TƯỜNG CHẮN ĐẤT , CHƯƠNG 3 TƯỜNG CỌC BẢN

TƯỜNG CHẮN ĐẤT
CHƯƠNG 3 TƯỜNG CỌC BẢN

KHÁI NIỆM TƯỜNG CỌC BẢN
-Tường cọc bản là một loại tường chắn được sử dụng để
chắn đất, nước hoặc các vật liệu khác

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TP HCM
GIẢNG VIÊN: THS. NGUYỄN TRỌNG NGHĨA

-Hình dạng tường cọc bản có kích thước mảnh hơn so
với tường trọng lực. Tường cọc bản được tạo thành từ
các cọc bản ghép lại với nhau

CHƯƠNG 3 TƯỜNG CỌC BẢN

KHÁI NIỆM TƯỜNG CỌC BẢN

1. GIỚI THIỆU TƯỜNG CỌC BẢN
2. TƯỜNG CỌC BẢN KHÔNG NEO
3. TƯỜNG CỌC BẢN MỘT LỚP NEO
4. TÍNH TOÁN KẾT CẤU NEO
5. PHÂN PHỐI MÔMENT
6. CÁC BÀI TẬP ÁP DỤNG

-Tường cọc bản được giữ ổn định nhờ vào áp lực bị động
hình thành do tường được cắm sâu vào đất

VẬT LIỆU GỖ

CHƯƠNG 3 TƯỜNG CỌC BẢN

1

GIỚI THIỆU TƯỜNG CỌC
BẢN
-Người Ý đã sử dụng cọc gỗ để xây các mố cầu từ rất lâu

1


VẬT LIỆU THÉP

CÁC CÁCH LIÊN KẾT CỪ THÉP
1-Liên kết thông thường: kết hợp từ các cừ riêng lẽ

LIÊN KẾT

LỊCH SỬ
1-Larssen -1904
2-Z type -1913
3-Larssen-1914
Rivetless
4-Lackwanna 1910
5-Carnegie Arch
Snape 1929

CÁC CÁCH LIÊN KẾT CỪ THÉP

VẬT LIỆU BÊ TÔNG CỐT THÉP

2-Liên kết kết hợp (combi wall)

2


NGUYÊN TẮC CHUNG PHÂN PHỐI ÁP
LỰC TRONG TƯỜNG CỌC BẢN

SO SÁNH CÁC LOẠI VẬT LIỆU
Gỗ

Thép

Nhẹ

Vừa

Nặng

Dể vận chuyển

Cần phương tiện vận
chuyển thích hợp

Cần phương tiện vận
chuyển thích hợp

Yêu cầu cần cẩu và
búa rung, hoặc máy
đào gầu nghịch

Yêu cầu cần cẩu, búa
rung hoặc búa động
và có thể xói nước

Nhanh

Nhanh

Có thể lâu hơn do phải
đúc các cừ

Giới hạn

Sâu

Sâu

 (Không tốt)





Rẻ

Rất cao

Cao

1-Khối lượng cừ
2-Vận chuyển
3-Phương pháp thi
công

Đơn giản

4-Thời gian thi công

qa  K AH
Pa1

NGUYÊN TẮC CHUNG PHÂN PHỐI ÁP
LỰC TRONG TƯỜNG CỌC BẢN

K  KP  K A

Pp1

qp1-qa2

qp2-qa1

1

O’

O’

D

2

Pp2

(Kp-Ka)γD

(Kp-Ka)γD

KD

KD

NGUYÊN TẮC CHUNG PHÂN PHỐI ÁP
LỰC TRONG TƯỜNG CỌC BẢN
qa  K AH
Pa1

H

Pa
qa
yo

O

z

Pp1
O’

1

2

Pp

G

Khi z phát triển
đến một đoạn yo
thì áp lực =0

D

O’

Pp2

P’p

qp

q’p

q p [ z]  q p1  qa 2  K pz  K a ( z  H )  ( K p  K a )z  K aH

q' p [ z ]  q p 2  qa1  K p ( H  z )  K az

q p  ( K p  K a )D  K aH

q' p  K pH  ( K p  K a )D

q p  ( K P  K A )Do
qp  K P . .H  ( K P  K A )    yo

qa
yo

qp  qp  ( K P  K A )    Do

O

Pp1

q’’p

Pa2

Pp2

D

Pp

G

Do

O’

h

P’p

qp

7-Giá thành

H

Pa

O’

