Báo cáo môn học thủy công: Thiết kế kè bản tựa

Tùy theo t/c của các lớp đất, tùy theo tỉ số P/Ngh có thể xảy ra 2 TH: trượt sâu qua các lớp hoặc trượt sâu qua các lớp đất mềm yếu.. - Trượt sâu với mặt trượt cong cắt qua các lớp hoặc

6/25/2014 3

Một số hình ảnh kè bản tựa

6/25/2014 5

6/25/2014 6

………oOo………

I Số liệu thiết kế

II Hệ số áp lực đất

III Xác định các lực tác dụng lên công trình

IV Kiểm tra ổn định tường chắn

V Xử lý nền móng

VI Tính toán kết cấu các bộ phận của kè

VII Kiểm tra nứt tại chân kè

- Cao trình đỉnh tường thiết kế: +3.5 m

- Cao trình đáy tường thiết kế: - 2.5 m

- Cao trình MNCN (max): + 3.0 m

- Cao trình MNTB: (thường xuyên): + 2.0 m

- Cao trình mực nước ngầm (MNN): - 0.7 m

6/25/2014 8

- Chiều cao tường chắn kể cả bản đáy: H = 6.0 m

- Chiều dày thanh chống: t = 0.4 m

- Chiều dày khoảng cách giữa 2 thanh chống: Lt = 4.0 m

- Chiều rộng bản đáy tường: B = 5.5 m

Quy tải trọng về phân bố điều:

q = (n*p)/(l*b) = 1.1*14/2.4*2.5 = 2.6 T/m2

- Tải trọng tác dụng của công trình

- Tải trọng tác dụng của đất đắp, nước ngầm, nước sông

- Tải trọng tác dụng của gió, sóng tàu

b Hệ số vượt tải

- Hệ số vượt tải của áp lực đất và trọng lượng nước:n1 = 1.10

- Hệ số vượt tải của áp lực thủy tĩnh: n2 = 1.20

- Hệ số vượt tải của trọng lượng bê tông: n3 = 1.05

- Hệ số vượt tải của trọng lượng đất đắp: n4 = 1.15

1108.8

13010

d Cường độ tính toán của cốt thép (Kg/cm2)

Tiêu chuẩn Cốt đai

6/25/2014 11

II Hệ số áp lực đất

2 2

2

] ) cos(

* ) cos(

) sin(

* )

sin(

1 [

* ) cos(

* cos

) (

λb = tg2 (450 + φ/2) = tg2 (450 + 210 /2) =2.117

γi _ dung trọng lớp đất thứ i

hi _chiều cao lớp đất thứ iCi_lực dính lớp đất thứ i+ Trị số áp lực đất chủ động

Ea = n1* Pa*H/2 (T)_ Biểu đồ dạng tam giác

Ea = n1* (P1 + P2)*H/2 (T)_ Biểu đồ dạng hình thang.+ Điểm đặt áp lực cách đáy công trình một đoạn:

6/25/2014 13

2 Áp lực bị động

+ Cường độ áp lực bị động:

Pb = (qa + ∑γi*hi )* λa + 2Ci λa+ Trị số và điểm đặt tính tương tự như áp lực chủ động

3 Áp lực thủy tĩnh

+ Cường độ:

Pn = γn *H (T/m2)Với: H_ chiều cao cột nước (m)

γn _dung trọng của nước (T/m3)+ Trị số:

En = n2* Pn*HĐiểm đặt cách đáy công trình một đoạn:

x = H/3 (m)Xét cho cả nước ngầm và nước sông

6/25/2014 14

+ Cường độ:

Pđn = γn*H (T)Với: H_chiều cao phần vật ngập trong nước

+ Trị số:

Eđn = n2*Pđn*L (T/m)L_bề rộng phần vật ngập trong nước

Điểm đặt: tại trọng tâm vật

Xét cho cả bản đáy, tường đứng và thanh chống (nếu có

phần nào đó ngập trong nước)

