5.8 Tính toán tường mềm-cừ công trình ngầm Yếu tố có tính chất định dự kiến sơ đồ tính toán tường chắn mềm/cừ là: sơ đồ kết cấu công trình; hình dáng công trình mặt mặt cắt; phương pháp thi công công trình (hở, kín v.v.); trình tự thi công công trình; vật liệu tường; công nghệ thi công tường; kết cấu khung chi tiết gối đỡ (sườn, khung, giằng chống, neo) đảm bảo ổn định độ bền tường; giải pháp kết cấu liên kết tường với chi tiết khác công trình Yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến điều kiện làm việc tường mềm/cừ - tồn chi tiết gối đỡ đảm bảo cường độ ổn định tường, trình tự đưa chi tiết gối đỡ vào làm việc trình thi công công trình Trong tường chắn, độ ổn định tường đảm bảo nhờ: chống neo giằng chống cố định tạm thời; ngàm phần tường khối đất; khung sườn phân phối độ cứng, tường chống v.v Sơ đồ tính toán tường mềm/cừ phụ thuộc vào kích thước tương đối cạnh tường Đối với công trình chữ nhật, tường làm việc điều kiện biến dạng phẳng, chiều dài L chúng vượt chiều cao H lần Lúc tường tính sơ đồ dầm có chiều rộng 1m cắt theo cạnh ngắn tường Đoạn tính toán theo sơ đồ tường chắn chịu uốn mặt phẳng đứng Nếu tỷ lệ chiều dài tường với chiều cao nhỏ 3, cần xét đến uốn mặt phẳng ngang Xét đến đặc điểm nêu trên, tường đứng công trình hình chữ nhật, hình tròn đa giác mặt người ta chia sơ đồ tính toán cho tường sau [7]: Sơ đồ tường chắn công xôn mềm, độ ổn định đảm bảo nhờ ngàm phần đất; Sơ đồ tường chắn mềm nhiều nhịp, độ ổn định đảm bảo nhờ ngàm phần đất chi tiết gối tựa phần (giằng chống, neo); Sơ đồ vòng tròn đa giác khép kín (trong mặt bằng), độ ổn định chúng đảm bảo nhờ độ cứng không gian công trình Sơ đồ vòng tròn đa giác khép kín (trong mặt bằng), độ ổn định chúng đảm bảo nhờ độ cứng không gian công trình chi tiết gối trụ bổ sung Tường công trình tính toán theo sơ đồ khác phụ thuộc vào giai đoạn phương pháp thi công, công nghệ thi công vật liệu tường, trình tự thi công công trình Ví dụ thi công công trình ngầm nhiều tầng có khung toàn phần phương pháp “tường đất” với biện pháp “từ xuống dưới”, tường tính toán có xét đến việc dỡ đất tầng từ phía công trình (Hình 5.15a) Đầu tiên tường tính toán theo sơ đồ I độ sâu hố đào cần thiết để xây dựng trụ tầng (Hình 5.15c, e- vế trái) Sau tính toán tường theo sơ đồ độ sâu hố đào cần thiết để xây dựng trụ tầng thứ (Hình 5.15 c, e- vế phải) Tường tính toán tường chắn mỏng neo Tiếp theo thực công việc tương tự hố đào đạt độ sâu thiết kế Tường trường hợp tính toán theo sơ đồ dầm liên tục tựa số gối tựa chịu áp lực ngang theo sơ đồ có xét đến độ cứng không gian công trình Tồn hàng loạt phương pháp giải tích lẫn đồ thị để tính toán tường Sự khác nguyên tắc phương pháp, trước tiên nằm mức độ ảnh hưởng biến dạng tường lên giá trị áp lực tiếp xúc đất Các lý thuyết chặt chẽ tiến tới xét đến điều kiện thực tác động công trình với khối đất thường dẫn đến nhiều khó khăn phức tạp tính toán Để giải toán cần phải sử dụng phương pháp số dựa chương trình máy tính Dưới ta xem xét phương pháp tính toán đơn giản, có tính chất sở 5.8.1 Tính toán tường mềm/cừ công xôn Sơ đồ tính toán tường mềm công xôn dùng để đánh giá cường độ ổn định tường cừ cho hố đào tường công trình ngầm thi công phương pháp “tường đất”, giai đoạn đào hố đến cao độ gối đỡ - tầng Trong thực tế thi công hố đào sâu để xây dựng công trình ngầm phương pháp lộ thiên, phụ thuộc vào độ sâu ngàm tường vào đất, theo điều kiện ổn định, xảy trường hợp sau đây: Trường hợp tường có độ ngàm tối thiểu vào đất (khi thi công công trình