đã biết hớng tác động của chúng, vì vậy tính toán đơn giản nhất là tiến hành theo phơng pháp đồ thị đa giác lực (h.3.21d). Tìm đợc giá trị lực Q so sánh nó với lực Qa. Nếu Q=Qa thì hệ “tờng - đất- neo” nằm ở trạng thái cân bằng giới hạn về ổn định.
Độ ổn định của hệ “tờng- đất-neo” sẽ đảm bảo tin cậy khi thoả mãn các điều kiện sau: Đối với neo gia cờng một tầng:
y d
Qa Q
H.3.21. Sơ đồ tính toán ổn định hệ “tờng- đất- neo“ theo phơng pháp mặt trợt phẳng 1 neo theo phơng pháp mặt trợt phẳng 1 neo Đối với gia cờng neo nhiều tầng có độ nghiêng và chiều dài neo khác nhau
d aik n i ik y Q Q K j = ≥γ ∑ (i, j =1,2,3…) (3.74) trong đó: KYy-- hệ số ổn định lăng thể trợt thứ i; γd – hệ số độ tin cậy theo đất, lấy bằng 2,0 đối với neo tạm thời và 2,5 đối với neo cố định; Qik – lực thành phần ngang đảm bảo cân bằng giới hạn lăng thể trợt thứ i; QaIK – thành phần nằm ngang của lực neo, điểm đặt của nó Cj nằm trong giới hạn chu vi lăng thể trợt thứ i bao gồm cả đờng chu vi
Sơ đồ tính toán và đa giác lực đối với 1 trong những phơng án bố trí neo khi gia cờng 2 tầng neo cho tờng h.3.22.
Trong đa giác lực để tính toán ổn định lăng thể abc1d1 (i=1) bao gồm b1- trọng lợng lăng thể; lực E và EQ1; RS1 - phản lực khối đất theo đờng trợt bc1; Q1 – lực đảm bảo điều kiện cân bằng giới hạn.
Độ ổn định khối đất abc1d1 đợc xác định theo công thức (3.74)
K1y= (3.75) Độ ổn định khối đất abc2d2 (i=2) cũng đợc đánh giánh trên đối với gia cờng 1 neo. Hệ số ổn định đợc xác định theo công thức (3.73):
K2y = (3.76)
Khi xây dựng đa giác lực có thể gặp trờng hợp hớng véc tơ Qi ngợc với chỉ dẫn trên h.3.22 Kết quả tính toán nh vậy cho thấy chiều dài neo thứ i không đủ.
Phơng pháp tính toán ổn định của Kranxa thoả mãn tốt điều kiện làm việc của neo có ngàm loại A, trong khối đất của nó xuất hiện ứng suất kéo.
H.3.22. Sơ đồ tính toán ổn định hệ “tờng- đất- neo“ theo phơng pháp mặt trợt phẳng 2 neo theo phơng pháp mặt trợt phẳng 2 neo
Để tính toán neo có ngàm loại B, trong thân của chúng chỉ xuất hiện ứng suất nén, thực tế và hợp lý hơn cả là sơ đồ tính toán có mặt trợt đi qua đế neo.
3.8.2. Tính toán khả năng chịu tải của neo.
- Tính toán sức chịu tải của neo theo đất nền
Q1K Qa1K+Qa2K