Thiết kế tuyến tường chắn trọng lực tại vai đường

CÁC THÔNG SỐ ĐỒ ÁN THÔNG SỐ VẬT LIỆU * Ghi chú: Tính toán với nền đất cát... Tính toán áp lực đất chủ động gây ra đối với tường chắn, khi dịchchuyển biểu đồ phân bố áp lực đất về phía t

MỤC LỤC

Lời cảm ơn 2

CHƯƠNG I SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 3

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN 5

1 Tính toán tĩnh tải 5

1.1 Tải trọng của bê tông giằng đỉnh 5

1.2 Tính toán tải trọng của tường đá hộc 6

1.3 Tính toán tải trọng đất đắp trước tường 6

2 Tính toán áp lực đất 7

2.1 Áp lực đất chủ động 7

2.2 Tính toán áp lực do hoạt tải chất thêm 9

3 Tổ hợp tải trọng tính toán 10

3.1 Tính toán giá trị đại số cánh tay đòn của các lực tác dụng 10

3.2 Tổ hợp tải trong theo trạng thái giới hạn sử dụng, và trạng thái giới hạn cường độ 11

CHƯƠNG III KIỂM TRA CÁC ĐIỀU KIỆN CHỐNG LẬT, TRƯỢT, SỨC KHÁNG, ĐỠ ĐẤT NỀN 15

1.Ổn định chống lật 15

2 Ổn định chống trượt 16

3 Tính toán sức kháng đỡ của đất nền dưới đáy móng 19

CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG 32

Lời cảm ơn

Chúng em xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất trong quá trình làm

đồ án Công trình đô thị này đến thầy ThS Lê Văn Chè và các thầy cô bộ

môn đã trực tiếp hướng dẫn chúng em hoàn thành tốt đồ án này.

Chúng em đã thấy rõ được nhiệm vụ, vai trò của môn học trong quátrình thực hiện đồ án Đồng thời chúng em cũng nắm được nhiệm vụ và cácthao tác cơ bản của người người kĩ sư đô thị Trong quá trình hoàn thiện đồ

án này vì do còn chưa có điều kiện đi thực tế nên vẫn còn sơ sài và thiếu xót,

vì vậy em mong được sự chỉ bảo, truyền đạt, hướng dẫn của các thầy cô đểchúng em có những kiến thức vững vàng nhất cho quá trình làm việc sau này

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 01 năm 2018

Sinh viên

Nguyễn Thanh Huyền

CHƯƠNG I SỐ LIỆU TÍNH TOÁN.

1 Nhiệm vụ của đồ án.

- Thiết kế tường chắn trọng lực và kiểm toán 1 đoạn tường 1m

- Loại tường sử dụng: Tường chắn trọng lực với thời hạn sử dụng lâu dài

- Dạng kết cấu tường xây đá hộc

a) Số liệu tính toán

CÁC THÔNG SỐ ĐỒ ÁN

THÔNG SỐ VẬT LIỆU

* Ghi chú: Tính toán với nền đất cát.

2 Phương án thiết kế

* Tính toán thông số đầu vào:

Phân đoạn tường 1 – từ cọc 0 đến cọc 20

- Chiều cao tường: H = 6 (m)

- Chiều cao móng tường: h = (0,12 - 0,17)H Chọn h1 = 1.5 (m), h2 = 1.09 (m)

- Bề rộng chân tường: b’ = b0 + (H-h1) x tg = 0,5 + (6-1.5) × tg150 = 1.71(m)

- Bề rộng móng tường: b = b’ + 2t = 1.71 + 2 × 1.5 = 4.71 (m).

Phân đoạn tường 2 – từ cọc 20 đến cọc 23

- Chiều cao tường: H = 5.5 (m)

- Chiều cao móng tường: h = (0,12 - 0,17)H Chọn h1 = 0.9 (m), h2 = 0.59 (m)

- Bề rộng chân tường: b’ = b0 + (H-h1) x tg = 0,5 + (5.5-0.9) × tg150 = 1.73(m)

- Bề rộng móng tường: b = b’ + 2t = 1.73 + 2 × 0.9 = 3.53 (m)

Phân đoạn tường 3 – từ cọc 23 đến cọc 26

- Chiều cao tường: H = 4 (m)

- Chiều cao móng tường: h = (0,12 - 0,17)H Chọn h1 = 0.65 (m), h2 = 0.41(m)

- Bề rộng chân tường: b’ = b0 + (H-h1) x tg = 0,5 + (4-0.65) × tg150 = 1.4(m)

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN VÀ TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN.

