On dinh bo doc va tuong chan chuong 3

BỘ MÔN ĐỊA KỸ THUẬT – KHOA CÔNG TRÌNH

Ổn định bờ dốc và tường chắn

Chương 3
TƯỜNG CHẮN ĐẤT
DKT 25.2

Hà Nội 2015


CHƯƠNG 2 – TƯỜNG CHẮN ĐẤT
1

Nội
dung
chính

Khái niệm
Phân loại

2
3
4
5

Điều kiện sử dụng các loại tường chắn
Lý thuyết tính áp lực đất lên tường chắn

Áp lực chủ động và bị động của đất sau lưng tường

Chương 3 – Tường chắn đất
Khái niệm (Retaining wall)


Lo ại công trình ch ắn đ ất, có mái th ẳng đ ứng; gãy
khúc ho ặc nghiêng đ ối v ới đ ất đ ắp ho ặc mái đào h ố
móng v.v… không b ị s ụt tr ượt.



T ường ch ắn đ ược g ọi là t ường c ứng khi d ưới tác
d ụng c ủa các l ực tính toán chuy ển v ị c ủa t ường
b ằng ho ặc nh ỏ h ơn 1/5000 chi ều cao c ủa ph ần
t ường đang xét k ể t ừ đ ỉnh móng đ ến m ặt c ắt tính
toán.



Trong th ực t ế, khái ni ệm v ề t ường ch ắn đ ất đ ược
m ở r ộng cho t ất c ả nh ững k ết c ấu công trình có tác
d ụng t ương h ỗ gi ữa đ ất v ới chúng.
3


Chương 3 – Tường chắn đất
Sự cố mất ổn định tường chắn đất (Collapses of Retaining wall )

4

Chương 3 – Tường chắn đất
Sự cố mất ổn định tường chắn đất (Collapses of Retaining wall )

5


Chương 3 – Tường chắn đất
Sự cố mất ổn định tường chắn đất (Collapses of Retaining wall )

6


Chương 3 – Tường chắn đất
Sự cố mất ổn định tường chắn đất (Collapses of Retaining wall )

7


Chương 3 – Tường chắn đất
Sự cố mất ổn định tường chắn đất (Collapses of Retaining wall )

8


Chương 3 – Tường chắn đất
Phân loại tường chắn

1- Phân loại theo độ cứng

* Tường cứng: Tường không có biến dạng uốn khi chịu áp lực đất, chỉ
có chuyển vị tịnh tiến và xoay.
* Tường mềm: Tường mà bản thân nó có biến dạng.

2- Phân loại theo nguyên tắc làm việc
* Tường trọng lực: Độ ổn định được đảm bảo do trọng lượng bản
thân tường.
* Tường bán trọng lực: Độ ổn định được đảm bảo không những do
trọng lượng bản thân tường và bản móng mà còn do trọng lượng của
khối đất đắp nằm trên bản móng.
* Tường bản góc: Ổn định tường được đảm bảo chủ yếu do trọng
lượng khối đất đắp đè lên bản móng.
*Tường mỏng: Sự ổn định của tường này được đảm bảo bằng cách
chôn chân tường vào trong nền.
9


Chương 3 – Tường chắn đất
Phân loại tường chắn

Phân loại tường chắn theo nguyên tắc làm việc
a) Tường trọng lực
c) Tường bản góc
b) Tường nửa trọng lực
d) Tường mỏng

3- Phân loại theo chiều cao

10

* Tường thấp: H< 10m/ H ≤ 5m (TCVN9152:2012).
* Tường cao: H> 20m/ H > 15m (TCVN9152:2012).
* Tường trung bình: H = 10 ~ 20m/ 5m< H ≤ 15m
(TCVN9152:2012)..


Chương 3 – Tường chắn đất
Lý thuyết tính toán áp lực đất lên tường chắn
4- Phân loại theo góc nghiêng của lưng tường

11


Chương 3 – Tường chắn đất
Phân loại tường chắn
4- Phân loại theo góc nghiêng của lưng tường

5- Phân loại theo góc nghiêng của lưng tường
- Tường bê tông;
- Tường bê tông cốt thép;
- Tường đá xây; tường bê tông đá hộc, tường gạch xây và tường đá xây.
12


Chương 3 – Tường chắn đất
Điều kiện sử dụng các loại tường chắn
 Hiệu quả kinh tế cao
 Trọng luợng bản thân tường
Tường mỏng

giảm đáng kể do sử dụng cốt
thép tăng cường
 Ít khi phải xử lý nền đất
 Thi công lắp ghép, nhanh

13


Chương 3 – Tường chắn đất
Phân loại tường chắn
Tường bản góc

 Dùng khi H <= 6m

Tường mỏng BTCT
 Dùng khi H >=8m
có bản sườn

ường công xon

 Dùng khi H = 6- 8m

ường gạch xây

 Dùng khi H = 3- 4m

14


Chương 3 – Tường chắn đất

Lý thuyết tính toán áp lực đất lên tường chắn

15


Chương 3 – Tường chắn đất
Áp lực đất chủ động và bị động
1- Lý thuyết Rankine về áp lực đất

a) Trạng thái chủ động
16

b) Trạng thái bị động

Các trạng thái cân bằng dẻo của Rankine


Chương 3 – Tường chắn đất
Áp lực đất chủ động và bị động
1- Lý thuyết Rankine về áp lực đất
+τ

E

2α =90+ϕ'
D

ϕ'
O

ϕ'

A

2α

α
F

2α

α
B

G

C

σha'
σV'

σ ''ha = K aσ ''v

σhP'

σ ''hp = K pσ ''v

−τ
17

Trong đó: Ka - hệ số áp lực đất chủ động.
Kp - hệ số áp lực đất bị động.

