NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MẶT CẮT CƠ BẢN CỦA ĐẬP BÊ TÔNG TRỌNG LỰC THEO CÁC HỆ TIÊU CHUẨN KHÁC NHAU

1

L IC M

N

Lu n v n th c s k thu t chuyên ngành xây d ng công trình thu v i đ tài
“ Nghiên c u xác đ nh m t c t c b n c a đ p bê tông tr ng l c theo các h
tiêu chu n khác nhau” đ
phòng
tr

ào t o

ng

c hoàn thành v i s giúp đ nhi t tình, hi u qu c a

H&S H, khoa công trình cùng các th y, cô giáo, các b môn c a

i h c thu l i, b n bè đ ng nghi p, c quan và gia đình.

Tác gi xin bày t lòng bi t n sâu s c t i th y giáo:
GS.TS. Nguy n Chi n đã tr c ti p t n tình h

ng d n c ng nh cung c p tài

li u thông tin khoa h c c n thi t cho lu n v n này.
Tác gi xin chân thành c m n t i:
Phong

ào t o

H và S H, khoa công trình, các th y cô giáo đã tham gia

gi ng d y tr c ti p Cao h c c a tr

ng

i h c Thu l i Hà N i đã t n tình giúp đ

và truy n đ t ki n th c trong su t th i gian h c t p ch

ng trình Cao h c c ng nh

trong quá trình th c hi n lu n v n.
Tác gi xin chân thành c m n

ng u , Lãnh đ o, Cán b công nhân viên

Công ty C ph n T v n Xây d ng Sông à đã t n tình giúp đ trong su t th i gian
th c hi n lu n v n này.
Cu i cùng tác gi xin bày t lòng bi t n sâu s c đ n nh ng ng
gia đình đã đ ng khích l tinh th n và v t ch t đ tác gi đ t đ

i thân trong

c k t qu nh ngày

hôm nay.
Hà N i, tháng 03 n m 2011

Tác gi

Nguy n Th Thanh Loan


2

M CL C
L I C M N ......................................................................................................... 1
M C L C ............................................................................................................... 2
DANH M C HÌNH V .......................................................................................... 4
DANH L C B NG BI U...................................................................................... 5
M

U ................................................................................................................. 6

Ch

ng 1. T NG QUAN V XÂY D NG

V N

THI T K M T C T

P BÊTÔNG TR NG L C VÀ

P. ................................................................... 8

1.1. Tình hình xây d ng đ p bêtông tr ng l c. ....................................................... 8
1.2. V hình d ng m t c t đ p. .............................................................................. 14

1.3. Nh ng h h ng có th g p

đ p bêtông tr ng l c. ....................................... 15

1.4. Gi i h n ph m vi nghiên c u. ........................................................................ 17
1.5. K t lu n ch
Ch

ng 2. C

S

ng 1. ......................................................................................... 18
LÝ LU N THI T K M T C T

P. .............................. 19

2.1. M t c t kinh t . ............................................................................................... 19
2.1.1. Yêu c u c a m t c t kinh t .................................................................... 19
2.1.2. Cách xác đ nh m t c t kinh t : ................................................................ 19
2.2. Yêu c u n đ nh đ i v i đ p bêtông tr ng l c . ............................................. 20
2.3. Gi i thi u tiêu chu n Vi t Nam (14TCN 56 – 88) [1] : ................................. 21
2.3.1. T i tr ng và t h p t i tr ng. .................................................................. 21
2.3.2. Các đi u ki n ch ng tr

t, l t và đi u ki n b n [5] : .............................. 24

2.3.3. Cách tính các l c theo tiêu chu n Vi t Nam :......................................... 26
2.4. Thi t k m t c t đ p theo tiêu chu n M . ...................................................... 30
2.4.1. Các t h p t i tr ng [14] : ....................................................................... 31

2.4.2. Ki m tra các đi u ki n n đ nh, b n : ..................................................... 33
2.4.3. Tính l c theo tiêu chu n M ................................................................... 37
2.5. Nh ng đi m khác nhau c a 2 h tiêu chu n. ................................................. 38
2.6. K t lu n ch

ng 2. ......................................................................................... 38


3
Ch

ng 3. TÍNH TOÁN ÁP D NG CHO

P B N CHÁT. ........................... 40

3.1. Gi i thi u công trình [7]. ............................................................................... 40
3.1.1. V trí công trình : ..................................................................................... 40
3.1.2. Nhi m v công trình : ............................................................................. 40
3.1.3. C p công trình ......................................................................................... 41
3.2. Tính toán m t c t đ p theo tiêu chu n Vi t Nam........................................... 44
3.2.1. Các thông s đ u vào .............................................................................. 44
3.2.2. Các t h p t i tr ng tính theo tiêu chu n Vi t Nam: .............................. 44
3.2.3. Khi vùng xây d ng không có đ ng đ t: .................................................. 47
3.2.4. Khi vùng xây d ng có đ ng đ t c p 8: ................................................... 51
3.3. Tính toán m t c t đ p theo tiêu chu n M . .................................................... 54
3.3.1. Gi i thi u ph n m m CADAM ............................................................... 54
3.3.2. T h p t i tr ng tính toán........................................................................ 55
3.3.3. Khi vùng xây d ng không có đ ng đ t. .................................................. 57
3.3.4. Khi vùng xây d ng có đ ng đ t. ............................................................. 59
3.4. Phân tích k t qu tính toán. ............................................................................ 60

3.5. K t lu n ch
Ch

ng 3. ......................................................................................... 62

ng 4. K T LU N – KI N NGH . ................................................................ 63

4.1. Các k t qu đ t đ

c c a lu n v n. ................................................................ 63

4.2. M t s đi m t n t i. ....................................................................................... 65
4.3. H

ng ti p t c nghiên c u. ............................................................................ 65

