chuyên đề địa kỹ thuật tường chắn gia cố bằng lưới thép

Trang 1

BÀI THẢO LUẬN Tường chắn đất gia cố bằng

lưới thép

Trang 2

NỘI DUNG

Tổng quan tường chắn đất có cốt

I

Tường chắn đất có cốt bằng lưới sợi thép

Trang 3

I Tổng quan tường chắn đất cú cốt

1 T ờng chắn đất

1.1 Giới thiệu chung về các loại hình t ờng chắn đất

Tường chắn để tăng cường ổn định khi cụng trỡnh chịu ỏp lực ngang của đất.Cú thể thấy tường chắn ở cỏc cụng trỡnh

và bộ phận của cụng trỡnh như tầng hầm,đường

ngầm,tường chắn đất,bờ kố…

Tường chắn thường được sử dụng để:

- Giữa cho khối đất sau lưng tường được cõn bằng,khi bị

trượt đổ xuống.

- Chống sạt lở cho cụng trỡnh xõy dựng nơi đồi nỳi.

- Chống sạt lở khi xõy dựng mới cạnh cụng trỡnh cũ.

- Chống sạt lở cho bờ sụng vỏch nỳi.

Trang 4

1.2 Cấu tạo của một số loại t ờng chắn điển hình

 T ờng chắn đất kiểu trọng lực

T ờng chắn đất kiểu trọng lực thông th ờng sử dụng vật liệu đá xếp khan, đá xây vữa và bê tông xi măng mác thấp T ờng chắn kiểu trọng lực chủ yếu dựa vào trọng l ợng bản thân t ờng xây

để chống lại áp lực hông của khối đất sau t ờng nhằm duy trì sự

ổn định của khối đất đó Thể tích của các loại t ờng chắn này t

ơng đối lớn, nh ng kết cấu đơn giản, t ơng đối dễ kiếm vật liệu

và thi công đơn giản, do đó thích hợp với đ ờng miền núi

Trang 5

 T ờng chắn đất bằng bê tông cốt thộp

Kiểu t ờng bằng bê tông cốt thép lợi dụng trọng l ợng bản

thân của vật liệu đắp ở trên bản móng t ờng làm đối trọng giữ cho thân t ờng khỏi bị nghiêng đổ, từ đó chống đỡ đ ợc khối đất phía sau t ờng Kết cấu của t ờng chắn đất kiểu bê tông cốt thép thông th ờng bao gồm 3 bộ phận chính: thân, móng và s ờn t

ờng Ba bộ phận chính của t ờng đều chịu mômen uốn nên phải

bố trí cốt thép và liên kết với nhau thành một khối cứng

Trang 6

 T ờng chắn đất kiểu cũi và rọ đá

T ờng chắn đất kiểu xếp cũi là loại kết cấu dạng khung hình hộp đ ợc cấu tạo bằng các thanh dầm bằng bê tông hoặc gỗ xếp dọc ngang xen kẽ, bên trong đổ đất hoặc đá hộc và dựa vào tác dụng hạn chế hông của các thanh dầm để hình thành nên toàn khối t ờng chống đỡ lực đẩy ngang của đất sau t ờng

T ờng kiểu rọ đá sử dụng các lồng hộp (rọ) đan bằng l ới sợi thép, bên trong nhồi đá hộc (hoặc đất), sau đó đem xếp chồng lên nhau thành t ờng

Trang 7

 T ờng chắn đất kiểu neo

T ờng chắn đất kiểu neo là loại t ờng dựa vào các thanh neo

hoặc các bản cố định chôn một đầu trong khối đất thuộc khu vực ổn định nằm ngoài mặt phá hoại để tạo ra lực chống nhổ tuột hoặc lực kháng bị động của đất giữ cho mặt t ờng chống đỡ

đ ợc lực ngang của khối đất tr ợt

T ờng chắn kiểu neo bao gồm hai bộ phận là mặt t ờng bằng

bê tông và cấu kiện neo Mặt t ờng có thể là tấm vách toàn khối

đổ bê tông tại chỗ hoặc cũng có thể làm bằng các tấm chắn và cột lắp ghép Trên tấm vách t ờng chắn đ ợc cấu tạo sẵn sẵn các

vị trí đặt neo

Trang 8

2 ất có cốt Đất có cốt

2.1 Giới thiệu chung về đất có cốt và các loại vật liệu sử dụng trong công trình đất có cốt

Đất có cốt là một loại hình vật liệu tổ hợp do đất và cốt tạo

ra, có khả năng chịu đ ợc lực kéo Đất có cốt ra đời vào khoảng những năm 60 do một phát minh của kỹ s ng ời Pháp tên là

