Mực nước thấp thiết kế, chiều cao sóng âm và chịu áp lực đất ở phía sau kè.

Đồ án tốt nghiệp



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



+ Dung trọng khơ



γ c = 15320(N/m3)



γ bh = γ c + γ n × n = 1,532 + 1× 0,428 = 19600( N / m3 )



+ Dung bão hòa



+ Dung trọng đẩy nổi



γ dn = γ bh − γ n = 19600 − 10250 = 9350( N / m3 )



+ Hệ số vượt tải:

nđ =1,2 (Áp lực đất chủ động)

nđ =0,9 (Áp lực đất bị động)

+ Hệ số vượt tải của sóng ns = 1,2 .

+ Hệ số vượt tải của trọng lượng cơng trình n = 1,4 .

+ Trường hợp đất ngập nước ứng với hệ số rỗng của đất đắp là



ε



= 0,749



thì:



n=



ε

0,749

=

= 0,428

1 + ε 1 + 0,749



m=



1

1

=

= 0,572

1 + ε 1 + 0,749



Thể tích rỗng trong 1cm3 của đất là:



Thể tích phần rắn trong 1cm3 của đất là:

+ Góc ma sát trong của đất đắp sau lưng đê:



ϕ = 20 0 .



- Khi tính với trường hợp đất bảo hồ:



ϕ = 20 0 − 50 = 15 0 .



- Khi tính với trường hợp đất khơ:



ϕ = 20 0 + 50 = 250 .



+ Cao trình đỉnh kè: +5m

+ Cao trình đất đắp sau kè: +4m

+ Bề rộng móng (đài cọc): Lm= 3,0m

+ Chiều dài phân đoạn kè: B = 3m

+ Chiều cao của đài cọc: h = 0,8m

Trang: 90



Đồ án tốt nghiệp



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



+ Mực nước cao nhất: 2,49m (P = 5%)

+ Mực nước thấp nhất: -1,15m (P = 98%)



7.2 Tính tốn các áp lực tác dụng lên đê kè.

7.2.1 Trường hợp 1:



Đê kè làm việc tại thời điểm MNCN với cao trình +2,49m. Lúc này kè có xu

hướng bị lật phía trong bờ. Ta lấy mơmen tại O là tâm của hàng cọc thẳng phía trong:



N1



N2



N2



Hình 7.1 Xu hướng lật của kè

+ Lực kéo của cọc bê tơng.



Với cọc bê tơng chịu kéo :



Pkéo = 0, 4mα 1α 2 P ∑ tili

Trong đó:

m = 0,85 – Hệ số điều kiện làm việc.



α 1 = 1, α 2 = 1 - Các hệ số .

P = 1,6m – Chu vi tiết diện cọc BTCT D40x40cm.

li – Chiều dày của lớp đất mà cọc đi qua.

ti – Lực ma sát giới hạn đơn vị trung bình của lớp đất thứ i.

Nhận xét: Theo tiêu chuẩn 22TCN 272 – 05 – Tiêu chuẩn thiết kế cầu thì:



P ∑ tili



chính là lực ma sát bề mặt thân cọc. Vậy ta có:



Đối với cọc đóng chuyển dịch:

Trong đó :

Trang: 91



qs = 0,0019 N



Đồ án tốt nghiệp



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



qs – Ma sát đơn vị bề mặt cho cọc đóng (MPa).



N - Số đếm SPT trung bình (chưa hiệu chỉnh)dọc theo thân cọc (búa/300mm).

N=

=



N 1 × h1 + N 2 × h2 + N 3 × h3 + N 4 × h4

=

h1 + h2 + h3 + h4



7 × 2, 2 + 8 × 3, 2 + 10 × 2, 7 + 20 × 6, 4

≈ 14(búa / 300mm)

2, 2 + 3, 2 + 2, 7 + 6, 4



→ qs = 0,0019 × 14 = 0,0266( MPa)

→ Qs = qs × As = qs × P × L = 0,0266 × 1,6 × 14,5 = 617,1( KN )

→ Pkéo = 0,4 × 0,85 × 1× 1× 617,1 = 210( KN )

+ Do áp lực nước thủy tĩnh phía biển.



γ n = 10250( N / m3 ) .

Với

Entc' = 0,5 × γ n × hn2 × B = 0,5 × 10250 × 2,492 × 3 = 95,3( KN )

Entt' = Entc' × 1,2 = 95,3 × 1,2 = 114,36( KN )

+ Lực đẩy nổi do phần đê nằm trong nước:



W tc1 = B × h × Lm × γ n = 3 × 0,8 × 3 × 10250 = 73,8( KN )

→ W tt1 = W tc1 × 1,2 = 73,8 × 1, 2 = 88,56( KN )



W2 = 3 × 1,69 × 1,33 × 10250 = 69,12( KN )

→ Wtt 2 = Wtc 2 × 1,2 = 69,12 × 1,2 = 82,944( KN )



Trang: 92



Đồ án tốt nghiệp



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



W3 = 0,5 × 3 × 1,69 × 0,9 × 10250 = 23,39( KN )

→ W tt 3 = Wtc3 × 1,2 = 23,39 × 1,2 = 28,07( KN )

+ Trọng lượng phần bê tơng kè:



Gbt =



V × γ bt



Trong đó:

V - Thể tích khối bê tơng (m3)



γ bt - Trọng lượng thể tích của bê tơng.