TÀI LI U THAM KH O ..................................................................................... 66
PH L C .............................................................................................................. 67


4

DANH M C HÌNH V
Hình1. 1. M t s

nh c a các đ p đ u tiên trên Th Gi i .................................. 9

Hình1. 2.

p Pleikrong t nh Komtum ............................................................. 12

Hình1. 3.

p

Hình1. 4.

p S n La t nh S n La ................................................................... 13

Hình1. 5.

p B n Chát t nh Lai Châu ............................................................. 13

nh Bình t nh Bình

nh ......................................................... 12

Hình1. 6. M t s d ng m t c t c b n .............................................................. 14
Hình1. 7:M t c t th c t c a đ p bêtông tr ng l c .......................................... 15
Hình 2- 1: Hình d ng m t c t kinh t ............................................................... 19
Hình 2- 2: Cách xác đ nh m t c t kinh t ......................................................... 20
Hình 2- 3: S đ các l c tác d ng lên đ p (TCVN) ......................................... 26
Hình 2- 4: S đ áp l c đ y ng
Hình 2- 5: Áp l c n

c (TCVN) .................................................... 28

c t ng thêm khi có đ ng đ t .......................................... 30

Hình 2- 6: V trí c a h p l c trong các tr

Hình 2- 7: Hình d ng m t tr

ng h p .......................................... 34

t gãy.................................................................. 34

Hình 2- 8: S đ tính n đ nh ........................................................................... 35
Hình 2- 9: V trí c a h p l c trong các tr

ng h p ......................................... 36

Hình 2- 10: Áp l c đ y n i (TC M ) ............................................................... 37
Hình 2- 11: Các ph

ng án m t c t nghiên c u ............................................... 39

Hình 3. 1: S đ tính toán c a ph

ng án m t c t 1 ........................................ 46

Hình 3. 2: S đ tính toán c a ph

ng án m t c t 2 ........................................ 46

Hình 3. 3: Quan h A ~f(n) ............................................................................... 49
Hình 3. 4: Quan h A ~f(n) ............................................................................... 53
Hình 3. 5: S đ tính toán cho m t c t 1 .......................................................... 57
Hình 3. 6: S đ tính toán cho m t c t 2 .......................................................... 58

5

DANH L C B NG BI U
B ng 1- 1: S l

ng đ p BT L t i các n

c trên th gi i tính đ n 12/200 [8]10

B ng 1- 2: M t s đ p bê tông tr ng l c đã và đang đ
B ng 1- 3:Các h h ng có th g p

c xây d ng [8] ........ 11

đ p bêtông tr ng l c ............................. 17

B ng 2. 1: Các thành ph n l c đ i v i các tr

ng h p .................................... 23

B ng 2. 2: H s α’ = hm/H và α” = ht/H ......................................................... 28
B ng 2. 3: H s đ ng đ t ................................................................................. 29
B ng 2. 4: Các t h p t i tr ng theo tiêu chu n M ......................................... 33
B ng 2. 5: H s an toàn theo tiêu chu n M .................................................. 36
B ng 2. 6: Gia t c đ ng đ t theo tiêu chu n M ............................................. 37
B ng 3- 1: Các thông s và ch tiêu chính c a công trình ............................... 42
B ng 3- 2: Các đ c tính v t li u và n n ........................................................... 44
B ng 3- 3: H s Kmin cho ph

ng án m t c t 1, không có đ ng đ t ............ 48

B ng 3- 4: H s Kmin cho ph

ng án m t c t 2, không có đ ng đ t ............ 49

B ng 3- 5: H s Kmin cho m t c t gi m y u, không có đ ng ....................... 50
B ng 3- 6: H s Kmin cho ph

ng án m t c t 1, có đ ng đ t ........................ 51

B ng 3- 7: H s Kmin cho ph

ng án m t c t 2, có đ ng đ t ....................... 52

B ng 3- 8: H s Kmin cho m t c t gi m y u, có đ ng đ t ............................. 53
B ng 3- 9: K t qu tính toán tr

ng h p m1=0.75 ( chi ti t xem ph l c5) ..... 57

B ng 3- 10: K t qu tính toán tr ng h p n2=0.3, m2=0.83 (Chi ti t xem ph
l c 6) .......................................................................................................................... 58
B ng 3- 11: K t qu tính toán tr

ng h p m1=0.78......................................... 59

B ng 3- 12: K t qu tính toán tr

ng h p n2=0.4, m2=0.83 ........................... 60

6

M

U

I. Tính c p thi t c a đ tài
Trong công trình th y l i, th y đi n, đ p dâng là m t h ng m c công trình l n
c v quy mô và t m quan tr ng.
n

p dâng đ

c t o h ch a, đ m b o cho l y n

ct

c xây d ng nh m m c đích dâng

i ho c phát đi n...

p bê tông tr ng l c là đ p bêtông kh i l n.
l

p duy trì n đ nh nh tr ng

ng c a kh i bêtông thân đ p. Là đ p bêtông kh i l n nên trong th i k xây

d ng do quá trình th y hóa xim ng làm nhi t đ c a bêtông t ng, làm gi m t c đ
thi công đ p.