ngầm tầng) Trong trường hợp này, nhiệm vụ tính toán xác định chiều sâu ngàm tối thiểu chiều dày tường đảm bảo cường độ ổn định chúng Trong giả thiết cân tĩnh học tường xuất phản lực bị động đất tác dụng lên đoạn đặt sâu đáy hố đào Trong tính toán giả thiết cường độ lực kháng bị động đất toàn chiều sâu ngàm đạt tới giá trị xác định theo lý thuyết cân giới hạn, không phụ thuộc vào chuyển vị tường Trường hợp tường có độ ngàm dư vào đất thường gặp xây dựng tầng công trình ngầm nhiều tầng tường hạ vào đất thấp đáy hố đào để ngàm lớp bền nước Nhiệm vụ tính toán đánh giá cường độ tường Trong trường hợp này, đoạn theo chiều sâu ngàm, phản lực bị động đất thấp nhiều so với giá trị giới hạn xác định theo lý thuyết cân bầng giới hạn Chúng xác định từ điều kiện tác động tương hỗ tường với khối đất có xét đến chuyển vị thực tường tính chất biến dạng đất - Tính toán tường mềm ( công xôn) có độ sâu ngầm tối thiểu Phương pháp tính toán giải tích đơn giản để xác định độ sâu ngàm tối thiểu cho tường công xôn dựa giả thuyết rằng, biến dạng xoay đất xung quanh điểm nằm độ sâu f=0,8t ( f- độ sâu ngàm ; t- độ sâu tường nằm đất) (hình 5.18) Trong đó, áp lực chủ động đất tác dụng từ cạnh phía sau lên tường cao điểm 0, từ mặt trước thấp mức đáy từ mặt sau thấp điểm 0- phản lực bị động Khi xác định áp lực chủ động bị động, ma sát đất bề mặt tường không tính đến Điều kiện cân tường tổng mô men điểm không Từ điều kiện xác định chiều sâu ngàm cần thiết tường thấp đáy hố đào a, b, c, Hình 5.18 Các sơ đồ tính toán tường công xôn độ sâu ngàm tối thiểu Đối với đất đồng nhất, áp lực chủ động bị động tính theo công thức (5.1) (5.2) có kể đến áp lực chủ động đất dính bắt đầu tác dụng từ chiều sâu hC, xác định theo công thức (5.9) Giá trị áp lực chủ động cực đại điểm bằng: (5.81) σah MAX= [γ(h + f) +q]λah - Ctgϕ.(1-λah) Phản lực bị động độ sâu đáy hố đào bằng: (5.82) σph1= C.tgϕ.(λph -1) điểm 0: (5.83) σph2= C.tgϕ.(λah -1) + γf λph γ, ϕ, C- thông số đất để tính toán theo nhóm trạng thái giới hạn thứ (γI, ϕI, CI) Tiếp theo xác định tổng hợp lực áp lực chủ động (5.84) EI =0 5σah MAX(h + f - hC) Và cánh tay đòn tác dụng điểm r1 = ( h + f − h C ) (5.85) Biểu đồ áp lực bị động chia thành phần hình chữ nhật hình tam giác Tổng hợp lực cân phần hình chữ nhật E =σph1.f, cánh tay đòn tác động r2 =0,5.f Tổng hợp lực cân phần hình tam giác E =0,5(σph2σph1).f, cánh tay đòn tác động r3= 1/3f Điều kiện cân viết dạng sau: γc E1r1 = γ ( E r2 + E r3 ) (5.86) n đó: γ C - hệ số điều kiện làm việc lấy theo tiêu chuẩn tải trọng tác động TCVN 2737- 1995 lấy tương ứng với XNIP 2.02.01-83: cát, cát bụi, γ C =1, loại đất khác γ C =0,9; γ n - hệ số tin cậy theo chức công trình lấy 1,2; 1,15; 1,1 tương ứng với công trình loại I, II, III Thay giá trị lực, cánh tay đòn ứng suất nêu nhận phương trình sau: 1   γ n ( h + f − h c ) { [ γ ( h + f ) + q ] λ ah − C.tgϕ ( − λ ah ) } − γ c  0,5f C.tgϕ ( λ ph − 1) − γ f λ ph  = 6   (5.87) Giải phương trình f xác định độ sâu ngàm cần thiết Phương pháp đơn giản giải phương trình phương pháp lựa chọn f Để đảm bảo an toàn giá trị f sau xác định cần tăng lên 1,2 lần, nghĩa giá trị t 1,2f (hình 5.18) Giá trị mô men lớn độ sâu l xác định từ điều kiện lực cắt điểm có mô men cực đại: γ h { [ γ ( h + l ) + q ] λ ah − C.c.tgϕ ( − λ ah ) }( h + l − h c ) − ( γ c / 2)l [ γ l.λ ph + 2C.c.tgϕ ( λ ph − 1) ] = (5.88) Tìm giá trị l từ phương trình đó, giá trị mô men cực đại tác dụng lên 1m chiều dài tường xác định theo biểu thức sau: Mmax=  2 (5.89) ( γ / 6).