Bài Tập Lớn Tường Chắn Đất ĐH Mở

GVHD:TS.DƯƠNG HỒNG THẨM TRANG 1
SỐ LIỆU ĐỀ : B10131N
Phân tích đề bài:
B :Tường cừ bản
1 : Có neo
0 : Không có tải trọng bề mặt q
1 : Mã số của số liệu địa chất sau tường
C
1
1
ϕ
γ
1
(kN/m
3
)
BH1
γ
(kN/m
3
)
C
2
(kN/m
2
)
2
ϕ
BH2
γ
(kN/m

3
)
0 30
0
17 20 0 30
0
21
Mã chiều cao tường chắn
mH 7=
3 : Chiều sâu đặt thanh neo tính từ mặt đất
my 1
1
=
Góc ma sát sau lưng tường
δ
= 0
Độ sâu mức nước ngầm
mZ 2=
1 : Vật liệu sử dụng là bê tông cốt thép, bê tông Mác 300, cốt thép cường
độ R
a
= 2700 kgf/cm
2
N : Yêu cầu tính thanh neo
A. LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC CỦA SƠ ĐỒ TÍNH
C
1
= 0
1
ϕ

= 30
0

γ
1
= 17

kN/m
3

BH1
γ
= 20 kN/m
3

C
2
= 0
2
ϕ
= 30
0

BH2
γ
= 21 kN/m
3

Tneo
f

1000
1000
7000
SVTH: MSSV:
GVHD:TS.DƯƠNG HỒNG THẨM TRANG 2
B. XÁC LẬP SƠ ĐỒ TÍNH VÀ NHẬN ĐỊNH LOẠI CÔNG TRÌNH
B.1 Phân loại:
B.1.1 Phân loại theo vật liệu:
 Vật liệu sử dụng là bê tông cốt thép: Bê tông Mác 300 và cốt thép
cường độ R
a
= 2700 kgf/cm
2
B.1.2 Phân loại theo tính chất:
 Tường cừ bản có neo
B.1.3 Phân loại theo mục đích:
 Kết cấu tường cừ bản chịu áp lực ngang
B.1.4 Phân loại theo mô hình tính toán:
 Do tường cừ bản có neo cắm vào đất rời (c = 0), sử dụng phương
pháp gối đỡ đất tự do cho đất rời
B.1.5 Giới hạn của sơ đồ tính:
 Phương pháp gối đỡ đất tự do giả thiết tường cừ bản cứng (trong
quá trình làm việc, sự phân bố lại áp lực chủ động/áp lực bị động đều không thay
đổi do dó tạo ra tại vị trí neo có sự xoay
B.1.6 Lựa chọn hệ số an toàn:
 Giả sử lấy hệ số an toàn
2=SF
, sau đó tìm ra độ sâu chôn tường
cừ bản
f

ứng với hệ số an toàn bằng 1
C BIỂU ĐỒ ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT
Dữ kiện đề bài là lưng tường trơn phẳng
⇒
áp dụng lý thuyết của
Rankine để tính các hệ số áp lực ngang
Hệ số áp lực ngang chủ động
o Lớp đất thứ 1 (tính từ mặt đất đến chiều sâu
mH 7=
)
33,0
30sin1
30sin1
sin1
sin1
0
0
1
1
1
=
+
−
=
+
−
=
ϕ
ϕ
a

K
o Lớp đất thứ 2 (tính từ chiều sâu
mH 7
=
đến độ sâu
f
)
33,0
30sin1
30sin1
sin1
sin1
0
0
2
2
2
=
+
−
=
+
−
=
ϕ
ϕ
a
K
Hệ số áp lực ngang bị động
o Lớp đất thứ 1 (tính từ mặt đất đến chiều sâu

mH 7
=
)
3
33,0
11
1
1
===
a
p
K
K
o Lớp đất thứ 2 (tính từ chiều sâu
mH 7=
đến độ sâu
f
)
3
33,0
11
2
2
===
a
p
K
K
C. 1 Dạng biểu đồ áp lực ngang nước
SVTH: MSSV:

GVHD:TS.DƯƠNG HỒNG THẨM TRANG 3
f
2000ab
Giả thiết độ sâu chôn cừ
mf 6=
C. 2 Áp lực thuỷ động
2
/62,3481,9
56*2
6*5*2
2
2
mkN
ab
ab
U
nA
=∗
+
=∗
+
=
γ
C. 3 Lực thấm khối j tác động lên dung trọng
• Đất sau tường (dòng thấm hướng xuống) ở độ sâu từ
mm 72
→
3
/89,281,9
17

5
* mkN
L
H
j
n
=∗=
∆
∆
=
γ
( )
3'
1
1
/08,1389,281,920 mkNj
s
=+−=+=
γγ
• Đất sau tường ở độ sâu từ
mm 137
→
( )
3'
2
2
/08,1489,281,921 mkNj
s
=+−=+=
γγ

• Đất trước tường (dòng thấm hướng lên) ở độ sâu từ
mm 137
→
( )
3'
2
/3,889,281,921 mkNj
t
=−−=−=
γγ
C.4 Áp lực ngang chủ động
• Tại độ sâu
mz 2
=
2
1111
/22,1133,0217 mkNKzp
a
=∗∗=∗∗=
γ
• Tại độ sâu
mz 7
=
phía sau tường
( )
2
12112
/8,3233,0*5*08,1322,11)( mkNKzpp
as
=+=∗∗+=

γ
• Tại độ sâu
mz 13
=
phía sau tường
( )
2
23223
/7,6033,0*6*08,148,32)( mkNKzpp
as
=+=∗∗+=
γ
• Tại độ sâu
mz 13
=
phía trước tường
2
244
/4,1493*6*3,8 mkNKzp
pt
==∗∗=
γ
SVTH: MSSV:
GVHD:TS.DƯƠNG HỒNG THẨM TRANG 4
32.8 kPa
60.7 kPa
149.4 kPa
11.22 kPa
BIEU DO AP LUC NGANG CUA DAT
34.62 kPa

200050006000
32.8 kPa
121.5 kPa
11.22 kPa
200050006000
BIEU DO AP LUC NGANG CUA DAT
2
1
3
4
7
34.62 kPa
27.9 kPa
27.9 kPa
5
6
D XÁC ĐỊNH CHIỀU SÂU CẮM CỪ
f
SVTH: MSSV:
GVHD:TS.DƯƠNG HỒNG THẨM TRANG 5
Lấy
0=
∑
neo
M
Ta lập bảng tính toán như sau:
Hệ số an toàn :
1,1
8,8307,37417717,2334,1967,3
3645

=
+++++
=SF
Lập bảng tính Excel ta được:
f
3 4 5 6 7 8 9 10
SF 0.3 0.5 0.8 1,1 1,4 1,7 2,1 2,4
Tra trên đồ thị Excel hệ số an toàn theo
f
sao cho HSAT=2
⇒
chọn
mf 9,8=
 Độ sâu thiết kế:
mff 7,109,8*2,1*2,1 ===
E TÍNH TOÁN LỰC TRONG THANH NEO
- Bài toán đã sử dụng hệ số an toàn bằng 2 (dư cân bằng). Muốn xác định
lực thực tế trong thanh neo thì hệ số an toàn phải bằng 1 ( vừa đạt trạng thái cân
bằng giới hạn)
- Tra dóng trên đồ thị với hệ số an toàn = 1
⇒

mf 9,5=
• Áp lực thuỷ động được tính toán như sau:
2
/4,3481,9*
5)9,5*2(
9.5*5*2
mkNU
AB

=
+
=
kPa
L
H
j
n
9,281,9*
8,16
5
* ==
∆
∆
=
γ
• Đất sau tường (dòng thấm hướng xuống) ở độ sâu từ
mm 72 →
( )
3'
11
/09,139,281,920 mkNj
s
=+−=+=
γγ
SVTH: MSSV:
STT Lực/
1m tới tường cừ bản
(kN)
L