kh c ph c nh

c đi m này ngày nay ng

i ta đã đ a vào công

ngh m i- công ngh đ m l n RCC.
p bê tông tr ng l c thi công theo công ngh đ m l n RCC đã đ
nhi u

n

c ta trong th i gian g n đây. Bêtông đ m l n là m t ph

c áp d ng
ng pháp thi

công bêtông ki u m i nó cho phép rút ng n th i gian thi công công trình. Bêtông
đ m l n (RCC) là lo i h n h p bê tông đ
h p này đ

c tr n v i m t t l n

c r t nh . H n

c thi công b ng cách r i thành t ng l p có chi u dày kho ng trong

kho ng 0.3÷0.6 m. Trong quá trình thi công không x lý t t ti p giáp gi a các l p
bêtông thì l c ma sát ti p xúc gi a các l p không đ kh n ng ch ng tr

t gây m t

n đ nh đ p. Do đó đ i v i đ p bêtông đ m l n c n ph i phân tích tính n đ nh và
ng su t c a đ p bê tông đ m l n theo l p. Vì v y đ đ m b o an toàn cho đ p
trong quá trình v n hành ta c n áp d ng các h th ng tiêu chu n khác nhau (tiêu
chu n Vi t Nam và tiêu chu n M ) đ có th xét h t các t h p t i tr ng và đ b n
c a v t li u m t phân cách.
Khi thi t k xây d ng đ p ngoài vi c đ m b o n đ nh v c
ch ng tr

t ph i đ m b o kh i l

ng đ , n đ nh

ng v t li u xây d ng đ p là ít nh t.

th a mãn

đi u ki n n đ nh, chi u r ng đáy đ p càng l n càng an toàn, đ ng th i mái th
l u nên làm nghiêng (n >0) đ l i d ng tr ng l
c

ng n đ nh đ p. Tuy nhiên mái th

kh ng ch

ng su t kéo

c trên mái th

ng l u, t ng

ng l u quá tho i thì s không có l i cho vi c

m t h l u đ p và s

bi t là v i đ p bê tông đ m l n. Ng

ng n

ng

n đ nh t i m t c t gi m y u đ c

c l i n u ch n h s mái th

ng l u (n) nh


7
thì kh n ng xu t hi n ng su t kéo
n

m t th

ng l u là l n đ c bi t là khi h đ y

c và có đ ng đ t.
Vì v y đ tài “Nghiên c u xác đ nh m t c t c b n c a đ p bê tông tr ng l c

theo các h tiêu chu n khác nhau” là h t s c c n thi t nh m gi m chi phí xây d ng
mà v n đ m b o an toàn k thu t .
II. M c đích c a đ tài:
- Nghiên c u xác đ nh m t c t c b n c a đ p bê tông tr ng l c.
- Nghiên c u n đ nh c a m t c t l a ch n theo các h tiêu chu n khác nhau.
-

ng d ng tính toán cho công trình th y đi n B n Chát.

III. Cách ti p c n và ph
n

ng pháp nghiên c u.

i u tra, th ng kê và t ng h p tài li u nghiên c u đã có

trong và ngoài

c có liên quan đ n đ tài.
- L a ch n ph

ng pháp tính toán, mô hình tính toán và ph n m m h p lý đ

tính toán cho m t c t đ p.
-

ng d ng tính toán cho đ p c a công trình th y đi n B n Chát.

IV. K t qu đ t đ

c

- T ng quan v xây d ng đ p bê tông tr ng l c và v n đ đánh giá an toàn đ p
- Ph

ng pháp và quy trình tính toán m t c t đ p bê tông tr ng l c theo tiêu

chu n Vi t Nam và tiêu chu n M
-

ng d ng tính toán m t c t h p lý c a đ p B n Chát.

- Ki n ngh d ng m t c t h p lý c a đ p bê tông tr ng l c trong t ng tr
h p c th .

ng


8

Ch

ng 1. T NG QUAN V XÂY D NG
V N

P BÊTÔNG TR NG L C VÀ

THI T K M T C T

P.

1.1. Tình hình xây d ng đ p bêtông tr ng l c.
p bêtông tr ng l c là đ p có kh i l
nh tr ng l

ng bêtông l n.

p duy trì n đ nh

ng c a kh i bêtông.

Lo i đ p này có u đi m là k t c u và ph
đ nh cao có th dùng đ tràn ho c không tràn n
trên nên đ p bêtông tr ng l c s m đ

ng pháp thi công đ n gi n, đ

c. Chính t nh ng u đi m nêu

c s d ng trên toàn th gi i.

p bêtông tr ng l c có t 100 n m sau công nguyên
p đ u tiên cao 15m đ

n

Ponte di San Mauro .

c xây d ng khi ch a có c s lý lu n. T n m 853 khi

thi t k và xây d ng đ p bêtông tr ng l c đã b t đ u có lý lu n th c ti n trên hai
chu n: c

ng đ và n đ nh tr

t. T n m 70 - 80 c a th k XX đ p bêtông tr ng

l c b t đ u phát tri n m nh , c vài ba ngày l i có m t đ p m i đ

c xây d ng.

Theo con s th ng kê c a h i đ p cao th gi i (ICOLD) thì
tr ng l c chi m 34,5% t ng s các lo i đ p,
85%,

Nh t 83%,

M đ p bêtông

Ý 51%,

Tây Ban Nha

Pháp 51%, Canada 60% .
Bên c nh nh ng u đi m đ p bêtông tr ng l c c ng có nh ng nh

tích l n, kh i l

c đi m: th

ng bê tông nhi u trong đó có v t li u xi m ng, d n đ n giá thành

cao so v i các ki u đ p khác. S d ng không h t kh n ng ch u l c c a v t li u bê
tông, đ c bi t là

các đ p không cao l m (H<100m). Do toàn đ p là bê tông kh i

l n nên d sinh ra ng su t nhi t trong thân đ p và các bi n d ng nhi t. Nh ng
nh

c đi m này đ t ra s c n thi t ph i tìm ra các bi n pháp c i ti n đ p bêtông

tr ng l c kh i l n. N m 1970, J.M.Rapher ng
t i u” l n đ u tiên đã ra ph

i M gi i thi u v “đ p tr ng l c

ng pháp dùng máy đ m nén và v n chuy n c gi i

c a đ p đ t đá, dùng v t li u c p ph i h t thô t nhiên tr n v i xi m ng đ m nén t o
thành thân đ p, c

ng đ kháng c t c a nó t ng lên nhi u so v i đ p đ t đá làm cho

m t c t ngang thân đ p gi m nh đi, đ ng th i so v i đ p bê tông tr ng l c truy n
th ng có th rút ng n th i gian thi công gi m giá thành công trình và đ n n m 1972