5-Chiều sâu cho
phép hố đào
6-Tái sử dụng

Bêtông

q’p

CHƯƠNG 3 TƯỜNG CỌC BẢN

2

TƯỜNG CỌC BẢN
KHÔNG NEO

CHƯƠNG 3 TƯỜNG CỌC BẢN

2.1

TƯỜNG CỌC BẢN

KHÔNG NEO TRONG ĐẤT
RỜI KHÔNG CÓ NƯỚC
NGẦM

3


4-CHỌN CHIỀU SÂU CHÔN CỌC

1-PHÂN TÍCH LỰC TÁC DỤNG

Do4  C1Do3  C2 Do2  C3Do  C4  0
qa  K AH

Pa1

H

Pa
qa
yo

qp  K P . .H  ( K P  K A )    yo

qa

yo

qp  qp  ( K P  K A )    Do

O’

D

h

h

P’p

P’p

qp

Do

qp

q’p

Để đạt hệ số an toàn FS =1,5 ~2 ta phải tăng độ sâu chôn
cừ tối thiểu bằng 20%~50%

q’p

2-TÍNH CÁC KHOẢNG CÁCH

5- TÍNH MÔMEN VÀ KIỂM TRA TIẾP DIỆN
CỌC
Môment max tại vị trí có lực
cắt bằng 0.

1-Khoảng cách yo:
H
Pa
qa
yo

yo 
q’’p
Do

O’
h

D

D

P’p

qp

HK A
(KP  K A )

Pa 

h

Cân bằng môment tại đáy
H

qa
yo

y

H

O
q’’p
D

Pp

G

P’p

qp

q p  KDo

D
q’p

qp  K P . .H  K    yo
qp  qp  K    Do

Do

O’
h

P’p

qp

1 2
1
yo  ( K P  K A )  yo2K
2
2
yo 

2Pa
K

D
q’p

M max  Pa ( y  yo ) 

11
Kyo2 yo

32

1
 Pa ( y  yo )  Kyo3
6

Môment khán uốn của tường
Thép
M
Zs 

max

 

CHƯƠNG 3 TƯỜNG CỌC BẢN

D 1
1
h
Pa ( Do  y)  q p Do o  (q p  qp )h  0
2
3 2
3

6Pa ( Do  y)  q p Do2  (q p  qp )h 2  0

Thay các giá trị qp , q’p và h
vào phương trình trên

Do

O’
h

D

C

q p ( D  yo )  qa ( H  yo )
q p  qp

3-TÍNH CHIỀU SÂU CHÔN CỌC TỐI
THIỂU

Pa

H

Pa 

q’’p
Pp

G

y

O

y’o

2-Khoảng cách h:
1
1
1
qa ( H  yo )  q p ( D  yo )  (qp  q p )h  0
2
2
2

q’p

yo

1
1
KaH 2  Kyo2
2
2

Cân bằng các lực tác dụng

H

Pa
qa

H

y

Pp

G

Cân bằng áp lực tại O
  yo  K p   ( H  yo ) K A

O

Chiều sâu chôn móng
D = Do + yo

D

Do

O’

Pp2

Pa2

D

Pp

G

Pp

G

H

q’’p

q’’p
O’

y

Tính thử dần để có được
giá trị Do

O

y

O

Pp1

H

Pa

q p  ( K P  K A )Do

Do4  C1Do3  C2 Do2  C3Do  C4  0

C1 

qp

K
8P
C2   a
K

C3  
C4  

6Pa
(2 y. .K  qp )
(K )2

2.2

TƯỜNG CỌC BẢN

KHÔNG NEO TRONG ĐẤT
RỜI CÓ NƯỚC NGẦM TĨNH

6Pa yqp  4 Pa2
(K )2

4

4-CHỌN CHIỀU SÂU CHÔN CỪ

1-PHÂN TÍCH LỰC TÁC DỤNG
h1
Mực nước ngầm

qa  K A (h1   subh2 )

H
Pa

yo

Mực nước ngầm

q1

h2

qp  K P ( .h1   sub .h2 )  ( K P  K A )    yo

y

qa
yo

qp  qp  ( K P  K A )   sub  Do

O

H

y
q’’p

D

Pp

Do

O’
h

Do

O’
h

P’p

qp

DD

Pp

G

Tính thử dần để có được
giá trị Do

O

q’’p
G

H

Pa

q p  ( K P  K A ) sub Do

h2
qa

Do4  C1Do3  C2 Do2  C3 Do  C4  0

h1

q1

Chiều sâu chôn móng
D = Do + yo

P’p

q’p

qp

q’p

Để đạt hệ số an toàn FS =1,5 ~2 ta phải tăng độ sâu chôn
cừ tối thiểu bằng 20%~50%