Với bê tơng có cốt thép có



ρ bt = 2500(kg/m3).



Với bê tơng khơng cốt thép có



ρ bt = 2400(kg/m3)



G1tc= 0,8x3x3x2,5 = 18 (T)



→



G1tt = 18x1,4 = 25,2 (T)



G2tc = 1,83x3,66x3x2,5= 50,234 (T)



→



G2tt = 50,234x1,4 = 70,327 (T)



G3tc = 0,4x4,2x3x2,5= 12,6 (T)



→



32tt = 12,6x1,4 = 17,64 (T)



G4tc = 0,2x0,3x2,5x3 = 0,45 (T)



→



G4tt = 0,45x1,4 = 0,63 (T)



G5tc = 0,02x2,5x3 = 0,15 (T)



→



G5tt = 0,15x1,4 = 0,21 (T)



+ Trọng lượng nước trên bệ kè.



Gn =



V×γn



Trong đó:

V- Thể tích nước (m3)



ρ n = 1025 (kg/m3) - Dung trọng của nước biển.

Trang: 93



Đồ án tốt nghiệp



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



G1n =0,5x1,69x0,9x3x1,025= 2,34 (T)



→



G1ntt = 2,34x1,2 = 2,81 (T)



G2n = 0,47x1,69x3x1,025= 2,44 (T)



→



G2ntt=2,44x1,2 = 2,93 (T)



+ Áp lực sóng dương: Với pc tính tốn tương tự như mục 6.2.1. Với B = 1m



Bảng 7.1 Kết quả tính tốn áp lực sóng dương

Vị trí



Góc



βC (



O



)



P(T/m2)



P C (T/m2)



A



0



2.726



2.726



B



0



2.726



2.726



C



90



2.726



1.363



D



28



2.726



2,426



E



28



2.726



2,426



F



28



2.726



2,426



G



49



2.726



1.95



H



90



2.726



1.363



Kết quả: Tính tốn với B = 3m.



Pstc = 2,726 × 0,8 × 3 = 65,42( KN )

1

→ Pstt = Pstc × 1,2 = 65,42 × 1,2 = 78,51( KN )

1

1



Pstc = 1,363 × 0,47 × 3 = 19,22( KN )

2

→ Pstt2 = Pstc × 1,2 = 19, 22 × 1,2 = 23,06( KN )

2



Trang: 94



Đồ án tốt nghiệp



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



Pstc = 2,426 × 3,72 × 3 = 270,74( KN )

3



→ Pstt3 = Pstc × 1,2 = 270,74 × 1,2 = 324,89( KN )

3

Pstc =

4



2, 426 + 1,363

× 0,75 × 3 = 42,64( KN )

2



→ Pstt4 = Pstc × 1,2 = 42,64 × 1,2 = 51,17( KN )

4

+ Lực đẩy nổi do sóng:



1

1

Ps tc = × Lm × pc × B = × 3 × 2,726 × 3 = 122,67( KN )

2

2

tt

tc

Ps = 1, 2 × Ps = 122,67 × 1, 2 = 147, 20( KN )



+5,00



x



TH1a



G4

G5



ps4



y



Đường mặt nước khi sóng va đập



+4,00



M+

ps3



MNCN=+2,49



SÉT



G3



ps2



G2

En



En'



+0,80

ps1



G1

+0,00



O1



40 40



6°

40 40



140



Fkeo



CÁT



ps1

W1



Ps

10

Cọc BTCT D40x40cm

L = 15m



Trang: 95



1



Đồ án tốt nghiệp



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



Hình 7.2: Biểu đồ các lực tác dụng

7.2.2 Trường hợp 2:



Các lực tác động lên kết cấu kè:

Đê kè làm việc tại thời điểm MNTN với cao trình -1,15m. Lúc này kè có xu

hướng bị lật ra phía ngồi. Ta lấy mơmen tại O là tâm của hàng cọc xiên phía ngồi:



N1



N2

N1



Hình 7.5 Xu hướng lật của kè

+ Áp lực đất phía sau kè (áp lực dất chủ động )



1

E = × γ × H 2 × K ch

2

Trong đó:

H - Chiều cao của đất đắp sau tường chắn.



γ

(



- Dung trọng của đất đắp .



γ w = 18750( N / m3 ), γ dn = 9350( N / m3 )



)



K ch - Hệ số áp lực chủ động của đất với tường đứng:



Trang: 96



Đồ án tốt nghiệp



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



20o 

 o ϕ

2

o

K cd = tg  45 − ÷ = tg  45 −

÷ = 0, 49

2

2 





2



Từ cao trình +0,00m đến cao trình +4m, tính tốn áp lực đất với dung trọng tự nhiên.