9

ông ti p t c công b k t qu thí nghi m dùng xe ô tô t đ , r i b ng máy g t, và
dùng đ m rung đ m nén bê tông, hình thành khái ni m s b c a đ p bêtông đ m
l n.

p bêtông đ m l n là đ p làm b ng bê tông v i công ngh đ m l n. Bêtông

đ m l n là m t h n h p g m c t li u (đá, cát, s i), xi m ng và các ph gia đ
tr n tr

cv im tđ

m cho phép v n chuy n, đ b ng ph

c

ng ti n thi công gi ng

nh v n chuy n đ t đá và làm ch t b ng máy đ m l n rung. Cho t i nay, đ p BT L
đ

c thi công xây d ng

nhi u n

th p cho đ n n i có nhi t đ môi tr

c trên th gi i,

n i có nhi t đ môi tr

ng

ng cao và có th trong c nh ng vùng th

ng

xuyên có m a l n.

Hình1. 1. M t s

nh c a các đ p đ u tiên trên Th Gi i


10
B ng 1- 1: S l

Tên N

c

ng đ p BT L t i các n

S
đ p
đã
xây
d ng

Kh i
l ng

RCC
(103m3)

T l
đ p
(%)

c trên th gi i tính đ n 12/200 [8]

Tên N

c

S đ p
đã xây
d ng

Kh i
l ng
RCC
(103m3)

T l
đ p
(%)

Nam M

Châu Á
Trung Qu c

59

28 275

20,00

Nh t B n

43

15 465

15,10

Thái Lan

3

5 248

Kyrgystan

1

Indonesia

1

Brazil

36

9 440

12,63

1,05

Chile

2

2 170

0,70

100

0,35

Colombia

2

2 974

0,70

528

0,35

Argentina

1

590

0,35

Châu Âu

Châu Phi

Tây Ban
Nha

22

3164

7,72

Pháp

6

234

2,10

Hy L p

3

500

Nga

1

Ý

1

Nam Phi

14

1 214

4,91

Ma r c

11

2 044

3,86

0,70

Algeria

2

2 760

0,7

1200

0,35

Angola

1

757

0,35

262

0,35

Eritrea

1

187

0,35

B cM

Châu Úc

Hoa K

37

5 081

12,98

Australia

9

596

3,15

Canada

2

622

0,70

Khác

17

7 534

5,96

Vi t Nam các đ p đã đ

c xây d ng tr

c đây ch y u là đ p đ t, đ p đá

đ , đ p đ t đá h n h p, còn đ p bêtông ch chi m m t t tr ng nh .
tr ng l c b t đ u đ
đây.

c xây d ng t

p bêtông

ng đ i nhi u trong kho ng g n ch c n m g n

p Tân Giang thu c t nh Ninh Thu n cao 39,5m đ

tr ng l c đ u tiên do ngành th y l i n

c xem là đ p bêtông

c ta t thi t k và thi công đã hoàn thành

n m 2001. Cho đ n n m 1995 B Th y l i m i quan tâm đ n công ngh bê tông
đ m l n. So v i th gi i công ngh RCC c a Vi t Nam phát tri n t
nh ng tr

c s phát tri n nhanh chóng c a nó và đ c bi t t i n

Qu c, n

c có đ c đi m t nhiên g n t

ng đ i mu n,

c láng gi ng Trung

ng t nh Vi t Nam, nên có r t nhi u d


11
án th y l i, th y đi n l n đã và đang chu n b đ

c thi công v i công ngh này.

Cu i n m 2003, B Công Nghi p đã ra quy t đ nh phê duy t thi t k k thu t công
trình th y đi n PlêiKrông t i t nh Kon Tum trong đó ph n đ p bê tông đ

công b ng công ngh bê tông đ m l n v i chi u cao đ p l n nh t 71 m, kh i l

c thi
ng

bê tông RCC là 326 000 m3 trong t ng s 573 000 m3 bê tông các lo i.
Hi n nay nhi u d án l n đang đ

c thi t k và xây d ng theo ph

ng án đ p

bêtông tr ng l c - bêtông đ m l n.
B ng 1- 2: M t s đ p bê tông tr ng l c đã và đang đ
TT

Tên đ p

1

Lòng Sông

2

nh Bình

3

PleiKrông

4
5
6

H max

Công ngh xây d ng

Bình Thu n

46

BT th

Bình

50

BT đ m l n

Kontum

75

BT đ m l n

S n La

S n La

138

BT đ m l n

B nV

Ngh An

135

BT đ m l n

Qu ng Nam

100

BT đ m l n

Ngh An

99

BT th

AV

ng

H a Na

7

a đi m

c xây d ng [8]

nh

ng

ng

8

ng Nai

k Nông

110

BT đ m l n

9

ng Nai 4

k Nông

129

BT đ m l n

Qu ng Ngãi

72

BT đ m l n

Lai Châu

126

BT đ m l n

10
11

N

c Trong

B n Chát


12

Hình1. 2.

Hình1. 3.

p Pleikrong t nh Komtum

p

nh Bình t nh Bình

nh


13

Hình1. 4.

Hình1. 5.

p S n La t nh S n La

p B n Chát t nh Lai Châu


14
1.2. V hình d ng m t c t đ p.
Ban đ u m t c t đ p bêtông tr ng l c đ

c thi t k d ng hình thang ho c hình

ch nh t, sau này do ti n b k thu t các đ p đã đ

c thi t k d ng hình cong ho c

h

đa giác.