+ Điểm đặt: cách mép đáy công trình 1 đoạn:

x = (2 σ1 + σ2)*B/3( σ1 + σ2)Với: σ1, σ2 như hình vẽ

6/25/2014 16

(Các trị số tính toán được tính trên 1m dài)

1 Trường hợp 1: Trường hợp vừa mới thi công xong.

P 1 a

° A

O

°

Lúc này chưa có MNN và MNS, chỉ có đất đắp sau lưng

tường và trước ngực tường

6/25/2014 17

2 Trường hợp 2: Trường hợp hoạt động bình thường.

Khi tường ổn định tương đối MNN xuất hiện ở cao trình -0.7m và MNSmax ở cao trình +3m

0.6

6.0

E 2 a

P 2 a

P 1 a

P 3 a

E 1 a

O

°

P2 a

P1 a

P3 a

E1 a

Khi tường ổn định tương đối MNN xuất hiện ở cao

trình -0.7m và MNSTB ở cao trình +2m

6/25/2014 19

4 Trường hợp 4: Trường hợp hoạt động bình thường.

Khi cao trình MNS = cao trình MNN = -0.7m

P2 a

P1 a

P3 a

E1 a

P2 a

P1 a

P3 a

E1 a

6/25/2014 21

6 Trường hợp 6: Trường hợp sữa chữa.

Trường hợp này không có MNS và MNN ở cao trình - 0.7m chưa rút kịp

P2 a

P1 a

P3 a

E1 a

6/25/2014 22

Vào mùa mưa, khi mưa kéo dài liên tục nhiều ngày, nước không rút kịp, cao trình MNN sau lưng tường = cao trình thiết kế = +3.5m và cao trình MNSmax = +3.0m

P 1 a

6/25/2014 23

8 Trường hợp 8: Trường hợp hoạt động bình thường.

Vào mùa mưa, khi mưa kéo dài liên tục nhiều ngày, nước sau lưng tường không rút kịp, cao trình MN sau lưng tường = cao trình thiết kế và cao trình MNSmin = -1.5m

P 1 a

O

°

3 Trọng lượng đất đắp sau tường:

a Khi chưa xuất hiện MNN:

6/25/2014 27

6 Trọng lượng tập trung của hoạt tải trên đất đắp

Ght = 1.1*(14*2.4*1)/(2.4*2.5) = 6.16T (5.6T)

7 Trọng lượng tập trung của thanh chống

Xem mỗi đơn nguyên có chiều dài là 20m, số thanh chống trên mỗi đơn nguyên là 5 thanh chống, ta tính quy về cho mỗi m dài là:

Gtc = 1.05*2.5*(0.5*5.4*3.6)*0.4*5/20 = 2.55T (2.4T)

M K

6/25/2014 31

Bảng kết quả tính lật của các trường hợp:

6/25/2014 32

Công thức tính ứng suất

)

6 1

6/25/2014 36

Điều kiện kiểm tra: kiểm tra qua 3 điều kiện

3

k

n

/10

1)

1

.(

2 7

γdn_dung trọng đẩy nổi

Nth_trị số mô hình tới hạn (không có đk lấy = 3) tgψ_hệ số chống cắt

C_hệ số dính φ_góc ma sát trong δ_hệ số cô kết

K_hệ số thấm của đất nền

ε1_hệ số rỗng ban đầu

ε2_hệ số rỗng sau khi XDCT a_hệ số co ép của đất nền

Theo QP-20-64: một trong 3 đk trên

không thõa thì sẽ xảy ra một trong 3

hình thức trượt: trượt phẳng, trượt

hỗn hợp hoặc trượt sâu.

