Tính toán tải trọng tác dụng lên công trình

Chương 4 tính toán tảI trọng tác dụng lên công trình Việc xác định tải trọng tác dụng lên công trình là rất quan trọng, đây là bước đầu tiên trong quá trình thiết kế các cấu kiện. Tải trọng tác dụng lên công trình bao gồm những tải trọng sau. -Tải đứng: +Trọng lượng bản thân các cấu kiện(Tĩnh tải). +Trọng lượng lớp đất đắp trên mái(Tĩnh tải). +Hoạt tải sử dụng trên sàn. -Tải ngang: +Tải áp lực đất. +Tải áp lực nước vô cùng lớn tác dụng lên toàn bộ chi vi công trình, trị tăng dần theo độ sâu. Để tính được tĩnh tải, cần thiết phải giả thiết sơ bộ kích thước các cấu kiện. Vậy ta tính toán theo trình tự dưới đây: i. lựa chọn sơ bộ kích thước các cấu kiện i.1- Hệ sàn Sơ bộ chiều dày sàn khu để xe (Giải pháp sàn sườn BTCT thường) Sàn khu để xe có dạng hình đa giác 2 đầu cong. Việc tính toán loại cấu kiện này hiện nay vẫn chưa có tài liệu nào và gặp nhiều khó khăn. Để tính toán được ta quy về việc tính toán ô sàn hình chữ nhật có kích thước tương đương. Việc tính toán và quy đổi các ô sàn đó như hình vẽ sau: (Số 4320(mm) trong hình vẽ: Là trung bình cộng của 2 số: 6280(mm) và 2355(mm) ) Như vậy ô bản hình cánh quạt trên được quy thành ô bản hình chữ nhật có kích thước: l1x l2=6000x4320(mm) Chiều dày bản xác định sơ bộ theo công thức: hb= l. -D=(0,8á1,4) là hệ số phụ thuộc tải trọng, chọn D=1,0. -m=(40á45) là hệ số phụ thuộc loại bản, chọn m = 40. -Vậy chiều dày sơ bộ của bản là: hb= 4,32. =0,108(m) Sơ bộ chiều dày sàn khu”Không gian đô thị” và “Phòng kĩ thuật” Kích thước ô sàn điển hình: 6000 x 5100(mm) Chiều dày sơ bộ của bản xác định theo công thức: hb= l. -D=(0,8á1,4) là hệ số phụ thuộc tải trọng, chọn D=1,0. -m=(40á45) là hệ số phụ thuộc loại bản, chọn m = 40. -Có . hb= 5,1.= 0,128(m) Với kích thước ô bản của hai khu “Không gian đô thị” và “Gara ôtô” ta chọn chung bề dày sàn cho hai ô này là: hb=14(cm) Sơ bộ chiều dày bản mái và bản đáy. Bản mái và bản đáy cùng với tường chắn đất tạo thành hệ kết cấu có độ ổn định cao để chống lại những tác động bất lợi của môi trường ngoài. Do đó các kết cấu này cần đủ độ cứng, độ bền để đồng thời tham gia chịu lực, chống thấm... -Bản mái: Căn cứ vào tải trọng tác dụng theo Bảng 1 lựa chọn sơ bộ chiều dày bản là 500mm. -Bản đáy: Trong công trình ngầm bản đáy đóng vai trò quan trọng, là một thách thức với người thiết kế, đặc biệt với công trình đặt trong vùng địa chất phức tạp, mực nước ngầm cao vì bản đáy đón nhận trực tiếp những bất lợi do môi trường gây ra: lực đẩy acsimet, đẩy trồi hố móng. Một số giải pháp cho bản đáy công trình ngầm: - Bản BTCT phẳng thông thường. - Dạng vòm. Với công trình cụ thể đang xét chọn bản đáy là bản BTCT liền khối