Henri Vidal Vào năm 1968, công trình t ờng chắn bằng đất có cốt đ ợc xây dựng lần đầu tiên tại miền Nam n ớc Pháp Tiếp đó

về sau, kỹ thuật mới về đất có cốt đ ợc phát triển nhanh chóng

và rộng rãi, tạo ra nhiều loại, nhiều hệ thống đất có cốt khác

nhau

Trang 9

kÏm bäc Polyme

Trang 10

I Tổng quan tường chắn đất có cốt

3 Khái niệm và phân loại tường chắn đất có

cốt

3.1 Khái niệm

- Tường chắn Đất Có Cốt là một kết cấu loại neo bao

gồm vật liệu là đất và các phần tử chịu kéo căng đặt trong khối đất

- Tường chắn Đất Có Cốt cũng là một dạng tường chắn

trọng lực nặng và ổn định giống như tường xây lớn nhưng

có độ mềm dẻo cao tạo thành khối liên tục và đồng nhất

giữ đất hay đất đắp sau tường.

Trang 11

Lưới hay mảng các thanh đan thành những tấm lưới ô

vuông có khoảng cách từ 150mm trở lên.

- Dạng hai chiều

Những tấm lưới địa kỹ thuật liền, lưới sợi dệt, và lưới sợi không dệt,loại lưới này được chế tạo thành những ô vuông

có khoảng cách nhỏ hơn 150 mm.

Trang 12

I Tổng quan tường chắn đất có cốt

 Theo vật liệu cốt

- Cốt kim loại

Tiêu biểu là loại thép mềm, loại này thường được mạ

kẽm hay có thể được bọc êpoxi

- Cốt phi kim

Các loại vật liệu polymer nói chung, bao gồm

polypropylene, polyethylene, hay polyester.

 Theo độ kéo dãn của cốt

- Cốt không kéo dãn

- Cốt kéo dãn

Trang 13

- Dang kết cấu: T ờng chắn đất có cốt đ ợc sử dụng tại đ ờng hai

đầu cầu v ợt Sóng Thần tại km7

Trang 14

- Chủ đầu t : Ban quản lý dự án Hồ Chí Minh.

- Dạng kết cấu 1: Nền đ ờng đắp cao với mái dốc 70.sử dụng l ới

địa kỹ thuật.với khoảng cách từ 0.5 - 1m tại vị trí Khe Cần-

Km461+118 - Đ ờng Hồ Chí Minh

- Dạng kết cấu 2: T ờng chắn sử dụng rọ đá kết hợp với cốt l ới

thép có chiều cao 8m đoạn ngã ba Pheo

Trang 16

yêu cầu thiết kế.

Lưới sợi thép hàn được đặt

thành ô vuông 50 x 50 mm

dùng để nối với lớp sợi thép hàn

bảo vệ bề mặt tường chắn.

Trang 17

II TƯỜNG CHẮN ĐẤT CÓ CỐT BẰNG LƯỚI SỢI

THÉP

Cốt kim loại: là thanh mạ kẽm

Dải cốt được cột chặt một đầu, có

kích thước dài, dày, rộng phụ thuộc

vào tải trọng bên ngoài và chiều cao

kết cấu, dải kim loại này thường được

mạ kẽm nóng và tuân thủ theo ISO

Trang 18

II TƯỜNG CHẮN ĐẤT CÓ CỐT BẰNG

LƯỚI SỢI

THÉP

1.2 Những ưu điểm khi sử dụng

- Thay thế thép rời buộc tay hiệu quả và giảm khối lượng nguyên liệu thép sử dụng

