BTL Tường Chắn Đất Dương Hồng Thẩm

Bài tập lớn tường chắn đất GVHD: TS.Dương Hồng Thẩm
Mã đề: A0a5010
A: tường chắn trọng lực
0: khôngneo
a: δ=0, i=10(độ); Z
1
= 2m
5: H= 5m; c= 0; ϕ= 30(độ), γ
1
= 17 kN/m
3
; γ
1bh
=21 kN/m
3
c= 0; ϕ= 30(độ), γ
1
=17 kN/m
3
; γ
2bh
=21 kN/m
3
0: tường chắn trọng lực không neo nên không có chiều sâu đặt thanh neo
1: vật liệu bê tông cốt thép mac 300, thép có Ra=2700kgf/cm
2
0: không yêu cầu tính thanh neo

H=5m
Df
Z1=2m

δ=0,c= 0; ϕ= 30(độ), γ
1
=
17 kN/m
3
; γ
1bh
=21 kN/m
3
c= 0; ϕ= 30(độ); γ
2bh
=21kN/m
3
Bài tập lớn tường chắn đất GVHD: TS.Dương Hồng Thẩm
I. LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC SƠ BỘ VÀ KHẢ THI CỦA SƠ ĐỒ TÍNH:
Chọn sơ bộ kích thước tường chắn theo các công thức kinh nghiệm dưới đây:
-b’ = (0,3->0,4)H
- h = (0,10 - 0,15) H
- t < = h = 0,1 H
- hm ~ 0,8 m -> 1,2) h >< xói lở
- b = (0,5 -> 0,7)H
Đề cho H= 5.5m( chiều cao tính từ mặt đất trước ngực tường lên đỉnh tường)
Bề rộng móng: qua nhiều lần tính toán chọn B=6.5m
Chiều cao móng: h=0.8m
Chọn chiều sâu chôn móng : Df= 2m
Tổng chiều cao tường Ht= H+Df= 5.5+2=7.5 (m)
Vì 6<Ht=7.5<8 =>chiều cao tường khá lớn nên chọn phương án thiết kế tường chắn có
bản chống phía sau lưng tường là khả thi
Bài tập lớn tường chắn đất GVHD: TS.Dương Hồng Thẩm
NỘI DUNG TÍNH TOÁN:

-Lựa chọn kích thước sơ bộ và khả thi của sơ đồ tính
-Tính và vẽ áp lực ngang của đất
-Kiểm tra các điều kiện
+Kiểm tra ổn định lật
+Kiểm tra ổn định trượt:
+Kiểm tra khả năng chịu tải của nền
+Kiểm tra trượt xoay
+Kiểm tra chuyển vị đỉnh tường
-Tính toán cốt thép và cấu tạo
Bài tập lớn tường chắn đất GVHD: TS.Dương Hồng Thẩm
5500
79320004700800
1500 500 4500
6500
2000
7500
KÍCH THƯỚC SƠ BỘ TƯỜNG CHẮN
II. TÍNH VÀ VẼ ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT:
-Lưng tường trơn phẳng
-Góc ma sát ngoài δ=0
=>thiên về an toàn áp dụng lý thuyết áp lực ngang của rankine:
Tính hệ số áp lực chủ động:
1 sin 1 sin 30
0.33
1 sin 1 sin 30
a
K
φ
φ
− −

= = =
+ +
Tính và vẽ áp lực ngang chủ động:
Bài tập lớn tường chắn đất GVHD: TS.Dương Hồng Thẩm
 Áp lực do phần hạt:
3
1
21 10 11 /
dn bh w
kN m
γ γ γ
= − = − =
Tại Z
1
=0=>
1
0P =
Tại Z
2
=2.793m=>
( )
2 2
0.33 2.793 17 15.67 /
a
P K xh x x x kN m
γ
= = =
Tại Z
3
=8.293m=>