2-TÍNH CÁC KHOẢNG CÁCH
1-Khoảng cách yo:

h1
Mực nước ngầm

q1

H
H

Pa
h2
qa
yo

y

yo 
DD
Do

O’

P’p

qp

D

yo

y

H

O

y’o

Cân bằng các lực tác dụng

H
h2

2-Khoảng cách h:

h

H
Pa

qa
( K P  K A ) sub

1
1
Pa  q p ( D  yo )  (qp  q p )h  0
2
2

q’p

q1

qa

H

q’’p

h

Cân bằng áp lực tại O

h1
Mực nước ngầm

 sub  yo  K p   sub  yo  K A  qa

O

Pp

G

5- TÍNH MÔMEN VÀ KIỂM TRA TIẾP DIỆN
CỪ

DD
Do

O’
h

P’p

qp

Pa 

1 2
1
yo  sub ( K P  K A )  yo2 sub K
2
2
yo 

2Pa
 sub K

q’’p
Pp

G

Môment max tại vị trí có lực
cắt bằng 0.

D

M max  Pa ( y  yo ) 

11
 sub Kyo2 yo
32

1
 Pa ( y  yo )   sub Kyo3
6

q’p

q p ( D  yo )  2Pa
q p  qp

3-TÍNH CHIỀU SÂU CHÔN CỪ TỐI THIỂU
Cân bằng môment tại đáy

CHƯƠNG 3 TƯỜNG CỌC BẢN

h1
Mực nước ngầm

q1

H
H

Pa
h2
qa
yo

y

H

O
q’’p
DD

Pp

G

P’p

qp

6Pa ( Do  y)  q p Do2  (q p  qp )h 2  0

Thay các giá trị qp , q’p và h
vào phương trình trên

Do

O’
h

D 1
1
h
Pa ( Do  y)  q p Do o  (q p  qp )h  0
2
3 2
3

D
q’p

q p  ( K P  K A ) sub Do
qp  qp  ( K P  K A )   sub  Do

Do4  C1Do3  C2 Do2  C3Do  C4  0
C1 

qp
 sub K

C2  

8Pa
 sub K

C3  
C4  

2.3

TƯỜNG CỪ KHÔNG

NEO TRONG ĐẤT SÉT

6Pa
(2 y. sub.K  qp )
( sub K )2
6Pa yqp  4 Pa2
( sub K )2

5


4-CHỌN CHIỀU SÂU CHÔN CỪ

1-PHÂN TÍCH LỰC TÁC DỤNG

zo
zo

H
H

qa  H  2c  H  qu

H

q p  2qu  H

Pa

Pa
y

qp  2qu  H

y

Pp

qa

y’o

qa

yo

Pp

C

C

D
D

D
O’
O’

h

P’p

h

P’p

qp
qp

C1D 2  C2 D  C3  0

Giải phương trình trên ta tìm
được D
Chiều sâu chôn móng
D = Do + yo

q’p

q’p

Để đạt hệ số an toàn FS =1,5 ~2 ta phải tăng độ sâu chôn

cừ tối thiểu bằng 20%~50%

2-TÍNH CÁC KHOẢNG CÁCH

H

zo 

Pa
qa
C
D
O’

qp

y

D(2qu  H )  Pa
2qu

yo 

qa

y’o
Pp

Cân bằng các lực tác dụng

h

q’p

Môment max tại vị trí có lực
cắt bằng 0.
Pa  y'o q p

Pa

1
Pa  (2qu  H ) D  (2qu  2qu )h  0
2

P’p

h

H

2c


Khoảng cách h:

y

Pp

zo

Khoảng cách zo:

zo

y’o

5- TÍNH MÔMEN VÀ KIỂM TRA TIẾP DIỆN
CỪ

C
D
O’

h

Pa
qp

1
2
M max  Pa ( y  yo )  q p yo
2

P’p

qp

q’p

3-TÍNH CHIỀU SÂU CHÔN CỪ TỐI THIỂU
Cân bằng môment tại đáy

zo
H

Pa ( D  y) 

