Bài tập lớn tường chắn đất - mã đề B1e9b1B-GCHD TS.Dương Hồng Thẩm

Giao diện chương trình tính toán Microsoft Excel:.

Trang 1

Mục Lục

PHẦN 1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 3

1.1 Mã đề: B1e9b1B 3

1.2 Thông số đề bài: 3

1.3 Sơ đồ và thông số tính toán: 4

PHẦN 2 TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN TƯỜNG CỪ BẢN 5

2.1 Kích thước tường chắn: 5

2.2 Phân tích và đề xuất hướng giải quyết: 5

2.3 Trình tự tính toán: 6

2.4 Các bước tính toán: 6

2.4.1 Xác định hệ số áp lực ngang: 6

2.4.2 Tính Gradient thủy lực, lực thấm khối, γ’trước và γ’sau tường: 7

2.4.3 Tính và vẽ biểu đồ áp lực ngang: 10

2.4.4 Đồ thị biểu diễn quan hệ tương quan giữa độ sâu D và hệ số an toàn SF .14

2.5 Tính toán kết cấu neo: 15

2.5.1 Tính toán lực trong thanh neo: 15

2.5.2 Tính chiều dài thanh neo tới vùng an toàn: 19

2.6 Biểu đồ Moment và biểu đồ Lực cắt: 20

2.6.1 Tính toán giá trị momen và lực cắt tại mỗi tiết diện 20

2.6.2 Tính toán giá trị Moment lớn nhất 27

Trang 2

2.8.2 Diện tích cốt thép: 29

2.8.3 Kiểm tra hàm lượng cốt thép 29

2.8.4 Điều kiện 29

2.9 Đánh giá thiết kế tường cừ bản: 31

2.10 Giao diện chương trình tính toán (Microsoft Excel): 31

2.11 Giải bằng phần mềm plaxis 8.2 33

Trang 3

PHẦN 1 SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 1.1 Mã đề: B1e9b1B

1.2 Thông số đề bài:

 B :Tường cừ bản

 1 :Có tinh toán kết cấu neo

 e :Tải trọng bề mặt: q=10 kN/m2

 9 :Số liệu địa chất:

+ c1 = 22kPa c2 = 0kPa

+ φ1 = 33o φ2 = 30o

+ γ1 = 17 kN/m3

+ γ1bh = 21 kN/m3 γ2bh = 21 kN/m3

+ Góc ma sát sau tường: δ = 0

+ Độ sâu mực nước ngầm: Z1 = 2m

+ Chiều cao tường chắn: H = 7m

 b : Chiều sâu đặt thanh neo: y1 = 1.2m

 1 :Vật liệu sử dụng cho tường cừ là Bêtông cốt thép:

+ Bêtông mác 300

Trang 4

1.3 Sơ đồ và thông số tính toán:

Trang 5

PHẦN 2 TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN TƯỜNG CỪ BẢN

2.1 Kích thước tường chắn:

2.2 Phân tích và đề xuất hướng giải quyết:

 Do có sự chênh lệch cột nước 2 bên tường chắn, ta phải tính đến ảnh hưởng của

Trang 6

 Vì vậy hướng giải quyết bài toán là ta phải giả thiết trước chiều sâu chôn cừ D,giải theo cách thử dần và lập biều đồ biểu diễn mối quan hệ giữa chiều sâu chôn cừ

D và hệ số an toàn SF (có kể đến ảnh hưởng của dòng thấm)

2.3 Trình tự tính toán:

 Lựa chọn các kích thước sơ bộ và khả thi của sơ đồ tính

 Xác lập sơ đồ tính nêu nhận định loại công trình

 Vẽ biểu đồ áp lực ngang của đất

 Xác định chiều sâu cắm cừ bản f, thiết kế

 Tính toán lực trong thanh neo (thép tròn), thiết kế chiều sâu bản neo, cấu tạo bảnneo

