Bài tập lớn tường chắn đất - mã đề A06C010-GCHD TS.Dương Hồng Thẩm

Bài tập lớn Tường Chắn Đất GVHD: TS. Dương Hồng Thẩm
MỤC LỤC
SVTH: Trần Trương Duy MSSV: 1051022049 Trang 1
Bài tập lớn Tường Chắn Đất GVHD: TS. Dương Hồng Thẩm
Mã đề: A 0 6 C 0 1 0
- A : Tường chắn đất Bê tông cốt thép
- 0 : Không neo
- 6 : δ=0 ; i=10(độ) ; Z
1
=1.5 m
- C : c=0 ; ϕ=36(độ) ; γ=17 kN/m
3
; γ
1BH
=21 kN/m
3
;
c
2
=0 ; ϕ
2
=30(độ) ; γ
2BH
=21 kN/m
3
- 0 : Chiều sâu đặt thanh neo = 0
- 1 : Vật liệu sử dụng : là BTCT, mác 300 và cốt thép cường độ Ra=2700 kgf/cm
2
- 0 : Không yêu cầu tính thanh neo
SVTH: Trần Trương Duy MSSV: 1051022049 Trang 2
Bài tập lớn Tường Chắn Đất GVHD: TS. Dương Hồng Thẩm

1. LỰA CHỌN KÍCH THƯỚC SƠ BỘ VÀ KHẢ THI CỦA SƠ ĐỒ TÍNH
1.1. 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
- h
m
~ (0,8→1,2) h >< xói lở
- b = (0,5→0,7) H
- Đề cho H=8m (chiều cao tính từ mặt đất trước ngực tường lên đỉnh tường)
- Bề rộng móng: qua nhiều lần tính toán chọn B = 13m
- Chiều cao móng: h = 1m
- Chọn chiều sâu chôn móng: D
f
= 2m
- Tổng chiều cao tường H
t
= H+D
f
= 8+2 = 10 (m). Vì 6m < Ht = 10m → chiều cao
tường khá lớn nên chọn phương án thiết kế tường chắn có bản chống phía sau lưng
tường là khả thi
SVTH: Trần Trương Duy MSSV: 1051022049 Trang 3
Bài tập lớn Tường Chắn Đất GVHD: TS. Dương Hồng Thẩm
1.2. Kích thước sơ bộ tường chắn
2. TÍNH TOÁN VÀ VẼ ÁP LỰC NGANG CỦA ĐẤT
2.1. Tính toán áp lực chủ động
- 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 36
0.2596
1 sin 1 sin36
a
K
ϕ
ϕ
− −
= = =
+ +
SVTH: Trần Trương Duy MSSV: 1051022049 Trang 4
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
= 1.5+1.763 = 3.263m

→
( )
2
2 2
0.2596 3.263 17 14.4 / m
a
P K h kN
γ
= × × = × × =
Tại Z
3
= 3.263+8.5 = 11.763m
→
( )
2
3 2 3 1
14.4 0.2596 8.5 (21 10) 38.6726 /
a dn
P P K h kN m
γ
= + × × = + × × − =
• Áp lực nước:
H
4
=8.5m → P4=8.5x10=85kN/m
2
SVTH: Trần Trương Duy MSSV: 1051022049 Trang 5
Bài tập lớn Tường Chắn Đất GVHD: TS. Dương Hồng Thẩm
2.2. Biểu đồ áp lực chủ động
SVTH: Trần Trương Duy MSSV: 1051022049 Trang 6