2

m

m1

m1

H

2
m

m

(b)

(c)

2

m

m1

(a)

2'

1

m

m1'

'
m2

(d)

(e)

(f)

Hình1. 6. M t s d ng m t c t c b n
a. M t c t ngang đ p có d ng hình tam giác có h s mái th

ng l u là m1,

h l u là m2 (hình a). ây là d ng c đi n nh t c a m t c t đ p, nó phù h p v i tình
hình ch u l c c a đ p (áp l c n

c xô ngang c ng có bi u đ phân b d ng tam

giác). Vi c ch n m1 nh m l i d ng thêm m t ph n tr ng l
th

ng n

c đè lên mái

ng l u làm t ng thêm n đ nh cho đ p.
b. M t c t ngang đ p d ng đa giác (hình b, c, d, e,f ): tu theo các đi u ki n

ch u l c c th (cao trình bùn cát, m c n

c h l u, áp l c sóng gió, tác đ ng c a

đ ng đ t...) mà có th s d ng m t trong các d ng này đ t ng tính h p lý (t n
d ng h t kh n ng ch u l c c a v t li u t i m i m t c t, gi m kh i l

ng đ p...).

D ng m t c t trên hình b là khá h p lý, đ

trí k t h p

c s d ng nhi u nh t, d b


15
gi a ph n đ p tràn và không tràn, thu n ti n cho vi c b trí b đ t l
c a van c a ng tháo n
mãn đ n thu n v

cd

i sâu. Các hình th c c, d, e đ

n đ nh c a đ p ho c ng su t

không làm cho kh i l

mép biên th

i ch n rác và

c s d ng đ th a
ng, h l u đ p mà

ng đ p t ng lên quá nhi u.

C s lý lu n đ tính toán m t c t đ p là đ p ph i đ m b o n đ nh v c
đ , n đ nh ch ng tr

t và kh i l

ng

ng xây d ng đ p là ít nh t.

Các nghiên c u c i ti n m t c t đ p bêtông tr ng l c không ng ng phát tri n.
M c tiêu nghiên c u là nâng cao an toàn và gi m kh i l
d ng m t c t th c t c a đ p bêtông tr ng l c t

ng đ i đa d ng. Trong nghiên c u

c ng nh trong tính toán thi t k , các m t c t đ p đ
toán. M t c t đ

ng xây d ng đ p. Hình

c quy v d ng m t c t tính

c dùng ph bi n nh t trong nghiên c u là m t c t d ng tam giác.

V i s phát tri n c a khoa h c k thu t, lý lu n tính toán đ p ngày càng phát
tri n và hoàn thi n, kích th
ngày càng đ

c và hình d ng đ p ngày càng h p lý, đ an toàn đ p

c nâng cao.

Th p k 30 ÷ 40 c a th p k 20, t s gi a đáy đ p B và chi u cao đ p H b ng
kho ng 0,9. Th p k 50 ÷ 60 t s B/H = 0,8. Th p k 70 t s B/H = 0,7. T th p
k 30 ÷ 70, th tích đ p gi m đ

c (20 ÷ 30)%.

Hình1. 7:M t c t th c t c a đ p bêtông tr ng l c
1.3. Nh ng h h ng có th g p
Các h h ng th
v c

ng g p

đ p bêtông tr ng l c.
đ p bêtông tr ng l c là h h ng t ng th , h h ng

ng đ , h h ng v bi n d ng đ

ng biên và các d ng h h ng khác. Các

d ng h h ng có th x p lo i A, B, C, D đ d dàng trong vi c phân tích nguyên


16
nhân h h ng t đó đ a ra tiêu chu n đánh giá an toàn và các bài toán phân tích phù
h p.
A: H h ng t ng th .
B: H h ng v c

ng đ , c c b .

C: H h ng v bi n d ng đ

ng biên.

D: Các h h ng khác.
Hình th c m t n đ nh t ng th
Tr

t theo m t nào đó, th

ng là m t đáy đ p ti p xúc v i n n hay m t ph ng

đi qua đáy c a các chân khay (trong tr
n n). Tr

ng h p đ p có chân khay c m sâu vào

ng h p n n đá phân l p thì c n xét thêm m t tr

l p - là n i các đ c tr ng ch ng tr

t đi qua các m t phân

t c a đá gi m nh so v i m t tr

t qua đá

nguyên kh i. Khi thân đ p có các v trí gi m y u (khoét l , m t ngang ti p giáp gi a
các kh i đ ,...) c n xét thêm m t tr

t qua các v trí này. Tùy theo đ c đi m b trí

công trình và c u t o n n mà m t tr

t có th n m ngang hay n m nghiêng (nghiêng

v phía th

ng l u ho c h l u).

L t theo tr c n m ngang d c theo mép h l u c a m t m t c t nào đó, th

ng

là m t đáy đ p.
N n đ p b phá ho i khi tr s
t i c a n n. Trong tr

ng su t t đ p truy n xu ng v

t quá s c ch u

ng h p này, ph i thay đ i hình d ng m t c t đ p ho c t ng b

r ng đáy đ p đ đi u ch nh l i phân b

ng su t d

i đáy đ p.

