Chương 3: Nghiên cứu giải pháp xây dựng tường chắn đất có cốt hợp lý tại các nút giao dự án đường vành đai Cầu giấy - Nhật tân
2.1. Cơ sở lý thuyết tính toán tường chắn đất có cốt
2.2.2. Tính toán tường chắn đất có cốt với vỏ là bê tông xi măng, cốt
Các bước tính toán
Các thông số tính toán của tường chắn đất có cốt như trên chỉ thay cốt thép mạ nhúng nóng bằng lưới địa kỹ thuật E’GRID 50R.
Phần đất gia cố lưới địa kỹ thuật có = 19,6 kN/m, = 340 , = 0 Phần đất giữ lại (sau đất gia cố) có = 18,85 kN/m, = 300 , = 0 Đất nền là loại đất sét lẫn cát có = 18,85 kN/m, = 300, = 0 Tải trọng phân bố đều trên đỉnh tường q = 11,97 kN/m2
- Vỏ: bằng bê tông cốt thép đúc sẵn được thiết kế M300;
- Cốt: bằng lưới địa kỹ thuật E’GRID 50R khoảng cách đặt cốt theo phương đứng và phương ngang theo tính toán;
- Đất đắp: là cát vàng hạt thô có Moodun độ lớn Mk = 2.
Bước 1: Lựa chọn các thông số thiết kế Chiều cao tường chắn H = 6m
Tải trọng phân bố đều q = 11,97 kN/m2
Lưới địa kỹ thuật E’GRID 50R có : T = 54 kN/m2
Hình 2.37. Tính toán thiết kế tường chắn lưới địa kỹ thuật - Tính toán hệ số lực đẩy chủ động của đất
Hệ số lực đẩy chủ động của phần đất gia cố:
Hệ số lực đẩy chủ động của phần đất gia cố :
- Tính toán áp lực tác dụng lên tường chắn:
Áp lực hông chủ động cả đất gia cố lưới:
=0,5.0,33.(18,85.6+2.11,97).6 = 135,67 KN/m.
- Lựa chọn loại lưới địa kỹ thuật: Sử dụng lưới E’GRID 50R theo đầu bài.
Bước 2: Tính toán chiều dài lưới gia cố
- Chiều dài lưới gia cố phải thỏa mãn các điều kiện sau:
+ Điều kiện về biến dạng trượt ngang:
Tại vị trí mặt phẳng tiếp xúc giữ khối đất gia cố và đất móng:
Tại vị trí mặt phẳng giáp lớp lưới thấp nhất:
+ Điều kiện đảm bảo ổn định chống lật có :
Chọn L = 4,2 m.
Bước 3: Tính toán khoảng cách đứng giữa các lớp lưới
- Sức chịu kéo thiết kế cho phép của lưới E’GRID 50 R
- Khoảng cách giữa các lớp lưới :
Vmax =
1. Khoảng cách đặt lớp lưới thứ nhất (tính từ dưới chân tường lên trên đỉnh) : = 0,2 m
2. Tính : 3. Tính :
4. Tính toán chiều cao đặt lưới kế tiếp :
Chiều cao đặt lưới kế tiếp được đặt ở khoảng gần nhất và không lớn
hơn:
5. Tính ,
6. Cứ tiếp tục tính chiều cao h từ bước 4 và 5 cho tới đỉnh tường. Lưu ý chiều cao của lớp trên cùng = H - hn .
Ta có bảng tính toán vị trí các lớp lưới như sau : Bảng 2.3. Vị trí các lớp lưới TT
lớp z (m)
Vi max
(m) Vai Vbi Loại lưới Vi kiến
nghị (m)
1 5,80 0,80 0,60 0,20 E’GRID 50R 0,45
2 5,30 0,91 0,66 0,25 E’GRID 50R 0,65
3 4,50 1,13 0,73 0,4 E’GRID 50R 0,8
4 3,70 1,41 1,01 0,40 E’GRID 50R 1
5 2,50 2,07 1,47 0,60 E’GRID 50R 1,20
6 1,30 3,5 2,9 0,60 E’GRID 50R 1,9
Hình 2.38. Khoảng cách thực tế so với khoảng cách tối đa cho phép Trên cơ sở khoảng cách theo phương đứng của các lớp lưới điện kỹ thuật và chiều cao tường chắn, bố trí kích thước vỏ bê tông xi măng có chiều dày 14cm; kích thước theo phương đứng, phương ngang được bố trí từ trên xuống dưới như sau:
Tấm 1: 1,9x1m; tấm 2: 1,2x1m; tấm 3: 1x1m; tấm 4: 0,8x1m; tấm 5:
0,65x1m; tấm 6: 0,45x1m lưới địa kỹ thuật liên kết với vỏ ở giữa tấm.
Bước 4: Kiểm tra ổn định nội bộ
- Kiểm tra khả năng cốt bị kéo đứt bằng phương pháp nêm:
+ Lực nêm Tw :
+ Lực kéo trung bình trong mỗi lớp nêm : Ta có bảng tổng hợp trị số Tw, như sau:
Bảng 2.4. Bảng tổng hợp trị số Tw, tav
stt hw Tw Nw tav tav<Ta
1 6,00
119,
7 6 19,96 đạt yêu cầu
2 5,80
112,
5 5 22,5 đạt yêu cầu
3 5,30 95,5 4 23,88 đạt yêu cầu
4 4,50 71,2 3 23,72 đạt yêu cầu
5 3,70 50,3 2 25,16 đạt yêu cầu
6 2,50 25,7 1 25,71 đạt yêu cầu
+ Kết luận : Lưới đảm bảo khả năng chống kéo đứt.