Bài tập lớn Tường Chắn Đất GVHD: TS. Dương Hồng Thẩm
3. KIỂM TRA CÁC ĐIỀU KIỆN AN TOÀN:
- An toàn về lật quanh mũi (SF ≥ 2)
- An toàn về trượt ngang (SF ≥ 1.5)
- An toàn về KNCT của nền (SF ≥ 3)
- An toàn về ổn định tổng thể (SF ≥ 1.5)
Bảng tính áp lực chủ động và moment gây lật
Thành phần Lực tính trên mỗi mét tới (KN) Tay đòn (m) Moment (KN.m)
1 0.5x14.4x3.263=23.4936 1/3x3.263+8.5=9.5877 225.2496
2 14.4x8.5=122.4 1/2x8.5=4.25 520.2
3 0.5x109.2726x8.5=464.4086 1/3x8.5=2.8333 1315.8089
Tổng P
a
=610.3022KN M
gl
=2061.2585KN.m
• Tính toán áp lực ngang P
H
và áp lực đứng P
V
:
P
H
= P
a
x cos10 = 610.3022 x cos10 = 601.03KN
P
V
= P
a

x sin10 = 610.3022 x sin10 = 105.9779KN
SVTH: Trần Trương Duy MSSV: 1051022049 Trang 7
Bài tập lớn Tường Chắn Đất GVHD: TS. Dương Hồng Thẩm
Bảng tính áp lực thẳng đứng và moment chống lật
Thành phần Lực tính trên mỗi mét tới (KN) Tay đòn (m) Moment (KN.m)
P
V
105.9779 13 1377.7127
1 0.5x17x1.763x10=149.855 13-1/3x10=9.667 1448.6483
2 17x1.5x10=255 13-1/2x10=8 2040
3 (21-10)x7.5x10=825 8 6600
4 (21-10)x1x2=22 1/2x2=1 22
5 25x1.5x1=37.5 2+1/2x1=2.5 93.75
6 (25-10)x7.5x1=112.5 2.5 281.25
7 (25-10)x1x13=195 1/2x13=6.5 1267.5
Tổng V 1702.8329KN M
giữ
=13130.861KN.m
SVTH: Trần Trương Duy MSSV: 1051022049 Trang 8
Bài tập lớn Tường Chắn Đất GVHD: TS. Dương Hồng Thẩm
- Điểm đặt của hợp lực:
Mnet
13130.861 2061.2585
X 6.5007
V 1702.8329
m
−
= = =
∑
∑

- Độ lệch tâm:

B 13
e= -X 6.5007 0.0007
2 2
m= − =
- Áp lực dưới đáy móng:
4
2
max
6 1702.8329 6 7 10
1 1 131.0295 /
1 13 13
V
e
q kN m
m B B
−
 
× ×
 
= + = + =
 ÷
 ÷
×
 
 
∑
4
2

min
6 1702.8329 6 7 10
1 1 130.9448 /
1 13 13
V
e
q kN m
m B B
−
 
× ×
 
= − = − =
 ÷
 ÷
×
 
 
∑
3.1. Kiểm tra về lật quanh mũi
13130.861
6.37 3
2061.2585
giu
gl
M
SF
M
= = = >
→ Đạt

3.2. Kiểm tra về trượt ngang
2
tan
1702.8329 tan(2 30 / 3)
1.03 1.5
601.03
H
V
SF
P
δ
× ×
= = = <
∑
→ Phải thêm vấu chống trượt
- Cấu tạo: cốt dọc 4φ14, cốt 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
SVTH: Trần Trương Duy MSSV: 1051022049 Trang 9
Bài tập lớn Tường Chắn Đất GVHD: TS. Dương Hồng Thẩm
3.3. Kiểm tra về khả năng chịu tải của nền
- Theo công thức của Vesic (tính trên mỗi mét dài)
- 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
2
. (21 10) 2 22 /
bh f
q D KN m
γ
= = − × =
4
' 2 13 2 7 10 12.9986B B e
−
= − = − × × =
2 2
2 2
2
1 2tan ' (1 sin ' ) . 1 2 tan30(1 sin30) . 1.0444
' 12.9986
f
qd
D
F
B
ϕ ϕ
= + − = + − =
- Góc nghiêng:
1 1
cos 610.3022 cos0
tan tan 19 43'