Hình th c m t n đ nh c c b
D

i tác d ng c a ngo i l c, các đi m trong thân đ p s xu t hi n ng su t

pháp và ng su t ti p. Khi m t b ph n nào đó c a đ p (ch y u là
th

chân m t

ng, h l u đ p) phát sinh ng su t kéo, ng su t nén ho c ng su t c t v

t quá

s c ch u t i c a v t li u thì vùng đó b n t n . Tình hình ch u l c t ng d n, ng su t
t p trung càng l n

lân c n và v t n t phát tri n làm ti t di n ch u l c thu h p d n.

ng su t càng t ng, đ n m t lúc nào đó v

t qua gi i h n nh t đ nh, công trình s


17
b phá ho i. Trong tr

ng h p này t s phá ho i c c b d n đ n phá ho i toàn đ p

bêtông tr ng l c.
B ng 1- 3:Các h h ng có th g p
D ng h h ng

X p
lo i

H

đ p bêtông tr ng l c

ng phân tích nguyên

nhân

Tiêu chu n
đánh giá

T ng đo n thân đ p b
xê d ch v phía h l u

A

Do v t t i so v i thi t k ho c
do trong quá trình thi công

Ktr

Thân đ p b nghiêng v
phía th ng ho c h l u

A

Do đ a ch t n n không đ ng nh t
ho c do thi công

[∆]lún, σn n,

nh đ p th p so v i
thi t k

A

Do lún không đ u ho c do thi
công

[∆]lún

Th p không đ u d c tr c

A

Lún không đ u, kh p n i không
làm vi c

[∆]lún, ki m
tra kh p

B đ yn i

A

M t tràn b xâm th c

C

M tđ pb n t
Xói lòng d n h l u

A, B

Phân b áp l c đ y ng

c

Dòng ch y v n t c l n, nhám
nhi u
C

ng đ v nhi t, lún không đ u

Kích th

C

c các b ph n tiêu n ng

Xói chân đ p tràn tiêu
n ng b ng dòng phun

C

Dòng phun không đúng thi t k

Rò r n

D

Do n t b m t ho c thi công kh p
n i.

c

Kđ

t

0

yn i

Tiêu chu n
khí th c
[∆]lún, σt, σgh
Các kích
th c h p lý
c a b ph n
tiêu n ng
Ki m tra
đ ng bao h
xói

1.4. Gi i h n ph m vi nghiên c u.
Vi c nghiên c u xác đ nh m t c t h p lý c a đ p bê tông tr ng l c trong lu n
v n này đ

c gi i h n trong ph m vi sau:

Nghiên c u trong ph m vi bài toán ph ng cho m t c t đ p bê tông tr ng l c
c a đo n đ p có chi u dài đ n v (1 m) trên n n đá.


18

N n công trình là n n đá g c, m t tr

t n m ngang và ch a xét đ n nh h

ng

c a n n.
C s nghiên c u tính toán theo tiêu chu n thi t k công trình thu hi n hành
c a Nhà n

c và ngành Thu L i Vi t Nam và tiêu chu n M .

1.5. K t lu n ch

ng 1.

p bêtông tr ng l c phát tri n t r t s m và ngày càng đ
trên th gi i.

c s d ng nhi u

c bi t v i s ra đ i c a đ p bêtông đ m l n thì h u h t các đ p có

chi u cao l n đ u áp d ng hình th c đ p này.

p càng l n thì càng c n đ an toàn

cao và ti t ki m nguyên v t li u gi m giá thành.
T s phân tích nh ng h h ng có th g p c a đ p bêtông tr ng l c ta th y
đ p bêtông tr ng l c th

ng b h h ng t ng th mà nguyên nhân ch y u là trong

quá trình tính toán thi t k ch a l a ch n đ

c m t c t đ p h p lý.

V i s phát tri n c a khoa h c k thu t thì hình d ng m t c t đ p ngày càng
phong phú và h p lý, đ an toàn đ

c nâng cao. Khi thi t k m t c t đ p thì đ p

v a ph i đ m b o đi u ki n n đ nh, ng su t v a ph i đ m b o đi u ki n kinh t .
ây luôn là bài toán khó nh ng đi u ki n an toàn đ p luôn đ

c đ t lên hàng đ u.

Do đó trong quá trình tính toán l a ch n m t c t đ p không ch áp d ng tiêu chu n
Vi t Nam mà c n áp d ng tiêu chu n c a các n

c tiên ti n và trong ph m vi lu n

v n này ch xét đ n tiêu chu n M .
Hi n nay có nhi u ph n m m có kh n ng tính n đ nh và ng su t đ p. Ph n
m m CADAM đ

c l a ch n làm công c nghiên c u cho lu n v n này.


19

Ch

ng 2. C

S

LÝ LU N THI T K M T C T

P.

2.1. M t c t kinh t .
2.1.1. Yêu c u c a m t c t kinh t
M t c t kinh t ph i đ m b o nh ng
đi u ki n sau đây :
h = ξH

+ i u ki n n đ nh : đ m b o h
s an toàn n đ nh tr

t trên m t c t

nguy hi m nh t không nh h n tr s

H

m

cho phép.
không đ

ng su t kéo

mép th

n

+ i u ki n ng su t : kh ng ch
ng

l u ho c xu t hi n ng su t kéo nh ng
nh h n cho phép; ng su t chính nén
mép h l u không v

t quá tr s cho

phép.
+
kh i l

i u ki n kinh t : đ m b o

Hình 2- 1: Hình d ng m t c t kinh t

ng công trình là nh nh t.

2.1.2. Cách xác đ nh m t c t kinh t :
+ Gi thi t các tr s ξ nh ξ = 0; ξ = 0,1; ξ = 0,2; ξ = 0,3…
+ V i m i ξ gi thi t nhi u tr s n, d a vào yêu c u n đ nh ch ng tr
K ≥ [Kc] xác đ nh đ

+

t

c m ng v i m i n. V quan h m = f1(n) ng v i m i ξ.

ng v i m i c p m,n c a b

c 2 tính ng su t chính biên th

ng l u và

l p quan h σ’1 = f2(n), tính di n tích m t c t đ p và thi t l p quan h A = f3(n).
+ D a vào các quan h m= f1(n), σ’1= f2(n), A = f3(n) ch n đ

c c p m,n v a

tho mãn đi u ki n n đ nh, đi u ki n ng su t l i kinh t nh t ( ng v i m i ξ).
+ L p l i các b

c trên cho các giá tr ξ khác nhau ta tìm đ

c các t h p

ξ,n,m tho mãn đi u ki n n đ nh và ng su t. Ch n t h p cho giá tr Amin đ
m t c t kinh t .