Pa
y
qa

y’o
Pp

C
D
O’

h

qp

qa  H  2c  H  qu

q p  2qu  H

(2q u H ) D 2 h 2
 (2qu )  0
2

6

Thay giá trị h vào phương
trình trên ta được:
C1D 2  C2 D  C3  0

P’p

q’p

C1  2qu  H
C2  2Pa

CHƯƠNG 3 TƯỜNG CỌC BẢN

C3  

Pa (6qu y  Pa )
(qu  H )

2.4

TƯỜNG CỪ KHÔNG

NEO TRONG ĐẤT SÉT CÓ
ĐẤT ĐẮP LÀ CÁT VÀ KHÔNG
CÓ NƯỚC NGẦM

qp  2qu  H

6


4-CHỌN CHIỀU SÂU CHÔN CỪ

1-PHÂN TÍCH LỰC TÁC DỤNG
qa  K AH

CÁT ĐẮP
H
Pa

Pa
y

qp  2qu  H

qa

y’o

H

q p  2qu  H

y

SÉT

C

Pp

C

D
O’
h

D
O’

P’p

qp

Giải phương trình trên ta tìm
được D

qa

y’o

SÉT
Pp

C1D 2  C2 D  C3  0

CÁT ĐẮP

1
Pa  K AH 2
2

h

q’p

P’p

qp

Chiều sâu chôn móng
D = Do + yo

q’p

Để đạt hệ số an toàn FS =1,5 ~2 ta phải tăng độ sâu chôn
cừ tối thiểu bằng 20%~50%

2-TÍNH CÁC KHOẢNG CÁCH
Khoảng cách h:

CÁT ĐẮP
H
Pa

qa
SÉT
Pp

C
D
O’

h

h

H

y

yo 

qa

y’o

SÉT
Pp

C
D
O’

h

q’p

Môment max tại vị trí có lực
cắt bằng 0.
Pa  y'o q p

Pa

D(2qu  H )  Pa
2qu

P’p

qp

CÁT ĐẮP

Cân bằng các lực tác dụng
1
Pa  (2qu  H ) D  (2qu  2qu )h  0
2

y
y’o

5- TÍNH MÔMEN VÀ KIỂM TRA TIẾP DIỆN
CỪ

Pa
qp

1

2
M max  Pa ( y  yo )  q p yo
2

P’p

qp

q’p

3-TÍNH CHIỀU SÂU CHÔN CỪ TỐI THIỂU
Cân bằng môment tại đáy
CÁT ĐẮP
H
Pa
y
SÉT
Pp

C
D
O’

h

qp

qa  K AH

Pa 

1
K AH 2
2

(2q u H ) D 2 h 2
 (2qu )  0
2
6

Thay giá trị h vào phương
trình trên ta được:

qa

y’o

Pa ( D  y) 

C1D 2  C2 D  C3  0

P’p

q’p

q p  2qu  H

C1  2qu  H
C2  2Pa

CHƯƠNG 3 TƯỜNG CỌC BẢN

C3  

Pa (6qu y  Pa )
(qu  H )

2.5

TƯỜNG CỪ KHÔNG

NEO TRONG ĐẤT SÉT CÓ
ĐẤT ĐẮP LÀ CÁT VÀ CÓ
NƯỚC NGẦM

qp  2qu  H

7


4-CHỌN CHIỀU SÂU CHÔN CỪ

1-PHÂN TÍCH LỰC TÁC DỤNG
CÁT ĐẮP

qa  K A (h1   sub h2 )

h1

Mực nước ngầm

H

q p  2qu  (h1   subh2 )

Pa
h2

y

CÁT ĐẮP

Pa
h2

y
SÉT
C

Pp
D

O’
h

D
O’

P’p

qp

Giải phương trình trên ta tìm
được D

qa

y’o

SÉT
C

Pp

H

qp  2qu  (h1   subh2 )

qa

y’o

C1D 2  C2 D  C3  0

h1

Mực nước ngầm

h

q’p

P’p

qp

Chiều sâu chôn móng
D = Do + yo

q’p

Để đạt hệ số an toàn FS =1,5 ~2 ta phải tăng độ sâu chôn
cừ tối thiểu bằng 20%~50%

