Báo cáo môn học thủy công: Thiết kế kè bản tựa

6/25/2014 1
BÁO CÁO MÔN HỌC
THỦY CÔNG
CHUYÊN ĐỀ: THIẾT KẾ KÈ BẢN TỰA
GVHD: TRẦN VĂN HỪNG
H
d
2
d
1
B
1
B
2
B
t
L
t
6/25/2014 2
NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM KÈ BẢN TỰA
1. TRẦN MINH ĐIỀN 1050430
2. HỒNG MIHN THUẤN 1050505
3. ĐINH VĂN DŨNG 1050422
4. ĐẬU ĐỨC LỘC 1050459
6/25/2014 3
Một số hình ảnh kè bản tựa
6/25/2014 4
6/25/2014 5
6/25/2014 6
NỘI DUNG THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN
………oOo………

I. Số liệu thiết kế
II. Hệ số áp lực đất
III. Xác định các lực tác dụng lên công trình
IV. Kiểm tra ổn định tường chắn
V. Xử lý nền móng
VI. Tính toán kết cấu các bộ phận của kè
VII. Kiểm tra nứt tại chân kè
6/25/2014 7
I. Số liệu thiết kế
1. Số liệu địa chất.
C = 0 (KN/m2)
φ = 210
γω = 17 (KN/m3) = 1,7 (T/ m3)
γđn = 7 (KN/m3 ) = 0,7 (T/ m3)
2. Các cao trình.
- Cao trình đỉnh tường thiết kế: +3.5 m
- Cao trình đáy tường thiết kế: - 2.5 m
- Cao trình MNCN (max): + 3.0 m
- Cao trình MNTN (min): - 1.5 m
- Cao trình MNTB: (thường xuyên): + 2.0 m
- Cao trình mực nước ngầm (MNN): - 0.7 m
6/25/2014 8
3. Kích thước tường chắn
- Chiều cao tường chắn kể cả bản đáy: H = 6.0 m
- Chiều dày bản đứng: d
1
= 0.4 m
- Chiều dày bản đáy: d
2
= 0.6 m

- Chiều dày thanh chống: t = 0.4 m
- Chiều dày khoảng cách giữa 2 thanh chống: L
t
= 4.0 m
- Chiều rộng bản đáy tường: B = 5.5 m
+ Phía ngực tường: B
1
= 1.5 m
+ Phía đất đắp: B
2
= 3.6 m
6/25/2014 9
4. Các số liệu khác
a. Tải trọng tác dụng
- Tải trọng xe thi công: xe bánh xíchC100
+ Trọng lượng xe: P = 14T
+ Chiều rộng xe bánh xích: b = 2.4 m
+ Chiều dài xe bánh xích: l = 2.5 m
+ Hệ số vượt tải: n = 1.1
Quy tải trọng về phân bố điều:
q = (n*p)/(l*b) = 1.1*14/2.4*2.5 = 2.6 T/m
2
- Tải trọng tác dụng của công trình
- Tải trọng tác dụng của đất đắp, nước ngầm, nước sông
- Tải trọng tác dụng của gió, sóng tàu
b. Hệ số vượt tải
- Hệ số vượt tải của áp lực đất và trọng lượng nước:n
1
= 1.10
- Hệ số vượt tải của áp lực thủy tĩnh: n

2
= 1.20
- Hệ số vượt tải của trọng lượng bê tông: n
3
= 1.05
- Hệ số vượt tải của trọng lượng đất đắp: n
4
= 1.15
6/25/2014 10
c. Cường độ tính toán của bê tông (Kg/cm
2
)
Trọng lượng bê tông: γ
bt
= 2.5 T/m
2
Loại cường độ
Mác bê tông
150 200 250 300
Cường độ chịu nén
Cường độ chịu kéo
65
6.0
90
7.5
110
8.8
130
10
d. Cường độ tính toán của cốt thép (Kg/cm2)

Nhóm cốt thép
Loại cường độ
Tiêu chuẩn Cốt đai
CT3 2100 2100
6/25/2014 11
II. Hệ số áp lực đất
22
2
]
)cos(*)cos(
)sin(*)sin(
1[*)cos(*cos
)(cos









a
Trong đó:
α : là góc nghiêng của lưng tường (độ).
β : là góc nghiêng của đất đắp (độ).
δ : là góc ma sát giữa đất và tường (độ).
φ: là góc ma sát trong của đất (độ).
Ở đây để đơn giản tính toán ta chọn: α = β = δ = 0, nên ta có:
+ Hệ số áp lực đất chủ động:

λ
a
= tg
2
(45
0
- φ/2) = tg
2
(45
0
- 21
0
/2) = 0.472
+ Hệ số áp lực đất bị động:
λ
b
= tg
2
(45
0
+ φ/2) = tg
2
(45
0
+ 21
0
/2) =2.117
6/25/2014 12
III. Xác định các lực tác dụng lên công trình
A. Áp lực tác dụng lên công trình (các trị số tính trên 1m dài)

1. Áp lực đất chủ động
+ Cường độ áp lực đất chủ động:
P
a
= (q
a
+ ∑γ
i
*h
i
)* λ
a
- 2Ci
Tromg đó: q
a
= 2.6 T/m
2
γ
i
_ dung trọng lớp đất thứ i
h
i
_chiều cao lớp đất thứ i
Ci_lực dính lớp đất thứ i
+ Trị số áp lực đất chủ động
E
a
= n
1
* P

a
*H/2 (T)_ Biểu đồ dạng tam giác.
E
a
= n
1
* (P
1
+ P
2
)*H/2 (T)_ Biểu đồ dạng hình thang.
+ Điểm đặt áp lực cách đáy công trình một đoạn:
x = H/3 (m) _ Dạng tam giác
x = (2P
1
a
+ P
2
a
)*H/3*(2P
1
a
+ P
2
a
)_ dạng hình thang
a

6/25/2014 13
2. Áp lực bị động

+ Cường độ áp lực bị động:
P
b
= (q
a
+ ∑γ
i
*h
i
)* λ
a
+ 2Ci λ
a
+ Trị số và điểm đặt tính tương tự như áp lực chủ động.
3. Áp lực thủy tĩnh
+ Cường độ:
P
n
= γ
n
*H (T/m
2
)
Với: H_ chiều cao cột nước (m)
γ
n
_dung trọng của nước (T/m
3
)
+ Trị số:

E
n
= n
2
* P
n
*H
Điểm đặt cách đáy công trình một đoạn:
x = H/3 (m)
Xét cho cả nước ngầm và nước sông.
6/25/2014 14
4. Áp lực đẩy nổi
+ Cường độ:
P
đn
= γ
n
*H (T)
Với: H_chiều cao phần vật ngập trong nước.
+ Trị số:
E
đn
= n
2
*P
đn
*L (T/m)
L_bề rộng phần vật ngập trong nước.
Điểm đặt: tại trọng tâm vật.
Xét cho cả bản đáy, tường đứng và thanh chống (nếu có

phần nào đó ngập trong nước).
6/25/2014 15
5. Áp lực thấm tác dụng lên công trình:
Áp lực thấm chỉ xảy ra khi MNN cao hơn MNS, áp lực thấm
tính theo đường viền thấm, cường độ phân bố dạng tam giác.
+ Trị số áp lực thấm:
E
t
= n
2
*(σ
1
+ σ
2
)*B/2 (T)
σ
1
= (d
2
* γ
n
*H)/(2*d
2
+ B) (T/m)
σ
2
= (d
2
+ B)* γ
n

*H/(2*d
2
+ B) (T/m)
Với H_chiều cao mực nước sông.
+ Điểm đặt: cách mép đáy công trình 1 đoạn:
x = (2 σ
1
+ σ
2
)*B/3( σ
1
+ σ
2
)
Với: σ
1
, σ
2
như hình vẽ.
σ
2
d
2
d
2
B
2
γ
n
*H

σ
1
σ
2
d
2
d
2
B
2
γ
n
*H
σ
1
6/25/2014 16
B. Các trường hợp tính toán
(Các trị số tính toán được tính trên 1m dài).
1. Trường hợp 1: Trường hợp vừa mới thi công xong.
q=2.6T.m
E
b
0.6
6.0
-2.5
+3.5
E
a
P
2

a
P
1
a
°
A
O
°
Lúc này chưa có MNN và MNS, chỉ có đất đắp sau lưng
tường và trước ngực tường.
6/25/2014 17
2. Trường hợp 2: Trường hợp hoạt động bình thường.
Khi tường ổn định tương đối MNN xuất hiện ở cao trình
-0.7m và MNS
max
ở cao trình +3m.
-2.5
+3.5
E
b
q=2.6T.m
-0.7
+3.0
0.6
6.0
E
2
a
P
2

a
P
1
a
P
3
a
E
1
a
E
nn
P
a
E
ns
E
đnbđ
E
đntđ
°
A
O
°
6/25/2014 18
3. Trường hợp 3: Trường hợp hoạt động bình thường.
q=2.6T.m
-0.7
-2.5
+3.5