- Sản xuất theo yêu cầu đặc biệt của khách hàng

- Giảm hao hụt, mất mát nguyên vật liệu tại công trường

- Dễ dàng vận chuyển, lắp đặt và thay thế

- Thời gian thi công nhanh, mang lại hiệu quả kinh tế cao

- Đơn giản hoá chi tiết trên bản vẽ thiết kế

- Rút ngắn thời gian thi công trên công trường

- Giảm lao động và giám sát tại công trường

- Chất lượng ổn định

- Đảm bảo tiến độ thi công được liên tục

Trang 19

Trang 20

Trang 21

Trang 22

II TƯỜNG CHẮN ĐẤT Cể CỐT BẰNG LƯỚI SỢI

- Khảo sát khối đất đ ợc gia cố cho thấy một cách rõ ràng

rằng khối đất hình thành hai vùng rõ rệt, vùng đất hoạt động và vùng đất giữ lại

- Khi không có cốt vùng đất hoạt động sẽ không ổn định và

có xu h ớng tr ợt khỏi vùng đất giữ lại Nếu đặt những dải cốt

ngang qua vùng đất hoạt động và vùng đất giữ lại, nó sẽ tạo ra

sự ổn định cho vùng đất hoạt động

Trang 23

LƯỚI SỢI THÉP

2.1 Mô hình phá hoại:

Sự phá hoại của kết cấu Đất Có Cốt có 2 dạng: mất

ổn định bên ngoài và mất ổn định bên trong Thiết kế

tường chắn đất (TCĐ) có cốt chính là việc đảm bảo an

toàn cho khối tường chắn ổn định định bên trong và

bên ngoài Ngoài ra để đảm bảo cho kết cấu TCĐ làm

việc lâu dài mà không bị chịu ảnh hưởng của chế độ

thủy nhiệt, ta phải chú ý đến hệ thông thoắt nước

cho tường.

Trang 24

THÉP 2.1.1 Mất ổn định bên ngoài:

Mất ổn định bên ngoài là khi kết cấu

tường chắn có cốt mất ổn định toàn

bộ: xuất hiện trượt theo đáy móng,

trượt theo lớp sâu hoặc năng lực

chịu tải của nền móng không đủ…

Kiểm tra biến dạng sau:

 Biến dạng: trượt ngang

 Biến dạng: lật

 Biến dạng : lún

 Biến dạng: trượt tổng thể

Trang 25

THÉP 2.1.2 Mất ổn định bên

Vật liệu cốt kim loại trong kết cấu

TC sẽ dần bị ăn mòn khiến cho diện tích tiết diện giảm Theo thời gian

sử dụng tốc độ ăn mòn sẽ tính được lượng ăn mòn ở cuối thời kỳ

sử dụng Tiết diện chịu kéo thiết kế trừ đi lượng ăn mòn sẽ được diện tích tiết diện còn lại Nếu ứng suất này vượt quá ứng suất kéo cho

phép thì phải tăng thêm diện tích tiết diện của cốt thiết kế.

Trang 26

II TƯỜNG CHẮN ĐẤT CÓ CỐT BẰNG LƯỚI SỢI THÉP

2.2 CÁC BƯỚC TIẾN HÀNH BÀI TOÁN TƯỜNG CHẮN ĐẤT

CÓ CỐT THÉP DẢI MỎNG VÀ CỐT THÉP LƯỚI

2.2.1 Cốt thép dải mỏng:

Điều kiện áp dụng để tính toán:

 Đất đắp: như tiêu chuẩn đã trình bày ở trên.

 Mặt tường thẳng đứng.

 Thoắt nước tốt đảm bảo áp lực nước lỗ rỗng bằng 0.

 Tải trọng phân bố đều trên đỉnh tường.

 Không nằm trong vùng có động đất.

Trang 27

 Giá trị tải trọng trên đường: q

Quy đổi tất cả tải trọng phía trên tường chắn về một lớp đất tương đương có tải trọng rải đều q Chiều cao cột đất quy đổi: h0 = q/ϒϒ1

2.2.1.1 Các số liệu đầu vào:

Trang 28

LƯỚI SỢI THÉP

2.2.1.2 Sơ bộ xác định kính thước của khối tường chắn

Chiều dài dải cốt chịu kéo: L

Trong thực tế tính toán, cần giả định trước chiều dài cốt

và thường lấy L=(0,7-0,8)H.

L=La + Le

Với La : Chiều dài cốt trong vùng hoặt động

Le : Chiều dài cốt trong vùng ổn định

Trang 29

+ Tiết diện tính toán:

A=beff x teff (mm2)

+ Ứng suất tới hạn: τgh(MPa)

+ Ứng suất cho phép: (MPa)

+ Tốc độ ăn mòn: v (µm/ϒnăm)

  0

Trang 30

II TƯỜNG CHẮN ĐẤT CÓ CỐT BẰNG LƯỚI SỢI THÉP

- Việc tính toán ổn định bên trong thực

chất là lựa chọn tiết diện cốt và

khoảng cách bố trí cốt Để xác định

được khoảng cách bố trí các cốt thì

phải xác định được số lượng cốt trên

một tấm vỏ mặt tường.