5- TÍNH MÔMEN VÀ KIỂM TRA TIẾP DIỆN
CỪ

2-TÍNH CÁC KHOẢNG CÁCH
CÁT ĐẮP

Khoảng cách h:

h1

Mực nước ngầm

H
Pa
h2

y

Cân bằng các lực tác dụng

SÉT
Pp

C
D
O’

h

h

H

yo 

qa

y’o

Môment max tại vị trí có lực
cắt bằng 0.
Pa  y'o q p

h2

y

SÉT

D2qu  h1   sub h2   Pa
2qu

C

Pp

D
O’

P’p

qp

h1

Pa

1
Pa  2qu  h1   subh2 D  (2qu  2qu )h  0
2

qa

y’o

CÁT ĐẮP
Mực nước ngầm

h

q’p

qp

Pa
qp

1
2
M max  Pa ( y  yo )  q p yo
2

P’p

q’p

3-TÍNH CHIỀU SÂU CHÔN CỪ TỐI THIỂU
CÁT ĐẮP

Cân bằng môment tại đáy

h1

Mực nước ngầm

H
Pa

h2

y
SÉT
Pp

C
D
O’

h

qp

qa  K A (h1   sub h2 )

2qu  (h1   subh2 )D 2  h2 (2q )  0
2

6

u

Thay giá trị h vào phương
trình trên ta được:

qa

y’o

Pa ( D  y) 

C1D 2  C2 D  C3  0

P’p

q’p

q p  2qu  (h1   sub h2 )

C1  2qu  H
C2  2Pa

CHƯƠNG 3 TƯỜNG CỌC BẢN

C3  

3

TƯỜNG CỪ CÓ MỘT LỚP
NEO

Pa (6qu y  Pa )
(qu  (h1   subh2 ))

qp  2qu  (h1   sub h2 )

8

KHI CÓ NEO THÌ PHÂN PHỐI ÁP LỰC
TRÊN TƯỜNG NHƯ SAU

2-TÍNH CHIỀU SÂU CHÔN CỪ TỐI THIỂU
Cân bằng môment tại Neo
T

ha
h1

Mực nước ngầm

q1

ya

H

Pa

h2

Đơn giản phương trình trên

qa
yo

O

C1Do2  C2 Do  C3  0

D

Pp

Có 2 phương pháp giải bài toán tường neo
1-Tính chiều sâu cắm cừ tối thiểu với FS =1 sau đó
tăng độ sâu chôn cừ lên khoảng 20-40%
2-Sử dụng hệ số an toàn cho áp lực bị động

1
2
Pa ya   sub KDo2 ( H  ha  yo  Do )
2
3

Do
Do/3

K sub
3
K sub
C2 
(h2  yo )
2
C1 

qp

C3   Pa ya

3-CHỌN CHIỀU SÂU CHÔN CỪ

CHƯƠNG 3 TƯỜNG CỌC BẢN
T

ha
h1

Mực nước ngầm

q1

ya

H

Pa

3.1

Giải phương trình trên tìm Do

h2

qa

TƯỜNG CỪ CÓ NEO

TRONG ĐẤT RỜI (PHƯƠNG

PHÁP 1)

yo

O

D

Pp

C1Do2  C2 Do  C3  0

Do
Do/3

Chiều sâu chôn móng
D = Do + yo
Lực căng neo T
To  Pa  Pp

qp

Để đạt hệ số an toàn FS =1,5 ~2 ta phải tăng độ sâu chôn
cừ tối thiểu bằng 20%~50%

1-PHÂN TÍCH LỰC TÁC DỤNG
q1  K Ah1
T

ha

q1

ya
Pa

H

qa

D
Do
Do/3

qp

ha
ya

hm

h1
H

O

Pp

qa
( K P  K A ) sub

qp

yo
D
Do

Môment max tại vị trí có lực
cắt bằng 0 (hm).
1
1
q1h1  Ta  q1 (hm  h1 )   sub (hm  h1 ) 2 K A  0
2
2

h2

qa

 sub  yo  K p   sub  yo  K A  qa
yo 

q1
Pa

Cân bằng áp lực tại O

yo

Pp

q p  ( K P  K A ) sub Do

Mực nước ngầm

Khoảng cách yo:

h2

O

T

qa  K A (h1   subh2 )

h1
Mực nước ngầm

4- TÍNH MÔMEN VÀ KIỂM TRA TIẾP DIỆN
CỪ

hm xác định từ phương trình
trên. sau đó tìm Mmax
(h  h ) 2
1
2
M max  Ta (hm  ha )  q1h1 (hm  h1 )  q1 m 1
2
3
2
(h  h ) 2

1
  sub m 1
2
3

9