( )
3 2 3 1
0.33 2.793 17 0.33 5.5 (21 10) 35.63 /
a a dn
P K xh x K xh x x x x x kN m
γ γ
= + = + − =
 Áp lực nước:
h4=5.5.m=>P4=55kN/m
Bài tập lớn tường chắn đất GVHD: TS.Dương Hồng Thẩm
BIỂU ĐỒ ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT
5500
793
20004700
800
1500 500 4500
6500
2000
7500
8293
SVTH: MSSV: Trang 6
Bài tập lớn tường chắn đất GVHD: TS.Dương Hồng Thẩm
SVTH: MSSV: Trang 7
Bài tập lớn tường chắn đất GVHD: TS.Dương Hồng Thẩm
III. KIỂM TRA CÁC ĐIỀU KIỆN:
-Kiểm tra ổn định lật quanh mép trước( SF>=2)
-Kiểm tra ổn định trượt ngang( SF>=1.5)
-Kiểm tra khả năng chịu tải của nền( SF>=3)
-Kiểm tra trượt xoay
-Kiểm tra chuyển vị đỉnh tường

27935500
1567
7496
BẢNG TÍNH ÁP LỰC NGANG CHỦ ĐỘNG VÀ MOMEN GÂY LẬT
Thành
phần
Lực tính trên 1 mét tới
(kN)
Tay đòn
(m)
Momen/o
(kNm)
1 0.5*2.793*15.67=21.88 2.793/3+4.7+0.8=6.431 140.71
2 15.67*5.5=86.2 5.5/2=2.75 237.05
3 0.5*74.96*5.5=206.14 5.5/3=1.83 377.24
Tổng Pa=314.22 M
gl
=755
SVTH: MSSV: Trang 8
Bài tập lớn tường chắn đất GVHD: TS.Dương Hồng Thẩm
5500
793
20004700
800
1500 500 4500
6500
2000
7500
8293
BẢNG TÍNH MOMEN CHỐNG LẬT

Thành
phần
Lực tính trên 1 mét tới
(kN)
Tay đòn
(m)
Momen/o
(kNm)
G1
1.2 1.5 1.2 1.5 21 37.8
bh
x x x x
γ
= =
1.5/2=0.75 28.35
G2
0.5*6.7* 0.5*6.7*25 83.75
bt
γ
= =
1.5+0.5/2=1.7
5
146.6
G3
6.5*0.8* 6.5*0.8* 25 130
bt
γ
= =
6.5/2=3.25 422.5
G4

0.5*0.793*4.5* 0.5*0.793*4.5*17 30.33
γ
= =
6.5-4.5/3=5 151.65
G5
2*4.5* 2*4.5*17 153
γ
= =
6.5-4.5/2=4.25 650.25
G6
1
4.7*4.5* 4.7*4.5*21 444.15
bh
γ
= =
6.5-4.5/2=4.25 1887.6
Tổng
879.03V =
∑
3287
cl
M =
Điểm đặt của hợp lực:
SVTH: MSSV: Trang 9
Bài tập lớn tường chắn đất GVHD: TS.Dương Hồng Thẩm
Mnet
3287 755
X 2.88
V 879.03
m

−
= = =
∑
∑
Độ lệch tâm:
B 6.5
e= -X 2.88 0.37
2 2
m= − =
Áp lực dưới đáy móng:
max
6 879.03 6 0.37
1 1 181.4 /
6.5 6.5
V
e x
q kN m
B B
   
= + = + =
 ÷  ÷
   
∑
min
6 879.03 6 0.43
1 1 89.05 /
6.5 6.5
V
e x
q kN m

B B
   
= + = − =
 ÷  ÷
   
∑
1. Kiểm tra ổn định lật:
3287
3.74 3
879.03
Mcl
SF
Mgl
= = = >
=> đạt
2. Kiểm tra ổn định trượt ngang:
2
tan
879.03 tan(2 30 / 3)
1.02 1.5
314.22
V
x x
SF
Pa
δ
= = = <
∑
=> phải cấu tạo thêm vấu
chống trượt. cấu tao: cốt dọc 4φ14. đai φ6a200 (xem bản vẽ)