1702.8329
a
P
V
α
ψ
− −
 
×
 
= = =
 ÷
 ÷
 ÷
 
 
∑
o o
2 2
19 43'
1 1 0.6098
90 90
ci qi
F F
ψ
   
= = − = − =
 ÷  ÷
   
o o

2
2
2
19 43'
1 1 0.1175
30
i
F
γ
ψ
ϕ
 
 
= − = − =
 ÷
 ÷
 
 
o
o o
o
- Khả năng chịu tải cực hạn của nền :
( )
2
2
1
'
2
1
22 18.4 1.0444 0.6098 (21 10) 12.9986 22.4 1 0.1175 445.975 /

2
u q qd qi d i
q qN F F B N F F
kN m
γ γ γ
γ
= + =
= × × × + × − × × × × =
- Kiểm tra:
SVTH: Trần Trương Duy MSSV: 1051022049 Trang 10
Bài tập lớn Tường Chắn Đất GVHD: TS. Dương Hồng Thẩm
max
445.975
3.4 3
131.0295
u
q
SF
q
= = = >
→ Đạt
SVTH: Trần Trương Duy MSSV: 1051022049 Trang 11
Bài tập lớn Tường Chắn Đất GVHD: TS. Dương Hồng Thẩm
3.4. Kiểm tra về ổn định tổng thể (trượt xoay SF ≥ 1.5)
Ta có 2 cách tính toán:
• Tính toán theo giáo trình Nền móng (Ths. Lê Anh Hoàng)
• Tính toán theo giáo trình Tường chắn đất (TS. Dương Hồng Thẩm)
- Vẽ lại tường chắn theo tỉ lệ đủ lớn
- Vẽ lại cung trượt tròn
- Chia phần tử của cung trượt thành những lát, tính trọng lượng từng lát W

i
- Tính tổng những lực tác động lên mặt phẳng thẳng đứng kẻ qua gót và cánh tay
đòn đối với tâm trượt
- Tính Tp ma sát và lực dính tác động lên từng lát
- Tính tổng Moment xoay và Moment chống xoay
- Tính tỉ số FS = Moment giữ / Moment xoay
- Chọn ra Fmin
SVTH: Trần Trương Duy MSSV: 1051022049 Trang 12
Bài tập lớn Tường Chắn Đất GVHD: TS. Dương Hồng Thẩm
Thành
phần
Diện tích
(m
2
)
γ
(KN/m
3
)
W
(KN/m)
α
(độ
)
Cosα Sinα N=W.cosα
(KN/m)
ϕ
(độ
)
Tan

1 8.304 x 5.5995 = 46.4982 11 511.4802 -55 0.5736 -0.8192 293.385 30 0.5774
2 13.102 x 5.5995 = 73.3646 11 807.0106 -27 0.891 -0.4539 719.0464 30 0.5774
3 21.127 x 5.5 = 116.1985 11 1278.1835 26 0.8988 0.4384 1148.8313 30 0.5774
4 16.510 x 5.5 =90.805 11 998.855 54 0.5878 0.809 587.1269 30 0.5774
Tổng 2748.3896
→ Theo giáo trình Nền móng (Ths. Lê Anh Hoàng)
- Khả năng chống trượt:
0 1586.9197 1586.9197 /S c L N tg kN m
ϕ
= × + × = + =
∑
- Hệ số an toàn:
1586.9197
SF 2.72 1.5
583.1226
= = >
→ Đạt
SVTH: Trần Trương Duy MSSV: 1051022049 Trang 13
Bài tập lớn Tường Chắn Đất GVHD: TS. Dương Hồng Thẩm
4. TÍNH TOÁN CỐT THÉP
4.1. Tính toán cốt thép cho bản đứng
- Trong đoạn ¾ khoảng cách bản chống tính từ mặt trên bản đáy trở lên thì 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 chiều cao là: 3m
- Vậy bản đứng gồm 3 phần như hình vẽ:
SVTH: Trần Trương Duy MSSV: 1051022049 Trang 14
Bài tập lớn Tường Chắn Đất GVHD: TS. Dương Hồng Thẩm
• Tính áp lực tại các vị trí đã chia của bản đứng
- Tại z
1
= 1.763m
→ P
1
= K
a
x γ x z = 0.2596 x 17 x 1.763 = 7.7805KN/m
2
- Tại z
2
= 1.763 + 1.5 + 1.5 = 4.763m
→ P
2
= 7.7805+0.2596x17x1.5+0.2596x(21-10)x1.5+10x1.5 = 33.6837KN/m
2
- Tại z
3
= 4.763 + 3 = 7.763m
→ P