{ [ γ ( h + l ) + q] λ − C.c.tgϕ ( − λ ) }( h + l − h ) − ( γ / 2)l − γ l λ + C.c.tgϕ ( λ − 1) = h ah ah c c   ph ph   Theo giá trị Mmax tiến hành tính toán tiết diện tường theo cường độ Trong trường hợp tường ngàm đất sét không thoát nước ϕU=0 (công thức 5.1a 5.2a) điều kiện ổn định thực trừ h < 4C U/γ hệ số an toàn nên lấy ≥1,5 Không dùng tường ngàm tối thiểu CU/h 3 đưa vào tính toán giá trị σq σm, tương ứng giá trị ξ=5 (tường mềm) Sau tìm giá trị áp lực ngang σh cần kiểm tra cường độ cục đất tường, xuất phát từ yêu cầu cho dọc toàn chiều sâu ngàm t thoả mãn điều kiện: σ h < σph σph- áp lực bị động đất, xác định theo công thức (5.2) σ h= σ q+σ m Các giá trị σh nhận cho phép xây dựng biểu đồ mô men lực cắt để kiểm tra tường theo cường độ Hình 5.21 Đồ thị quan hệ hệ số n m với R t ξ =3 (theo A.N.Dranopxki) {7} Tường công xôn có độ mềm lớn Chuyển vị ngang đỉnh chúng trình bày dạng tổng số hạng (hình 5.22): ∆ = ∆1 +∆2 +∆3 , (5.95) ∆1 - độ võng tường đoạn chiều dài tự do; ∆2- chuyển vị mặt cắt tường đáy hố đào; ∆3 – chuyển vị tạo nên xoay tiết diện Độ võng ∆1 biểu đồ tải trọng hình thang đoạn h từ biểu đồ tung độ phía σah1 σah2 ∆1= h4 (11σ ah1 + 4σ ah ) 120EI (5.96) Khi có loại tải trọng khác ∆1 tính theo công thức, bảng sức bền vật liệu Theo H.K Xnhitko, độ võng đỉnh tường công xôn xem xét phần chôn sâu dầm cứng bằng: Hình 5.22 Các sơ đồ tính toán biến dạng tường công xôn 12 ∆ = ∆ 1+ k t [ M(2 + 3h / t ) + Q(3t / + 2h)] S (5.97) M Q- mô men uốn lực cắt tiết diện tường mức đáy hố đào; kS- giá trị hệ số mức đầu tường Độ lún cực đại mặt đất cạnh tường lấy ∆ Ví dụ 5.5 Tính toán kiểm tra cường độ đất cho tường cừ thép (không có neo) với điều kiện: Cừ thép sử dụng để chắn giữ thành hố móng sâu 3,2m Cát thô đắp sau tường có đặc tính tính toán sau: γI=19kN/m3; ϕI=340 ; CI=0 Tải trọng mép móng q=10kN/m2 (hình 5.23) Hình 5.23 Tính toán kiểm tra cường độ đất cho tường cừ ( cho ví dụ 5.5) Mô men tác dụng đáy hố đào 83kNm Độ cứng tường cừ k=0,9; độ chôn sâu t=3,0m; Lực cắt F đáy hố đào F=40kN/m2 Giải: Xác định giá trị m n theo biểu đồ Hình 5.18 với t=3 k=0,9 ξ = k.t =3.0,9=2,7 hình thành ma trận độ cứng phần tử -> ma trận độ cứng phần tử gộp thành ma trận cứng tổng -> sử dụng phương trình cân để tìm chuyển vị nút (hình 5.46-5.48) Tiến hành phân tích kết hợp đào hố móng với trình lấp đất trở lại Kết cấu chắn giữ đất rời rạc hoá cách chia theo chiều đứng thành hữu hạn phần tử với khoảng cách thông thường 1-2m Để đơn giản tính toán, vị trí đột biến mặt cắt, tải trọng, hệ số nền đàn hồi điểm chống/neo, lấy làm điểm liên kết (nút) Hình 5.47 Rời rạc hữu hạn kết cấu tường chắn Hình 5.48 Sơ đồ tính phần tử dầm Mặc dù kết tính toán so với số liệu đo công trình thực tế có chênh lệch định phương pháp tính toán kết cấu chắn đất có tính thực dụng đơn giản Ngoài phương pháp phần tử hữu hạn hệ đàn hồi chạy theo chương trình Sharp 2000, để tính toán tường chắn giai đoạn thi công sử dụng chương trình Plaxis Tính toán theo chương trình tham khảo tài liệu chuyên sâu khác 5.9 Tính toán tường tầng hầm Khác với tường xét mục 5.8.1 5.8.2, tường tầng hầm công trình ngầm đặt nông có móng hạ thấp sàn tầng hầm đáy công trình không nhiều (khoảng 0,5-1,2m) thường xây dựng phương pháp lộ thiên hố đào hào Do độ sâu gối tựa không lớn cường độ đất đắp chèn khe hở thấp, nên sức kháng trồi đất đoạn tường đáy hố đào không đủ để đảm bảo ổn định tường chịu áp lực tải trọng chủ động Vì sau thi công đáy, sàn gối tựa cần đắp đất cho khe hở phía sau tường nhằm đảm bảo ổn định tường