Nhận xét: áp lực ngang chủ động tác dụng lên vấu chống trượt là nhỏ so với áp lực
ngang bị động nên cấu tạo thêm vấu làm tăng khả năng chống trượt của tường
3. Kiểm tra khả năng chịu tải của nền:
Tính khả năng chịu tải cực hạn của nền theo công thức của vesic có xét đến ảnh
hưởng của tải nằm ngang
2 2
1
' '
2
u c cd ci q qd qi d i
q c N F F qN F F B N F F
γ γ γ
γ
= + +
Khi c=0:
2
1
'
2
u q qd qi d i
q qN F F B N F F
γ γ γ
γ
= +
Trong đó:
2
. 21 2 42
bh f
q D x
γ

= = =
SVTH: MSSV: Trang 10
Bài tập lớn tường chắn đất GVHD: TS.Dương Hồng Thẩm
' 2 6.5 2 0.37 5.76B B e x= − = − =
2 2
2 2
2
1 2tan ' (1 sin ' ) . 1 2tan30(1 sin30) . 1.1
' 5.76
f
D
Fqd
B
φ φ
= + − = + − =
Góc nghiêng:
1 1
cos
314.22 cos0
tan tan 19.67
879.03
a
p
x
V
α
ψ
− −
 
 

= = =
 ÷
 ÷
 ÷
 
 
∑
o o
2 2
19.67
1 1 0.611
90 90
ci qi
F F
ψ
   
= = − = − =
 ÷  ÷
   
o
2
2
2
19.67
1 1 0.119
' 30
i
F
γ
ψ

φ
 
 
= − = − =
 ÷
 ÷
 
 
o
o
Khả năng chịu tải cực hạn của nền :
( )
2
2
1
'
2
1
42 18.4 1.1 0.611 21 5.76 22.4 1 0.119 680.6 /
2
u q qd qi d i
q qN F F B N F F
x x x x x x x x kN m
γ γ γ
γ
= + =
= + =
Kiểm tra:
max
680.6

3.75 3
181.4
u
q
SF
q
= = = >
=> đạt
Nhận xét: Vì số liệu địa chất đề cho khá an toàn với c=0 nên khả năng chịu tải thực tế
của đất nền có thể lớn hơn so với sức chịu tải đã tính ở trên.Và với hệ số an toàn
SF=3.75 thì kích thước bản đáy tường đã chọn là an toàn.
4. Kiểm tra trượt xoay:
(cách tính theo giáo trình nền móng ths. Lê Anh Hoàng)
Vẽ cung tròn có đường kính d=11.3m qua vùng đất dưới bản đáy tường. chia phần
tử cung trượt thành những lát. Tính tổng những lực tác động lên mặt phẳng thẳng đứng
kẻ qua gót và cánh tay đòn đối với tâm trượt.
SVTH: MSSV: Trang 11
Bài tập lớn tường chắn đất GVHD: TS.Dương Hồng Thẩm
800
500
1
1
3
0
0
2909 2909
-
2
6
°

26°
3
4
°
5
1
°
-
3
5
°
-
5
2
°
3730
6017
11656
9390
2500 2500
SVTH: MSSV: Trang 12
Bài tập lớn tường chắn đất GVHD: TS.Dương Hồng Thẩm
Khả năng chống trượt:
. 0 5.13 726.32 726.32 /S c L Ntg kN m
φ
= + = × + =
∑
SVTH: Phạm Văn Lâm MSSV: 0851020151 Trang 13
Thành
phần

Diên tích
γ
W
α cosα sinα
.cosN W
α
=
ϕ
.S N tg
φ
=
.sinT W
α
=
1 3.73*2.909=10.85 21 227.86 -52 0.616 -0.788 140.363 30 80.98944 -179.555
2 6.017*2.909=17.5 21 367.57 -35 0.819 -0.574 301.0419 30 173.7012 -210.987
3 11.656*2.5=29.14 21 611.94 34 0.829 0.559 507.2983 30 292.7111 342.0745
4 9.39*2.5=23.48 21 492.98 51 0.629 0.777 310.0813 30 178.9169 383.0416
Tổng 1258.78 726.32 334.57
Bài tập lớn tường chắn đất GVHD: TS.Dương Hồng Thẩm
Với L=R*0.454=11.3*0.454=5.13 (26 độ = 0.454 rad)
Hệ số an toàn :
726.32
SF 2.17
334.57
= =
SVTH: Phạm Văn Lâm MSSV: 0851020151 Trang 14
Bài tập lớn tường chắn đất GVHD: TS.Dương Hồng Thẩm
5.Kiểm tra chuyển vị đỉnh tường
4 4