liên kết ngàm xung quanh chu vi Chọn sơ bộ chiều dày bản đáy khu 4 tầng là: t=600(mm)(Dạng đáy phẳng) Chọn sơ bộ chiều dày bản đáy khu 10 tầng : Phương án  : Bản đáy dạng phẳng, độ dày t= 1500(mm). Chi tiết tính toán bản đáy này trình bày trong chương 12- Phần Nền Móng). Bản mái và bản đáy với kích thước sơ bộ vừa chọn thuộc loại bản dày, việc tính toán thép cho bản cần tuân theo lí thuyết tính toán bản dày mà một số học giả đã đề xuất như: Timocenco. i.2-Hệ dầm Chiều cao dầm được chọn thoả mãn điều kiện sau đây: hd= Bề rộng của dầm: bd= Đối với những dầm trong hai Gara để xe hd== Chọn hd= 600(mm) Bề rộng dầm: bd= Chọn bd= 300(mm). Những dầm nằm ngang chạy dọc theo chiều dài của công trình Ta lựa chọn sơ bộ cho dầm có nhịp l= 6,00(m) hd== Chọn hd= 600(mm) Bề rộng dầm: bd= Chọn bd= 300(mm). Những dầm nằm dọc chạy vuông góc với chiều dài của công trình Ta lựa chọn sơ bộ cho dầm có nhịp l= 6,0(m) hd== Chọn hd= 600(mm) Bề rộng dầm: bd= Chọn bd= 300(mm). Tóm lại : Ta có một loại tiết diện dầm cho công trình này Tiết diện: bxh= 300x600(mm) i.3- Hệ cột Xác định sơ bộ kích thước cột theo công thức: F= k. -Hệ số k = (1,2á 1,5) tính cho cột chịu nén lệch tâm. -Rb = 14,5(MPa) (Bêtông cột cấp độ bền chịu nén B25). -Hệ số điều kiện làm việc của bêtông . Cường độ của bêtông đưa vào tính toán là: Rb= 0,85.14,5= 12,3(MPa) -N: Tải trọng tác dụng lên cột tại tầng dưới cùng. ị N=n.N1 Việc lựa chọn cụ thể các cấu kiện này như sau : a. Đối với hệ cột bao xung quanh thang máy(Hệ cột trong 2 lõi giếng): Đây là hệ thống cột chịu nén lệch tâm kéo dài suốt từ tầng 10 đến tầng 1, ở hai khu chứa ôtô (Trong đó có 8 tầng chứa ôtô, 2 tầng không gian đô thị,1 sàn mái) Chọn k= 1,2 -n: Số tầng, n = 10 -N1:Tải trọng tác dụng lên cột ở một tầng. N = n.[STLsàn + Shoạt tải ] Ta có trọng lượng của sàn chứa ôtô và sàn không gian đô thị tác dụng lên cột là: TLsàn ôtô, đô thị= =6,237(T) Trọng lượng của sàn mái là : TLsàn mái= =22,275(T) Hoạt tải sàn chứa ôtô là : Hoạt tải= = 9,72(T) Hoạt tải sàn đô thị là : Hoạt tải= = 9,3312(T) Hoạt tải sàn mái là : Hoạt tải= = 9,3312(T) Như vậy tổng tải trọng tác dụng lên cột khu 10 tầng này là : N= 7.(6,237+9,72)+ 2.(6,237+9,3312)+ 1.(22,275+ 9,3312)= 174,442(T) Diện tích tiết diện ngang cột: F=1,2 . 1701,86 ( cm2) Lựa chọn tiết diện cột hình chữ nhật : bxh= 30x60(cm) Theo chiều cao nhà từ móng đến mái lực nén trong cột giảm dần. Để đảm bảo sự hợp lí về sử dụng vật liệu thì càng lên cao nên giảm khả năng chịu lực của cột. Việc giảm này có thể bằng: - Giảm kích thước tiết diện cột. - Giảm cốt thép trong cột. - Giảm cấp độ chịu nén của bêtông. Trong ba cách trên cách giảm kích thước tiết diện có vẻ hợp lí hơn về mặt chịu lực