Hình 1 Phân chia tải trọng tường chắn

1.1 Tải trọng của bê tông giằng đỉnh.

- Với bê tông giằng đỉnh kí hiệu là G1

)(

sin2

)sin(

)sin(

)sin(

)1875sin(

)3333sin(

)1833sin(

- δ : Góc ma sát giữa đất đắp với tường, δ = 180

- β : Góc nghiêng của lớp đất đắp với phương nằm ngang, β = 330

- θ : Góc nghiêng lưng tường so với phương nằm ngang, θ = 900 – α =750

=>

)1875sin(

)75(sin

)3375(sin2

18cos5

Vị trí của áp lực chủ động: tác dụng tại điểm ở độ cao 0,4H, trong đó H

là tổng chiều cao tường tính từ đỉnh tường đến đáy móng

Tính toán áp lực đất chủ động gây ra đối với tường chắn, khi dịchchuyển biểu đồ phân bố áp lực đất về phía tường chắn ta có hai thành phầnlực tác dụng lên thân và móng của tường chắn là E1, E2

Ta có:

- Áp lực đất chủ động E1 lên thân tường tính cho phân đoạn tường 1m:

l h

H p

15cos

18cos)

(5

- Áp lực đất chủ động E2 lên móng tính cho phân đoạn tường 1m:

l h

p

E a   a   

0cos

18cos5

G4

G5

G1

Hình 2 Sơ đồ áp lực đất chủ động

1.2 Tính toán áp lực do hoạt tải chất thêm

Trường hợp vị trí hoạt tải nằm trong khoảng bằng chiều cao tường phíasau lưng tường thì giá trị áp lực đất do hoạt tải gây ra được xác định theo côngthức:

Trong đó: heq - chiều cao đất tương đương với xe tải thiết kế (mm)

Do đoạn tường chắn thiết kế trên nền đào, hoạt tải không tác dụng phía saulưng tường nên ta không xét đến hoạt tải chất thêm

3 Tổ hợp tải trọng tính toán.

G5

G1

Với tâm lật là mũi móng O ta có:

 Bê tông giằng đỉnh: G 1

x =

3

)'(b  b o

3.2 Tổ hợp tải trong theo trạng thái giới hạn sử dụng, và trạng thái giới hạn

cường độ

Bảng 2 Hệ số tải trọng dùng cho tải trọng thường xuyên,  p

0,900,90EV: Áp lực đất thẳng đứng

+ Kết cấu tường chắn+ Kết cấu vùi cứng+ Khung cứng

1,351,301,35

1,000,900,90

Bảng3 Tổ hợp và hệ số tải trọng cho các trạng thái giới hạn

Trạng thái giới hạn Hệ số tải trọng

Trạng thái giới hạn sử dụng 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 Trạng thái giới hạn

cường độ

Lớn nhất 1,25 1,50 1,75 1,5 1,35 Nhỏ nhất 0,90 0,65 1,35 0,9 1,0

Bảng 4 Tổng hợp tải trọng cho phân đoạn 1m tường chắn

STT Loại tải trọng Kí

hiệu

Giá trị (KN) Cánh tay đòn (m)

Momen (KN.m)

Phương ngang (H)

Phương đứng (V)

Phương ngang (X)

Phương đứng (Y)

Bảng 5 Tổ hợp tải trọng theo các trạng thái giới hạn

Momen (KN.m) Phương

ngang (H)

Phương đứng (V)

DC D

W LL Eh Ev

Phương ngang (H)

Phương đứng (V)

X Y

Sử

dụng

G1 0.00 24.53 1 0.00 24.53 1.75 0.00 42.92 G2 0.00 725.24 1 0.00 725.24 2.40 0.00 1741.98 G3 0.00 601.48 1 0.00 601.48 1.75 0.00 1052.58 G4 0.00 1369.03 1 0.00 1369.03 2.35 0.00 3221.18 G5 0.00 258.95 1 0.00 258.95 3.14 0.00 812.38 G6 0.00 517.67 1 0.00 517.67 2.80 0.00 1451.48 G7 0.00 1287.99 1 0.00 1287.99 3.96 0.00 5095.00 Ea1 1807.07 1173.52 1 1 1807.07 1173.52 2.72 3.49 -3107.54 Ea2 1557.58 506.09 1 1 1557.58 506.09 4.71 0.34 1854.60

Cường

độ min

G1 0.00 24.53 0.9 0.00 22.07 1.75 0.00 38.63 G2 0.00 725.24 0.9 0.00 652.72 2.40 0.00 1567.78 G3 0.00 601.48 0.9 0.00 541.33 1.75 0.00 947.32 G4 0.00 1369.03 0.9 0.00 1232.13 2.35 0.00 2899.06 G5 0.00 258.95 0.9 0.00 233.06 3.14 0.00 731.14 G6 0.00 517.67 0.9 0.00 465.91 2.80 0.00 1306.33 G7 0.00 1287.99 0.9 0.00 1159.19 3.96 0.00 4585.50 Ea1 1807.07 1173.52 0.9 1 1626.36 1173.52 2.72 3.49 -2477.19 Ea2 1557.58 506.09 0.9 1 1401.82 506.09 4.71 0.34 1907.30

Đối với tường xây trên nền đất: e ≤ b/4

Trong đó: e là độ lệch tâm của tổng tải trọng trên móng.

b là bề rộng đáy móng.