E
b
+2.0
0.6
6.0
E
2
a
P
2
a
P
1
a
P
3
a
E
1
a
E
nn
P
a
E
ns
E
đnbđ
E
đntđ

O
°
°
A
Khi tường ổn định tương đối MNN xuất hiện ở cao
trình -0.7m và MNSTB ở cao trình +2m.
6/25/2014 19
4. Trường hợp 4: Trường hợp hoạt động bình thường.
Khi cao trình MNS = cao trình MNN = -0.7m
q=2.6T.m
-0.7
-2.5
+3.5
E
b
0.6
6.0
E
2
a
P
2
a
P
1
a
P
3
a
E

1
a
E
nn
P
a
E
ns
E
đnbđ
E
đntđ
-0.7
O
°
°
A
6/25/2014 20
5. Trường hợp 5: Trường hợp hoạt động bình thường.
Khi cao trình MNS
min
= -1.5m và cao trình MNN = -0.7m
q=2.6T.m
-0.7
-2.5
+3.5
E
b
0.6
6.0

E
2
a
P
2
a
P
1
a
P
3
a
E
1
a
E
nn
P
a
E
ns
E
đnbđ
E
đntđ
-1.5
0.6
0.6
5.5
γ

n
*0.8
σ
1
σ
2
E
t
O
°
°
A
6/25/2014 21
6. Trường hợp 6: Trường hợp sữa chữa.
Trường hợp này không có MNS và MNN ở cao trình - 0.7m
chưa rút kịp.
q=2.6T.m
-0.7
-2.5
+3.5
E
b
0.6
6.0
E
2
a
P
2
a

P
1
a
P
3
a
E
1
a
E
nn
P
a
0.6
0.6
5.5
γ
n
*1.8
σ
1
σ
2
E
t
O
°
°
A
6/25/2014 22

7. Trường hợp 7: Trường hợp hoạt động bình thường.
Vào mùa mưa, khi mưa kéo dài liên tục nhiều ngày, nước không
rút kịp, cao trình MNN sau lưng tường = cao trình thiết kế = +3.5m và
cao trình MNS
max
= +3.0m.
-2.5
+3.5
E
b
q=2.6T.m
+3.5
+3.0
0.6
6.0
E
nn
P
a
E
ns
E
đnbđ
E
đntđ
E
a
P
2
a

P
1
a
0.6
0.6
5.5
γ
n
*0.8
σ
1
σ
2
E
t
O
°
°
A
6/25/2014 23
8. Trường hợp 8: Trường hợp hoạt động bình thường.
Vào mùa mưa, khi mưa kéo dài liên tục nhiều ngày, nước sau
lưng tường không rút kịp, cao trình MN sau lưng tường = cao trình
thiết kế và cao trình MNS
min
= -1.5m
-2.5
+3.5
E
b

q=2.6T.m
+3.5
-1.5
0.6
6.0
E
nn
P
a
E
đnbđ
E
đntđ
E
a
P
2
a
P
1
a
0.6
0.6
5.5
γ
n
*0.8
σ
1
σ

2
E
t
E
ns
°
A
O
°
6/25/2014 24
C. Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên tường chắn
(tính trên 1m dài).
q=2.6T.m
0.6
6.0
-2.5
+3.5
O
°
G
1
G
2
G
dd
G
nn
G
tc
G

ht
G
ns
°
A
6/25/2014 25
1. Trọng lượng tường đứng:
G
1
= n
1
* γ
bt
*H*d
1
= 1.05*2.5*5.4*0.4 = 5.67T (5.4 T)
2. Trọng lượng bản đáy:
G
2
= n
1
* γ
bt
*B*d
2
= 1.05*2.5*5.5*0.6 = 8.66T (8.25T)
3. Trọng lượng đất đắp sau tường:
a. Khi chưa xuất hiện MNN:
G
dd

= n
4
* γ
ω
*H*B
2
= 1.15*1.7*5.4*3.6 = 38.01T (33.05T)
b. Khi xuất hiện MNN = -0.7m:
G
dd
= n
4
(* γ
ω
* H
dd
*B
2
+ γ
đn
*H
dn
*B
2
) = 33.04T (28.73T)
c. Khi MNN = Cao trình đỉnh kè thiết kế = +3.5m
G
dd
= n
4

* γ
dn
*H*B
2
= 1.15*0.7*5.4*3.6 = 15.65T (13.61T)