Tiểu luận môn tường chắn đất tường bê tông liền khối chắn đất đắp khô

Tường bê tông liền khối chắn đất đắp khô.. Tường có mặt dốc ở cả hai phía trước và sau, được đặt trên nền đá cứng và chắn giữ khối đất đắp dạng hạt.. Bề mặt khối đất phía sau lưng tường

BÀI TOÁN ÁP DỤNG

Bài toán áp dụng.

Tường bê tông liền khối chắn đất đắp khô.

Tường có mặt dốc ở cả hai phía trước và sau, được đặt trên nền đá cứng và chắn giữ khối đất đắp dạng hạt Bề mặt khối đất phía sau lưng tường dốc lên trên và mang thêm tải trọng

Hình1 Tường bê tông liền khối chắn đất đắp khô.

Tải trọng ngoài

Áp lực đẩy của đất

Bê tông liền khối

Đất sau lưng tường

Đề bài toán áp dụng:

Tường trọng lực bê tông liền khối, bề rộng B = 2.0 m, chắn phần đất dạng hạt cao H = 4.0

m và được đặt trên nền đá cứng ( không bị phá hoại) Đỉnh tường có bề rộng b = 1.0m Trọng lượng riêng của bê tông không có cốt thép

3 24

CK

kN m

γ =

(Bảng A1 – EN 1991-1-1) Đất sau lưng tường có đặc trưng cường độ thoát nước

0 36

K

ϕ =

,

' 0

k

, và trọng lượng riêng

3 19

K

kN m

γ =

Góc ma sát thể tích không đổi của sức kháng cắt đất sau tường chắn

0 , 30

CV K

Đặc trưng góc ma sát kháng cắt của nền đá dưới chân tường là 0

, 40

K fdn

Phần đất sau lưng tường có độ dốc lên theo phương đứng là 1.0 m và phương

ngang là 4.0 m, từ đó góc β

tính được là

1 1 tan m 14o

h

β = −  =

 ÷

 

Tải trọng được đặt trên nền trong trường hợp lâu dài và ngắn hạn

10

Qk

Theo Tiệm cận 01

Thông số hình học:

Không xét đến quá trình đào không có trong kế hoạch

Khuynh hướng nghiêng của bề mặt tường (mặt phẳng ảo):

2 1

7.2

o

B b H

θ = − = − =

×

Bề rộng chân tường:

2 1 0.5

h

B b

Các yếu tố tác động:

Đặc trưng về trọng lượng bản thân của tường:

2 1

Gk ck

m

= × ÷× = × ÷× =

Đặc trưng về moment xung quanh góc O (ổn định) của chân tường:

2

Ek stb Gk

m

Thông số vật liệu:

Các hệ số riêng của đất nền:

- Hệ số riêng cho góc kháng cắt (Góc ma sát trong):

1

ϕ

γ =

- Hệ số riêng cho lực dính hữu hiệu: γ =c 1

- Hệ số riêng cho cường độ kháng cắt không thoát nước: γ =cu 1

Góc ma sát kháng cắt của đất đắp:

( )

1

o

d

ϕ

ϕ ϕ

γ

Lực dính hữu hiệu của đất đắp:

'

0 1

k d c

c

γ

UK NA đến BS EN 1997-1 cho phép ϕcv,d

được chọn trực tiếp Ở đây, ta lấy giá trị nhỏ hơn giữa ϕd

và ϕcv k,

Vì vậy: ,d ,

min( ; ) min(36 ;30 ) 30o o o

Bê tông được đổ tại chỗ k =1

Hệ số tiếp xúc bề mặt giữa tường và đất đắp sau lưng: ,

1 30o 30o

d k cv d

δ = ×ϕ = × =

Sức kháng cắt của đá:

,

1

o

d fdn

ϕ

ϕ ϕ

γ

Hệ số tiếp xúc bề mặt giữa tường và đá: , d,fdn

1 40o 40o

d fdn k

δ = ×ϕ = × =

Ảnh hưởng của các yếu tố tác động:

Hệ số áp lực chủ động ( gây ra bởi các yếu tố áp lực ngang):

- Gây ra bởi trọng lượng bản thân đất:

0.304

a

- Gây ra bởi tải trọng ngoài:

0.297

aq

- Gây ra bởi lực dính có hiệu: K ac =0.942

Hệ số riêng cho các tác động ( )γF

- Hệ số riêng cho tĩnh tải ở điều kiện bất lợi: γ =G 1.35

- Hệ số riêng cho hoạt tải ở điều kiện có lợi: ,

1

G fav

- Hệ số riêng cho hoạt tải ở điều kiện bất lợi:

1.5

Q

γ =

Áp lực chủ động gây ra bởi đất đắp sau lưng tường:

- Áp lực chủ động:

1

1.35 0.304 19 4 62.3

kN

m

γ

- Áp lực đứng:

1 ( 1 tan ) 62.3 tan(7.2o 30 ) 47.3o

kN

m

θ δ

- Momen tải điểm xoay:

4 62.3 83.1

d ahd

m

Áp lực chủ động gây ra bởi tải ngoài:

- Áp lực chủ động:

kN

m

γ

- Áp lực đứng:

2 ( 2 tan ) 17.8 tan(7.2o 30 ) 13.5o

kN

m

θ δ

- Momen tải điểm xoay:

4 17.8 35.6

d ahd

m

Tổng áp lực chủ động:

2 1

62.3 17.8 80.2

i

i

kN

m

=

Tổng áp lực đứng:

2 1

47.3 13.5 60.8

i

i

kN

m

=

Tổng moment:

2 ,dst 1

83.1 35.6 118.7

i

i

kNm

m

=

Tác động đứng (bất lợi):

1.35 144 60.8 255.2

kN

m

γ

Tác động đứng (có lợi):

d fav G fav Gk avd

kN

m

γ

Sức kháng trượt:

Hệ số độ bền riêng ( )γR

- Hệ số độ bền cho sức kháng trượt: γ =Rh 1

- Hệ số độ bền cho khả năng chịu đứng: γ =Rv 1

Sức kháng trượt thiết kế ( bỏ qua sự bám dính, được yêu cầu trong EN 1997-1 ví dụ 6.3.a)

156.2 1.1

o

d fav d fdn

Rd

Rh

H

m

δ γ

×

Sức kháng lật:

Moment kháng lật:

Do đất đắp sau lưng tường:

0.5

h

m

θ δ

= × + × − ÷ = × + × − ÷=

Do tải trọng ngoài:

0.5

h

m

θ δ

= × + × − ÷ = × + × − ÷=

Từ tường chắn:

d G fav Ek stb

kNm

m

γ

Tổng moment kháng lật:

3 ,stb 1

86.6 23.6 144 254.3

i

i

kNm

m

=

Độ lệch tâm của tải trọng:

0.47

Ed stb Ed dst B

d

B

V

−

uuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuur

Để tải trọng nằm trong 1/3 của móng, eB phải không lớn hơn

0.33 6

B

m

=

Kiểm tra

Trượt thoát nước và

80.2

Ed

kN H

m

=

và

' 171.8

Rd

kN H

m

=

Mức độ sử dụng:

,1

80.2

47%

171.8

Ed GEO

Rd

H H

Lật:

, 118.7

Ed dst

kNm M

m

=

và

, 254.3

Ed stb

kNm M

m

=

Mức độ sử dụng:

, ,1

,

118.7

47%

254.3

Ed dst GEO

Ed stb

M M

Thiết kế không được chấp nhận nếu mức độ sử dụng lớn hơn 100%.

Theo tiệm cận 02:

Thông số hình học:

Không xét đến quá trình đào không có trong kế hoạch.