 Vẽ biểu đồ lực cắt,biểu đồ Momen

 Tính toán các độ sâu lực cắt triệt tiêu

 Tính toán chuyển vị của tường cừ bản (giả thiết hệ số dãn dài của đất là như nhautại mỗi độ sâu của đất sau tường là 0.00005)

 Tính toán cốt thép cho các cấu kiện khác nhau của tường BTCT

 Vẽ hình cấu tạo hoàn chỉnh của tường chắn

2.4 Các bước tính toán:

2.4.1 Xác định hệ số áp lực ngang:

 Giả thiết chiều sâu chôn cừ: D = 5m

 Tính các hệ số áp lực ngang: Vì mặt đất nằm ngang, lưng tường xem như trơn

phẳng thẳng đứng nên lý thuyết Rankine là khả áp

- Lớp đất thứ 1:

Trang 8

 Lớp đất thứ 2:

2.4.2 Tính Gradient thủy lực, lực thấm khối, γ’trước và γ’sau tường:

 Gradient thủy lực:

+ Trong đó:

 L2: chiều cao từ Mực nước ngầm đến Đường đáy móng (m)

 f: chiều sâu chôn cừ (m)

 Áp lực thấm khối:

Trang 9

+ Trong đó:

 j: áp lực thấm khối (kN/m3)

 : tỷ trọng lớp đất thứ 1 bảo hòa nước (kN/m3)

 : tỷ trọng nước (kN/m3)

Trang 10

 Phía trước tường: (lực thấm hướng lên)

+ Trong đó:

 j: áp lực thấm khối (kN/m3)

 : tỷ trọng nước (kN/m3)

 Bảng giá trị trọng lượng riêng đẩy nổi trước và sau tường chắn (có kể đến ảnh

hưởng dòng thấm) ứng với từng trường hợp chiều sâu cắm cừ f:

Trang 11

-2.4.3 Tính và vẽ biểu đồ áp lực ngang:

MNN

1

2

49

Trang 12

U c

78

Trang 13

 Áp lực của hạt:

 Áp lực của nước:

 Áp lực của phụ tải bề mặt:

Trang 14

 Lập bảng cân bằng Moment tại vị trí neo và xác định hệ số an toàn

f  L  L 

1 2

2  ka    L 

Trang 15

 Vậy: Hệ số an toàn của tường cừ bản ứng với chiều sâu cừ D đã giả thiết:

 Tính toán tương tự các bước trên ứng với từng trường hợp giả thiết chiều sâuchôn cừ f, ta được bảng kết quả mối quan hệ giữa chiều sâu chôn cừ f và hệ số antoàn FS:

Biểu đồ đường cong quan hệ f-HSAT

Chiều sâu chôn cừ

Trang 16

 Từ đồ thị ứng với hệ số an toàn SF= 2 ta tìm được chiều sâu chôn cừ tương ứng làf= 9m.

 Độ sâu chôn cừ thiết kế:

 Vậy ta chọn chiều sâu chôn cừ thiết kế là f tk = 11m

2.5 Tính toán kết cấu neo:

2.5.1 Tính toán lực trong thanh neo:

 Để xác định lực thực tế trong thanh neo phải lấy hệ số an toàn SF = 1 (vừa đạttrạng thái cân bằng giới hạn)

 Ứng với SF= 1 => f= 5.9m

 Gradient thủy lực:

 Lực thấm khối:

 Phía sau lưng tường: (lực thấm hướng xuống)

 Phía trước tường: (lực thấm hướng lên)

 Áp lực của hạt:

Trang 17

 Áp lực của nước:

 Áp lực của phụ tải bề mặt:

Trang 18

1

2

4 9

6

7 8

Trang 19

STT Lực/1m tới tường

Trang 20

 Theo yêu cầu thiết kế, thép dùng tính toán thanh neo có

 Ta tính được tiết diện thanh neo theo công thức:

Dựa vào bảng tra diện tích cốt thép tròn, ta chọn 4∅25 (F = 19.625 cm2)