chịu tác động ngang Khi tải trọng ngang lớn, phần tường gia cường dầm chống lên khu đất lân cận tầng hầm, móng băng giao móng bè Tường công trình không khung có tỷ lệ chiều dài chiều cao lớn thiết kế móng chịu tải trọng ngang theo sơ đồ biến dạng phẳng có ngàm độ sâu liên kết với móng có gối tựa khớp cao độ sàn Đối với tầng hầm nhà tầng công trình ngầm, mô men uốn lực cắt tương ứng với sơ đồ tính toán trình bày hình 5.49 xác định theo công thức sau: Khi cao độ sàn tầng hầm nằm cao mặt đất (hình 5.49a)  2   1 2 n   b.H σ SUP  0,5 − n + 0,1n  + σ inf  − n + 40     6 Mìnf = m2  M inf m 1 QSUP = nbH ( 2σ SUP + σ inf ) − Hm       Qinf = n.H σ SUP  0,5 − n  + σ inf  0,5 − n  + inf   H     MZ =QSUPZ - 0,5 σ SUP +  ( σ inf M − σ SUP )( H1 + Z − H )   b( H1 + Z − H ) 3H1  (5.119) (5.120) (5.121) (5.122) Z0 = [ H σ SUP + 2Q SUP ( σ inf − σ SUP ) / ( bH1 ) − σ SUP σ inf − σ SUP ] (5.123) Tại mức sàn tầng hầm thấp mặt đất (hình 5.49b) Hình 5.49 Các sơ đồ tính toán tường tầng hầm nhà tầng công trình ngầm: a- bố trí mái cao mức quy hoạch, b- bố trí mái thấp mức quy hoạch Minf =m2(ν1σSUP +ν2σinf)b.H2 (5.124) M m inf QSUP =( σ SUP + σ inf )b.H − H.m M inf H (σ inf − σ SUP ) Z  +  b.Z 3H  (5.125) Qinf=( σ SUP + σ inf )bH +   MZ = QSUPZ- 0,5 σ SUP Z0 = [ H σ SUP + 2Q SUP (σ inf − σ SUP ) /( bH) − σ SUP σ inf − σ SUP (5.126) ] (5.127) (5.128) ký hiệu “SUP” “inf” - biểu thị mô men M, lực cắt Q áp lực ngang σah, xuất mức tương ứng tường; MZ - mô men uốn tiết diện tường nằm khoảng cách Z kể từ trụ trên; Z0 - khoảng cách từ trụ đến tiết diện có mô men nhịp cực đại; b - kích thước đoạn tường tính toán hướng dọc; H- khoảng cách từ điểm sàn đến đỉnh móng; H1 - khoảng cách từ mặt đất đến đỉnh móng; m1 - hệ số xét đến xoay móng; m2 - hệ số xét đến tính đàn hồi trụ; n = H1/H; ν1 ν2 - hệ số xét đến thay đổi độ cứng tường theo chiều cao (cho tường có chiều dày thay đổi), lựa chọn dựa vào tỷ lệ chiều dày tường phần δSUP chiều dày phần δ inf theo bảng 5.10 Bảng 5.10 δSUP / δ inf 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 ν1 0,0583 0,0683 0,0753 0,0813 0,0883 0,0993 ν2 0,0667 0,0747 0,0787 0,0837 0,0907 0,0977 Hệ số m1 xét đến xoay móng băng, tồn kết cấu ngăn cản xoay móng lấy 0,8; trường hợp lại m xác định theo công thức: m1 = + E δ / [ E B ( H + h ) ] ; (5.129) m inf f Em- mô đun đàn hồi vật liệu tường; E0- mô đun biến dạng đất nền; B- chiều rộng đáy móng; δ inf - chiều dày tường tiết diện theo mép móng; hf - chiều cao móng Nếu m1 theo tính toán lớn 0,8 lấy 0,8 Hệ số m2 trường hợp, mái nằm thấp mặt đất lấy theo công thức sau: Khi gối đỡ phía tường khả chuyển vị ngang (tựa mái lên tường ngang) m2 = m1 +0,2 (5.130) Khi có khả chuyển vị đàn hồi gối đỡ phía tường m2 = 1,2(m1 +0,2) (5.131) Hệ số m2 trường hợp, mái công trình nằm cao mặt đất m2 = 1,4(m1 +0,2) (5.132) Ví dụ 5.11 Tính toán nội lực tường tầng hầm Tính toán nội lực xuất tường tầng hầm có mái cao cốt san xung quanh với số liệu sau: q=10kN/m2 Đất bên tường tầng hầm có tiêu lý sau: ϕ=360; γ=19kN/m3; chiều cao tầng hầm H= 3,6m; chiều cao chôn móng so với cốt san H1= 3,0m Giải: Ta tính toán cho 1m dài tường Tính áp lực chủ động: λcd= tg2(450-ϕ/2)=tg2(450-36/2)=0,26 Tính áp lực bên (tại cốt san nền) tầng hầm (cốt chân tường): σ SUP =q.λcd= 10kN/m2.0,26= 2,6kN/m2 σ inf = H1.γ.λcd=3.19.0,26= 14,82kN/m2 n=H1/H=0,833 Lấy hệ số xoay móng m1 =0,8 m2= 1,4(m1 +0,2)=1,4(0,8+0,2)=1,4 Tính mô men mức chân tường:  2   1 2 n   b.H σ SUP  0,5 − n + 0,1n  + σ inf  − n + 40     6 Mìnf = m2     1 2 2 2,6 0,5 − 0,833 + 0,1.0,833  + 14,82 − 0,833 + 0,833  1.3 40   6   = 1,4  =23,94kN.m M inf m 1 23,94.0,8 QSUP = nbH ( 2σ SUP + σ inf ) − = 0,8331.3.