3
= 33.6837+0.2596x(21-10)x3+10x3 = 72.2505KN/m
2
- Tại z
4
= 7.763 + 3 = 10.763m
→ P
3
= 72.2505+0.2596x(21-10)x3+10x3 = 110.8173KN/m
2
Sơ đồ áp lực đất tại các vị trí đã chia của bản đứng
SVTH: Trần Trương Duy MSSV: 1051022049 Trang 15
Bài tập lớn Tường Chắn Đất GVHD: TS. Dương Hồng Thẩm
4.1.1. Bố trí thép cho phần 3 của bản đứng (đoạn ¾ l
t
)
- 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
Sơ đồ tính đoạn ¾ l
t
bản đứng (3m)
- Biểu đồ áp lực ngang hình thang chia làm 2 phần:
Áp lực tác dụng lên bản đứng 3/4l
t
SVTH: Trần Trương Duy MSSV: 1051022049 Trang 16
Bài tập lớn Tường Chắn Đất GVHD: TS. Dương Hồng Thẩm
- Tổng áp lực chủ động của hình tam giác là:
1
1
38.5668 cos10 3 4 227.8853( )

2
a
P kN
= × × × × =
- Tra bảng các hệ số tải tam giác:
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 227.8853 4.1247( )
a
M P kNm
α
= × = × =
2 2 1
0.0246 227.8853 5.6059( )
a
M P kNm
α
= × = × =
1 1
0.0719 227.8853 16.3849( )
I a
M P kNm
β
= × = × =
2 1
0.0534 227.8853 12.169( )
II a
M P kNm
β
= × = × =
- Tổng áp lực chủ động của hình chữ nhật:
2
72.2505 cos10 3 4 853.834( )
a

P kN= × × × =
- Tra bảng các hệ số tải phân bố đều:
2
1
4
1.33
3
L
L
= =
→
1
2
0.0099
0.0544
m
m
=
=
1
2
0.0718
0.1078
k
k
=
=
1 1 2
0.0099 853.834 8.4529( )
a

M m P kNm= × = × =
2 2 2
0.0544 853.834 46.4486( )
a
M m P kNm= × = × =
SVTH: Trần Trương Duy MSSV: 1051022049 Trang 17
Bài tập lớn Tường Chắn Đất GVHD: TS. Dương Hồng Thẩm
1 2
0.0718 853.834 61.3053( )
I a
M k P kNm= × = × =
2 2
0.1078 853.834 92.0433( )
II a
M k P kNm= × = × =
- Cộng tác dụng của 2 phần biểu đồ:
1
4.1247 8.4529 12.5776( )M kNm= + =
2
5.6059 46.4486 52.0545( )M kNm= + =
16.3849 61.3053 77.6902( )
I
M kNm= + =
12.169 92.0433 104.2123( )
II
M kNm= + =
- Bê tông M300 →
2
13( ) 13000 /
b

R MPa kN m= =
- Cốt thép nhóm AII →
2
270( ) 270000 /
a
R MPa kN m= =

- Lấy
1
b
γ
=
- Giả thiết bề dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép là:
0
150 1000 150 850
bv bv
a mm h h a mm= → = − = − =
- 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
=
×
Bảng tính toán bố trí thép
SVTH: Trần Trương Duy MSSV: 1051022049 Trang 18
Bài tập lớn Tường Chắn Đất GVHD: TS. Dương Hồng Thẩm
- Cấu tạo:
Bố trí φ10a200 tại gối và nhịp ô bản theo 2 phương