1.1 Xét TTGH sử dụng:

Xác định độ lệch tâm e:

)(47.051.6464

58.121642

71,4'2

M b x

140552

71,4'2

M b x

88,115052

71,4'2

M b x

=> tường chắn đảm bảo điều kiện chống lật ở cả 3

trạng thái giới hạn (tại vị trí đặt lực nằm ở mũi móng).

trong đó:

φT: hệ số sức kháng cho sức kháng trượt giữa đất và móng

QT: sức kháng trượt danh định giữa đất và móng (N)

Theo Tiêu chuẩn Thiết kế Cầu 22TCN 272-05 (Bảng 10.5.5-1)

khángKhả

0.45

- Phương pháp bán thực nghiệm dùngphương pháp CPT

0.55

- Phương pháp hợp lý Dùng φf ước tính từ số liệu SPT 0.35 Dùng φf ước tính từ số liệu CPT 0.45

0.60

Dùng sức kháng cắt đo được trong thínghiệm cắt cánh hiện trường

0.60

Dùng sức kháng cắt ước tính từ số liệuCPT

0.50Đá

- Phương pháp bán thực nghiệm, Carter vàKulhawy (1988)

Bê tông đổ tại chỗ trên cát Dùng φf ước tính từ số liệu SPT 0.80 Dùng φf ước tính từ số liệu CPT 0.80 Trượt trên đất sét được khống chế bởi cường

độ của đất sét khi lực cắt của đất sét nhỏ hơn0.5 lần ứng suất pháp, và được khống chế bởicác ứng suất pháp khi cường độ kháng cắt củađất sét lớn hơn 0.5 lần ứng suất pháp

Đất sét (Khi sức kháng cắt nhỏ hơn 0.5 lần áplực pháp tuyến)

Dùng sức kháng cắt đo được trongphòng thí nghiệm

0.80

Đất sét (Khi sức kháng cắt lớn hơn 0.5 lần áplực pháp tuyến)

Ổn định

chung

Đánh giá ổn định tổng thể và sức kháng đối vớidạng phá hoại sâu của các móng nông đặt trênhoặc gần sườn dốc khi các tính chất của đấthoặc đá và mực nước ngầm dựa trên các thínghiệm trong phòng hoặc hiện trường

Vậy thỏa mãn điều kiện ổn định trượt phẳng ở TTGH cường độ min.

=> Tường chắn đảm bảo điều kiện chống trượt ở cả 3 TTGH.

3 Tính toán sức kháng đỡ của đất nền dưới đáy móng.

Sức kháng đỡ của đất nền được xác định bằng công thức:

Qr =  x Qult

Trong đó:  hệ số sức kháng =0,45

Qult sức kháng đỡ danh định

Qult được xác định:

Qult = 0.5 x g x  x B x x x + g x γ x x x x (MPa)

– chiều sâu đến mực nước tính từ mặt đất (mm)

, - hệ số sức kháng đỡ được điều chỉnh (DIM)

Bảng 10.6.3.1.2c-1: Các hệ số , cho các chiều sâu nước ngầm khác

– hệ số khả năng chịu tải

– hệ số chịu tải với nền đất tương đối bằng xác định theo bảng tra , – các hệ số hình dạng lấy theo bảng tra

, – các hệ số ép lún của đất lấy theo bảng tra

, – các hệ số xét đến độ nghiêng của tải trọng xác định theo bảngtra

– hệ số độ sâu xác định theo bảng tra

B/L 0.47

10

71.4

Trong đó z0: Chiều sâu tính đến đáy móng so với mặt đất tự nhiên

=> Móng băng trên đất không dính: Tra Bảng 10.6.3.1.2c-6 (Tiêu chuẩn

22TCN 272-05):

Với q = 0,018 (Mpa) => = = 0,825

Ta có: 0.52

51.6464

64.3364

51

V F

P

q

hh

(KN/m2)

Thấy qR = 353 (KN/m2) > qmax = 175.29 (KN/m2)

Kết luận: Nền đất thỏa mãn điều kiện kháng đỡ với TTGH sử dụng.

3.2 Trạng thái giới hạn cường độ max:

29.17510

71.4

59

V F

P

q

hh

(KN/m2)Thấy qR = 353 (KN/m2) > qmax = 175.29 (KN/m2)

Kết luận: Nền đất thỏa mãn điều kiện kháng đỡ với TTGH cường độ max.

3.3 Trạng thái giới hạn cường độ min:

21.12710

71,4

02

V F

P

q

hh

(KN/m2)Thấy qR = 353 (KN/m2) > qmax = 127,21 (KN/m2)

Kết luận: Nền đất thỏa mãn điều kiện kháng đỡ với TTGH cường độ min.

=> Nền đất thỏa mãn điều kiện kháng đỡ.

Kết luận: Tường chắn thiết kế đảm bảo:

 Ổn định chống lật

 Ổn định chống trượt

 Đạt yêu cầu về sức kháng đỡ