nhưng làm phức tạp cho thi công và ảnh hưởng không tốt tới sự làm việc tổng thể của ngôi nhà. Thông thường thì nên kết hợp cả ba cách trên. Với công trình đang xét theo chiều cao nội lực cột thay đổi không quá lớn nên để đơn giản ta chọn tiết diện cột đồng nhất cho tất cả các tầng 30x60cm và giảm cốt thép trong cột. b. Đối với hệ cột 4 tầng trên cùng Các cột này chịu lực gần như nén đúng tâm Chọn k= 1,0 -N: Tải trọng tác dụng lên cột tại tầng dưới cùng. ị N=n.N1 -n: Số tầng, n = 4 -N1: Tải trọng tác dụng lên cột ở một tầng. Ta có trọng lượng của sàn chứa ôtô và sàn không gian đô thị tác dụng lên cột là: TLsàn đô thị= =12,714(T) Trọng lượng của sàn mái là : TLsàn mái= =45,4(T) Hoạt tải sàn đô thị là : Hoạt tải= = 19,02(T) Hoạt tải sàn mái là : Hoạt tải= = 19,02(T) Như vậy tổng tải trọng tác dụng lên cột khu 10 tầng này là : N= 3.(12,714+ 19,02)+ 1.(45,4+ 19,02)= 159,62(T) Diện tích tiết diện ngang cột: F= 1297,74 ( cm2). Lựa chọn tiết diện cột vuông : b= = 36,02(cm) Chọn cột có tiết diện b= 300(mm) Theo chiều cao nhà từ móng đến mái lực nén trong cột giảm dần. Để đảm bảo sự hợp lí về sử dụng vật liệu thì càng lên cao nên giảm khả năng chịu lực của cột. Việc giảm này có thể bằng: - Giảm kích thước tiết diện cột. - Giảm cốt thép trong cột. - Giảm cấp độ chịu nén của bêtông. Trong ba cách trên cách giảm kích thước tiết diện có vẻ hợp lí hơn về mặt chịu lực nhưng làm phức tạp cho thi công và ảnh hưởng không tốt tới sự làm việc tổng thể của ngôi nhà. Thông thường thì nên kết hợp cả ba cách trên. Với công trình đang xét theo chiều cao nội lực cột thay đổi không quá lớn nên để đơn giản ta chọn tiết diện cột đồng nhất cho tất cả các tầng bx h= 30 x 30cmm và giảm cốt thép trong cột. I.4- Sơ bộ chiều dày tường chắn- lõi vách: Theo "TCXDVN [5] ": Độ dày của lõi (vách) không nhỏ hơn 150 mm và 1/20 chiều cao tầng . Ngoài yêu cầu về mặt chịu lực chiều hai dày lõi chứa ôtô còn phải đảm bảo chống ồn, chống rung động tốt (phát sinh do hệ thống nâng hạ ô tô tự động hoạt động liên tục). Riêng tường chắn đất, khả năng chống thấm cần được quan tâm thích đáng. Chiều dày hai lõi chứa ôtô, tường chắn nên chọn tương đối lớn để đảm bảo những yêu cầu trên đồng thời tạo thuận lợi cho vấn đề chống đẩy nổi công trình ( Trọng lượng bản thân các cấu kiện tham gia tích cực vào việc ngăn sự đẩy trồi công trình do lực đẩy Acsimet tác động lên bản đáy- xem chương 13). Cũng như việc lựa chọn máy thi công trong quá trình thi công công trình. Dựa vào phân tích kể trên chọn chiều dày vách, lõi giếng và tường chắn như sau: d vách = 300 (mm); d lõi = 600 (mm); d Tường, cọc khoan nhồi = 800 mm. ii- tảI trọng đứng: ii.1. Tải trọng tác dụng thường xuyên: II.1.1- Tĩnh