σ'


Chương 3 – Tường chắn đất
Áp lực đất chủ động và bị động
1- Lý thuyết Rankine về áp+τ
lực đất

E

2α =90+ϕ'

Theo hình vẽ ta có:

AF
σ'
OA OF − AF
OF
Ka =
=
=
=
OB OF − FB 1 + FB
σ'
OF
1−

'
ha
'
v

Ka =

D

ϕ'
O

ϕ'

1 − sin ϕ '
ϕ' 

= tg 2  45 o − 
1 + sin ϕ '
2


A

2α

α
F

σ ''ha = K aσ ''v = K a γ ' z

σV'
σhP'

−τ

Trị số cường độ áp lực đất chủ động tính theo:
18

B

σ'ha

Tại độ sâu z, ta có:

2α

α

1 '
1
2
Ea = σ 'ha h = K aγ ' h
2
2

G

C

σ'


Chương 3 – Tường chắn đất
Áp lực đất chủ động và bị động
1- Lý thuyết Rankine về áp lực đất
Tương tự, ta có:

1 + sin ϕ '
ϕ' 
2
o
Kp =
= tg  45 + 
1 − sin ϕ '
2


(3-1)
(3-2)

Trị số cường độ áp lực đất bị động tính theo:

1 '
1
2
E p = σ 'hp h = K pγ ' h
2
2
Trong đó:

19

γ ’ - trọng lượng đơn vị thể tích hiệu quả của đất.
γ ’ = γ - khi ở trên mực nước ngầm.
γ ’ = γ bh - γ n - khi ở dưới mực nước ngầm.


Chương 3 – Tường chắn đất
Áp lực đất chủ động và bị động
2- Lý thuyết C.A. Coulomb về áp lực đất chủ động
* Giả thiết tính toán
 Khối đất sau lưng tường ở trạng thái cân bằng giới hạn (chủ
động hoặc bị động) trượt như một cố thể với 2 mặt trượt là mặt
phẳng và đi qua chân tường.
 Trị số áp lực đất tính toán là các trị số lớn nhất khi tính áp lực
chủ động và là trị số nhỏ nhất khi tính áp lực bị động.

20


Chương 3 – Tường chắn đất
Áp lực đất chủ động và bị động
2- Lý thuyết C.A. Coulomb về áp lực đất chủ động
C
c

Α
c

E

Κ

H

c

h

D

W

c

E
c

F

R

R

c

Β

21

W + Q 
 − E c
E a = E (W +Q ) − E c = EW .
 Q 
Sơ đồ các lực tác dụng lên khối trượt ABC

W+Q


Chương 3 – Tường chắn đất
Áp lực đất chủ động và bị động
2- Lý thuyết C.A. Coulomb về áp lực đất chủ động
- Theo học phần Cơ học đất đã chứng minh:

q.K a .h
1
E a = .γ .K a .h 2 +
− C 0 .c.h
(1 + tgα .tgβ )
2
- Cường độ áp lực đất theo chiều sâu:

q.K a
1
p a = .γ .K a .z +
− C 0 .c
(1 + tgα .tgβ )
2
Trong ®ã: Ka : lµ hÖ sè ¸p lùc ®Êt chñ ®éng, tÝnh nh sau:

Khi α ≠ 0 ; β ≠ 0 ; δ ≠ 0

Ka =

cos 2 ( ϕ − α )


sin ( δ + ϕ ) sin ( ϕ − β ) 
cos α cos( α + δ ) 1 +

(
)
(
)
cos
α
+
δ
cos
β
−
α


2

22

2

Chng 3 Tng chn t
p lc t ch ng v b ng
2- Lý thuyt C.A. Coulomb v ỏp lc t ch ng
Khi 0 ; = = 0
cos 2 ( )
Ka =
cos (cos + sin ) 2

Khi = = = 0



cos 2 450 +

1
2


Ka =
+
cos

cos 2 450

2


o
K a = tg 45

2

2

Trờng hợp đặc biệt, khi = = =0, các biểu thức trên sẽ thành:

23

1
Ea = K a h 2 + qK a h C0 ch
2
pa = K a z + qK a 2.c. K a


Chương 3 – Tường chắn đất
Áp lực đất chủ động và bị động
2- Lý thuyết C.A. Coulomb về áp lực đất chủ động
q

pa(0)=(q.Ka-C0.c)>0

pa(0)=(q.Ka-C0.c)<0

pa(z)=γ.Κa.z + q.Ka−C0.c

t2

t1

E2

p = γ.Ka.h+q.Ka-Co.c
a(h)

E1=pa(0).h

t1=1/2.h

Ea=E1+E2

E2=1/2.(pa(h) -pa(0)).h

t2=1/3.h

ta=

E1*t1+E2*t2
Ea

BiÓu ®å ¸p lùc ®Êt

Ea = 1/2.pa(h).(h-hc)
z0=(h-hc)/3

h

E1

Β

z

pa(z)=γ.Κa.z +q.Κa-C0.c

hc

z

Α


Chương 3 – Tường chắn đất
Áp lực đất chủ động và bị động
2- Lý thuyết C.A. Coulomb về áp lực đất chủ động
C

Α
R
W

Κ

h

E
W

R
E

Ψ=90−α+δ
Β

X

S¬ ®å c¸c lùc t¸c dông lªn khèi trît ABC