3
5
79.73 670
0.0018
100 50
30
30 2.85.10 .
12
z
p h
f cm
EI
× ×
= = =
×
×
3
0.0018 1
0.0027 10
670 1000
f
H
−
= = × <
=> đạt
IV. TÍNH TOÁN CỐT THÉP
1.Tính toán cốt thép bản đứng:
Trong đoạn ¾ khoảng cách bản chống tính từ mặt trên bản đáy trở lên: sơ đồ tính là
một bản ngàm 3 cạnh ,cạnh còn lại tự do, hai cạnh liên kết ngàm với bản chống, cạnh
thứ 3 liên kết ngàm với bản đáy. Phần bản đứng còn lại được tính toán như dầm liên

tục qua các gối tựa là các bản chống.
Khoảng cách giữa 2 bản chống tường chắn là: l
t
= 4 (m)
Chiều cao cạnh ngàm theo phương đứng:
3 3
4 3
4 4
t
l m= × =
Để tiết kiệm thép chia phần bản đứng còn lại thành 2 đoạn có bề rộng 1.85m
Vậy bản đứng gồm 3 phần như hình vẽ:
800
1500 500 4500
6500
3Lt/4=3000
1850 1850
6700
SVTH: Phạm Văn Lâm MSSV: 0851020151 Trang 15
Bài tập lớn tường chắn đất GVHD: TS.Dương Hồng Thẩm
Tính áp lực nước tại các vị trí chia bản đứng:
Tại Z=0.793m=>
( )
2
0.33 0.793 17 4.45 /P x x kN m= =
Tại Z=0.793+1.85=2.643m=>
( )
2
0.33 0.793 17 0.33 1.85 17 14.83 /P x x x x kN m= + =
Tại Z=0.793+1.85+1.85=2.793+1.7=4.493m=>

( )
2
0.33 2.793 17 0.33 1.7 11 1.7 10 38.84 /P x x x x x kN m= + + =
Tại Z=0.793+1.85+1.85+3=2.793+4.7=7.493m=>
( )
2
0.33 2.793 17 0.33 4.7 11 4.7 10 79.73 /P x x x x x kN m= + + =
800
1500 500 4500
6500
3000 1850 1850
6700
3000 1850 1850
6700
ÁP LỰC ĐẤT TẠI CÁC VỊ TRÍ CHIA TRÊN BẢN ĐỨNG
a. Tính toán phần 1 (đoạn 3Lt/4):
Sơ đồ tính là một bản ngàm 3 cạnh ,cạnh còn lại tự do, hai cạnh liên kết ngàm với
bản chống, cạnh thứ 3 liên kết ngàm với bản đáy
Biểu đồ áp lực ngang hình thang chia làm 2 phần:
+ Phần hình chữ nhật
+ Phần hình tam giác
SVTH: Phạm Văn Lâm MSSV: 0851020151 Trang 16
Bài tập lớn tường chắn đất GVHD: TS.Dương Hồng Thẩm
3000
4000
SƠ ĐỒ TÍNH ĐOẠN 3Lt/4 BẢN ĐỨNG
ÁP LỰC TÁC DỤNG LÊN BẢN
SVTH: Phạm Văn Lâm MSSV: 0851020151 Trang 17
Bài tập lớn tường chắn đất GVHD: TS.Dương Hồng Thẩm
3000

4000
NỘI LỰC TRONG BẢN
Tổng áp lực chủ động của hình tam giác là:
1
1
40.18 3 4 241.08( )
2
a
E kN= × × × =
Tra bảng các hệ số(theo phụ lục 21 sách bê tông 3, Võ Bá Tầm)
theo sơ đồ số 6:

2
1
4
1.33
3
L
L
= =

→

1
2
0.0181
0.0246
α
α
=

=

1
2
0.0719
0.0534
β
β
= −
= −

1 1 1
0.0181 241.08 4.36( )
a
M E kNm
α
= × = × =

2 2 1
0.0246 241.08 5.93( )
a
M E kNm
α
= × = × =

1 1
0.0719 241.08 17.33( )
I a
M E kNm
β

= × = − × = −

2 1
0.0534 241.08 12.87( )
II a
M E kNm
β
= × = − × = −
Tổng áp lực chủ động của hình chữ nhật:

2
38.84 3 4 466.08( )
a
E kN= × × =
Tra bảng các hệ số (theo phụ lục 18 sách bê tông 3, Võ Bá Tầm)
theo sơ đồ số 4:

1
2
3
0.75
4
L
L
= =

→

0.0069
0.0222

x
y
M
M
=
=

0.0986
0.0527
x
y
M
M
= −
= −

1 2
0.0069 466.08 3.22( )
x a
M M E kNm= × = × =

2 2
0.0222 466.08 10.35( )
y a
M M E kNm= × = × =

2
0.0986 466.08 45.96( )
x
I a

M M E kNm= × = − × = −
SVTH: Phạm Văn Lâm MSSV: 0851020151 Trang 18
Bài tập lớn tường chắn đất GVHD: TS.Dương Hồng Thẩm

2
0.0527 466.08 24.56( )
y
II a
M M E kNm= × = − × = −
Cộng tác dụng của 2 phần biểu đồ:

1
4.36 3.22 7.58( )M kNm= + =

2
5.93 10.35 16.28( )M kNm= + =

17.33 45.96 63.29( )
I
M kNm= − − = −

12.87 24.56 37.43( )
II
M kNm= − − = −
Bê tông M300
)(13 MPaR
b
=⇒
Cốt thép nhóm AII
( )

280
S
R MPa→ =
Lấy
1
b
γ
=
Giả thiết bề dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép là
)(4505050050
0
mmahhmma =−=−=⇒=
Lấy bề rộng
( )
1b m=
để tính toán cốt thép

2
0
m
b
M
R b h
α
=
× ×
;
1 1 2
m
ξ α

= − −
;
0b b
S
S
R b h
A
R
ξ γ
× × × ×
=
;
( )
0
%
S
A
b h
µ
=
×
SVTH: Phạm Văn Lâm MSSV: 0851020151 Trang 19
Bài tập lớn tường chắn đất GVHD: TS.Dương Hồng Thẩm
Kết quả tính toán được tóm tắt trong bảng sau:
BẢNG TÍNH CỐT THÉP BẢN ĐỨNG
M(kNm)
b(mm) h(mm) a(mm) h
O(mm)
α ξ
A

S(mm2)
CHỌN
THÉP
Aschon(mm2)
µ(%)
vị trí
M(kNm)
φ
@
Nhịp 1 7.58 1000 500 50 450 0.0029 0.0029 60.25 10 200 392.5 0.087
Nhịp 2 16.28 1000 500 50 450 0.0062 0.0062 129.61 10 200 392.5 0.087
Gối 1 63.29 1000 500 50 450 0.0240 0.0243 508.49 10 150 471 0.105
Gối 2 37.43 1000 500 50 450 0.0142 0.0143 299.21 10 200 392.5 0.087
Cấu tạo: xem bản vẽ
SVTH: Phạm Văn Lâm MSSV: 0851020151 Trang 20
Bài tập lớn tường chắn đất GVHD: TS.Dương Hồng Thẩm
b. Tính phần 2 của bản đứng:
sơ đồ tính là dầm liên tục qua các gối tựa là các bản chống
4000 4000
PHẦN 2 BẢN ĐỨNG
Tính theo sơ đồ đàn hồi (sách bê tông 3- Võ Bá Tầm)
Momen nhịp:
2 2
0
0.046 0.046 38.84 4 28.59 .
n tb
M P L kN m= = × × =
Momen gối:
2 2
0