tải sàn: Bảng 1- Tĩnh tải sàn mái Cấu tạo lớp sàn mái Đơn vị qtc Đơn vị n gtc gtt Lớp đất trồng trọt 0,5m T/m2 1,7 1,15 0,85 0,9775 Lớp trát ximăng chống thấm 0,005m - 1,8 1,2 0,009 0,0108 BT chống thấm 0,06m - 2,5 1,1 0,150 0,165 Lớp chống thấm Sika 0,03m - 1,8 1,3 0,054 0,0702 Sàn BTCT 0,5m - 2,5 1,1 1,250 1,3750 Lớp BT áo đường 0,01(m) - 2 1,1 0,02 0,022 Lớp trát trần 0,015m - 1,6 1,3 0,024 0,0312 Cộng 2,612 2,9442 Bảng 2- Tĩnh tải sàn tầng 1,2,3_Không gian công cộng+ P.kĩ thuật Cấu tạo lớp sàn các tầng 1á 4 Đơn vị qtc Đơn vị n gtc gtt Gạch lá nem 0,02m T/m2 1,8 1,1 0,036 0,0396 Vữa lót ximăng 0,02m - 1,8 1,2 0,036 0,0432 Sàn BTCT 0,14m - 2,5 1,1 0,35 0,385 Trát trần 0,015m - 1,6 1,3 0,024 0,0312 Cộng 0,466 0,499 Bảng 3- Tĩnh tải sàn các tầng-Khu để xe. Cấu tạo lớp sàn các tầng Đơn vị qtc Đơn vị n gtc gtt Vữa xi măng 0,02m T/m2 1,8 1,2 0,036 0,0432 Sàn BTCT 0,14m - 2,5 1,1 0,35 0,385 Trát trần 0,015m - 1,6 1,3 0,024 0,0312 Cộng 0,41 0,4594 Bảng 4 -Tĩnh tải bản đáy_ tầng 10 Cấu tạo lớp sàn các tầng Đơn vị qtc Đơn vị n gtc gtt Vữa xi măng 0,02m T/m2 1,8 1,2 0,036 0,0432 Sàn BTCT 1,5m - 2,5 1,1 3,75 4,125 Cộng 3,768 4,168 Bảng 5- Tĩnh tải bản đáy_tầng 4. Cấu tạo lớp sàn các tầng Đơn vị qtc Đơn vị n gtc gtt Gạch lá nem 0,02m T/m2 1,8 1,1 0,036 0,0396 Vữa xi măng 0,02m - 1,8 1,2 0,036 0,0432 Sàn BTCT 0,6m - 2,5 1,1 1,5 1,65 Cộng 1,572 1,7328 Bảng 6- Tĩnh tải sàn khu vệ sinh Cấu tạo các lớp sàn khu vệ sinh Đơn vị qtc Đơn vị n gtc gtt Gạch chống trơn 0,02m T/m2 1,8 1,1 0,036 0,0396 Vữa lót 0,02m chống thấm - 1,8 1,2 0,036 0,0432 Lớp bê tông chống thấm 0,04m - 2,5 1,1 0,100 0,1100 Sàn BTCT 0,14m - 2,5 1,1 0,35 0,385 Trát trần 0,015m - 1,6 1,3 0,024 0,0312 Cộng 0,546 0,609 II.1.2- Tĩnh tải tường chắn- lõi- cột: Bảng 7: Tĩnh tải cột. Tên cấu kiện Đơn vị gtc Đơn vị n gtt Cột 10 tầng bxh= 30 x 60cm T/m  0,45  1,1  0,495 Cột 4 tầng b x h= 30 x 30cm - 0,225 1,1 0,2475 Cộng 0,7425 Bảng 8 :Tĩnh tải tường trong đất. Tên cấu kiện Đơn vị gtc Đơn vị n gtt Tường trong đất =800(mm) Tổng chiều dài : 2. 39,5= 79(m) Số 39,5(m), là chiều dài của 1 đoạn tường T/m  158  1,1  173,8  Bảng 9: Tĩnh tải hàng cọc khoan nhồi Tên cấu kiện Đơn vị gtc Đơn vị n gtt CKN D= 800(mm) Tổngchiềudài = 2.3,14.17,1 =107,388(m) T/m  214,776 1,1  236,25  Bảng 10: Tĩnh tải thành giếng Tên cấu kiện Đơn vị gtc Đơn vị n gtt Thành giếng có độ dày =600(mm) Tổng chu vi 2 giếng =2.2.3,14.12 = 150,72(m) T/m  226,08 1,1  248,688  II.1.3- Tĩnh tải cầu thang bộ- 4 tầng đầu tiên Bảng 11- Tĩnh tải cầu thang bộ Cấu tạo các lớp Đơn vị qtc Đơn vị n gtc gtt Bản thang Gạch lát granito 0,02m T/m2 2,0 1,1 0,0400 0,0440 Vữa lót ximăng 0,015 m - 1,8 1,2 0,0270 0,0324 Lớp gạch lỗ xây bậc