(m)
Momen
(kNm/mdài)
1
22,112*22,11*
2
1
**
2
1
11
==zp
0,33 3,7
2
1,565*22,11*
21
==zp
3,5 196,4
3
( ) ( )
9,535*33,0*5*08,13*
2
1
****
2
1
3131
==zKz
as
γ

4,33 233,7
4
( )
[ ]
( )
[ ]
8,1966*33,0*5*08,1322,11***
41311
=+=+ zKzp
as
γ
9 1771
5
55,865*62,34*
2
1
**
2
1
5
==zU
A
4,3 374,7
6
86,1036*62,34*
2
1
**
2
1

6
==zU
A
8 830,8
7
[ ]
5,364
2
1
*)(***
2
7222
−=−− zKK
satp
γγ
10 -3645
GVHD:TS.DƯƠNG HỒNG THẨM TRANG 6
• Đất sau tường ở độ sâu từ 7m
→
12,9m
( )
3'
2
2
/09,149,281,921 mkNj
s
=+−=+=
γγ
• Đất trước tường (dòng thấm hướng lên) ở độ sâu từ
mm 9,127 →

( )
3'
2
/29,89,281,921 mkNj
t
=−−=−=
γγ
Lập lại bảng tính có kể đến lực Tneo
( )
mtoikNTneoH 1/15293,3512,1038663,19399,531,5622,110 =−+++++=⇔=
∑
 Theo TCVN 5308 – 91, khoảng cách nằm ngang của các cây chống là từ
m25,1 →
. Chọn neo rời
m2@ =
kNT
thietkee
38025,1*152*2
==
 Theo nhiệm vụ thiết kế, thép dùng để tính toán thanh neo có
22
/270000/2700 mkNcmkgfRa ==
223
07,1410.407,1
270000
380
cmFneom
Ra
Ttke
Fneo =⇔===

−
 Tra bảng chọn thép tròn
)14,14(302
2
cmF =Φ
E.1 Bề rộng bản neo
 Chiều sâu đặt bản neo
( ) ( )
m
KaKpl
Tneo
d 9,2
17*33,03*2
380*2
*
*2
=
−
=
−∗
=
γ
 Bề rộng bản neo
( ) ( )
madB 8,319,2*2*2 =−=−=
Nhận xét : B neo rất lớn so với chiều sâu đặt thanh neo, do đó phương án
đặt bản neo không thực hiện được. Ta sử dụng phương án bệ neo bằng móng
cọc
E. 1.1 Chọn chiều sâu đặt móng thoả mãn điều kiện móng cọc đài
thấp. Chọn

mB
m
2=
SVTH: MSSV:
STT Lực/
1m tới tường cừ bản
(kN)
1
22,112*22,11*
2
1
**
2
1
11
==zp
2
1,565*22,11*
21
==zp
3
( ) ( )
99,535*33,0*5*09,13*
2
1
****
2
1
3131
==zKz

as
γ
4
( )
[ ]
( )
[ ]
63,1939,5*33,0*5*09,1322,11***
41311
=+=+ zKzp
as
γ
5
865*4,34*
2
1
**
2
1
5
==zU
AB
6
2,1039,5*4,34*
2
1
**
2
1
6

==zU
AB
7
[ ]
93,351
2
1
*)(***
2
7222
−=−− zKK
satp
γγ
GVHD:TS.DƯƠNG HỒNG THẨM TRANG 7
⇒=








−> 2,1
2*17
152*2
*
2
30
45*7,0

0
0
tgh
m
chọn
mh
m
5,1=
E. 1.2 Chiều dài cốt thép neo vào đài cọc
m
Tneo
Lneo
bamdinh
1
8,0*2500*094,0
25,1*152
**
25,1*
==
Ψ
=
τη
E. 1.3 Cọc BTCT
2020x
, cốt thép
164Φ
, đoạn thép chờ ngàm vào đài
cọc:
⇒==Φ≥
mml 60020*3030

chọn
mml 600
=
mmlHdai 1200600*2*2
==≥
⇒
chọn
mHdai 2,1=
E. 1.4 Tính toán chiều dài thanh neo
( ) ( )
⇒=+=+≥ mtgtgfHLtke 45,730*9,57*
0
ϕ
chọn
mLtke 5,7=
6
0
0
1200
2000
7500
2Ø30
2Ø30
1500
SVTH: MSSV:
GVHD:TS.DƯƠNG HỒNG THẨM TRANG 8
F VẼ BIỂU ĐỒ MOMEN VÀ LỰC CẮT
 Lực cắt và momen tại vị trí
my 1=
phía trên điểm B