 Hiện nay trên thế giới thường sử dụng

phổ biến vỏ tường bê tông cốt thép có

kích thước 1,5x1,5m hình chữ thập

hoặc hình lục giác Với số lượng cốt xác

định được ta sẽ tính được khoảng cách

bố trí cốt trên tấm vỏ mặt tường.

2.2.1.3 Tính toán ổn định bên trong(tính cho 1m dài tường)

Trang 31

ϒ1 Hi L: trọng lượng đất đắp phía trên cốt tính toán.

L.q: tải trọng gia tải phía trên tường chắn

 Áp lực ngang sau tường và momen lật so với điểm giữa móng + Áp lực ngang Hti:

Để thiên về an toàn thường bỏ qua cosβ.

H H

K

Mi 1 / 2 a . i2. i/ 3 q. a. i

Trang 32

THÉP

 Góc nghiêng của hợp lực:

δ = Hti/ϒtgϕ1

Điều kiện đảm bảo chống

trượt ngang của lớp đất

bên trên dải cốt tính toán:

Trang 33

LƯỚI SỢI

THÉP

2 Kiểm toán chống kéo đứt của cốt:

 Ứng suất thẳng đứng xác định theo phân bố Meyerhof:

σvi=Vi/ϒ(Li-2ei) với ei=Mi/ϒ2: độ lệch tâm.

 Ứng suất theo phương ngang:

σhi = K.σvi với K=K0 Ka

 Ứng suất kéo cực đại trên cốt:

diện tích 1 tấm mặt tường

 Điều kiện kiểm toán khả năng chống kéo đứt của cốt:

Nếu điều kiện trên không đạt thì tăng số cốt trên 1 tấm.

nếu vẫn không đạt thì tăng tiết diện mỗi cốt.

Trang 34

T

s mi

fi







Trang 35

LƯỚI SỢI

THÉP

4 Kiểm toán độ bền vững

Giả sử thời gian sử dụng của công trình là Y năm.

 Thời gian sử dụng của lớp mạ:

v1,v2 lần lượt là tốc độ ăn mòn lớp mạ kẽm ở 2 năm đầu và các năm tiếp theo.

 Bề dày còn lại sau khi các thanh cốt thép bị ăn mòn ở cuối thời kỳ sử dụng:

t’eff=teff-(2.v3.(Y-y))

v3: tốc độ ăn mòn của thép.

 Diện tích tiết diện thanh còn lại: A’=beff x t’eff

 Ứng suất kéo trong cốt:

 Điều kiện về độ bền vững: τ’ ≤ [τ0]

v

v S

y

2 1

.2

Trang 36

THÉP

2.2.1.4 Tính ổn định bên ngoài

1 Kiểm toán ổn định trượt:

C, ϕ lấy theo đất móng nếu C, ϕ đất móng nhỏ hơn đất đắp.

2 Kiểm toán ổn định chống lật tại chân tường:

3 Kiểm toán ứng suất đáy móng: σv ≤ FB[σ0]

F B =2: hệ số an toàn; σ v =V/ϒ(B-2e), với e = M/ϒV

V: tổng áp lực thẳng đứng; B: bề rộng móng (thường lấy B=L)

4 Kiểm toán ổn định toàn bộ: (Sử dụng phần mềm)

22

32

1

2

12

0 2

2 2

.

H K q

H K

B H K

B V

a a

a



5,12

1

.

K q H

K

tg V L

C

s a

a 



Trang 37

THÉP 2.2.2 Cốt thép lưới

Các bước tính toán tường chắn có cốt thép lưới tương

tự như tính toán tường chắn có cốt thép dải Nhưng chỉ chú ý ở 2 điểm sau:

2.2.2.1 Tính khả năng chịu kéo đứt của lưới:

 Tính toán với các thanh cốt dọc trên lưới, giống như cốt thép dải.

 Từ đó xác định được tổng số cốt trên 1 tấm mặt

tường, số cốt dọc trên 1 lưới.

Trang 38

LƯỚI SỢI

THÉP

2.2.2.2 Tính toán khả năng chịu kéo tuột của lưới:

Tính toán với các thanh cốt ngang trên lưới vì chính các

thanh cốt ngang khi dịch chuyển sẽ gây ra sức cản với đất Khi khả năng chịu kéo tuột của lưới cốt thép do sức kháng

bị động của đất tạo ra được xác định như sau:

T=Ac.σv.b.d.N

Ac: hệ số kháng bị động của đất.