( 22,6 + 14,82 ) − =11,78kN Hm 3,6.1,4    M inf   Qinf = n.H σ SUP  0,5 − n  + σ inf  0,5 − n  +   H      1    23,94 = 0,833.3,6 2,6 0,5 − 0,833  + 14,82 0,5 − 0,833  + =24,37kN 3,6      Tại vị trí có mô men dương lớn nhất: Z0= [ H σ SUP + 2Q SUP ( σ inf − σ SUP ) / ( bH1 ) − σ SUP [ σ inf − σ SUP ] ] 3,0 2,6 + 2.11,78(14,82 − 2,6 ) / (1.3,0) − 2,6 = 2,45m 14,82 − 2,6 Giá trị mô men dương lớn (tại vị trí Z=2,45m):  ( σ inf − σ SUP )( H1 + Z − H )  b( H + Z − H ) MZ =QSUPZ - 0,5 σ SUP +  3H1   = (14,82 − 2,6)( 3,0 + 2,45 − 3,6) .1.( 3,0 + 2,45 − 3,6)  =11,78.2,45 - 0,5 2,6 + =20,12kN.m  3.3,0   Khi tường pa nen riêng biệt tường có tỷ lệ cạnh nhỏ 3, tính toán cần xét đến làm việc không gian chúng, sử dụng phương pháp học kết cấu áp dụng cho để tính mô men hướng ngang hướng đứng Các công thức bảng để tính cho tài liệu, sổ tay chuyên dùng Trong trường hợp số liệu sổ tay (khi tỷ lệ cạnh tương ứng từ 1,5…2 đến 3) thường sử dụng thao tác đơn giản sau Tường pa nen riêng chia thành dải đứng ngang, dải tính toán theo sơ đồ dầm nhiều nhịp nhịp (tấm dầm) Theo số liệu tính toán dải đứng lựa chọn tiết diện thép đứng cho tường, theo số liệu tính toán dải ngang- tiết diện thép ngang Độ võng tường từ tải trọng ngang không vượt 1/300 chiều dài nhịp Tính toán theo sơ đồ đơn giản dẫn đến dư độ bền thừa cốt thép Trong công trình ngầm có khung toàn phần, độ ổn định tường đảm bảo nhờ tựa lên cột dãy khung lên mái Tính toán tường BTCT đổ chỗ lắp ghép có mối nối pa nen tiến hành theo sơ đồ đơn giản dầm (dải), bố trí đứng ngang Khoảng cách trục cột cao độ sàn tương ứng với kích thước nhịp tính toán dải ngang dải đứng Dải đứng tính toán theo tải trọng hình tam giác hình thang tác dụng theo trục dọc Dải nằm ngang tính toán theo tải trọng phân bố cường độ trung bình áp lực đất giới hạn chiều cao chúng (Hình 5.50) Khi biểu đồ áp lực đất hình thang, tải trọng tác dụng lên dải đứng, chiều rộng b (hình 5.50a) Ở đỉnh tường: PSUP =bq1 , kN/M ; (5.133) Ở chân tường: Pinf =bq2 , kN/M ; (5.134) σah, SUP σak, inf - cường độ áp lực ngang đất tương ứng đỉnh chân tường Trong tải trọng phân bố tuyến tính lên dải ngang chiều rộng a: Pah =a q1 + q 2 (5.135) q1 q2 - tương ứng cường độ áp lực ngang đỉnh chân tường dải tính toán -Nếu kích thước tường công trình khác nhau, chúng tính toán theo sơ đồ khác Trên hình 5.50b trình bày công trình, tường dọc có tỷ lệ cạnh L1/H ≥ tính toán theo sơ đồ biến dạng phẳng mặt phẳng đứng, tường bên có tỷ lệ cạnh H/L 2≥ -theo sơ đồ biến dạng phẳng mặt phẳng ngang a) b) Hình 5.50 Sơ đồ tính toán tường công trình ngầm nhiều tầng có khung toàn phần (a) khung (b) Ví dụ 5.12 Tính toán tải trọng động đất lên tường chắn “Tường đất” Điều kiện địa chất- công trình Kết khoan thăm dò trường thí nghiệm mẫu đất phòng thí nghiệm cho Công trình tường chắn thuộc quận Ba Đình sau (địa tầng lớp theo thứ tự từ xuống dưới): Bảng 511 Chỉ tiêu lý lớp đất Các Tên lớp Độ 1,5 1,4 2,6 25.3 17 dày(m) 5,0 W % 34,9 40,2 26 24 29,9 28,0 30 γw g/cm3 1,74 1,73 1,78 1,86 1,85 17,8 19,10 γk g/cm 1,36 1,24 1,413 1,5 1,43 16,0 15,70 ∆ g/cm3 2,72 2,67 2,67 2,66 2,72 2,66 2,66 e 1,014 1,316 0,89 0,77 0,90 0,91 0,81 n % 50,1 53,5 47,4 G % 93,2 90,8 89,7 Wch % 43,3 42,4 41,6 Wd % 25,8 25,7 25,2 Id % 17,5 16,7 16,4 IL 0,52 0,87 0,27 a1-2 cm2/kG 0,047 0,066 0,035 C kG/cm 0,269 0,109 0 0,393 ϕ Độ 8°30’ 6°36’ 24,8° 28,4° 10°30’ 24,8° 