Ro
Q
M
1000
B
B
Ta có :
2
1010
/61,533,0*1*17** mkNKZp
a
===
γ
mdaikNZpR /8,21*61,5*2/1**
2
1
000
===
mdaikNRQ
T
B
/8,2
0
−=−=
mdaikNmRM
B
/9,0*1*
3
1
0

==
 Lực cắt tại vị trí
1=y
phía bên dưới của điểm B
Ro
Q
M
1000
B
B
Tneo=152kN/mdai
mdaikNTneoRQ
P
B
/2,1491528,2
0
=+−=+−=
 Lực cắt và momen tại vị trí C
Ro
Q
MC
C
Tneo=152kN/mdai
C
1000 1000
SVTH: MSSV:
GVHD:TS.DƯƠNG HỒNG THẨM TRANG 9
mdaikNRTneoQ
C
/8,14022,11152

1
=−=−=
mdaikNmTneoRM
C
/14415222,11*
3
2
1*2**
3
1
1
−=−=−=
 Lực cắt và momen tại vị trí D
2
R
3
R
1
R
Tneo
Q
D
D
20005000
5
R
( ) ( )
mdaikNRRRRTneoQ
D
/3,558699,531,5622,11152

5321
−=+++−=+++−=
( ) ( )
mdaikNmTneoRRRRM
D
/4746*67,1*67,1*5,2*67,5*
5321
−=−+++=
 Lực cắt và momen tại vị trí E (cách D 1 đoạn 3 m về phía dưới)
2
R
3
R
1
R
Tneo
Q
M
E
D
5
R
6
R
'
6
R
"
4
R

'
7
R
'
E
200050003000
SVTH: MSSV:
GVHD:TS.DƯƠNG HỒNG THẨM TRANG 10
Trong đó:
Tneo R1 R2 R3
R
4
’
R5 R
6
’ R
6
” R
7
’
152 11,22 56,1 53,99 98,4 86 51 26,43 91,14
( ) ( )
mdaikNRRRRRRRRTneoH /1400
"
6
'
65
'
4321
'

7
−=++++++−+⇔=
∑
( )
( )
[ ] [ ]
mdaikNmRTneoRRRRRRRM
E
/1231*9*2*5,1*67,4*5,5*67,8*
'
7
"
6
'
6
'
45321
−=+−++++++=
G. TÍNH TOÁN ĐỘ SÂU LỰC CẮT TRIỆT TIÊU
Tại nơi lực cắt triệt tiêu
⇒
Momen cực đại
• Vị trí Q = 0 được xác định nằm trong khoảng CD
2
R
3
R
1
R
Tneo

Q
CD
D
2000
X
5
R
C
Trong đó:
mdaikNR /22,11
1
=
mdaixkNxKZR
a
/22,11*)**(
1112
==
γ
mdaikNxxxKZR
as
/16,2*33,0*08,13*
2
1
*)**(
2
1
22
1312
===
γ

mdaikNxxxR /46,3*
5
62,34
*2
1
2
5
=






=
( ) ( ) ( )
14414061,587,11*
3
*
2
*67,0*
23
5321
−−+=+−++++=
∑
xxxxTneo
x
RR
x
RxRM

CD
Lấy đạo hàm
∑
CD
M
theo x ta được phương trình lực cắt
14022,1161,5
2
−+=
∑
xxQ
CD
Cho
mxxxQ
CD
09,4014022,1161,5
2
=⇔=−+=
∑
SVTH: MSSV:
GVHD:TS.DƯƠNG HỒNG THẨM TRANG 11
 Vậy tại vị trí
mx 09,4=
momen đạt giá trị cực đại. Thay giá trị x vừa tìm
được vào phương trình:
mdaikNmxxxM
CD
/49514414061,587,1
23
−=−−+=

