ĐỒ ÁN: CÔNG TRÌNH KỸ THUẬT ĐÔ THỊ - CÔNG TRÌNH
NGẦM
NỘI DUNG: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN TƯỜNG CHẮN
GVHD: TRẦN VĨNH HÀ
SVTH:
LỚP:
STT: 80 – k
Vị trí thiết kế: A80 – B80
I. SỐ LIỆU ĐẦU VÀO
Bảng 1. Thông số vật liệu
Stt Thông số Ký hiệu Đơn vị
k
1 Bê tông giằng đỉnh kg/m
3
2500
2 Tường xây đá hộc kg/m
3
2725
3 Lan can kg/m 27
4 Dung trọng đất đắp γ kg/m
3
1860
5 Cường độ kháng cắt c (Su) Kpa 57
6 Góc ma sát trong φ
f
độ 34
7 Góc ma sát ngoài δ độ 23
Chiều sâu mực nước ngầm D
w
m 3.5
Nền đất sét

-
Xét về mặt kinh tế, giá thành đầu tư xây dựng thì phương án chọn có
giảm hơn về tiết kiệm vật liệu và thiết kế góc nghiêng đáy móng đảm bảo
khả năng chống trượt tốt hơn. Hơn nữa do đặc thù khu vực thiết kế là kè
vai đường, bị giới hạn mặt bằng thi công bởi chỉ giới đường đỏ xác định
quy hoạch nên lựa chọn phương án tường chắn không đối xứng là hợp lý
hơn cả.
* Hai phương án tường chắn
-
Dựa vào cao độ đỉnh thiết kế, cao độ đáy mương và trắc dọc tuyến, xác
định được chiều cao tường H=2.7m. Phần móng trước cao h=0,7m; với
các thông số ghi trên Bảng 3.
2
-
Phương án chọn là phương án tường không đối xứng, với các thông số
đảm bảo về kích thước và chiều cao quy định. Xét về mặt kinh tế, giá
thành đầu tư xây dựng thì phương án chọn có giảm hơn về tiết kiệm vật
liệu và thiết kế góc nghiêng đáy móng đảm bảo khả năng chống trượt
tốt.Đồng thời với phương án này, sự làm giảm diện tích lòng kênh sẽ là ít
hơn so với phương án so sánh
Bảng 3: Kích thước tường chắn
Stt Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị
1 Chiều cao thân tường chắn H m 2.7
2 Bề rộng đỉnh tưởng b m 0.5
3 Góc nghiêng lưng tường
α
độ 15
4 Bề rộng chân tường b
0
m 1.22

b
2
h
2
h
1
5
°
* Tính toán thông số đầu vào
-
Bề rộng chân tường:
b
0
= b

+ H×tg
α
= 0.5 + 2.7×tg15
0
= 1.22(m)
-
Bề rộng đáy móng:
B = b
0
+ b
1
+ b
2
= 1.22 + 0.5 +0.3 = 2.02 (m)
-

-9
) (KN)
Trong đó: heq - chiều cao đất tương đương với xe tải thiết kế (mm)
9
eq s a
p h . .g.k .10
−
∆ = γ
,
heq thuộc vào bảng tra :
II.1.2 Tĩnh tải
-
Công thức chung: P
i
= F
i
.γ
i
.g.L.10
-3
(KN)
+ Trong đó:
P
i
– giá trị tĩnh tải thứ i (KN)
F
i
- diện tích bộ phận kết cấu hoặc khối đất (m
2
)

x x g x b L
2
xhx
2
G (0.72x2.7)x2725x9.81x10x10 259.84 KN
−
γ == =
3
4
G x g x L (2.02x0.7)x2725x9.81x10x10b 377.99 KNxhx
−
= γ = =
3
5
1 1
G x x g x L (2.02x0.18)x2725x9.81x10x10 48.63 KN
2
bxhx
2
−
= γ = =

G
thân tường
= G
2
+G
3
+G
4

0
-α = 75
0
-
Góc nghiêng của áp lực đất cơ bản: α + δ = 15 + 23 =
38
0
-
Biểu đồ phân bố áp lực đất chủ động lên tường chắn và
khi ta dịch chuyển biểu đồ áp lực đất ta được.
-
3
8
0
.
5
0
.
2
0
.
7
2
.
7
0
.
8
8
2