1

1

E1tc = × γ w × H 2 × K ch × B = × 18750 × (4 − 0)2 × 0,49 × 3 = 220,5( KN )

2

2



E1tt = E1tc × 1,2 = 220,5 × 1,2 = 264,6( KN )

+ Trọng lượng đất trên kè:



G tc = 0,3 × 3, 2 × 1,875 × 3 = 5, 4(T )

G tt = Gtc × 1, 2 = 5, 4 × 1, 2 = 6, 48(T )

+ Áp lực sóng dương.



Với pc tính tốn tương tự như mục 6.2.1.



Pstc = 2,726 × 0,8 × 3 = 65,42( KN )

1



→ Pstt = Pstc × 1,2 = 65,42 × 1,2 = 78,51( KN )

1

1

Pstc = 1,363 × 0,47 × 3 = 19, 22( KN )

2



→ Pstt2 = Pstc × 1,2 = 19, 22 × 1,2 = 23,06( KN )

2

Pstc = 2,426 × 1× 3 = 72,78( KN )

3



→ Pstt3 = Pstc × 1,2 = 72,78 × 1,2 = 87,34( KN )

3

+ Lực đẩy nổi do sóng :



1

1

Ps tc = × Lm × pc × B = × 3 × 2,726 × 3 = 122,67( KN )

2

2

tt

tc

Ps = 1, 2 × Ps = 122,67 × 1, 2 = 147, 20( KN )

Trang: 97



Đồ án tốt nghiệp



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



+5,00



x



TH2



G4

G5



y



+4,00



M+



G3

Đườn g mặt nước khi sóng va đập



SÉT



G



E1



ps2



G2

+0,80



ps1



G1



n c=1,68m



ps3



O



+0,00



40



140



40 40

Fkeo



MNTN= -1,15



CÁT



ps1



Ps

10

Cọc BTCT D40x40cm

L = 15m



1



Hình 7.4 Biểu đồ các lực tác dụng

7.2.3Trường hợp 3:



Đê kè làm việc tại thời điểm MNTN với cao trình -1,15m. Lúc này kè có xu

hướng bị lật ra phía ngồi. Ta lấy mơmen tại O là tâm của hàng cọc xiên phía ngồi:



N1



N2

N1



Hình 7.5 Xu hướng lật của kè

Các lực tác dụng:

Trang: 98



Đồ án tốt nghiệp

+

+

+

+

+

+



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



Áp lực đất.

Trọng lượng đất trên đài.

Trọng lượng bản thân cơng trình.

Lực kéo của cọc.

Lực đẩy nổi do sóng.

Áp lực sóng âm tác dụng lên kè, đã tính tốn ở mục 6.2.2



p = 2,5 × 9,81× (0,42 − 0,75 × 1,68) × 0,1 = − 1,36(T / m2 )



+5,00



x



TH3



G4

G5



y



+4,00



M+



G3



E1



Đườn g mặt nước khi sóng rút



G2

+0,80

G1



Ps1



O



+0,00



40



140



6°

40 40



n0=0,55m



SÉT



G



p



Fkeo



CÁT



MNTN= -1,15



Ps

p

10

Cọc BTCT D40x40cm

L = 15m



Hình 7.6 Biểu đồ các lực tác dụng

7.3 Tính tốn hệ số ổn định trong từng trường hợp:



Ổn định chống lật:

-



Được xác định theo cơng thức:



Trang: 99



1



Đồ án tốt nghiệp



GVHD: Th.s Lê Văn Thảo



K0 =



Mg

M0



Trong đó :

K0 = 1,4 – Hệ số an tồn chống lật đối với cọc chịu nén.

Mg – Mơmen chống lật đối với mép sau của mặt tính tốn.

M0 – Mơmen lật đối với mép sau của mặt tính tốn.

-



Theo bảng 2.4 trang 7, 14TCN 130 – 2002 thì hệ số an tồn ổn định chống lật (K) của

cơng trình thành đứng được quy định:

Bảng 7.2 Hệ số an tồn ổn định chống lật (k) của đê thành đứng

Cấp cơng trình

Điều kiện sử dụng bình

Hệ số thường

an tồn Điều kiện sử dụng bất

thường



Đặc

biệt



II



1,60



1,55



1,50



1,45



1,40



III



1,50



7.3.1 Trường hợp 1:



Kết quả tính tốn ở bảng 3.1 phụ lục 3:

K = 1,478 > [K] = 1,4. Đảm bảo ổn định.

7.3.2 Trường hợp 2:



Kết quả tính tốn ở bảng 3.2 phụ lục 3:

K = 4,935 > [K] = 1,4. Đảm bảo ổn định.

7.3.3 Trường hợp 3:



Kết quả tính tốn ở bảng 3.3 phụ lục 3:

K = 5,768 > [K] = 1,4. Đảm bảo ổn định.

7.4 Tính lực nhổ của cọc:

7.4.1 Trường hợp 1:



Với kết quả tính tốn ổn định ở phụ lục 3, ta có:

Trang: 100



I



1,45



IV

1,4

0



1,3

5



1,3

0