6/25/2014 37

Các hình thức trượt

1 TH chỉ cần tính theo sơ đồ trượt phẳng

a Nền đất rời: Khi đk (1) thõa mà không cần xét đk (2), (3)_do

có tgφ, k tương đối lớn

b Nền đất dính: Khi cả 3 đk đều thõa

c Nền gồm nhiều lớp đất khác nhau: Khi cả 3 đk đều thõa

Chú ý: Khi đó tgφi, δi là tính cho từng lớp đất dính

i

i i

i

c tg

i i



3

N



s

σi_ưng suất thẳng đứng si szi szdi

σzi_ưng suất tăng thêm

σzdi_ưng suất bản thân lớp đất thứ i

b

h i i

6/25/2014 38

Theo QP-20-64, trượt hỗn hợp chỉ có khả năng xảy ra đối với nền đất đồng nhất khi đk về trượt phẳng không thõa mãn

a Nền đất rời Khi đk (1) không thõa

b Nền đất dính Khi 1 trong 3 đk không thõa

Khi xảy ra TH tượt hỗn hợp, ta đi tính bt

btN

b

th gh

th

s s

s s

αα

A =

b b

gh

s s



Tùy theo t/c của các lớp đất, tùy theo tỉ số (P/Ngh) có thể xảy

ra 2 TH: trượt sâu qua các lớp hoặc trượt sâu qua các lớp đất mềm yếu + TH chỉ có P: thì chỉ xảy ra trượt sâu cắt qua các lớp, mặt trượt dạng

cong.Theo QP-20-64, lấy mặt trượt hình trụ tròn b/k r, tâm O

+ TH có cả P,N thì có 2 khả năng:

- Trượt phẳng theo mặt lớp đất trên cùng nếu thõa đk trượt phẳng

- Trượt sâu với mặt trượt cong cắt qua các lớp hoặc trượt sâu theo mặt lớp đất mềm yếu, mặt trượt có thể lấy gần đúng theo dạng gãy khúc abcd với góc υ ≈ 450+φ/2

6/25/2014 41

6/25/2014 42

1 Tính toán tải trọng xiên giới hạn Rgh (nền đồng chất, bị trượt sâu)

a TH nền đất rời (C = 0)

b TH nền đất dính (C ≠ 0)

45 cos(

.

5



 tg

e r

r  0 * *

* 4

2 0 2

.

6/25/2014 45

Công thức tính R gh

b

n v

v

v v

P

) sin(

).

cos(

) sin(

cos

).

cos(

) sin(

v

v P

R gh

khi C = 0

khi C ≠ 0 và nếu có độ sâu chôn móng:

ta thêm áp lực phụ và đại lượng q.ED vào P3

thành P3qn = P3 + (q + n).DE

Với: DE = 2rcos(45 – φ/2)

n = C/tgφ

3 Tính toán tải trọng ngang giới hạn Ngh.

Tùy theo hình thức trượt, xét cho 2 TH:

6/25/2014 47

XỬ LÝ NỀN MÓNGSau khi kiểm tra sức chịu tải của đất nền và khả năng xảy ra trượt của công trình, ta cần tiến hành xử lý nền móng

Ở đây ta xét phương án xử lý móng bằng cừ tràm

Chọn cừ tràm Ф8 – Ф10, L = 5m, bố trí 25 cây/m2

Kiểm tra sức chịu tải dưới đáy móng quy ước

Điều kiện kiểm tra: + 1,2*Rtc <smax

+ Rtc < stb

Diện tích khối móng quy ước:

Fqu = (A1+2L*tgα)*(B1+2L*tgα) = Aqu*Bqu

Trong đó: A1, B1 _khoảng cách giữa các mép ngoài của các cọc biên

theo chiều rộng và chiều dài đài cọc.

L = 5m_tính từ đáy đài đến mũi cọc.

α_góc mở rộng so với trục thẳng đứng kể từ mép ngoài của hàng cọc biên.

6/25/2014 48

Nqu = ΣP+Fqu*L*γtbTrong đó: ΣP_tổng tải trọng thẳng đứng.

qu

A

e F

Rn _cường độ chịu nén tính toán của BT.

Rct_cường độ tính toán của thép.

F_diện tích tiết diện ngang của cọc.

Fct_diện tích tiết diện ngang của cốt thép.

Trong đó:

n_số lượng cọc tính trên 1m dài.