7
II.2.1 Tính toán áp lực đất cơ bản
Xác định áp lực đất cơ bản theo công thức:
a
a
Hxp Cos( ) (KN)
1
2
E
α + δ=
Trong đó:
9
a a
p K .h. .g.10 (Mpa)
−
= γ
a. Trị số của hệ số áp lực đất chủ động:
2
a
2
sin ( )
T.sin ( ) s
K
i

n( )
θ
=
+ ϕ
θ × θ−δ

2 2
a
0.55
sin ( ) sin (75 34)
T.sin ( ) sin( ) 2.22xsin (75) sin(75 23)
K
= =
θ+ ϕ +
θ × θ−δ −
=
×
-
Ka được phân ra theo 2 phương đứng và ngang:
+ Trị số áp lực đất chủ động theo phương đứng:
v
a a
xSin( ) 0.55xSin(15 23) 0.339
K K
α + δ = + =
=
+ Trị số áp lực đất chủ động theo phương ngang:
v
a a
xCos( ) 0.55x Cos(15 23) 0.433
K K
α + δ = + =
=
-
Tại điểm chân của thân tường H = 2.7 m
P

( )
1
a a1
1 1
E .P .H.L.cos x27.10x2.7x10xcos(15+23) 288.29 KN
2 2
= α + δ = =
• Theo phương đứng:
1v 1
a a
E E .sin( ) 288.29xsin(15 23) 177.49 KN= α + δ = + =
• Theo phương ngang:
1h 1
a a
E E .cos( ) 288.29xcos(15 23) 227.18 KN= α + δ = + =
+ Lên móng tường (h1 = 0.88m): Điểm đặt lực tại trung điểm của
cạnh gót móng (vị trí
1
h
2
)
( )
1 2
2
a a
a 1
P P 27.10 35.92
E .h .L.cos x0.88x10xcos(15 23) 218.51 KN
2 2
+ +

.
5
0
.
2
0
.
7
2
.
7
2
.
0
2
0
.
8
8
2
.
7
0
.
5
h
1
0
.
5

.g.10
-9
= 1114.93x0.55x1860x9.81x10
-9
= 0.01119(MPA) =
11,19KN/m
2
a3
E p .H.L.cos( ) 11,19x2.7x10xcos(15+23) 238.08 KN
= ∆ α + δ = =
-
Điểm đặt lực tại vị trí có cao độ 0.5H tính từ chân tường.
(Như hình vẽ)
+ Theo phương ngang:
H
a3 a3
E E .cos(15 23) 238.08 cos(15 23) 187.61KN
= + = × + =
+ Theo phương đứng:
V
a3 a3
E E .sin(15 23) 238.08.sin(15 23) 146.58KN
= + = + =
a4 1
E p .h .L.cos( ) 11,19x0.88x10xcos(15+23) 77.60 KN= ∆ α + δ = =
-
Vị trí đặt lực có cao độ 0.5h
1
tính từ đáy móng. (Như hình
vẽ).

2
.
7
0
.
5
h
1
0
.
4
H
0
.
5
H
2
.
0
2
momen
a
2
E
E
a
1
o
E
a

0
2
G3:
1.22 0.5 26
0.3 0.5 1.04
3 3 25
V 0
b b
H b b m
− −
= + + = + + = =
=
G4:
2.02
H 1.01
2 2
V 0
B
m= = =
=
G5:
2 2 2.02 101
H 1.35
3 3 75
V 0
B x
m= = = =
=

0

1
E :
H 0.5h Btg 0.5x0.88 2.02xtg5 0.26 m
V B 2.02 m
= − ε = − =
= =
13
a3
1
1
E :
H 0.5H h 0.5x2.7 0.88 2.23 m
V B b 2.02 0.5 1.52 m
= + = + =
= − = − =
a4
0
1
E :
H 0.5h Btg 0.5x0.88 2.02xtg5 0.26 m
V B 2.02 m
= − ε = − =
= =
II.3.2 Tính toán mômen
-
Gía trị của mômen được tính theo công thức:
M = Fxl (KNm)
F: giá trị của lực
l: giá trị cánh tay đòn:
-

5 G4 377.99 0 377.99 1.01 0 381.77 0
6 G3 259.84 0 259.84 1.04 0 270.23 0
7 G2 360.88 0 360.88 0.55 0 198.48 0
8
Bê tông
giằng đỉnh
G1 24,53 0 24,53 0,55 0 13.49 0
9
Áp lực đất
Ea1 288.29
227.18 177.49
1,52 1,78 345.31 315.93
10 Ea2 218.51
172.19 134.53
2,02 0,26 347.82 34.98
11
Hoạt tải
chất thêm
Ea3 238.08
187.61 146.58
1,52 2,23 285.17 326.87
12 Ea4 77.60
61.15 47.78
2,02 0,26 123.52 12.42
13 Tổng 648.13 2002.59 2693.22 690.20
14
II.3.3 Tổ hợp tải trọng
Hệ sốtải trọng dùngcho tải trọng thường xuyên, γ
p
LOẠITẢITRỌNG

E
V
Trạng thái giới hạn sử
dụng
1,0 1,0 1,0 1,0 1,0
Trạng thái
giới hạn
cường độ
Lớn
nhất
1,2
5
1,50 1,75 1,5 1,35
Nhỏ
nhất
0,9
0
0,65 1,35 0,9 1,0
15
Trong đó:
Dc: là cấu kiện và các thiết bị phụ trợ.
Dw:là lớp phủ mặt cầu và các tiện ích.
LL: Hoạt tải chất thêm do xe chạy.
Eh: Áp lực đất theo phương ngang.
Ev: Áp lực đất theo phương đứng.
Ta xét trong hai trạng thái giới hạn:
Trạng thái giới hạn cường độ
Trạng thái giới hạn sử dụng.
Các giá tri được tổ hợp trong bảng sau:
TỔ HỢP TẢI TRỌNG THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN CƯỜNG ĐỘ, VÀ SỬ DỤNG

X
(m)
Y
(m)
M
ox
I
Trạng
thái
giới
hạn sử
dụng
G 2,65 1 2,65 0,55 1,46
G1 24.53 1 24.53 0.55 13.49
G2 360.88 1 360.88 0.55 198.48
G3 259.84 1 259.84 1,04 270,23
G4 377.99 1 377.99 1.01 381.77
G5 46.63 1 46.63 1.35 62.95
G6 177.36 1 177.36 1.28 227.02
G7 246.33 1 246,33 1.77 436
Ea1 227.18 177.49 1 1 227.18 177.49 1,52 1,78 269.78
Ea2 172.19 134.53 1 1 172.19 134.53 2,02 0,26 271.75
Ea3
187.61 146.58
1 1
187.61 146.58
1,52 2,23 222.80
Ea4
61.15 47.78
1 1

1,5
1,3
5
281.42 197.88 1,52 2,23 300.78
Ea4
61.15 47.78
1,5
1,3
5
91.73 64.50 2,02 0,26 130.29
Tổng 648.13 2002.59 972.21 2554.55 3151.79

III
Trạng
thái
giới
hạn
cường
độ
(min)
G 2,65 0,65 1,72 0,55 0,95
G1 24.53 0,9 22.08 0.55 12.14
G2 360.88 0,9 324.80 0.55 178.64
G3 259.84 0,9 233,86 1,04 243,21
G4 377.99 0,9 340.20 1.01 343.60
G5 46.63 0,9 41.97 1.35 56.66
G6 177.36 0,9 159.62 1.28 204.31
G7 246.33 0,9 221.70 1.77 392.41
Ea1 227.18 177.49 0,9 1 204.46 177.49 1,52 1,78 269.78
Ea2 172.19 134.53 0,9 1 154.97 134.53 2,02 0,26 271.75

P P KN
=
= =
∑ ∑
17
'
0
2,02 1568.82
0.2266( )
2 2 2 2002.59
B B M
e x m
P
= − = − = − =
∑M’ :Tổng mô men lấy tại vị trí mép ngoài đáy móng.
∑ P: Tổng áp lực thẳng đứng lên đáy móng.
Ta có:
2,02
0,505
4 4
b
m
= =
Vì móng được đặt trên nền đất sét. Do vậy:
4
b
e
<
là đảm bảo điều kiện
chống lật.

= − = − = − =
Ta có:
2,02
0,505
4 4
b
m
= =
Vì móng được đặt trên nền đất sét do vậy:
4
b
e
<
là đảm bảo điều
kiện chống lật.
II.4.3 Trạng thái giới hạn thứ II (γ
min
)
-Độ lệch tâm :e
1
' . 2292.77 795.08 1497.69( . )
n
i i
i
M G L KN m
=
= = − =
∑ ∑
1
1852.33( ).

là đảm bảo điều
kiện chống lật
II.5 Kiểm toán điều kiện trượt phẳng. (Trên nền đất sét)
-
Điều kiện đảm bảo chống trượt:
Q
R
= φ.Q
n
= φ
T
.Q
T
+ φ
eq
.Q
eq
≥ ∑H
-
Trong đó:
φ
T
: hệ số sức kháng cho sức kháng trượt giữa đất và móng.
Q
T
: sức kháng trượt danh định.
φ
eq
: hệ số sức kháng cho sức kháng bị động.
Q

= 0.8 tra bảng hệ số sức kháng (B5.4-1 bảng các hệ số sức kháng
theo trạng thái giới hạn cường độ cho các móng nông đối với bê tông
đổ tại chỗ trên cát).
-
Vậy điều kiện đảm bảm chống trượt: Q
r
= 0.8.Q
T
≥ ∑H
II.5.1 Trạng thái giới hạn sử dụng.
-
Độ lệch tâm: e
19
∑M = 1795.616 KNm
1
1981.216 ( ).
=
= =
∑ ∑
n
i
i
P P KN
1 0
2 1795.616
0.094 ( )
2 2 2 1981.216
= − = − = − =
B B M
e x m