0.079 0.079 38.84 4 49.1 .
g tb
M P L kN m= − = − × × = −
c. Tính phần 3 của bản đứng:
4000 4000
PHẦN 3 BẢN ĐỨNG
Tính theo sơ đồ đàn hồi (sách bê tông 3- Võ Bá Tầm)
Momen nhịp:
2 2
0
0.046 0.046 14.83 4 10.9 .
n tb
M P L kN m= = × × =
Momen gối:
2 2
0
0.079 0.079 14.83 4 18.75 .
g tb
M P L kN m= − = − × × = −
SVTH: Phạm Văn Lâm MSSV: 0851020151 Trang 21
Bài tập lớn tường chắn đất GVHD: TS.Dương Hồng Thẩm
BẢNG TÍNH CỐT THÉP PHẦN 2 BẢN ĐỨNG
BẢNG TÍNH CỐT THÉP PHẦN 3 BẢN ĐỨNG
M(kNm)
b(mm) h(mm) a(mm) h
O(mm)
α ξ
A
S(mm2)
CHỌN

THÉP
Aschon(mm2)
µ(%)
vị trí
M(kNm)
φ
@
Nhịp 10.9 1000 500 50 450 0.0041 0.0041 86.69 10 200 392.5 0.087
Gối 18.75 1000 500 50 450 0.0071 0.0071 149.34 10 200 392.5 0.087
SVTH: Phạm Văn Lâm MSSV: 0851020151 Trang 22
M(kNm)
b(mm) h(mm) a(mm) h
O(mm)
α ξ
A
S(mm2)
CHỌN
THÉP
Aschon(mm2)
µ(%)
vị trí
M(kNm)
φ
@
Nhịp 28.59 1000 500 50 450 0.0109 0.0109 228.15 10 200 392.5 0.087
Gối 49.1 1000 500 50 450 0.0187 0.0188 393.39 10 200 392.5 0.087
Bài tập lớn tường chắn đất GVHD: TS.Dương Hồng Thẩm
Cấu tạo: xem bản vẽ
SVTH: Phạm Văn Lâm MSSV: 0851020151 Trang 23
Bài tập lớn tường chắn đất GVHD: TS.Dương Hồng Thẩm

2. Tính toán bản đáy:
Bản đáy được chia làm nhiều phần:
Phần 1: phần 3Lt/4 từ sát bản đứng tính ra được tính toán như bản ngàm 3 cạnh(2
cạnh là bản chống, 1 cạnh là bản đứng). cạnh thứ tư là tự do. Chịu áp lực hình thang là
hiệu của áp lực phản lực từ dưới lên(hình thang) và áp lực do chiều cao đất đè lên bản
đáy.
Phần 2: phần còn lại được tính toán như dầm liên tục qua các gối tựa là các bản
chống.
Phần 3: phần bản đáy phía trước ngực tường được tính toán như bàn consol ngàm
vào bản đứng
6700
1500 500 4500
6500
7500
3Lt/4=3000
1500
800
500
1500
CÁC PHẦN TÍNH TOÁN CỦA BẢN ĐÁY
a. Tính toán phần 1 bản đáy:
Sơ đồ tính:
Phần 3Lt/4 từ sát bản đứng tính ra được tính toán như bản ngàm 3 cạnh(2 cạnh là
bản chống, 1 cạnh là bản đứng). cạnh thứ tư là tự do. Chịu áp lực hình thang là hiệu
của áp lực phản lực từ dưới lên(hình thang) và áp lực do chiều cao đất đè lên bản đáy.
SVTH: Phạm Văn Lâm MSSV: 0851020151 Trang 24
Bài tập lớn tường chắn đất GVHD: TS.Dương Hồng Thẩm
3000
4000
SƠ ĐỒ TÍNH ĐOẠN 3Lt/4 BẢN ĐÁY

Tải trong tác dụng :
Áp lực đất đè lên:
( )
1 2 1 2
1 1
. . . 17 0.973 17 2 21 4.7 141 /
2 2
bh
q h h h kN m
γ γ γ
= + + = × × + × + × =
Áp lực do trọng lượng bản thân bản đáy:
( )
25 1.1 0.8 22 /
bt
g n kN m
γ δ
= × × = × × =
Áp lực của phản lực nền:đã tính
q
max
=181.4 (kN/m)
q
min
=89.05 (kN/m)
 tại vị trí ngàm với bản đứng q=153 (kN/m)
 tại vị trí cách bản đứng 3m q=110.4 (kN/m)
SVTH: Phạm Văn Lâm MSSV: 0851020151 Trang 25