Bê tông cốt thép 3: Kết cấu tường chắn đất

BÊ TÔNG CỐT THÉP 3 KẾT CẤU TƯỜNG CHẮN ĐẤT Bộ môn kỹ thuật xây dựng TỔNG QUAN • Khái niệm: Tường chắn để tăng cường ổn định khi công trình chịu áp lực ngang của đất. Có thể thấy tường chắn ở các công trình và bộ phận của công trình như tầng ngầm, đường ngầm, tường chắn đất, bờ kè ... • Tường chấn thường được sử dụng để: - Giữ cho khối đất sau lưng tường được cân bằng, không bị trượt, đổ xuống. - Chống sạt lở cho công trình nơi địa hình đồi núi. - Chống sạt lở khi xây dựng mới cạnh công trình cũ. - Chống sạt lở cho bờ sông, vách núi. PHÂN LOẠI TƯỜNG CHẮN • Theo chiều cao: – Tường chắn thấp: H < 5m – Tường chắn trung bình: H = 5  20m – Tường chắn cao: H > 20m PHÂN LOẠI TƯỜNG CHẮN (tt) • Theo biện pháp thi công: – Toàn khối: dạng khối (bê tông, gạch, đá, đất đắp); dạng góc (BTCT) – Lắp ghép (BTCT). PHÂN LOẠI TƯỜNG CHẮN (tt) • Theo điều kiện chịu lực (kết cấu): – Tường chắn trọng lực sử dụng vật liệu như gạch, đá hộc, bê tông đá hộc, bê tông cốt thép. Có thể bị trượt hoặc bị lật (lấy trọng lượng bản thân làm đối trọng chống lật, trượt). - Tường chắn bán trọng lực (thành mỏng, dạng góc) chịu nén và uốn bằng bê tông cốt thép. Lấy trọng lượng đất sau tường phụ thêm trọng lượng bản thân. - Tường cọc bản, tường vây, tường cừ larssen, gỗ, thép, bê tông cốt thép. - Tường cọc đất trộn xi măng, cọc khoan nhồi. PHÂN LOẠI TƯỜNG CHẮN (tt) PHÂN LOẠI TƯỜNG CHẮN (tt) PHÂN LOẠI TƯỜNG CHẮN (tt) • Theo vật liệu: - Gỗ. - Gạch. - Đá hộc. - Bê tông đá hộc. - Bê tông. - Bê tông cốt thép - Thép. - Tường có cốt (tường ổn định cơ học): vải địa kỹ thuật, lưới địa kỹ thuật. PHÂN LOẠI TƯỜNG CHẮN (tt) • Theo nguyên tắc làm việc, căn cư vào độ biến dạng của lưng tường: - Tường cứng: tường trọng lực, tường bán trọng lực, tường bằng cấu kiện BTCT. - Tường mềm: cọc gỗ, cọc bản thép, cọc bản bằng BTCT. ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN Có 3 loại áp lực đất: áp lực chủ động, áp lực bị động và áp lực đất tĩnh. Có 2 loại đất để tính: đất rời và đất dính. Trong tính tường chắn thường dùng đất rời. - Một phân tố đất cân bằng tĩnh trong bán không gian đất tự nhiên phải thỏa mãn phương trình cân bằng với các điều kiện như: tình liên tục, tính đồng nhất, tính đẳng hướng. - Một trong những giả thiết được áp dụng rộng rãi đã cho lời giải riêng của điều kiện cân bằng và kết quả được chấp nhận là ứng suất pháp tăng tuyến tính theo chiều sâu để tính được ứng suất do trọng lượng bản thân. ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN (tt) • Nếu gọi E0 là áp lực ngang của đất ở trạnh thái tĩnh thì sự thay đổi áp lực ngang của đất theo độ dịch chuyển của vật chắn được thể hiện như sau: ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN (tt) - Có hai loại áp lực ngang cực trị: • cực tiểu: được gọi là áp lực ngang của đất ở trạng thái cân bằng phá hoại dẻo chủ động, ký hiệu Ea. • cực đại: được gọi là áp lực ngang của đất ở trạng thái cân bằng phá hoại dẻo bị động, ký hiệu Ep. ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN (tt) ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN (tt) * Xác định áp lực chủ động và bị động theo giả thiết sau: - Lăng thể trượt ABC ở trạng thái cân bằng dẻo còn nguyên khối. - Mặt trượt BC sau lưng tường là mặt trượt phẳng. - Mặt trượt thứ hai là lưng tường AB. - Khi có lực dính thì lực này sẽ phân bố đầu trên mặt trượt BC ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN (tt) • TỔNG ÁP LỰC CHỦ ĐỘNG: • Xác định áp lực chủ động Coulomb đất rời: • Xác định áp lực chủ động Coulomb đất dính: ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN (tt) • Xác định áp lực bị động theo Coulomb: – Tổng áp lực bị động Ep có dạng sau: ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN (tt) Lý thuyết Coulomb (1773): • Hệ số áp lực đất chủ động: • Hệ số áp lực bị động: : góc ma sát trong của đất sau tường. ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN (tt) ÁP LỰC Ở ĐỘ SÂU z : Đất rời: Đất dính: ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮN (tt) • : dung trọng tự nhiên của đất. • Nếu vị trí đang xét nằm dưới mực nước ngầm, thay  bằng ’ : ’ = sat - w sat : dung trọng đất bão hòa nước w = 1T/m 3 : dung trọng nước  = .z : ứng suất thẳng đứng tại độ sâu z nào đó do khối đất gây ra. Ứng suất này sẽ tăng lên nếu trên khối đất có thêm phụ tải (trên mặt đất ngang). VÍ DỤ 1: • Tính áp lực đất lên tường chắn sau: Lớp 1: c = 0; 1 = 280 ; 1 = 18kN/m3 Lớp 2: c = 0; 2 = 340 ; 1 = 20kN/m3  = . z + p 12m Z 7m 5m p VÍ DỤ 2: 200 7 1 2 5 3 7 5 375 1500 2625 7 5 0 0   0 = 18 kN/m3  = 290 f = 0.5 : hệ số ma sát giữa bản đáy và đất C = 0 Rb = 180 kN/m 2 Nếu góc  lớn đáng kể: : góc ma sát giữa đất với lưng tường Gần đúng:  = 0 Chính xác:  = (2/3) NỘI DUNG TÍNH TOÁN TƯỜNG CHẮN