- Kiểm tra khả năng cốt bị kéo tuột:
Hình 2.39. Kiểm tra khả năng lưới bị kéo tuột + Chiều dài neo lưới Lai:
= 4,2 – (hw-hi). tan280 + Chiều dài neo đòi hỏi Lei :
Do chiều dài mỗi lớp lưới lấy bằng nhau, vì vậy ta chỉ cần kiểm tra trường hợp bất lợi nhất đó là h = 1,3m và h = 2,5m
Bảng 2.5. Chiều dài Lai, Lei ở chiều cao h = 2,5m và 1,3m có tải trọng q TT
lớp hw tav Lưới tại hi = 2,5 m Lưới tại hi = 1,3 m
Le La Le<La Le La Le<La
1 6,00 19,96 0,40 2,34 đạt 0,66 1,70 đạt
2 5,80 22,5 0,46 2,45 đạt 0,74 1,81 đạt
3 5,30 23,88 0,48 2,71 đạt 0,79 2,07 đạt
4 4,50 23,72 0,48 3,13 đạt 0,78 2,50 đạt
5 3,70 25,16 0,51 3,56 đạt 0,83 2,92 đạt
6 2,50 25,71 0,52 4,20 đạt 0,85 3,56 đạt
Bảng 2.6. Chiều dài Lai, Lei ở chiều cao h = 2,5m và 1,3m không tải trọng q TT
lớp hw tav Lưới tại hi = 2,7 m Lưới tại hi = 1,3 m
Le La Le<La Le La Le<La
1 6,00
101,6
4 0,39 2,34 đạt 0,74 1,7 đạt
2 5,80
113,9
7 0,43 2,45 đạt 0,83 1,81 đạt
3 5,30
118,9
6 0,45 2,71 đạt 0,87 2,07 đạt
4 4,50
114,3
5 0,44 3,14 đạt 0,84 2,5 đạt
5 3,70
115,9
5 0,44 3,56 đạt 0,85 2,92 đạt
6 2,50
105,8
8 0,40 4,2 đạt 0,78 3,56 đạt
Vậy chiều dài lưới đảm bảo khả năng chống kéo tuột, không phải di chuyển hoặc tăng chiều cao lưới.
Kết luận: tường ổn định bên trong Bước 5:Tính toán ổn định bên ngoài
- Tính toán các lực tác dụng lên tường chắn:
+ Áp lực thẳng đứng:
kN/m + Áp lực tĩnh ngang:
= 0,5*18,85*62*0,33=111,97 kN/m
= 11,97*6*0,33 = 23,7 kN/m - Kiểm tra ổn định trượt ngang
Ta có:
Pd = 0,5*0,33*(18,85*6+2*11,97)*6 = 135,67 kN/m
=>Hệ số an toàn trượt ngang:
FSsl = = = 2,71 > 1,5
Kết luận: Tường chắn đảm bảo ổn định trượt ngang.
- Kiểm tra ổn định lật:
+ Mô men gây lật:
kN + Mô men chống lật:
+ Hệ số an toàn chống lật
FS(OT) = = = 3,52 > 2
+ Kết luận: Tường chắn đảm bảo ổn định chống lật.
- Kiểm tra ổn định lún
+ Mô men chống lất nhờ trọng lượng tường và tải trọng q
+ Độ lệch tâm:
e = = = 0,54m < = 0,7m + Tổng tải trọng thẳng đứng :
= N/m2
+ Sức chịu tải tới hạn của đất nền :
= 0,5*(4,2-2*0,54)*18,85*18,1= 532,24 kN/m2
Tra bảng với thì: Nc = 30,1; = 18,1
=> Hệ số an toàn ổn định nền:
FS(BC) = = 3,05 > 2,5 - Kiểm tra ổn định tổng thể
Sử dụng phần mềm Geo-slope 2004 để kiểm tra ổn định tổng thể của tường chắn lưới địa kỹ thuật cụ thể:
+ Xác định phương pháp phân tích: sử dụng phương pháp Bishop
Hình 2.40. Lựa chọn phương pháp phân tích kết quả + Nhập các thông số cho nền đất: như hình vẽ
Hình 2.41. Nhập thông số nền đất
+ Vẽ tải trọng phân bố q và vẽ lưới địa kỹ thuật
Hình 2.42. Nhập số liệu tải trọng và lưới địa kỹ thuật + Xác định bán tính trượt và tâm trượt
Hình 2.43. Xác định bán kính và tâm trượt +Kiểm tra lại các thông số tính toán trước khi chạy bài toán
Hình 2.44. Kiểm tra lại thông số tính toán trước khi chạy bài toán +Kết quả nhận được
Hình 2.45. Kết quả sau khi chạy geoslope/w + Kết luận: Tường chắn đảm bảo ổn định trượt tổng thể Bước 6: Kết luận
Tường chắn lưới địa kỹ thuật E’GRID 50R chiều cao 6m đảm bảo ổn định khi làm việc.