trung bình 0,067m - 1,5 1,2 0,1005 0,1206 Sàn BTCT 0,1m - 2,5 1,1 0,2500 0,2750 Cộng: 0,4175 0,4720 Bản chiếu nghỉ: Gạch lát granito 0,02m T/m2 2,0 1,1 0,04 0,0440 Vữa lót ximăng 0,015 m - 1,8 1,2 0,027 0,0324 Sàn BTCT 0,1m - 2,5 1,1 0,250 0,2750 Vữa trát trần 0,015m - 1,6 1,3 0,024 0,0312 Cộng: 0,341 0,3826 II.2- Tải trọng tác dụng tạm thời: II.2.1- Hoạt tải sàn: Trích TCVN [1] Khi tính dầm chính, dầm phụ, bản sàn, cột, móng, tải trọng toàn phần trong bảng 3 được phép giảm như sau +Đối với các phòng nêu ở các mục 1,2,3,4,5 bảng 3 nhân với hệ số ψA1(khi A>A1= 9m2) Trong đó A là diện tích chịu tải, tính bằng mét vuông +Đối với các phòng nêu ở các mục 6,7,8,10,12,14 bảng 3 nhân với hệ số ψA2(khi A>A2= 36m2) Trong đó A là diện tích chịu tải, tính bằng mét vuông. Tuy nhiên trong đồ án này các cấu kiện trên không nằm trong các quy định của tiêu chuẩn. Vậy nên ta vẫn lấy nguyên tải trọng tính toán mà không nhân với hệ số giảm tải. Như vậy là sẽ an toàn hơn so với việc giảm tải. Bảng 12- Hoạt tải trên sàn(Lấy từ TCVN [1]). STT Loại phòng Đơn vị ptc n ptt ptt.y 1 Mái có thể tập trung đông người T/m2 0,4 1,2 0,48 0,48 2 Khu công cộng (Triển lãm, trưng bày, cửa hàng) - 0,4 1,2 0,48 0,48 3 Gara ôtô (dùng cho đường xe chạy) - 0,5 1,2 0,60 0,60 4 Sàn gara - 0,5 1,2 0,60 0,60 5 Khu vệ sinh - 0,2 1,2 0,24 0,24 6 Phòng kĩ thuật - 0,3 1,2 0,36 0,36 Tải trọng do khối lượng vâch ngăn tạm thời: Trích TCVN [1] : " 4.3.2. Tải trọng do khối lượng và vách ngăn tạm thời phải lấy theo cấu tạo, vị trí, đặc điểm tựa trên sàn và treo vào tường của chúng. Khi tính các bộ phận khác nhau, tải trọng này có thể lấy : 4.3.2.1. Theo tác dụng thực tế; 4.3.2.2. Như một tải phân bố đều khác. Khi đó tải trọng phụ này được thiết lập bằng tính toán theo sơ đồ dự kiến sắp xếp các vách ngăn và lấy không dưới 75 daN/m2." Với công trình tính toán lấy 75 kG/m2. IIi. tải trọng ngang iii.1. Tải áp lực đất chủ động Rankine iii.1.1. Lí thuyết áp lực đất Rankine Lí thuyết cân bằng giới hạn của đất: Hình 2.3- Vòng tròn ứng suất ở điều kiện cân bằng giới hạn Hình 2.3 đem đường cong cường độ chống cắt và trạng thái ứng suất ở một điểm nào đó trong đất vẽ thành một hình tròn ứng suất Morh, khi vòng ứng suất O1 với đường cường độ tf = c + stanj tiếp xúc nhau ở điểm A thì mặt cắt qua điểm này đều ở vào trạng thái cân bằng giới hạn. Từ tam giác DABO1, ta có: (2.4) Từ đó: s1 - s3 = s1 sins + s3sins + 2c cosj (2.5) s1( 1 - sinj) = s3 (1 + sins) + 2c cosj Bằng cách biến đổi hàm số lượng giác, ta có mối quan hệ của các ứng xuất chính khi một điểm nào đó trong dất ở trạng thái cân bằng giới hạn là: s1 = s3 tan2 ( 450 +) -2ctan ( 450 +) (2.6) Hoặc: s3 = s1tan2 ( 450 - ) -2ctan ( 450 - ) (2.7) Trong đó: s1 – ứng xuất chính lớn nhất của 1 điểm nào đó trong đất; s3 – ứng xuất chính nhỏ nhất của 1 điểm nào đó trong đất; C – lực dính kết của đất; j - góc ma sát trong của đất; Khi điểm nào đó trong đất ở trạng thái phá huỷ cắt, thì trị a của góc kẹp giữa mặt cắt với mặt tác dụng của ứng suất chính lớn O1 là : Do đó : (2.8) Iii.1.2.Nguyên lí cơ bản của lí thuyết áp lực đất Rankine: Như hình 2.4a cho thấy, nếu trong thể đất bán vô hạn lấy một mặt cắt thẳng đứng, ở độ sâu z của mặt AB lấy một phân tố nhỏ,ứng suất hướng pháp tuyến là az , ax lần lượt là ứng suất chính lớn nhất và nhỏ nhất, khi đó ta có trạng thái chủ động Rankine, trong thể đất hai tổ mặt trượt thành góc kẹp 45o + j/2 với mặt phẳng ngang (như hình 2.4c). Khi az không đổi, ax tăng lớn dần, vòng tròn ứng suất O3 cũng tiếp xúc với đường bao cường độ, thể đất đạt đến cân bằng giới hạn. Khi đó az là ứng suất chính nhỏ nhất còn ax là ứng suất chính lớn nhất, trong thể đất, hai tổ mặt trượt làm thành góc 45o - j/2 với mặt nằm ngang (như hình 2.4d), khi đó ta có trạng thái bị động Rankine. Hình 2.4- Trạng thái chủ động và bị động Rankine. áp lực đất tác động lên lưng tường AB của tường chắn đất, tức là tình trạng ứng suất trên mặt AB ứng với phương chiều, độ dài lưng tường trong thể đất bán vô hạn khi đạt đến trạng thái cân bằng giới hạn (hình 2.5a). Lí thuyết Rankine cho rằng có thể dùng tường chắn đất dể thay thế một bộ phận của thể đất bán vô hạn mà không ảnh hưởng đến tình trạng ứng suất trong thể đất. Do đó, cân bằng giới hạn theo lí thuyết Rankine, chỉ có một điều kiện biên tức là tình trạng bề mặt của thể đất vô hạn mà không thể kể đến điều kiện biên trên mặt tiếp xúc lưng tường với thể đất. Hình 2.5 - Lí thuyết áp lực đất Rankine. ở đây chỉ thảo luận với tính huống đơn giản nhất: lưng tường là thẳng, đứng, mặt đất lấp là mặt phẳng ngang(hình 2.5b). Do đó có thể dùng quan hệ giữa ứng suất chính lớn nhất và nhỏ nhất khi để đất ở vào trạng thái cân bằng giới hạn công thức (2.6), công thức (2.7) để tính toán áp lực đất tác động trên lưng tường. iii.1.3 -Tính áp lực đất chủ động Rankine Khi lưng tường là thẳng đứng, mặt đất lấp là nằm ngang thì có thể vận dụng lí thuyết cân bằng giới hạn nói trên để tính áp lực của đất chủ động, như thể hiện trong hình 2.6a nếu lương tường AB dưới tác động của lực đất của mà làm cho lưng tường tách khỏi đất lấp di động ra ngoài tới A’B’, khi đó có thể đất sau tường đạt đến trang thái cân bằng giới hạn, tức là trạng thái chủ động Rankine. Lấy một phân tố đất ở độ sâu Z chỗ lưng tường, thì ứng suất theo chiều đứng của nó sz = gz là ứng suất chính lớn nhất s1, ứng suất theo chiều ngang sx là ứng suất nhỏ nhất s3 