c

20

A,σ'1,m
A,σ'1
A1
A = f 3(n)

σ'1

m=

=f

2

A5

A2

A4

f 1(n)

A3

(n)

n

C2

C1
ξ1

C

ξ2

C3
ξ3

C4
ξ4

C5
ξ5

Hình 2- 2: Cách xác đ nh m t c t kinh t
2.2. Yêu c u n đ nh đ i v i đ p bêtông tr ng l c .
D

i tác đ ng c a t h p t i tr ng, đ p bêtông tr ng l c ph i th a mãn các

đi u ki n an toàn ch ng tr

t, ch ng l t và an toàn v c

Các tính toán đ ki m tra an toàn v tr

tđ

xúc gi a đ p và n n ho c đ i v i m t ph ng d
phân tích

ng đ n n.

c th c hi n đ i v i các m t ti p
i đáy đ p. An toàn v tr

tđ

c

m t ti p xúc gi a đ p và n n ho c m t ph ng gãy có th hình thành

trong n n móng.
ng su t phát sinh

đ p và n n không v

t quá ng su t gi i h n thi t k c a

v t li u làm đ p ho c đá n n.
p bêtông đ m l n ngoài các tính toán nh nêu trên còn ph i ki m tra các
đi u ki n n đ nh

m t ti p xúc gi a các t ng có th hình thành khe l nh trong thi

công.
Trong tính toán đ p bêtông tr ng l c nhi u ph

ng pháp phân tích n đ nh và

ph

ng pháp phân tích ng su t tùy theo quan đi m c a t ng n

ph

ng pháp đ

khác nhau.

c do đó các

c đ a vào tiêu chu n thi t k đ p bêtông tr ng l c c a m i n

c


21
2.3. Gi i thi u tiêu chu n Vi t Nam (14TCN 56 – 88) [1] :
2.3.1. T i tr ng và t h p t i tr ng.
2.3.1.1. T i tr ng tác d ng
1. T i tr ng và tác đ ng th
- Tr ng l

ng b n thân công trình và thi t b đ t trên đ p.

- L c tác đ ng c a n

th

ng xuyên.

ng l u là m c n

c bao g m: áp l c th y t nh và áp l c th m ng v i

c dâng bình th

ng (MNDBT), h l u là m c n

ct

ng

ng.
- Áp l c đ t c a kh i đ t

th

ng, h l u đ p.

2. T i tr ng và tác đ ng t m th i dài h n.
- Áp l c bùn cát l ng đ ng tr

c đ p.

- Tác đ ng c a nhi t v i n m có biên dao đ ng trung bình c a nhi t đ trung
bình tháng.

3. T i tr ng và tác đ ng t m th i ng n h n.
- L c tác đ ng c a n

c khi m c n

k (MNLTK), h l u ng v i l u l
thoát n

c làm vi c bình th

c th

ng l u

ng v i m c n

c l thi t

ng x thi t k , thi t b ch ng th m và tiêu

ng.

- Áp l c sóng do gió có v n t c bình quân nhi u n m tính v i MNLTK.
- Các t i tr ng do thi t b nâng, b c d , v n chuy n k t c u, thi t b khác.
- Các t i tr ng do neo bu c tàu thuy n, va đ p c a v t trôi.
4. Các t i tr ng và tác đ ng đ c bi t.
- L c tác đ ng c a n
(MNLKT) và m c n
bình th

c khi m c n

ch l ut

c th

ng l u là m c n

ng ng, thi t b ch ng th m, tiêu n

c làm vi c

ng.

- Áp l c th m khi thi t b ch ng th m, thi t b tiêu n
th

c l ki m tra

c làm vi c không bình

ng.
- Tác đ ng c a nhi t đ

nhi t đ trung bình tháng.

c xác đ nh v i n m có biên đ dao đ ng l n nh t c a


22

- Áp l c sóng có v n t c gió l n nh t nhi u n m có t n su t p=2%, m c n
h

c

MNDBT.

2.3.1.2. Các t h p t i tr ng :
Theo tiêu chu n Vi t Nam tính toán n đ nh theo hai t h p t i tr ng là t h p
t i tr ng c b n và t h p đ c bi t.
T h p t i tr ng c b n g m các t i tr ng và các tác đ ng th

ng xuyên, t m

th i dài h n, t m th i ng n h n mà đ p có th cùng ti p nh n cùng m t lúc.
T h p t i tr ng đ c bi t bao g m các t i tr ng và tác đ ng đã xét trong t h p
c b n nh ng m t trong hai t i tr ng đó đ
đ c bi t. Tr

c thay th b ng t i tr ng ho c tác đ ng

ng h p t i tr ng c b n có xét thêm t i tr ng đ ng đ t ho c ch n đ ng

do v n c ng xét vào lo i t h p đ c bi t. Các t h p t i tr ng t

ng ng v i các

tính toán nh sau:
T h pc b n:
+ Tr

ng h p 1 :

- Khi v n hành m c n

c trong h là m c n

- Các thi t b ch ng th m và thoát n
-M cn
+ Tr

c h l u ng v i l u l

c dâng bình th

c ho t đ ng bình th

ng (MNDBT).

ng.

ng Qmin.

ng h p 2 :

- Khi x l v i t n su t thi t k pTK, m c n

c trong h là m c n

c l thi t

k ( MNLTK).
- Các thi t b ch ng th m và thoát n
-M cn

c h l u ng v i l u l

c ho t đ ng bình th

ng.

ng x qua tràn QmaxPTK.

T h p đ c bi t :
T h p đ c bi t bao g m các t i tr ng nh t h p c b n và thêm m t t i tr ng
đ c bi t. Có các tr
+ Tr

ng h p nh sau :

ng h p 3 :

- Khi c a van đóng, m c n
- Xu t hi n đ ng đ t .

c h là MNDBT.