σv: ứng suất thẳng đứng.

d: đường kính thanh thép ngang.

N: số thanh thép ngang trong vùng ổn định.

Từ đó xác định được số lượng và chiều dài thanh thép ngang

Trang 39

IV CễNG TRèNH CỤ THỂ

Nền đ ờng sử dụng t ờng mềm kết hợp với đất có cốt

l ới thép trên tuyến đ ờng Hồ Chí Minh.

- Tên công trình : Kiên cố hoá đ ờng

Trang 40

Lựa chọn thông số cơ bản của t ờng và cốt

- T ờng thiết kế có chiều cao thay đổi từ 2m đến 6m bằng rọ đá, chiều dày t ờng thay đổi từ 1m đến 2m; (Trong ví dụ chỉ kiểm toán cho vị trí t ờng có chiều cao bất lợi nhất 6m Các mặt cắt khác kiểm toán t ơng tự.)

- Cốt sử dụng cốt l ới thép có khả năng chịu kéo trên 1m dài 50 kN/m; Cốt l ới thép có chiều dài L= 5m, đ ờng kính dây thép

d=2.4mm, mắt l ới 60x80 Bố trí 12 lớp cốt l ới thép, khoảng

cách giữa các lớp theo chiều cao là 0.5m

-Vật liệu đắp trong phần kết cấu sử dụng cát lấy tại mỏ

km181+850;

- Sức chịu tải của đất nền theo thí nghiệm là 3.2Kg/cm2

Trang 41

IV CÔNG TRÌNH CỤ THỂ

C¸c kÝch th íc c¬ b¶n cña t êng vµ cèt

Trang 42

Các thông số kỹ thuật l ới thép và rọ đá

Trang 44

 KiÓm to¸n ®iÒu kiÖn lËt

- M« men lËt t¸c dông lªn t êng ch¾n :

Trang 45

 Kiểm toán khả năng chịu tải của đất nền

- Độ lệch tâm so với điểm giữa của đáy móng

Trang 46

 Kiểm toán ổn định tr ợt toàn khối (tr ợt sâu)

Sử dung phần mềm Geoslop W4.5 kiểm toán kết quả cho

thấy hệ số an toàn ổn định tr ợt toàn khối K = 1.370

 Kết cấu đảm bảo an toàn

Trang 47

 3 Tính toán ổn định nội bộ

 Kiểm toán khả năng chống đứt của cốt

Cốt l ới thép có đ ờng kính sợi d=2.4mm, mắt l ới 60 x 80 Do

đó số sợi thép trên 1m là: 1000/60 = 16.67 x2 = 33 sợi Diện tích tiết diện thép l ới là :

Trang 49

KÕt qu¶ tÝnh to¸n hÖ sè an toµn chèng nhæ cèt

Trang 50

 Kiểm toán tính bền vững của cốt l ới thép

- Trong hồ sơ thiết kế sử dụng loại cốt thép có bọc nhựa PVC,

do vậy không cần kiểm toán

- Nếu sử dụng loại cốt không bọc nhựa:

Chiều dày thép bị ăn mòn trong 50 năm :

0.025 * 50 = 1.25mm

Đ ờng kính ban đầu của cốt thép phải đảm bảo

d=2.4+1.25=3.65mm

Trang 51

K t qu ết quả ả

Bảng tổng hợp khối l ợng chủ yếu t ờng rọ đá

Trang 52

 Trình bày các ph ơng án thiết kế đối chứng khác

Lựa chọn ph ơng án

- Căn cứ vào địa hình tuyến , chúng tôi kiến nghị chọn ph

ơng án đối chứng là ph ơng án sử dụng t ờng chắn bằng bê tông cốt thép cao 6m kết hợp đắp cạp mở rộng

- Kết cấu t ờng chắn tuân theo định hình thiết kế t ờng chắn

BTCT của Bộ giao thông vận tải ban hành số 86 – 06 X

Tiêu đề	Chuyên Đề Địa Kỹ Thuật Tường Chắn Gia Cố Bằng Lưới Thép
Trường học	Trường Đại Học Xây Dựng
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Xây Dựng
Thể loại	Bài Thảo Luận

Định dạng
Số trang	57
Dung lượng	2,16 MB