50 α kho độ 32°30’ 31°18’ 30°2 6’ α uot độ 20°30’ 19°30’ 18°1 9’ qc KG/cm 8,00 34 56 32 190 fs KG/cm 0,333 0,267 0,933 1,33 1,870 3,67 R0 kG/cm 1,10 0,60 1,00 1,50 1,50 3,00 E0 kG/cm 50 20 70 100 100 250 500 N30 15 12 100 LỚP CÁT PHA XÁM GỤ, HỒNG, TRNGJ THÁI DẺO LỚP CÁT PHA XÁM VÀNG, XÁM XANH, DẺO Hình 5.51 Trụ địa chất đất khu vực xây dựng công trình Điều kiện địa chất thuỷ văn: Phạm vi khảo sát tồn nước đất Nước đất tàng trữ chủ yếu lớp (2), (3), (4),(5), (6), (7) Nguồn cung cấp cho nước đất chủ yếu nước mưa, nước mặt thấm từ xuống Tại thời điểm khảo sát, mực nước đất ổn định cách mặt đất chừng 1,5 m Lựa chọn sơ kích thước tiết diện Chiều dày tường chọn theo sở sau: + Theo yêu cầu chống thấm + Theo giá trị mômen tường Chiều cao làm việc tường (h 0) tính theo công thức: h0 = A M Với b – chiều rộng dải tường cần tính toán Trong toán này, Rb b chọn b = 1m (theo chiều cao tường) + Căn vào công nghệ phương tiện thi công thực tế Thường thi công cạp tường gầu ngoạm, có kích thước gầu: 600, 800, 1000, 1200mm + Chọn theo kinh nghiệm - Việc thi công tường liên tục đất thực theo đoạn Kích thước đoạn tường phụ thuộc vào việc lựa chọn máy thi công Việc lựa chọn kích thước tường tham khảo bảng sau: Bảng 5.12 Một số loại gầu thùng hãng Bachy Bề dày gầu Tên kiểu gầu trọng lượng gầu (T) (mm) KL KE KF KJ BAG 400 6,5 500 6,8 6,5 6,4 600 7,0 6,8 6,6 800 7,5 7,2 1000 9,0 8,5 12 16 1200 11 10 12 16,5 1500 12 17 Bề rộng gầu (m) 1,8 2,2 2,8 2,8 3,6 Từ bảng ta lựa chọn kích thước sơ gầu đào cho hệ tường đất công trình là: b x h = 800x 2200 (mm) Lựa chọn chiều cao tường là: H= 34,5(m) Chiều sâu từ chân tường tới mặt cos 0.00 36,5m Xác định tải trọng đất nước tác dụng vào công trình có động đất Tổng lực thiết kế tác dụng lên tường chắn lưng tường, E d tính theo công thức (5.43) sau: Ed = γ * ( ± kv ) K H + Ews + Ewd Trong đó: H -chiều cao tường ; Ews-lực nước tĩnh; Ewd-lực nước động; γ*- trọng lượng đơn vị đất; λ-hệ số áp lực đất (tĩnh động); kv-hệ số động đất theo phương đứng - Tính toán hệ số kv Công trình thuộc quận Ba Đình nên ta có gia tốc thiết kế agR= 0,0976.g; hệ số tầm quan trọng lấy γ1 = 1,2 +/ Gia tốc thiết kế: ag= 1,2.0,0976.g= 0,1171.g g- Gia tốc trọng trường ag 0,1171.g = = 0,1171 +/ α = g g +/ Từ bảng 5.5 ta có: r = Các lớp đất có NSPT 0,6 Ta có tỷ số ag ag TD(s) 2.0 ⇒kv =0,5.kh =0, 5.0,1581 =0, 0791 - Tính toán hệ số λ +/ Lớp đất 2: λ2K2 = sin ( ψ +φ' d −θ )  sin φ' d sin ( φ' d +β −θ ) cos θ sin ψ.sin ( ψ +θ ) 1 − sin ( ψ + β) sin (ψ +θ )   2     Trong đó: ψ b: góc nghiêng lưng tường bề mặt lớp đất đắp so với phương ngang, ⇒ψ = 90°, β=0° Đất thấm nước chịu tải trọng động (độ thấm cao) nằm mực nước ngầm – Hệ số áp lực đất (∆2 − 1)γ n (2,72 − 1)10 = = 8,6( KN / m ) +/ g2*= gbh2 - gw2= γ ®n = + e2 + 1, 01 f’d giá trị thiết kế góc kháng cắt đất:  tgφ2 '  tg 8,5° φ 'd = tg −1  = tg −1 = 8,324° ÷ ÷ 1, 25  γφ '   γk2 kh θ2 = arc.tg   γ bh − γ w mkv   13,6 0,1581  ÷= arc.tg  ÷= 0, 228° 8,6 − 0,0791    Thay giá trị vào công thức ta k2 = 1,334 +/ Lớp đất 3: sin ( ψ + φ ' d − θ3 ) λK 3 =  sin φ ' d sin ( φ 'd + β − θ ) cos θ sin ψ.sin ( ψ + θ ) 1 − sin ( ψ + β ) sin ( ψ + θ3 )   Trọng lượng riêng đẩy lớp đất ( ∆3 −1)γ n (2, 67 −1)10 = = 7,76( KN / m ) g3*= γ ®n = + e3     +1,32  tgφ3 '  tg 6.6° =tg −1 =10,773° ÷ ÷ 1, 25  γφ'  φ'd =tg −1    θ3 = arc.tg  γk  γ bh kh   12, 0,1581  ÷= arc.tg  ÷= 0, 23° − γ w mkv   7, 76 − 0,0791  Thay giá trị vào công thức ta k3 = 1,455 +/ Lớp đất 4: λ4K = sin ( ψ + φ ' d − θ )  sin φ ' d sin ( φ ' d + β − θ ) cos θ sin ψ.sin ( ψ + θ ) 1 − sin ( ψ + β ) sin ( ψ + θ )  2    Trọng lượng riêng đẩy lớp đất ( ∆4 −1)γ n (2, 67 −1)10 = = 8, 01( KN / m ) g4*= γ ®n = φ'd + e4 +1, 02  tgφ4 '  −1 tg 24,8° = tg −1  = 2,581°  γ ÷ ÷= tg 1, 25  φ'   γk kh  14,13 0,1581  ÷= arc.tg  ÷= 0, 242°  8, − 0,0791   γ bh − γ w mkv  Thay giá trị vào công thức ta k4 = 1,090 +/ Lớp đất 5: sin ( ψ +φ ' d − θ5 ) λ5K5 =   sin φ ' sin φ ' + β − θ ( ) d d cos θ sin ψ.sin ( ψ + θ ) 1 −  sin ψ + β sin ψ + θ ( ) ( )     Trọng lượng riêng đẩy lớp đất 3: ( ∆5 −1)γn (2, 66 −1)10 = =9,36( KN / m ) g5*= γ®n = +e +0, 77 θ4 = arc.tg   tgφ '  −1 tg 28, 4° φ 'd = tg −1  ÷ = tg = 2,166° ÷ γ 1, 25  φ'   γk5 kh  0,1581   15 ÷= arc.tg  ÷= 0, 2306°  9,36 − 0,0791   γ bh − γ w mkv  Thay giá trị vào công thức ta k5 = 1,074 - Tính toán tải trọng đất tác dụng vào lưng tường mức sàn: σv2=γ*2.(1±kv).H2=11,83(kN/m2) q2= γ*2.(1±kv)λ2.H2= 8,6(1+0,0791).1,334.1,7= 15,776 (kN/m2) q3’= 8,6.(1+0,0791).1,455.1,7= 17,21(kN/m2) σv3=σv2 + γ*3.(1±kv).H3= 11,83+ 7,76(1+0,0791).2,6 =33,6(kN/m2) q3= σv3 λ3= 33,6.1,455=48,9(kN/m2) q’4=σv3 λ4= 33,6.1,09=36,6(kN/m2) σv4=σv3 + γ*4.(1±kv).H4= 33,6 + 8,4(1+0,0791).5,0 =45,32 (kN/m2) q4=σv4 λ4 = 45,32.1,09=49,4 (kN/m2) q’5=σv λ5= 45,32.1,074= 48,67 (kN/m2) σv5=σv4 + γ*5.(1±kv).H5= 45,32 + 9,36.(1+0,0791).8,4 =130,16 (kN/m2) q5=σv5 λ5 = 130,16.1,074=139,8 (kN/m2) θ5 = arc.tg  (14) Áp lực nước ngầm tác dụng lên tường chắn:   q w = γ w 1 + khr =1 ÷.H '     =10 1 + 0,1581 ÷.17,   =209,65(kN/m ) Hình 52 Biểu đồ áp lực đất nước ngầm lên tường chắn Ed = γ * ( ± kv ) K H + Ews + Ewd Ed=  q3' + q q5' + q5 q 4' + q 1 2600 + 5000 + 9400 + q w 17700 = q 1700 + 2 2  1 17,21 + 48,9 36,6 + 49,4 48,67 + 139,8  15,776.1700 + 2600 + 5000 + 9400 + 209,65.17700  2 2  Ed= 4924,40 kN [...]... + 3 25, 4.10,4 + 470,06.7,2 + 652 ,77.4 ,8 − 2 1 18, 1 − 2,4.(199,9 + 3 25, 4 + 470,06 + 652 ,77) + 12,09. 18, 12 (2,4 − )] 2 3 xm3 + 10,6 x m2 − 79,31xm − 357 ,84 = 0 Giải phương trình ta được xm= 15, 57 m + Lực dọc trục sàn chống: N1= 12,09. 18, 1. 15, 57+0 ,5. 12,09. 18, 12-0 ,5. 20, 38. 15, 572- 35, 15. 15, 57-199,9-3 25, 4-470,06- 652 ,77-0 ,5. 5,3. 18, 1. 15, 57+0 ,5. 6,79. 15, 572= 7 98, 06kN + Mômen uốn thân tường: 18, 1.2 18, 82 1 18, 1)... (13, 35. 23 ,5 − 35, 15 − 6, 38. 23 ,5) 2,7.x m − [199,9.19 + 3 25, 4. 15, 8 + 470,06.12,6 + 652 ,77.10,2 + 7 98, 06.7 ,8 + 1073,23 .5, 4 2 1 23 ,5 − 2,7.(199,9 + 3 25, 4 + 470,06 + 652 ,77 + 7 98, 06 + 1073,23) + 13, 35. 23 ,5 2 (2,7 − )] 2 3 x m3 + 15, 85 x m2 − 122,99 x m − 1144,4 = 0 Giải phương trình ta được xm= 23, 25 m + Lực dọc trục sàn chống: N1=13, 35. 23 ,5. 23, 25+ 0 ,5. 13, 35. 23 ,52 -0 ,5. 20, 38. 23, 252 - 35, 15. 23, 25- 199,9-3 25, 4470,06-... − 35, 15 + 6, 85 . 3,2 − 20, 38. 3,2)x 2m − (6, 85 . 7,7 − 35, 15) 3,2.x m − [ 6, 85 . 7,7 2 (3,2 − )] 3 2 2 2 2 2 3 x 3m + 2 ,85 x 2m − 5, 3x m − 28 ,51 = 0 Giải phương trình ta được xm= 2,77m + Lực dọc trục sàn chống: N1= 6, 85 . 7,7.2,77+0 ,5. 6, 85 . 7,72-0 ,5. 20, 38. 2,772- 35, 15. 2,77+0 ,5. 6, 85 . 2,772= 199,90 kN + Mômen uốn thân tường: 4 ,5. 24 ,8 1 4 ,5 = 83 ,7 kN.m M1= 2 3 M2= ( 7,7 .52 ,71 1 7,7) − 199,9.3,2 = −1 18, 82 kN.m 2 3... 104,62 = 11, 25 ; α= = 6,66 ; β= η- α =11, 25- 6,66= 4 ,59 15, 7 15, 7 + Phương trình: 1 1 1 1 1 1 (20, 38 − 6,66) x m3 − ( 11, 25. 15, 7 − 35, 15 − 20, 38. 2,4 + 6,66.2,4 − 4 ,59 . 15, 7) x m2 − 3 2 2 2 2 3 1 (11, 25. 15, 7 − 35, 15 − 4 ,59 . 15, 7)2,4.x m − 2 η= 1 15, 7 (11, 25. 15, 7 − 35, 15 − [199,9.11,2 + 3 25, 4 .8 + 470,06.4 ,8 − 2,4.