β = 1.5 _hệ số kể đến ảnh hưởng của lực ngang và momen.ΣP_tổng tải trọng thẳng đứng

Ptt_khả năng chịu tải của đất nền (thiên về an toàn)Trong đó:

q 

6/25/2014 54

5.1



t L

Đoạn 1 : có chiều cao là H- ltt/2 Cắt một dải theo phương Lt

có bề rộng B= 1m, sơ đồ tính như dầm liên tục tựa lên các

thành chống, chịu tác dụng của các áp lực trung bình trong

dải

6/25/2014 55

Tính theo sơ đồ dẻo

Tính theo sơ đồ đàn hồi

11 1

° A

O

°

Xét tương tự như tường đứng

Lực tác dụng gồm: trọng lượng bản đáy, trọng lượng

đất đắp, trọng lượng nước ngầm,lực đẩy nổi, ứng suất

đáy móng

6/25/2014 60

Thành chống được tính như cấu kiện chịu nén lệch tâm, với tác

dụng của tải trọng đứng gồm: trọng lượng bản thân tường đứng,

thành chống, đất đắp trên bản đáy; tải trọng ngang là áp lực đất, áp

lực nước ngầm, hoạt tải (nếu có)

Tính thành chống bằng cách cắt thành nhiều mặt cắt, tính nội

lực, tính và bố trí cốt thép cho từng mặt cắt đó

a Tính thép xiên

Tính theo cấu kiện chịu nén lệch tâm, tiết diện chữ nhật hoặc chữ T

` Xét tiết diện có chiều cao X bất kỳ:

5 0

6/25/2014 61

Lực tác dụng:

N = ΣGi

+ G1 Trọng lượng tường đứng tại tiết diện đang xét

+ G2 Trọng lượng thành chống tại tiết diện đang xét

+ G3 Trọng lượng đất đắp tác dụng lên thành chống tại tiết

6/25/2014 62

)

( cos

a

R n

m

T F

Fa Chọn cốt thép Φ8@200 có Fa = 2.52 cm2.

Kết quả tính toán:

6/25/2014 64

Tương tự thép ngang, thép đứng được tính toán để chống lại

lực kéo rời thành chống khỏi bản đáy do trọng lượng đất và

trọng lượng nước ngầm gây ra

Xét tại vị trí có chiều cao là h, bề rộng là b = 1m, ta có:

Lực kéo là:

T = Gtt *LttDiện tích cốt thép cần thiết là:

ad

a

R n

m

T F

Chú ý: Cốt ngang phải neo vào tường đứng và cốt đứng

phải neo chắt vào bản đáy một đoạn Lneo ≥ 30d

6/25/2014 65

VI Kiểm tra nứt tại chân kè

Kiểm tra nứt ta phải kiểm tra với tải trọng tiêu chuẩn

Điều kiện để cấu kiện chịu uốn không bị nứt

ncMc ≤ Mn = γ1Rkcwqd

Trong đó:

nc _hệ số tổ hợp tải trọng (lấy nc = 1)

Mc _Momen uốn do tác dụng của tải trọng tiêu chuẩn

Mn _Momen uốn mà tiết diện có thể chịu được trước khi khe nứt xuất hiện.0

wqd _Momen chống uốn của tiết diện quy đổi lấy đối với mép biên chịu kéo của tiết diện.

n

qd qd

x h

J W



 Jdiện quy đổi.qd _Momen quán tính chính trung tâm của tiết

xn _Chiều cao của miền bêtông chịu nén (khoảng cách từ mép biên chịu nén đến trọng tâm của tiết diện quy đổi)

5

0

'

' ' 0

2

a a

a a

n

F F

n bh

a nF h

nF

bh x

2 0

3 3

) (

)

( 3

) (

x h

6/25/2014 67

Ở đây ta kiểm tra 2 vị trí.

• Tường đứng ngàm vào bản đáy

• Bản đáy phần B2

THE END

6/25/2014 68

Cám ơn các bạn đã

quan tâm theo dõi !