Khuynh hướng nghiêng của bề mặt tường (mặt phẳng ảo):

2 1

7.2

o

B b H

θ = − = − =

×

Bề rộng chân tường:

2 1 0.5

h

B b

Các yếu tố tác động:

Đặc trưng về trọng lượng bản thân của tường:

2 1

Gk ck

m

= × ÷× = × ÷× =

Đặc trưng về moment xung quanh góc O (ổn định) của chân tường:

,

2

Ek stb Gk

m

Thông số vật liệu:

Các hệ số riêng của đất nền:

- Hệ số riêng cho góc kháng cắt (Góc ma sát trong):

1

ϕ

γ =

- Hệ số riêng cho lực dính hữu hiệu: γ =c 1

- Hệ số riêng cho cường độ kháng cắt không thoát nước: γ =cu 1

Góc ma sát kháng cắt của đất đắp:

( )

1

o

d

ϕ

ϕ ϕ

γ

Lực dính hữu hiệu của đất đắp:

'

0 1

k d c

c

γ

UK NA đến BS EN 1997-1 cho phép ϕcv,d

được chọn trực tiếp Ở đây, ta lấy giá trị nhỏ hơn giữa ϕd

và ϕcv k,

Vì vậy: ,d ,

min( ; ) min(36 ;30 ) 30o o o

Bê tông được đổ tại chỗ k =1

Hệ số tiếp xúc bề mặt giữa tường và đất đắp sau lưng: ,

1 30o 30o

d k cv d

δ = ×ϕ = × =

Sức kháng cắt của đá:

,

1

o

d fdn

ϕ

ϕ ϕ

γ

Hệ số tiếp xúc bề mặt giữa tường và đá: , d,fdn

1 40o 40o

d fdn k

δ = ×ϕ = × =

Ảnh hưởng của các yếu tố tác động:

Hệ số áp lực chủ động ( gây ra bởi các yếu tố áp lực ngang):

- Gây ra bởi trọng lượng bản thân đất:

0.304

a

- Gây ra bởi tải trọng ngoài:

0.297

aq

- Gây ra bởi lực dính có hiệu: K ac =0.942

Hệ số riêng cho các tác động ( )γF

- Hệ số riêng cho tĩnh tải ở điều kiện bất lợi: γ =G 1.35

- Hệ số riêng cho hoạt tải ở điều kiện có lợi: ,

1

G fav

- Hệ số riêng cho hoạt tải ở điều kiện bất lợi:

1.5

Q

γ =

Áp lực chủ động gây ra bởi đất đắp sau lưng tường:

- Áp lực chủ động:

1

1.35 0.304 19 4 62.3

kN

m

γ

- Áp lực đứng:

1 ( 1 tan ) 62.3 tan(7.2o 30 ) 47.3o

kN

m

θ δ

- Momen tải điểm xoay:

4 62.3 83.1

d ahd

m

Áp lực chủ động gây ra bởi tải ngoài:

- Áp lực chủ động:

kN

m

γ

- Áp lực đứng:

2 ( 2 tan ) 17.8 tan(7.2o 30 ) 13.5o

kN

m

θ δ

- Momen tải điểm xoay:

4 17.8 35.6

d ahd

m

Tổng áp lực chủ động:

2 1

62.3 17.8 80.2

i

i

kN

m

=

Tổng áp lực đứng:

2 1

47.3 13.5 60.8

i

i

kN

m

=

Tổng moment:

2 ,dst 1

83.1 35.6 118.7

i

i

kNm

m

=

Tác động đứng (bất lợi):

1.35 144 60.8 255.2

kN

m

γ

Tác động đứng (có lợi):

d fav G fav Gk avd

kN

m

γ

Sức kháng trượt:

Hệ số độ bền riêng ( )γR

- Hệ số độ bền cho sức kháng trượt: γ =Rh 1

.1

- Hệ số độ bền cho khả năng chịu đứng: γ =Rv 1

Sức kháng trượt thiết kế ( bỏ qua sự bám dính, được yêu cầu trong EN 1997-1 ví dụ 6.3.a)

, ,

156.2 1.1

o

d fav d fdn

Rd

Rh

H

m

δ γ

×

Sức kháng lật:

Moment kháng lật:

Do đất đắp sau lưng tường:

0.5

h

m

θ δ

= × + × − ÷ = × + × − ÷=

Do tải trọng ngoài:

0.5

h

m

θ δ

= × + × − ÷ = × + × − ÷=

Từ tường chắn:

d G fav Ek stb

kNm

m

γ

Tổng moment kháng lật:

3 ,stb 1

86.6 23.6 144 254.3

i

i

kNm

m

=

Độ lệch tâm của tải trọng:

0.47

Ed stb Ed dst B

d

B

V

−

uuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuur

Để tải trọng nằm trong 1/3 của móng, eB phải không lớn hơn

0.33 6

B

m

=

Kiểm tra:

Trượt thoát nước và

80.2

Ed

kN H

m

=

và

' 156.2

Rd

kN H

m

=

Mức độ sử dụng:

,2

80.2

51%

156.2

Ed GEO

Rd

H H

Lật:

, 118.7

Ed dst

kNm M

m

=

và

, 254.3

Ed stb

kNm M

m

=

Mức độ sử dụng:

, ,2

,

118.7

47%

254.3

Ed dst GEO

Ed stb

M M

Thiết kế không được chấp nhận nếu mức độ sử dụng lớn hơn 100%

Theo Tiệm cận 03

Thông số hình học:

Không xét đến quá trình đào không có trong kế hoạch

Khuynh hướng nghiêng của bề mặt tường (mặt phẳng ảo):

2 1

7.2

o

B b H

θ = − = − =

×

Bề rộng chân tường:

2 1 0.5

h

B b

Các yếu tố tác động:

Đặc trưng về trọng lượng bản thân của tường:

2 1

Gk ck

m

= × ÷× = × ÷× =

Đặc trưng về moment xung quanh góc O (ổn định) của chân tường:

,

2

Ek stb Gk

m

Thông số vật liệu:

Các hệ số riêng của đất nền:

- Hệ số riêng cho góc kháng cắt (Góc ma sát trong):

1

ϕ

γ =

.25

- Hệ số riêng cho lực dính hữu hiệu: γ =c 1

.25

- Hệ số riêng cho cường độ kháng cắt không thoát nước: γ =cu 1

.4

Góc ma sát kháng cắt của đất đắp:

( )

1 tan 1 tan(36 )

1.25

o

d

ϕ

ϕ ϕ

γ

Lực dính hữu hiệu của đất đắp:

'

0 1.25

k d c

c

γ

UK NA đến BS EN 1997-1 cho phép ϕcv,d

được chọn trực tiếp Ở đây, ta lấy giá trị nhỏ hơn giữa ϕd

và ϕcv k,

Vì vậy: ,d ,

min( ; ) min(31 ;30 ) 30o o o

Bê tông được đổ tại chỗ k =1

Hệ số tiếp xúc bề mặt giữa tường và đất đắp sau lưng: ,

1 30o 30o

d k cv d

δ = ×ϕ = × =

Sức kháng cắt của đá:

,

1.25

o

d fdn

ϕ

ϕ ϕ

γ

Hệ số tiếp xúc bề mặt giữa tường và đá: , d,fdn

1 34o 34o

d fdn k

δ = ×ϕ = × =

Ảnh hưởng của các yếu tố tác động:

Hệ số áp lực chủ động ( gây ra bởi các yếu tố áp lực ngang):

- Gây ra bởi trọng lượng bản thân đất:

0.304

a

- Gây ra bởi tải trọng ngoài:

0.297

aq

- Gây ra bởi lực dính có hiệu: K ac =0.942

Hệ số riêng cho các tác động ( )γF

- Hệ số riêng cho tĩnh tải ở điều kiện bất lợi: γ =G 1.35

- Hệ số riêng cho hoạt tải ở điều kiện có lợi: ,

1

G fav

- Hệ số riêng cho hoạt tải ở điều kiện bất lợi:

1.3

Q

γ =

Áp lực chủ động gây ra bởi đất đắp sau lưng tường:

- Áp lực chủ động:

1

1.35 0.304 19 4 62.3

kN

m

γ

- Áp lực đứng:

1 ( 1 tan ) 62.3 tan(7.2o 30 ) 47.3o

kN

m

θ δ

- Momen tải điểm xoay:

4 62.3 83.1

d ahd

m

Áp lực chủ động gây ra bởi tải ngoài:

- Áp lực chủ động:

kN

m

γ

- Áp lực đứng:

2 ( 2 tan ) 17.8 tan(7.2o 30 ) 13.5o

kN

m

θ δ

- Momen tải điểm xoay:

4 17.8 35.6

d ahd

m

Tổng áp lực chủ động:

2 1

62.3 15.4 77.7

i

i

kN

m

=

Tổng áp lực đứng:

2 1

47.3 13.5 60.8

i

i

kN

m

=

Tổng moment:

2 ,dst 1

83.1 35.6 118.7

i

i

kNm

m

=

Tác động đứng (bất lợi):

1.35 144 60.8 255.2

kN

m

γ

Tác động đứng (có lợi):

d fav G fav Gk avd

kN

m

γ

Sức kháng trượt:

Hệ số độ bền riêng ( )γR

- Hệ số độ bền cho sức kháng trượt: γ =Rh 1

- Hệ số độ bền cho khả năng chịu đứng: γ =Rv 1

Sức kháng trượt thiết kế ( bỏ qua sự bám dính, được yêu cầu trong EN 1997-1 ví dụ 6.3.a)

138.1 1

o

d fav d fdn Rd

Rh

H

m

δ γ

×

Sức kháng lật:

Moment kháng lật:

Do đất đắp sau lưng tường:

0.5

h

m

θ δ

= × + × − ÷ = × + × − ÷=

Do tải trọng ngoài:

0.5

h

m

θ δ

= × + × − ÷ = × + × − ÷=

Từ tường chắn:

d G fav Ek stb

kNm

m

γ

Tổng moment kháng lật:

3 ,stb 1

86.6 23.6 144 254.3

i

i

kNm

m

=

Độ lệch tâm của tải trọng:

0.47

Ed stb Ed dst B

d

B

V

−

uuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuuur

Để tải trọng nằm trong 1/3 của móng, eB phải không lớn hơn

0.33 6

B

m

=

Kiểm tra

Trượt thoát nước và

77.7

Ed

kN H

m

=

và

' 138.1

Rd

kN H

m

=

Mức độ sử dụng:

,3

77.7

56.2%

138.1

Ed GEO

Rd

H H

Lật:

, 117.3

Ed dst

kNm M

m

=

và

, 251.4

Ed stb

kNm M

m

=

Mức độ sử dụng:

, ,3

,

117.3

47%

251.4

Ed dst GEO

Ed stb

M M

Thiết kế không được chấp nhận nếu mức độ sử dụng lớn hơn 100%

Nhận xét:

- Khi sau lưng tường bị nghiêng và ma sát được giả định phát triển dọc theo bề mặt của tường, xuất hiện các tác động đẩy theo phương đứng cũng như phường ngang

do đất đắp và tải trọng ngoài gây ra

- Các tác động thẳng đứng do tải ngoài và đất đắp được xem như bất lợi cho cả trượt

và lật khi nó xuất phát từ cùng một nguồn ( đất đắp và tải trọng ngoài) – Hai tác nhân này còn gây ra các tác động ngang bất lợi

- Moment ổn định bổ sung có nguồn gốc từ các lực đấy đứng do đất đắp và tải trọng ngoài

- Độ lệch tâm khi ngoài 1/3 móng và thông thường sẽ không được chấp nhận cho tường trọng lực toàn khối, vì nó gây ra ứng suất cho kết cấu Cần lưu ý là

Eurocode 7 chỉ yêu cầu độ lệch tâm nằm trong khoảng 2/3 móng và do đó thiết kế này đáp ứng được yêu cầu