T
= 0.8x1336.347= 1069.077 KN > ∑H = 509.798 (KN) .
-
Vậy tường đạt ổn định về chống trượt.
II.5.2 Trạng thái giới hạn thứ I (γ
max
)
-
Độ lệch tâm: e
∑M = 2316.150 KNm
1
2531.909 ( ).
=
= =
∑ ∑
n
i
i
P P KN
2 0
2 2316.150
0.085 ( )
2 2 2 2531.909
= − = − = − =
B B M
e x m
P
-
Tính toán ứng suất dưới đáy móng:
2

Vậy tường đạt ổn định về chống trượt.
II.5.3 Trạng thái giới hạn thứ II (γ
min
)
-
Độ lệch tâm: e
∑M = 1792.258 KNm
n
i
i 1
P P 1837.159 (KN).
=
= =
∑ ∑
3
0
B B M 2 1792.258
e 0.024 (m)
2 2 P 2 1837.159
x
= − = − =
= −
-
Tính toán ứng suất dưới đáy móng:
3
2
max
6e
P 1837.159 6x0.024
(1 ) (1 ) 98.472(KN / m )

∑V
(KN)
∑M
(KN)
e (m) σ
max
σ
min
Q
R
Kết luận
TTGHSD 509.798 1981.216 1795.616 0.094 126.996 71.126 509.798 Thỏa mãn
TTSDCĐ
I(max)
764.697 2531.909
2316.15
0
0.095
158.88
7
94.314 764.697 Thỏa mãn
TTSDCĐ
II(min)
458.818 1837.159 1792.258 0.024 98.472
85.24
4
458.81
8
Thỏa mãn
21

KHÁNG
Khả năng chịu
tải và áp lực bị
động (tính toán
Cát
- phương pháp bán thực nghiệm dùng số
liệu SPT
0,45
22
Tải trọng đất và tiêu chuẩn
ổn định đối với các tường đặt
trên nền đất
Các lực trên mặt phảng
thẳng đứng đi qua mép
tường
Tải trọng
đất
Tiêu chuẩn ổn định
cho sức chịu tải
của nền móng).
- phương pháp hợp lý:
dùng φ
f
ước tính từ số liệu SPT
0,35
Trượt (tính toán
cho ổn định về
trượt)
Bê tông đổ tại chỗ trên cát
- dùng φf ước tính từ số liệu SPT 0,80

= φ.q
ult
-
Trong đó:
φ = 0.35: hệ số sức kháng được lấy như trên. Theo phương pháp hợp
lý.
q
n
= q
ult
– sức kháng đỡ danh định (MPa).
Đối với nền cát:
-
Sức kháng đỡ danh định xác định theo công thức:
Q
ult
= 0.5 g.γ. B.C
w1
.N
γm
. 10
-9
+ g.γ. C
w2
.D
f
.N
qm
. 10
-9

chiều sâu chôn móng:
D
f
= h
1
+ 450 = 1000 + 450 = 1450 (mm).
+ γ = 1880 (kg/m
3
) - dung trọng của đất cát (kg/m
3
).
+ B = 2000 (mm) - chiều rộng đế móng (mm).
+ C
w1
, C
w2
- các hệ số lấy trong bảng 5.5-1 phụ thuộc vào D
w
- chiều
sâu đến mực nước tính từ mặt đất (mm).
+ Với D
w
= 2.3 m tra bảng ta có:
-
Ta có: 1.5B + D
f
= 1.5x2000 + 1450 = 4450 (mm)
=> D
f
< D

γ
N
qm
= N
q
s
q
c
q
i
q
d
q
-
Trong đó:
+ N
γ
, N
q
: là hệ số khả năng chịu tải theo quy định trong bảng 5.5-2 đối
với móng tương đối bằng.
24
• N
γ
= 41 - hệ số quy ước như trong bảng 5.5-2 đối với nền đất
tương đối bằng với góc φ
f
= 34
0
như đề bài cho.

-
Trong đó:
q = γ.z.g.10
-9
= 1880x1450x9.81x10
-9
= 0.027 (MPA).
q: ứng suất ban đầu tại đáy móng.
z = 1450 (mm): chiều cao lớp đất tự nhiên.
• Với φ
f
= 34
0
và q = 0.027 (MPA) tra bảng 5.5-6:
Nội suy ta có: C
q
= C
γ
= 0.758
0
f q
(0.68 0.8)(0.027 0.024)
q 0.027, 32 C C 0.8 0.785
0.048 0.024
γ
− −
= ϕ = => = = + =
−
0
f q