d) Một số hình ảnh công trình giao thông có sử dụng giải pháp tường chắn đa neo Multi-Anchor
2.1.3. Các bước tính toán tường chắn đất có cốt
2.1.3.1. Các trạng thái phá hoại và các yêu cầu tính toán thiết kế tường chắn đất có cốt.
Tường chắn đất có cốt phải được tính toán thiết kế để đảm bảo một số yêu cầu như sau:
- Bản thân khối đất có cốt phải luôn duy trì được tính toàn khối và đảm bảo không bị phá vỡ do các hiện tượng đứt cốt, tuột cốt hoặc dãn cốt…
- Đảm bảo tường chắn không bị dịch chuyển trượt, nghiêng, quay…
- Để bảo đảm yêu cầu ổn định nội bộ của khối tường bằng đất có cốt cần phải dựa vào nguyên lý làm việc của đất và tường chắn có cốt để:
+ Tính toán được lực kéo lớn nhất mà mỗi hàng cốt hoặc mỗi lớp cốt phải chịu trên một mét dài tường.
+ Với lực kéo lớn nhất phải kiểm tra khả năng kéo đứt cốt. + Kiểm toán khả năng tuột cốt.
+ Tính toán lực kéo giữa cốt và tường bao trên lực kéo lớn nhất nhằm thiết kế tường bao.
+ Xác định sơ bộ kích thước tường chắn có cốt và kiểm toán ổn định trượt của tường trên đáy móng và trên từng lớp cốt.
+ Kiểm toán sức chịu tải của đất dưới móng tường và kiểm toán khả năng ổn định nghiêng lật của tường.
+ Dự toán độ lún của tường đất có cốt so với độ lún cho phép.
2.1.3.2. Kiểm toán ổn định của tường chắn đất có cốt.
a). Xác định sơ bộ kích thước tường chắn đất
- Căn cứ vào điều kiện cụ thể mà chúng ta chọn kích thước tường chắn đất có cốt (L và H) có xét đến các yêu cầu về chiều rộng tối thiểu ở đáy tường L.
- Xác định sơ bộ chiều rộng tường đất có cốt L theo điều kiện ổn định trượt về phía trước Ea ≤ W.tgφ (φ là góc nội ma sát của vật liệu đắp trong phạm vi tường đất có cốt hoặc góc nội ma sát của đất đáy móng (lấy trị số nhỏ để tính toán).
L ≥1,5Ka(q+γ.Htt/2)/ γt.tgφ Trong đó: Ka: Áp lực chủ động
q: Áp lực do tường chắn gây nên
γt : Dung trọng đất đắp trong phạm vi tường chắn đất có cốt W: Tải trọng bản thân khối đất có cốt(W = γt.Htt.L).
Hình 2.1. Sơ đồ kiểm toán trường hợp trên đỉnh tường có mặt đất nằm ngang và có tải trọng tác dụng phân bố đều.
b). Kiểm toán ổn định trượt trên đáy móng và trên cốt
Ktrượt = ((W+Pa.sinβ)tgφtt+ctt.L)/Ea
Trong đó:
W: xác định với hệ số tải trọng riêng phần bằng 1 Ea = 1,5 (Pa.cosβ +(qt+qeq).Ka.Htt
Pa = ½.γs.H2tt .Ka
tgφtt và Ctt - hệ số ma sát tính toán và lực dính tính toán tại mặt tiếp xúc giữa đáy tường và móng.
Ktrượt ≥ 1,2 thì xem như tường chắn đất có cốt không trượt trên đáy móng.
c). Kiểm toán về sức chịu tải của đất móng và kiểm toán ổn định lật nghiêng
Độ lệch tâm e của tổng phản lực các lực thẳng đứng tác dụng lên móng Rv phải thỏa mãn: + Tường đặt trên móng đất: e ≤ L/4 + Tường đặt trên móng đá: e ≤ 3.L/8 + Độ lệch tâm e: e = (L/2 – Ea.Zy – Pv.L – W.L/2)/(W+Pv)
Zy là cánh tay đòn được tính từ khoảng cách từ đáy móng đến trọng tâm phân bố lực.
Trường hợp không có lực phân bố đều thì Zy = Htt/3
- Xác định áp lực qr do tường chắn đất có cốt gây ra trên móng. qr = Rtt
v/(L-2e) Rtt
v là tổng hợp lực tính toán của tất cả các tải trọng thẳng đứng tác dụng lên móng:
Rttv = 1,5.(W +Pv+W1+qeq.L) Trong đó:
W = γt.Htt.L: tải trọng bản thân tường chắn có cốt Pv = Pa.sinβ
W1 : Tải trọng do đất đắp trên đỉnh tường hoặc các tải trọng khác có trên đỉnh tường
qeq.L: Tải trọng xe cộ trên đỉnh tường
- Điều kiện sức chịu tải của móng: qr ≤ qult/1,35 + γm.Dm
qr ≤ [R]
Trị số [R] được xác định như bảng sau 2.2 và bảng 2.3 dưới đây:
Bảng2.2: Áp lực chịu tải trọng cho phép của các loại đất dính
Tên đất Chỉ số dẻo
Hệ số rỗng Áp lực chịu tải cho phép daN/cm2 khi đất ở trạng thái
ε0 Cứng Dẻo cứng Dẻo mềm
Á cát 1-7 0,5 3,0 2,5 2,0
0,7 2,5 2,0 1,5
Á sét 7-17 0,5 4,0 3,0 2,5
1,0 2,0 1,5 1,0Sét >17 Sét >17 0,5 6,0 4,5 3,5 0,6 5,0 3,5 2,5 0,8 3,0 2,5 1,5 1,0 2,0 1,5 1,0
Bảng 2.3. Áp lực chịu tải trọng cho phép của các loại đất rời
Loại cát Trạng thái ẩm của cát
Áp lực chịu tải cho phép daN/cm2
khi đất ở trạng thái chặt Chặt Chặt vừa Cát sạn Bất kỳ 4,5 (6,0) 3,5 Cát to Bất kỳ 4,5 3,5 Cát vừa Ít ẩm 4,0 3,0 ẩm 3,5 2,5 Cát nhỏ Ít ẩm 3,5 2,0 ẩm 2,5 1,5 Cát nhỏ Ít ẩm 2,5 2,0 ẩm 2,0 1,5 bão hòa 1,0 1,0
Đá dăm, cuội sỏi Bất kỳ 3,0 – 5,0
d). Lún và tính toán độ lún của tường chắn đất có cốt
Độ lún cho phép bằng 10 cm đối với đoạn tường chắn gần mố cầu, bằng 30cm đối với đoạn nền đắp thông thường (Theo 22TCN 262-2000)
Nếu tường chắn đất có cốt chỉ làm chông trình chống đỡ nền đường hay chống đỡ khối trượt thì không cho phép lún.
2.1.3.3. Kiểm toán ổn định tổng thể của tường chắn đất có cốt.
Theo 22TCN 262-2000 đối với công trình với áp dụng phương pháp Bishop để nghiệm toán ổn định thì hệ số ổn định nhỏ nhất Kmin≥ 1.4. Khi xét đến ảnh hưởng của động đất thì hệ số ổn định nhỏ nhất Kmin≥ 1.25.