(199,9 + 3 25, 4 + 470,06) + 11, 25. 15, 7 2 ( 2,4 − )] 2 3 x m3 + 6,61x m2 − 55 ,342 x m − 2 15, 14 = 0... 20 ,8 20 ,8 + Phương trình: 1 1 1 1 1 1 (20, 38 − 6 ,89 ) x m3 − ( 12 ,8. 20 ,8 − 35, 15 − 20, 38. 2,7 + 6 ,89 .2,7 − 5, 9.20 ,8) x m2 − 3 2 2 2 2 3 η= 1 (12 ,8. 20 ,8 − 35, 15 − 5, 9.20 ,8) 2,7.x m − [199,9.16,3 + 3 25, 4.13,1 + 470,06.9,9 + 652 ,77.7 ,5 + 7 98, 06 .5, 1 − 2 1 20 ,8 − 2,7.(199,9 + 3 25, 4 + 470,06 + 652 ,77 + 7 98, 06) + 12 ,8. 20 ,8 2 (2,7 − )] 2 3 x m3 + 12 ,55 x m2 − 101,91x m − 6 25, 8 = 0 Giải phương trình ta được xm=... N1= 12 ,8. 20 ,8. 19,44+0 ,5. 12 ,8. 20 ,82 -0 ,5. 20, 38. 19,442- 35, 15. 19,44-199,9-3 25, 4-470,06- 652 ,77-7 98, 06-0 ,5. 5,9.20 ,8. 19,44+0 ,5. 6 ,89 .19,442= 1073,23kN + Mômen uốn thân tường: 20 ,8. 266,3 1 20 ,8) − 199,9.16,3 − 3 25, 4.13,1 − 470,06.9,9 − M4 = ( 2 3 − 652 ,77.7 ,5 − 7 98, 06 .5, 1 − 1073,23.2,7 = − 483 6,3 kN.m -x 0 kN/m2 N1 199.9kN N2 3 25. 40kN η(hok +x) N3 470.06kN N4 652 .77kN N5 494 .53 kN.m 7 98. 06kN.m 1073.23kN 2 58 7.94kN.m... ) 2 2 13, 25 13, 25 = ( 18+ 10. 18, 1)tg2( 450 ) - 2.16,7 tg ( 450 ) 2 2 = 307,6.0,474- 22, 98 = 122 ,82 (kN/m2) pw = ( 18, 1 -8 ,5) .10= 96 (kN/m2) pa + pw= 122 ,82 +96=2 18, 82 (kN/m2) 2 18, 82 122 ,82 = 12,09 ; α= = 6,79 ; β= η- α =12,09-6,79 =5, 3 η= 18, 1 18, 1 Phương trình: 1 1 1 1 1 1 (20, 38 − 6,79) x m3 − ( 12,09. 18, 1 − 35, 15 − 20, 38. 2,4 + 6,79.2,4 − 5, 3. 18, 1) x m2 − 3 2 2 2 2 3 1 (12,09. 18, 1 − 35, 15 − 5, 3. 18, 1)2,4.x... sâu z = 23,5m: ϕ ϕ pa = (q+γđnz)tg2( 450 - )-2c tg( 450 - ) 2 2 13, 25 13, 25 = ( 18+ 10.23 ,5) tg2( 450 ) - 2.16,7 tg( 450 ) 2 2 = 394.0,474- 22, 98 = 163, 78( kN/m2) pw= (23 ,5- 8 ,5) .10= 150 (kN/m2) pa + pw= 143,3+123=313, 78 (kN/m2) 313, 78 163, 78 = 13, 35 ; α= = 6,97 ; β= η- α =13, 35- 6,97=6, 38 23 ,5 23 ,5 + Phương trình: η= 1 1 1 1 1 1 (20, 38 − 6,97) x m3 − ( 13, 35. 23 ,5 − 35, 15 − 20, 38. 2,7 + 6,7.2,7 − 6, 38. 23 ,5) x m2 −... 45, 6.0,474- 22, 98 = -1,3 65 (kN/m2) Lấy bằng 0 Tại độ sâu z = -4,5m: ϕ ϕ pa = (q+γz)tg2( 450 - )-2c tg( 450 - ) 2 2 13, 25 13, 25 = ( 18+ 18, 4.4 ,5) tg2( 450 ) - 2.16,7 tg ( 450 ) 2 2 = 100 ,8. 0,474- 22, 98 = 24 ,80 (kN/m2) Tại độ sâu z = -7,7m: ϕ ϕ pa = (q+γz)tg2( 450 - )-2c tg( 450 - ) 2 2 13, 25 13, 25 = ( 18+ 18, 4.7,7)tg2( 450 ) - 2.16,7 tg ( 450 ) 2 2 = 159 , 68. 0,474 – 22, 98 = 52 ,71 (kN/m2) 52 ,71 = 6, 85 ; β= 0 η= α= 7,7 Tính áp... 10,11.13,3.9, 28+ 0 ,5. 10,11.13,32-0 ,5. 20, 38. 9, 282 - 35, 15. 9, 28- 199,9-3 25, 4-0 ,5. 3,61.13,3.9, 28+ 0 ,5. 6 ,5. 9, 282 = 470,06kN η= + Mômen uốn thân tường: 13,3.134,42 1 13,3) − 199,9 .8, 8 − 3 25, 4 .5, 6 − 454 ,54 .2,4 = −709,33 kN.m M4= ( 2 3 -x 0 kN/m2 η(hok +x) N1 199.9kN 83 .7kN.m 1 18. 82kN.m 3 25. 40kN N2 494 .53 kN.m 470.06kN N3 2 134.42kN/m wz +v 709.33kN.m α(h ok+x m) +x a) Sơ đồ tính toán ; b) Lực trục thanh chống, mômen; Hình 5 ... phương trình ta xm= 15, 57 m + Lực dọc trục sàn chống: N1= 12,09. 18, 1. 15, 57+0 ,5. 12,09. 18, 12-0 ,5. 20, 38. 15, 572- 35, 15. 15, 57-199,9-3 25, 4-470,06- 652 ,77-0 ,5. 5,3. 18, 1. 15, 57+0 ,5. 6,79. 15, 572= 7 98, 06kN... 12 ,8 ; α= = 6 ,89 ; β= η- α =12 ,8- 6 ,89 =5, 9 20 ,8 20 ,8 + Phương trình: 1 1 1 (20, 38 − 6 ,89 ) x m3 − ( 12 ,8. 20 ,8 − 35, 15 − 20, 38. 2,7 + 6 ,89 .2,7 − 5, 9.20 ,8) x m2 − 2 2 η= (12 ,8. 20 ,8 − 35, 15 − 5, 9.20 ,8) 2,7.x... có tính chất sở 5. 8. 1 Tính toán tường mềm/ cừ công xôn Sơ đồ tính toán tường mềm công xôn dùng để đánh giá cường độ ổn định tường cừ cho hố đào tường công trình ngầm thi công phương pháp “tường