cũng tức là áp lực đất chủ động cần tính toán pa. lấy s3 = pa s1 = gz thay vào công thức (2.7) sẽ có công thức tính áp lực đất chủ động Rankine: (2.9) Đất có tính sét: (2.10) Trong đó: Ka – hệ số áp lực của đất chủ động: g - trọng lượng đất (kN/m3) c, j - lực dính kết (kPa) và góc ma sát trong của đất; z - độ sâu từ điểm tính toán đến mặt đất lấp (m) a) Tường chắn dịch chuyển ra ngoài; b) Đất cát c) Đất sét Hình 2.6- Tính áp lực đất chủ động Rankine Từ công thức nói trên và hình 2.6.b,c có thể thấy, áp lực đất chủ động pa phân bố đường thẳng theo độ sâu z. Hợp lực EA của áp lực đất chủ động tác động trên lưng tường sẽ là diện tích của hình phân bố pa, vị trí của điểm tác động ở chỗ trọng tâm của hình phân bố. Khi đất có tính cát: (2.11) EA tác động ở chỗ H/3 cách mặt đất tường chắn đất. Đất có tính sét: Khi Z = 0 , từ công thức (2.10) biết , tức là xuất hiện vùng lực kéo. Cho pa trong công thức (2.10) bằng 0, có thể giải được độ cao của vùng chụi kéo là: (2.12) Vì giữa đất lấp và lưng tường không thể chịu ứng xuất kéo, do đó, trong phạm vi lực kéo sẽ không xét đến tác động của vùng lực kéo, nên: (2.13) Từ công thức (2.8) có thể biết, góc kẹp của mặt trượt BC xuất hiện trong đất sau tường với mặt nằm ngang là 450 + j/2. Nếu phía sau tường đất gồm nhiều lớp vẫn có thể theo công thức (2.9), công thức (2.10) để tính áp lực đất chủ động nhưng phải chú ý trên mặt ranh giới của các lớp đất, do chỉ tiêu cường độ chịu cắt của 2 lớp đất là khác nhau, làm ho phân bố của áp lực đất có đột biến (hình 2.7) phương pháp tính như sau: Hình 2.7- Tính áp lực chủ động của nhiều lớp đất Điểm a: Trên điểm b ( trong tầng đất thứ nhất ): Dưới điểm b ( trong tầng đất thứ hai ): Điểm c: Trong đó: ý nghĩa của các kĩ hiệu khác xem ở hình 2.7. Như hình 2.8 cho thấy, khi bề mặt đất lấp phía sau tường chắn có tải trọng phân bố đều liên tục q tác động, khi tính toán có thể cho ứng suất đứng sz ở độ sâu z tăng thêm một vị trí q, thay gz trong công thức (2.9), công thức (2.10) bằng (q + gz), sẽ có công thức tính toán áp lực đất chủ động khi có siêu tải trên mặt đất lấp: Đất tính cát: Pa = (gz + q)Ka (2.15) Đất tính sét: Pa = (gz + q)Ka – 2c (2.16) Trong đó: q – siêu tải trên mặt. Khi không có siêu tải cố định, để kể đến việc có thể chất tải thi công xảy ra bất kì lúc nào ở bờ hố móng sâu, và các yếu tố như xe cộ chạy qua thông thường có thể lấy q = 10 – 20kPa. Hình 2.8- Tính áp lực đất chủ động khi trên đất lấp có siêu tải iii.2.áp dụng lý thuyết trên để tính toán III.2.1. Tính toán áp lực đất chủ động lên “hệ tường trong đất và hàng cọc khoan nhồi” Lúc này ta chỉ tính đoạn tường có chiều sâu bằng độ sâu của 4 tầng trên cùng. Phần tường còn lại từ cos mặt sàn tầng hầm 4 đến cos chân tường ta coi như tường được ngàm vào trong đất.