23
- Các thi t b ch ng th m và thoát n

+ Tr

c ho t đ ng bình th

ng.

ng h p 4 :

- Khi h x l v i t n su t ki m tra PKT, m c n

c h là m c n

c l ki m tra

(MNLKT).
- Các thi t b ch ng th m và thoát n
-M cn
+ Tr

c h l u ng v i l u l

c ho t đ ng bình th

ng.

ng x qua tràn QmaxPKT.

ng h p 5 :

- Khi c a van đóng, m c n

-M cn

c h là MNDBT.

c h l u ng v i l u l

- Thi t b ch ng th m ho c thoát n
D a vào các tr
l c cho các tr

ng Qmin.
c làm vi c không bình th

ng h p tính toán trên ta có b ng t ng h p các thành ph n

ng h p nh sau :
B ng 2. 1: Các thành ph n l c đ i v i các tr

T/h

G

H1

1

+

+

2

+

3

+

4

+

5

+

ng.

H2 H3

h1

h2

h3

+
+

Up1 Up2 Up3 Up4

+

+

+

+

+
+

+

ng h p

+
+

+

+

+

Bc

S

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

L
+
+
+

Trong đó:
+ H1, H2, H3 : Áp l c thu t nh c a n

c h lên m t th

ng l u công trình

ng v i MNDBT, MNLKT, MNLTK.
+ h1, h2, h3 : Áp l c n

c h l u ng v i các tr

ng h p van đóng hoàn toàn

(ZHLmin), x l thi t k , x l v i t n su t ki m tra.
+ Up1, Up2, Up3, Up4 : Áp l c đ y ng

c trong các tr

ng h p MNDBT,

MNLTK, MNLKT, khi MNDBT và màng ch ng th m và thi t b thoát n
+ Bc, S, L : L n l
+

t là áp l c bùn cát, sóng, t i tr ng đ ng do x l .

: T i tr ng tác đ ng do có đ ng đ t, bao g m :WH ; WBC ; F.

c h ng.


24
2.3.2. Các đi u ki n ch ng tr
2.3.2.1.

n đ nh tr

t, l t và đi u ki n b n [5] :

t:

Phân tích n đ nh ch ng tr
Công trình đ m b o n đ nh tr
KT =

t:
t ph ng khi tho mãn đi u ki n sau :

∑ P.tgϕ + C..F
≥ [KC]
∑T

(2- 1)

Trong đó:+ ∑P(T) : T ng đ i s các l c tác d ng theo ph
+ ∑T (T) : T ng các l c theo ph
+ F (m2) : Di n tích m t tr

ng th ng đ ng

ng ngang tính t m t tr

t.

t.

+ ϕ (o), C (T/m2) : Ch tiêu c lý l p đá sát đáy đ p.
+ [KC] : H s an toàn tr
2.3.2.2.

t cho phép.

n đ nh ch ng l t :
p s không b l t khi tho mãn đi u ki n sau đây :

KL =

∑ M CL
≥ [KC]
∑ M GL

(2- 2)

Trong đó :
+ ∑MCL (T) : T ng mô men ch ng l t tính v i tr c qua mép h l u đ p.
+ ∑MGL (T) : T ng mô men gây l t tính v i tr c qua mép h l u đ p.
+ [KC] : H s an toàn l t xác đ nh nh

n đ nh tr

t.

2.3.2.3. Công th c tính h s an toàn theo tiêu chu n:
c tính theo TCXDVN 285 – 2002 [5] :
Theo tiêu chu n thi t k c a Vi t Nam hi n nay tính toán h s an toàn n đ nh
(tr

t, l t) và đ b n c a công trình theo tr ng thái gi i h n th nh t.
nc.Ntt <

n .K
m
R
.R ho c K =
> C n = [Kc]
Kn
m
N tt

Trong đó:
nc: h s t h p t i tr ng.


25
Trong tính toán theo tr ng thái gi i h n th nh t:
nc = 1,00- đ i v i t h p t i tr ng c b n.
= 0,90- đ i v i t h p t i tr ng đ c bi t.
nc = 0,95 – đ i v i t h p t i tr ng trong th i k thi công và s a ch a.
Ntt: tr s tính toán c a t i tr ng t ng h p.
m: h s đi u ki n làm vi c.
R: tr s tính toán c a s c ch u t i t ng h p c a công trình hay n n
Kn: h s b o đ m đ

c xét theo quy mô, nhi m v c a công trình. Kn đ

c

xác đ nh theo c p công trình:
Công trình c p I l y: Kn = 1,25
Công trình c p II l y: Kn =1,20.
Công trình c p III, IV và V l y : Kn = 1,15.
[Kc]: h s an toàn ch ng tr
K: h s
2.3.2.4.

n đ nh tr

n đ nh c

t tính toán.

ng đ thân đ p và n n :

ng su t t i đáy móng đ
σmax,min =

t cho phép.

c xác đ nh theo công th c nén l ch tâm nh sau :

∑P 6*∑M0
±
B
B2

(2- 3)

Trong đó:
+ ∑P (T) : T ng các l c th ng đ ng.
+ B (m) : B r ng đáy đ p.
+ ΣM0(T.m): t ng mômen c a các l c đ i v i tr ng tâm m t c t tính toán.
Qui

c d u c a ng su t trong lu n v n này nh sau:

+

ng su t nén mang d u (+)

+

ng su t kéo mang d u (-)

Ki m tra đi u ki n b n c a thân đ p và n n theo đi u ki n sau đây :
σmax ≤Rn/[KC] và |σmin | ≥ Rk/[KC]
+ [KC] : H s an toàn c

(2- 4)
ng đ (tính nh tr

ng h p n đ nh tr

t).