SVTH: Trần Trương Duy MSSV: 1051022049 Trang 19
Bài tập lớn Tường Chắn Đất GVHD: TS. Dương Hồng Thẩm
4.1.2. Bố trí thép cho phần 2 bản đứng
- Sơ đồ tính là dầm liên tục nằm ngang qua các gối tựa là các bản chống
- Áp lực phân bố đều trên mỗi mét dài
- Áp lực chủ động của hình tam giác là:
1
1
38.5668 cos10 3 56.9713( / )
2
a
q kN m
= × × × =
- Áp lực chủ động của hình chữ nhật:
2
33.6837 cos10 3 99.5159( / )
a
q kN m= × × =
- Tổng áp lực chủ động:
56.9713 99.5159 156.4872( / )
a
q kN m= + =
SVTH: Trần Trương Duy MSSV: 1051022049 Trang 20
Bài tập lớn Tường Chắn Đất GVHD: TS. Dương Hồng Thẩm
- Moment tại vị trí gối áp biên:
2 2
156.4872 4
250.3795
10 10
bien

q l
M kNm
−
× ×
= = =
- Moment tại vị trí nhịp biên:
2 2
156.4872 4
227.6177
11 11
bien
q l
M kNm
+
× ×
= = =
- Moment tại vị trí nhịp giữa:
2 2
156.4872 4
156.4872
16 16
giua
q l
M kNm
+
× ×
= = =
Biểu đồ moment
Bảng tính toán bố trí thép
- Cấu tạo:

Bố trí tại gối áp biên φ16a200, tại nhịp biên φ16a200, tại nhịp giữa φ14a250
SVTH: Trần Trương Duy MSSV: 1051022049 Trang 21
Bài tập lớn Tường Chắn Đất GVHD: TS. Dương Hồng Thẩm
4.1.3. Bố trí thép cho phần 1 bản đứng
- Sơ đồ tính là dầm liên tục nằm ngang qua các gối tựa là các bản chống
- Áp lực phân bố đều trên mỗi mét dài
- Áp lực chủ động của hình tam giác là:
1
1
14.4 cos10 3.263 23.1367( / )
2
a
q kN m
= × × × =
2
1
19.2837 cos10 1.5 14.2431( / )
2
a
q kN m
= × × × =
- Áp lực chủ động của hình chữ nhật:
3
14.4 cos10 1.5 21.2718( / )
a
q kN m= × × =
- Tổng áp lực chủ động:
23.1367 14.2431 21.2718 58.6516( / )
a
q kN m= + + =

SVTH: Trần Trương Duy MSSV: 1051022049 Trang 22
Bài tập lớn Tường Chắn Đất GVHD: TS. Dương Hồng Thẩm
SVTH: Trần Trương Duy MSSV: 1051022049 Trang 23
Bài tập lớn Tường Chắn Đất GVHD: TS. Dương Hồng Thẩm
- Moment tại vị trí gối áp biên:
2 2
58.6516 4
93.8426
10 10
bien
q l
M kNm
−
× ×
= = =
- Moment tại vị trí nhịp biên:
2 2
58.6516 4
85.3114
11 11
bien
q l
M kNm
+
× ×
= = =
- Moment tại vị trí nhịp giữa:
2 2
58.6516 4
58.6516

16 16
giua
q l
M kNm
+
× ×
= = =
Biểu đồ moment
Bảng tính toán bố trí thép
- Cấu tạo:
Bố trí tại gối áp biên φ10a200, tại nhịp biên φ10a200, tại nhịp giữa φ10a200
SVTH: Trần Trương Duy MSSV: 1051022049 Trang 24
Bài tập lớn Tường Chắn Đất GVHD: TS. Dương Hồng Thẩm
SVTH: Trần Trương Duy MSSV: 1051022049 Trang 25