(Đã trình bày tại mục IV.1.b chương 2) Siêu tải mặt đất q= 10- 20(kPa). Trong đồ án này chọn q=10(kPa) Phần tường này đi qua các lớp đất 2,3,4,5 Lớp đất 2 có: c2= 27,9(kN/m2). Các chỉ tiêu còn lại đã trình bày trong “Bảng chỉ tiêu cơ lí các lớp đất -chương 1” Lớp đất 3 có: c3= 44,8(kN/m2). Các chỉ tiêu còn lại đã trình bày trong “Bảng chỉ tiêu cơ lí các lớp đất -chương 1” Lớp đất 4 có: c4= 16,5(kN/m2). Các chỉ tiêu còn lại đã trình bày trong “Bảng chỉ tiêu cơ lí các lớp đất-chương 1” Lớp đất 5 có: c5= 7,6(kN/m2). Các chỉ tiêu còn lại đã trình bày trong “Bảng chỉ tiêu cơ lí các lớp đất -chương 1” Tổng hợp áp lực đất chủ động của các lớp đất lên tường và cọc khoan nhồi Điểm Thuộc lớp đất Chỉ số pa(kN/m2) A 2 c2= 27,9(kN/m2). -31,11 B 2 c2= 27,9(kN/m2). -7,42 3 c3= 44,8(kN/m2). -32,38 C 3 c3= 44,8(kN/m2). -10,8 4 c4= 16,5(kN/m2). 25,04 D 4 c4= 16,5(kN/m2). 63,31 5 c5= 7,6(kN/m2). 65,28 E 5 c5= 7,6(kN/m2). 89,17 iii.2.2.Tính toán áp lực nước tác dụng lên tường chắn pn= Biểu đồ áp lực đất chủ động và áp lực nước tác dụng lên tường chắn Phục vụ cho việc chạy nội lực khung không gian III.2.3. Tính toán áp lực đất chủ động lên “Thành giếng” Ta tính toán áp lực đất tác dụng lên thành giếng từ cos mặt sàn tầng 4 đến cos thiết kế của thành giếng. Sở dĩ ta tính áp lực này từ mặt sàn tầng 4 là do: Mặc dù ta thi công hạ giếng từ cos sàn tầng 2, cos -8,5(m) nhưng trong sơ đồ tổng thể đất của 2 tầng 3,4 được đào bỏ đi, vậy nên khi ta tiến hành chạy nội lực khung không gian thì ta sẽ chỉ tính áp lực này từ cos sàn tầng 4 đến cos sàn tầng 10).s(Đã trình bày tại mục IV.1.b chương 2) Siêu tải mặt đất q= 10- 20(kPa). Trong đồ án này chọn q=10(kPa) Phần thành giếng này đi qua các lớp đất 5, 6, 7 Lớp đất 5 có: c5= 7,6(kN/m2). Các chỉ tiêu còn lại đã trình bày trong “Bảng chỉ tiêu cơ lí các lớp đất-chương 1 ” Lớp đất 6 có: c6= 7,7(kN/m2). Các chỉ tiêu còn lại đã trình bày trong “Bảng chỉ tiêu cơ lí các lớp đất -chương 1” Lớp đất 7 có: c7= 49,2(kN/m2). Các chỉ tiêu còn lại đã trình bày trong “Bảng chỉ tiêu cơ lí các lớp đất -chương 1” Tổng hợp áp lực đất chủ động của các lớp đất lên thành giếng Điểm Thuộc lớp đất Chỉ số pa(kN/m2) E 5 c5= 7,6(kN/m2). 89,17 F 5 c5= 7,6(kN/m2). 103,79 6 c6= 7,7(kN/m2). 103,4 G 6 c6= 7,7(kN/m2). 128,93 7 c7= 49,2(kN/m2). 119,39 H 7 c7= 49,2(kN/m2). 139,76 iii.2.4.Tính toán áp lực nước tác dụng lên thành giếng áp lực nước tại cos sàn tầng 4 pn4= áp lực nước tại cos sàn tầng 10 pn10= Biểu đồ áp lực đất chủ động và áp lực nước tác dụng lên thành giếng như sau: (sau khi đã thi công xong 2 tầng 3, 4) Phục vụ cho việc chạy nội lực khung không gian