2.5.2 Tính chiều dài thanh neo tới vùng an toàn:

Vậy: Ta chọn chiều dài thanh neo là 19m

Trang 21

2.6 Biểu đồ Moment và biểu đồ Lực cắt:

2.6.1 Tính toán giá trị momen và lực cắt tại mỗi tiết diện

 Tại tiết diện z = 1.2m (Đoạn A-B):

Trang 22

 Tại tiết diện z = 7m (Đoạn A-D):

Trang 24

 Tại tiết diện z = 12.9m (Đoạn A-E):

Trang 25

Bảng tổng hợp nội lực các đoạn

AB (z=1.2m) AC (z=2m) AD (z=7m) AE (z=12.9m)

Trang 26

-800 -600 -400 -200 0 200 400

-14 -12 -10 -8 -6 -4 -2

Trang 27

-700 -600 -500 -400 -300 -200 -100 0 100

-14 -12 -10 -8 -6 -4 -2

-1.2 -2

-7

-12.9

Biểu đồ Moment

Trang 28

2.6.2 Tính toán giá trị Moment lớn nhất

-Mômen lớn nhất tại vị trí có lực cắt bằng 0, thông qua biểu đồ phía trên ta có nhận định rằng vị trí lực cắt bằng 0 nằm trong đoạn giữa mực nước ngầm và mặt đất, cho nên ta giả sử vị trí có Q=0 cách mực nước ngầm cao 1 đoạn là x,ta có phương trình:

Trang 29

 Vậy vị trí cách mực nước ngầm 4.43 m thì có Mmax

2.7 Tính toán chuyển vị của tường cừ bản :

 Chuyển vị ngang được tính theo công thức:

Trang 30

 Ta có: hệ số giãn dài của đất

 Chiều dài thanh neo Lneo= 19m

+ Vậy ta có

+ Độ biến dạng ngang tương đối nhỏ, kết cấu ổn định

2.8 Tính toán tiết diện và cốt thép của tường cừ bản:

 Yêu cầu vật liệu thiết kế tường cừ bản bằng bêtông cốt thép:

+ Bêtông M300

+ Thép: Ra = 2700 kgf/cm2

 Moment kháng uốn của tiết diện tường cừ bản

 Để thuận tiện thi công thực tế ta chọn tiết diện tường cừ bản 800x600mm

 Tiết diện đã chọn phù hợp2.8.1 Tính cốt thép:

 Giả thiết a= 3 (cm) 

 Bê tông M300  Rb = 130 kg/cm2 = 13000kN/m2

Trang 31

2.8.2 Diện tích cốt thép:

 Chọn 14 22 (Fa=53.196 cm2)

Khoảng cách giữa các thanh thép:

2.8.3 Kiểm tra hàm lượng cốt thép

2.8.4 Điều kiện

 Điều kiện cốt thép thỏa

Trang 32

CHI TIẾT MẶT CẮT TƯỜNG CỪ BTCT

Trang 33

2.9 Đánh giá thiết kế tường cừ bản:

 Tường cừ bản thiết kế như trên theo phương pháp truyền thống có 1 số bất cập ở

1 số điểm như sau:

+ Giả thiết đầu với tường là không có chuyển vị nhưng trên thực tế là có

+ Hệ số an toàn lấy lớn (gây ra tốn kém)

+ Không xét tới yếu tố độ cứng (tức là giả thiết tường luôn luôn thẳng, không bịmềm, uốn dưới áp lực ngang)

+ Mmax thực tế < Mmax tính toán

 Ta có thể thấy rằng tường cừ bản vừa thiết kế thiên về an toán khá nhiều, gây lãngphí vật liệu và làm tăng quy mô thi công, tăng số lượng nhân công

2.10 Giao diện chương trình tính toán (Microsoft Excel):

Trang 35

2.11 Giải bằng phần mềm plaxis 8.2

Định dạng
Số trang	45
Dung lượng	2,36 MB