∑
200050005900
0.9 kNm/mdai
-144 kNm/mdai
Mmax = - 495 kNm/mdai
- 474 kNm/mdai
- 123 kNm/mdai
BIEU DO MOMEN
SVTH: MSSV:
GVHD:TS.DƯƠNG HỒNG THẨM TRANG 12
200050005900
-2.8 kN/mdai
140.8 kN/mdai
149.2 kN/mdai
Tneo=152kN/mdai
- 55.3 kN/mdai
- 140 kN/mdai
4090
BIEU DO LUC CAT
H. TÍNH TOÁN CHUYỂN VỊ CỦA TƯỜNG CỪ BẢN
Chuyển vị ngang của đỉnh tường được xác định theo công thức
L
∆
=
ε
.
Theo nhiệm vụ thiết kế giả sử hệ số dãn dài của đất:
mmL 3725,045,7*00005,0*00005,0 ===∆⇒=
εε
Kết luận: Chuyển vị nhỏ nên kết cấu tường cừ bản ổn định

I. TÍNH TOÁN TIẾT DIỆN VÀ CỐT THÉP
 Sử dụng giá trị
mdaikNmM /495max −=
để tính toán
Vật liệu sử dụng là bê tông cốt thép, bê tông Mác 300, cốt thép cường độ
[ ]
22
/2727 cmkNRakgfcmRa
a
==⇒=
σ
 Sức kháng uốn của tiết diện tường cừ bản
[ ]
2
a
1833
27
49500Mmax
W cm===
σ
 Chọn tiết diện cừ bản
4040x
3
22
10666
6
40*40
6
h*b
W cm===

SVTH: MSSV:
GVHD:TS.DƯƠNG HỒNG THẨM TRANG 13
[ ]
⇒<===
aa
mdaicmkN
M
σσ
./6,4
10666
49500
W
max
2
tiết diện đã chọn
phù hợp
 Tính toán cốt thép
Giả thiết chọn
cmahhcma 346406
0
=−=−=⇒=
Bê tông Mác 300
58,0/130
0
2
=⇒=⇒
α
cmkGR
n
223

0
9,3710.79,3
27
34,0*4,0*3,1*58,0
***
cmm
R
hbR
F
a
n
a
====
−
α
⇒
chọn
2
192,36(248 cmF
a
=Φ
) bố trí 2 lớp
Cấu tạo của cọc bản
400
400
8Ø24
2Ø12
SVTH: MSSV:
GVHD:TS.DƯƠNG HỒNG THẨM TRANG 14
J CẤU TẠO HOÀN CHỈNH CỦA TƯỜNG CỪ BẢN

1000100050005900
400
1200
2000
8 Ø 24
Ø 6 a 200
7500
10
200
200
30
MAT DUNG TUONG CU BAN
TI LE: 1 / 10
CHI TIET BAN THEP LIEN KET
TI LE: 1 / 5
2 Ø 30
K Ý KIẾN VỀ SẢN PHẨM VỪA THIẾT KẾ
Tường cừ bản như vừa thiết kế như trên là theo phường pháp gối đỡ đất tự
do. Phương pháp này còn bất cập ở một số điểm như sau:
 Hệ số an toàn được áp đặt cho kết cấu
Không xét đến yếu tố độ cứng (tức là giả thiết tường cứng). Trong quá trình làm
việc, sự phân bố lại áp lực chủ động/áp lực bị động đều không thay đổi do dó tạo
ra tại vị trí neo có sự xoay
 Biến dạng thực tế xảy ra, nội lực thay đổi, dẫn đến có sự phân bố lại biểu
đồ áp lực
 Cấu tạo địa chất bên dưới phức tạp, không đơn thuần là các lớp đất như
trong thiết kế, vì vậy trong thực tế công tác khảo sát địa chất đối với nền móng
nói chung và đối với tường chắn đất nói riêng là hết sức cần thiết.
SVTH: MSSV: