Thuyết minh
Thiết kế định hình tờng
chắn đất









Phạm vi áp dụng










- Tờng chắn đất là kết cấu phổ biến
thờng gặp trong các công trình xây dựng,
giao thông, thuỷ lợi. Nhiệm vụ của nó là
giữ cho mái đất đắp khỏi bị sạt trợt. Đối
với những tờng cao từ 5m trở lên thì kiểu
tờng bản chống là hợp lý và kinh tế hơn cả
do vậy trong những năm gần đây các đơn vị
thiết kế đều ứng dụng loại tờng này.

Nhng trong tính toán tờng chắn thông
thờng không xét đầy đủ các trờng hợp
bất lợi của công trình do đó còn cha đảm
bảo về kỹ thụât và kinh tế.
- Xuất phát từ tình đó, căn cứ vào
nhiệm vụ của đề tài thiết kế định hình đập
dâng và cống lấy nớc ở miền núi phía bắc
trong đó có phần tờng chắn đất bên hai
đập cũng nh bể tiêu năng sau đập, chúng
tôi tiến hành lập thiết định hình tờng chắn
đất thành một hạng mục riêng. Từ đó ứng
với mỗi loại đập ta có thể chọn lựa đợc
một chiều cao tờng phù hợp.
- Do phạm vi nghiên cứu của đề tài là
xây dựng đập dâng trên nền đá và cuội sỏi,
do đó trờng hợp tính toán của tờng chắn
cũng là trên nền đá và cuội sỏi và đất đắp
sau lng tờng là tơng đối đồng nhất.
- Do số lợng tính các trờng hợp là
tơng đối lớn nên không thể cho các bản vẽ
mẫu từng tr
ờng hợp cụ thể mà chỉ có hình
mẫu và kích thớc theo danh nghĩa, khi áp
dụng căn cứ vào bảng tra để xác định kích
thớc hình học của mặt cắt cũng nh bỗ trí
cốt thép theo diện tích cốt thép đã đợc tính
trong bảng tra.
- Các công thức tính toán dùng trong
tập thiết kế định hình này áp dụng theo quy
phạm hiện hành và đợc thể hiện trong tập

thiết điển hình của phần này.
- Tờng chắn này đợc áp dụng cho
thợng lu đập, hai bên vai đập và bên bể
tiêu năng sau đập. Khi áp dụng ngoài việc
so sánh các chỉ tiêu cơ lý trong bảng tra để
chọn trờng hợp tra thích hợp còn phải
đánh giá xem tình hình làm việc thực tế có
phù hợp với giả thiết nh trong tập thiết kế
định hình này hay không.
- Đối với những tờng chắn ở phần bể
tiêu năng cần thiết phải làm thiết bị tiêu
nớc dới hình thức tầng lọc ngợc.
- Tờng chắn trong phần thiết kế này
tuyệt đối không đợc áp dụng cho những
vùng có nền đất yếu.
- Không đợc áp dụng thiết kế định
hình này cho tờng có phần công xon ở
phía ngực tờng.
- Trong trờng hợp đất đắp có chỉ tiêu
cơ lý khác so với thiết kế định hình thì cần
đề ra các biện pháp thay đổi kết cấu để cải
thiện tình hình làm việc của tờng.
Phần thứ nhất
thuyết minh chung














Chơng I
Mở đầu











I. điều kiện sử dụng các loại tờng chắn
Hiện nay tờng chắn đất có nhiều
loại hình khác nhau; mỗi một loại chỉ nên
sử dụng trong một số điều kiện cụ thể mới
đem lại hiệu quả cao về kinh tế. Sau đây
nêu sơ lợc một số kinh nghiệm đã đợc
đúc kết:
So với các loại tờng thì loại tờng
mỏng bằng bê tông cốt thép thờng cho
hiệu quả kinh tế cao so với loại tờng trọng

lực; xi măng dùng cho tờng mỏng ít hơn 2
lần và cốt thép nhiều hơn một khối lợng
không đáng kể. u điểm nổi bật của loại
tờng bằng bê tông cốt thép là có thể sử
dụng phơng pháp thi công lắp ghép và yêu
cầu về nền không cao nên ít khi phải sử lý
nền.
Nếu không cao quá 6m, loại tờng
bản góc (kiểu công xôn) bằng bê tông cốt
thép có khối lợng ít hơn tờng có bản
sờn. Nếu cao từ 6 đến 8m thì khối lợng
của hai loại tờng này xấp xỉ nhau. Nếu cao
hơn 8m thì tờng có bản sờn có khối
lợng bê tông cốt thép nhỏ hơn tờng kiểu
công xon. Do đó loại tờng mỏng bê tông
cốt thép có bản sờn dùng thích hợp nhất
khi có chiều cao từ trung bình trở nên.
Tờng chắn đất bằng bê tông chỉ nên
dùng khi cốt thép quá đắt hoặc khan hiếm,
bởi vì bê tông của các tờng chắn trọng lực
chỉ phát huy một phần nhỏ khả năng chịu
lực. Cũng do nguyên nhân này, không nên
dùng bê tông cờng độ cao để làm tờng
chắn đất bê tông. Để giảm bớt khối lợng
tờng chắn bê tông có thể làm thêm trụ
chống. Dùng loại tờng có bệ giảm tải đặt ở
khoảng 1/4 chiều cao t
ờng, có lng tờng
nghiêng về phía đất đắp cũng tiết kiệm
đợc bê tông.

Tờng chắn bằng đá xây cần ít xi
măng hơn tờng bê tông, có thể hoàn thành
trong thời gian xây dựng tơng đối ngắn và
tổ chức thi công đơn giản. Nơi sẵn đá, dùng
tờng đá xây thờng có hiệu quả kinh tế
cao. Đối với tờng chắn của công trình thủy
công dùng đá xây vữa M200, vữa xi măng
pudơlan vữa M50. Lng tờng đá xây
thờng làm thẳng đứng hoặc nhiều bậc cấp.
Trờng hợp sẵn đá vụn hoặc đá nhỏ
thì nên thay tờng đá xây bằng tờng bê
tông đá hộc.




II. Các hình thức bố trí tờng bên đập dâng:
2.1. Hình thức thứ nhất (Dạng tờng
cánh gà)






32.2. Hình thức thứ hai (Mố bên lợn
tròn)






2.3. Hình thức thứ ba (Dạng tờng hớng
dòng)








III. Các điều kiện và tiêu chuẩn tính toán
3.1. Kết cấu vật liệu:
- Theo những kinh nghiệm đã đợc đúc rút
ở trên, cộng với thực tế xây dựng. ở đây
chọn 2 hình thức kết cấu vật liệu để tính
toán
a. Hình thức tờng bên dùng tờng bê
tông cốt thép có bản sờn.
b
d
Bt
bm
a
H
b2 b1
H
t
1

:
0
,
0
2
5
Góc vát

- Chiều rộng bản đáy(Bt) xác định chủ
yếu từ điều kiện ổn định chống trợt của
tờng theo đế móng.
- Chiều rộng đỉnh tờng nên chọn
bm=0.3m
- Độ nghiêng mặt lng tờng 1:0,025. Từ
đó xác định đợc b
2

- a=50cm với H=68m
a=70cm với H = 810m
- Chiều dày tờng sờn:
d=30cm khi H=56m
d=35cm khi H=67.5m
d=0.4cm khi H=7.59m
d=0.45m khi H=910m
- Chiều dày bản đáy b
đ
lấy bằng chiều dày
phía dới của bản mặt b
đ
=b

2
.(Nếu phía
ngực tờng là bể tiêu năng thì chiều dày
lấy bằng chiều dày tấm đáy bể tiêu năng).
- Chiều rộng bản đáy b
1
lấy bằng 0.75
chiều cao tờng cộng chiều cao tờng.
Sau đó kiểm tra lại theo điều kiện ổn định
của tờng.
b
m
Lk=265 Lk=265
d d d
265

- Khoảng cách giữa các tim bản chống
l
k
=2.65m.
- Để tránh hiện tợng ứng suất tập trung,
góc giữa bản mặt và bản đáy ngời ta cấu
tạo dới dạng góc vát.



1
- Trong mọi trờng hợp đều phải đổ bê
tông lót dày 10cm trớc khi đổ bê tông
bản đáy.



Tầng lọc ngợc

- Đối với các trờng hợp đất đắp lng
tờng chắn chịu áp nớc ở phía đất đắp
hoặc ở phía ngực tờng, thì cần phải làm
giảm áp lực nớc lên đáy tờng, giảm cột
nớc thấm qua nền tờng và vòng quanh
công trình thì cần phải đặt các bộ phận
chống thấm dạng tầng lọc ngợc.
- Cần đặt thêm các thiết bị lọc ngợc ở
lng tờng, kích thớc các lớp lọc và vật
liệu làm lọc ngợc phải tuân theo quy phạm
về thiết kế tầng lọc ngợc.
Theo tiêu chuẩn 285 với nền tờng là đá
và chiều cao tờng từ 610m, cấp công
trình là cấp IV. Với hệ số ổn định trợt
K
t
=1,21, lật K
l
=1,15.
- Cốt liệu trong bê tông không dùng loại
có khả năng phong hoá, phải đầm nện theo
đúng tiêu chuẩn quy định. Ngoài ra bề mặt
tờng giáp với đất đắp nên dùng bitum
nóng qúet lên bề mặt BTCT ít nhất 2 lần
trớc khi lấp đất.


b. Hình thức tờng bên dùng tờng xây
bằng đá xây.

- Chiều đỉnh tờng b
đ
=50cm(chọn theo
cấu tạo).
- Chiều rộng đáy tờng b
o
xác định chủ
yếu từ điều kiện ổn định trợt và lật của
tờng.
3.2. Địa chất nền:
- Nền đá:
+ Sức chịu của đất nền: R 38 kg/cm
2
+ Hệ số ma sát giữa đập và nền đá: f
0,6(0,5);
+ Lực dính của đất nền C = 0.3 kg/cm
2
.
+ Mô đuyn đàn hồi của đá phong hoá dới
nền: E
0
=3x10
3
T/m
2
.
- Lng tờng bằng đất


3.3. Đối với vật liệu đắp sau lng tờng
- Nếu điều kiện cho phép nên lợi
dụng các loại đất có sẵn gần khu vực xây
dựng hoặc gần hố móng. Nên dùng loại đất
rời để đắp lng tờng, khi càng tăng độ lớn
của các hạt đất thì áp lực đất, áp lực thấm
và thời gian cố kết của cát giảm đi.
- Đất dính chỉ nên dùng để đắp tại
những chỗ tiếp giáp với công trình bên cạnh
để chống thấm và kéo dài đờng viền thấm
thì hơn.
3.4. Xác định chiều cao và phân loại
tờng:
- Chiều cao của tờng đợc xác định
thông qua tính toán thủy lực đập tràn ứng
với các cấp lu lợng khác nhau.




IV. Nội dung tính toán và phơng pháp
luận:
4.1. Nội dung tính toán:
4.1.1. Kết quả tính toán của phần đập tràn
- Do kết quả tính toán thuỷ lực tràn xác
định đợc chiều cao tờng.
- Căn cứ vào điều kiện vật liệu địa
phơng, để chọn hình thức và kết cấu
vật liệu.

- Do giả định địa chất nền là đá nên
không đặt vấn đề xử lý nền
4.1.2. Tính toán Thuỷ công
- Kiểm tra ổn định tờng bên
- Tính kết cấu tờng bên.
4.2. Phơng pháp luận:
4.2.1. Với tờng bên bằng bê tông cốt thép
có bản sờn
- Tính toán kết cấu tờng bên theo sơ đồ
dầm liên tục nhiều nhịp.
- Tính kết cấu bản đáy theo sơ đồ dầm
trên nền đàn hồi.
(Các trờng hợp đợc lựa chọn để tính kết
cấu là các trờng hợp điển hình bất lợi
nhất về thuỷ lực).
4.2.2. Với tờng bên bằng đá xây
- Chọn mặt cắt tờng chắn.
- Tính ổn định trợt.
- Tính ổn định lật.
- Tính toán tờng bên bằng đá xây theo
phơng pháp tính theo giai đoạn phá
hoại.
(Các trờng hợp đợc lựa chọn để tính kết
cấu là các trờng hợp điển hình bất lợi
nhất về thuỷ lực).
V. Các đặc trng thiết kế chủ yếu
1. Các đặc trng về kết cấu
- Tờng chắn kiểu bản chống bằng
BTCT với các chiều cao từ 5 đến 10m đặt
trên nền đá, đất đắp sau lng tờng nằm

ngang.
- Hình dạng hợp lý và kinh tế đối loại
tờng này là BTCT liền khối kiểu bản
chống, mặt cắt ngang tờng là hai tấm
bản(bản mặt, bản đáy) liên kết với nhau
thành một khối dạng chữ L, ngoài ra dọc
theo chiều dài tờng cứ khoảng 3m ta bổ
sung thêm các tờng sờn(bản chống) để
tăng cờng độ cứng cho kết cấu.
- Chiều rộng đáy móng lấy theo tỷ lệ
chiều cao của tờng sau đó tính toán kiểm
tra điều kiện ổn định về trợt và lật theo đế
móng để xác định lại kích thớc đáy móng
xem có đảm bảo về kỹ thuật và kinh tế hay
không.
- Chiều dày của bản mặt, bản đáy và
bản chống cũng phụ thuộc vào chiều cao và
bề rộng đáy tờng(xem bản tra kích thớc
mặt cắt tờng).
2. Một số chỉ dẫn về cấu tạo
- Các đặc trng cơ bản của kết cấu
tờng bản chống ứng dụng trong tập thiết
kế định hình này đợc nêu ở phần trên. Để
áp dụng vào thực tế công trình cũng nh vị
trí xây dựng cụ thể cần sự bổ sung một số
chi tiết về cấu tạo:
- Trờng hợp đoạn tờng có mặt cắt
thay đổi(VD: đoạn dốc nớc) để thuận tiện
cho việc thi công nên chọn kích thớc chi
tiết của các bộ phận cho thống nhất theo

những kích thớc thiên về an toàn(tính cho
mặt cắt có chiều cao tờng lớn nhất).
+9.30
+6.00
0.00
d d d d d
b
m
2
0
b
m
Lk Lk Lk Lk

- Chiều dày những đoạn tờng
thấp(bể tiêu năng) có thể cấu tạo bản mặt
có chiều dày không đổi từ trên xuống dới.
- Nếu phía trớc tờng ngực là bể tiêu
năng thì chiều dày bản đáy lấy bằng chiều
dày bản đáy bể tiêu năng.
- Để đảm bảo khả năng lún tự do và
giảm nguy cơ hình thành vết nứt do nhiệt
độ thì dọc theo chiều dài tờng chắn cần bố
trí các khớp lún, khớp nhiệt độ cố định.
















Chơng II

Tính toán ổn định v kết cấu
tờng bản chống nối tiếp bờ

I. Hình thức tờng và kích thớc nối tiếp bờ
Tính toán ổn định, kết cấu tờng nối
tiếp và tờng bên sân tiêu năng cho hai
trờng hợp điển hình tơng ứng với q=10
m
3
/s.m. Tờng nối tiếp cao 9,3m.

Giả thiết đập tràn đợc xây dựng trong
điều kiện nền đá, hai bên vai là đất. Phần
nối tiếp đập tràn và hai vai là tờng bên.
Tờng bên đợc chọn là dạng tờng bản
chống bởi tờng có chiều cao tơng đối
lớn.
Mục đích chọn tờng này để tăng ổn
định tờng và tiết kiệm vật liệu.

Chiều cao tờng lớn nhất tính theo công
thức sau:
H
tờng
= H
đập
+ H
tràn
+ a = 6 + 2,89 + 0,4
= 9,3m
Trong đó a: độ cao an toàn lấy bằng 0,4m.
Làm tròn H
tờng
= 9,3m.


II. Tính toán ổn định tờng nối tiếp (chiều
cao tờng 9,3m)
Sơ đồ tính toán:
- Tính toán tờng chắn kiểu bản chống với
trờng hợp bất lợi nhất khi cha làm đập
gặp ma đất đắp sau lng tờng bão hoà
nớc.

35
70
8
8
5
9

3
0
700
4
5
qo=0
P1
P2
P3
Ex
Biểu đồ áp lực đất
3
1
0

II.1 Kích thớc tờng
- Chiều cao tờng H=9.3m
- Chiều rộng bản đáy B
1
=7.0m
- Chiều dày bản đáy b
đ
=0.45m
II.2 Thành phần các lực tính toán
Chọn đất đắp bên tờng có lực dính
C = 0.3kg/cm
2
, dung trọng khô
bh
=

2.10g/cm
3
, độ lỗ rỗng n=45%, = 25
o
.
- Tải trọng bản mặt
P
1
=d
mặt
.
BT
. H
bản mặt
=0,35. 2,4. 8,85=7,43 T
- Tải trọng bản đáy
P
2
= d
dáy
.
BT
. L
bản đáy
=0,45. 2,4. 7,0=7,55 T
- Lực do đất đắp đè lên bản đáy
P
3
= H.
đất

. L =8,85. 2,1. 7,0=123,36 T
- áp lực đất chủ động
E
x
= 0,5. . H
tờng
2
. tg
2
(45
0
- /2)
= 0,5. 2,1. 9,3
2
. 0,406 = 36,87 T
Bảng thông số các lực tác dụng lên tờng
chắn
T
T
T
Giá trị lực (T)
Tay
đòn
(m)
Mô men (T.m)
+ - + -
1 Ex 36,87 3,1 114,3
2 P1 7,43 0,175 1,3
3 P2 7,55 3,5 26,37
4 P3 123,4 3,5 431

138,3 36,87 458,6 114,3

K
T
=
G
C.FP) f(
=
36,87
.73,00,6.138,3
= 2,31
> k
T
=1,21
K
L
=

15,101,4
3,114
6,458

l
lat
giu
k
M
M

e=

3,138
3,1146,458
2
7
2




P
M
b
= 1,0

max
=















7
6.1
1.
7
138,3
B
6.e
1.
F
P

=36,88 T/m
2
<R
nền
= 38 T/m
2
.

min
=















7
6.1
1.
7
138,3
B
6.e
1.
F
P

=4,01 T/m
2
>0

TB
=
2
minmax
/45,20
2
01,488,36
2
mT







Tờng đảm bảo điều kiện ổn định trợt, lật,
ứng suất.
II. Tính toán nội lực tờng bên nối tiếp
a.

Nội lực trong bản mặt:
Bản mặt đợc tính toán cho trờng hợp
tải trọng tác dụng là bất lợi nhất: Trờng
hợp thi công xong. Hình thức đắp đất lng
tờng là đắp bằng thủ công. Các lực tác
dụng lên bản mặt tờng bên chỉ có áp lực
đất nằm ngang.
Cờng độ áp lực đất tác dụng lên bản
mặt là:
q
max
=
bh
.H
tờng
.tg
2
(45
0
-/2)

= 2,1.8,85.0,406 = 7,55 T/m
2
.
q
TB
= (q
max
+ 0)/2 = 3,77 T/m
2
.
Để tiện cho tính toán, ta chia bản mặt
làm các đoạn để tính toán và biểu đồ áp lực
đất đợc tính trung bình trên mỗi đoạn. Cụ
thể ta chia làm hai đoạn.
Lk Lk Lk Lk
Sơ đồ lực tác dụng
ABCDE
Q
B trái
B phải
Q
Biểu đồ lực cắt
Biểu đồ momen
1
M
M
2
B
M


Sơ đồ tính toán bản mặt là tính cho dầm
4 nhịp, tơng đơng với chiều dài 11 m của
toàn bộ đập tràn. Khoảng cách giữa các
nhịp tính toán L
k
= 2,65 m, bản chống dày
0,4 m.
- Chiều dày bản mặt là 0,35 m, chiều
dày bản đáy là 0,45 m.
Biểu đồ áp lực đất
Bản mặt
Bản đáy
Bản chống
Ex
3
1
0
4
6
5
4
6
5
Đ
o
ạ
n

1
Đ

o
ạ
n

2

Lực phân bố trên đoạn I:
q
1
= (3,77 + 0)/2 = 1,886 T/m
2
.
Lực phân bố trên đoạn II:
q
2
= (7,55 + 3,77)/2 = 5,66T/m
2

Trên mỗi đoạn cắt 1 băng rộng 1 m
để tính toán theo sơ đồ dầm liên tục 3 nhịp
mà gối tựa là các bản sờn.
Tra bảng đợc các trị số nh sau:
M
1
= 0,0724.q
1
.l
k
2
; M

2
= 0,0329.q
1
.l
k
2
;
M
B
= -0,1071.q
1
.l
k
2

Q
A
= 0,4643.q
1
.l
k
; Q
BT
= -0,6071.q.l
k
; Q
BP
=
0,5357.q
1

.l
k
; R
A
= 0,4643.q
1
.l
k
;
R
B
= 1,1428.q
1
.l
k

Bảng kết quả tính toán của nội lực tác
dụng lên bản mặt

B
q
(T/m
2
)
M
1
T.m
M
B
(T.m)

Q
BT
(T)
Q
BP
(T)
R
B
(T)
R
A
(T)
1 1,886 0,96 -1,42 -3,03 2,68 5,71 2,32
2 5,66 2,88 -4,26 -9,10 8,03 17,14 6,96








b.

Tính nội lực trong bản đáy:
Lực tác dụng lên bản đáy bao gồm:
Biểu đồ phản lực nền

max
min


19,67 T/m222,33 T/m2
Biểu đồ tải trọng phía trên
tác dụng lên bản đáy
4
5
699
(36,88T/m2) (2,72T/m2)
16,94 T/m2
Biểu đồ tổng hợp ngoại lực
tác dụng lên bản đáy
14,55 T/m2
17,21

- Phản lực nền
- Tải trọng tác dụng trực tiếp lên tấm đáy
gồm: Tải trọng đất, trọng lợng bản thân.
Ta có biểu đồ nội lực tác dụng lên tấm đáy.
Tải trọng tác dụng lên tấm đáy là
q
đáy
= 2,1 x 8,85 + 2,4 x 0,45 = 19,67 T/m
2

Lực phân bố tác dụng lên đoạn I
q
1
= (16,94 + 8,47)/2 = 12,71 T/m
2


Lực phân bố tác dụng lên đoạn II
q
2
= (8,47 + 0)/2 = 2,235 T/m
2

Lực phân bố tác dụng lên đoạn III
q
3
= (17,21 + 0)/2 = 8,605 T/m
2

14,55
16,94
330 162 162
Đoạn 1Đoạn 3 Đoạn 2
45
17,21
12,71
2,235

Bảng tính toán nội lực tác dụng lên bản
đáy.
B
q
T/m
M
1
(T.m)
M

B
T.m
Q
BT
(T)
Q
BP
(T)
R
B
(T)
R
A
(T)
1 12,7 6,37 -9,56 -20,45 18,04 38,49 15,6
2 2,24 2,12 -3,19 -6,82 6,01 12,83 5,21
3 8,61 -4,31 6,47 13,84 -12,22 26,06 10,6

Tính toán cốt thép cho bản mặt và bản
đáy
Cấu kiện chủ yếu chịu uốn, tính toán
xác định diện tích cốt thép theo công thức
sau:
A
0
=
n
Rhb
Mk


.
2
0
; Có A
o
ta tính
o
A211

;
Fa=
;
T
o
Ru
hb



Trong đó:
K: Hệ số an toàn của bê tông; lấy k = 1,7
R
u
: Cờng độ chịu uốn của bê tông, với
BT200#, R
u
= 180Kg/cm
2



T
: Cờng độ tiêu chuẩn của cốt thép. Theo
tiêu chuẩn CH55-59, nhóm thép AII có
cờng độ
T
= 2850 kg/cm
2
. Chiều rộng
băng tính toán: b = 100cm
h
0
: chiều cao hữu ích của tiết diện h
0
= h a
(cm); h: chiều cao của tiết diện (cm)
a: lớp bảo vệ tính đến tâm cốt thép chịu kéo
(cm). Chọn a = 4cm.

Bảng tính toán cốt thép của bản mặt và bản đáy
tờng bên

Cấu
kiện
Vị trí
M
(T.m)
A
0

Fa Chọn cốt thép

Bản mặt
1
Nhịp
biên
M
1
0,96 0.007 0.007014 1,59
412/m;
a=25cm
Gối
giữa
M
B

1,42 0,0103 0,010393 2,36
4/m;
a=25cm
2
M
1
2,88 0,021 0,021192 4,82
14/m;
a=25cm
M
B
4,26 0,031 0,031514 7,17
414/m; 214
uốn từ nhịp
Bản đáy
1

M
1
6,37 0,0192 0,019378 6,85
18/m
M
B
9,56 0,0288 0,029213 10,33
418/m; 218
uốn từ nhịp
2
M
1
2,12 0,0064 0,006417 2,27
4/m
M
B
3,19 0,0096 0,009642 3,41
4/m
3
M
1
4,31 0,013 0,013080 4,63
14/m
M
B
6,47 0,0195 0,019686 6,96
414/m; 214
uốn từ nhịp

Kiểm tra ứng suất chính kéo của bản

đáy:
Tính Q cho phần bản đáy phía dới:
Q = 8,61 x 3,50 = 30,14T
22
2
/5,6
7,2
5,17
.09,3
75,9.100
10.14,30
.
cmKG
K
R
cmKG
zb
Q
a
p
ck



Trong đó: R
p
sức kéo dọc trục của BT
M200; R
p =
17,5 KG/cm

2
.
K
a
: hệ số an toàn; K
a
= 2,7
Do đó toàn bộ ứng suất cắt do bê tông
chịu mà không cần bố trí thêm cốt xiên.
c.

Tính nội lực bản chống:
Bản chống tính toán nh một dầm công
xon tiết diện chữ T ngàm tại vị trí bản đáy.
Các lực tác dụng lên bản chống bao
gồm trọng lợng bản thân, áp lực đất phía
trên bản chống, bản đáy và áp lực ngang
của đất tác dụng lên bản chống và bản mặt
tờng trong phạm vi l
k
. Khi tính toán ta bỏ
qua lực dọc, khi đó mômen và lực cắt tại
các mặt cắt I-I
(Mặt cắt chân tờng)
và II
II
(Mặt cắt lng tờng)
chỉ có áp lực ngang
của đất gây nên.
3

1
0
Biểu đồ áp lực đất
Ex
Bản chống
Bản mặt
Bản đáy
II
265
7
0
0
4
5
45
I - I
II II

M
I-I
=2,65.(8,85.8,85.7,55)/6=261,02 T.m
M
II-II
=2,65. mT.63,32
3.2
425,4.425,4.77,3

- Tính toán cốt thép bản chống
+ Tại mặt cắt chân tờng, chiều cao tiết
diện là 8,0 m, chọn chiều dày lớp bảo vệ

tính đến tâm cốt thép chịu lực a = 10 cm.
Vậy h
0
= 8,0 0,1 = 7,9 m.
Chiều dày cánh bản (chiều dày bản
mặt) h
c
= 45 cm. Khi h
c
/h<0,1 thì không xét
ảnh hởng của cánh bản mà tính tờng
chống nh tiết diện chữ nhật kích thớc
bxh.
Với b: chiều rộng của bản chống
h: chiều cao của tiết diện tính toán
h
c
: chiều cao của cánh bản h
c
=
45cm.
Fa=
T
u
Rhb






cos
1
0
; Góc =53
0
cos =
0,602

Cấu
kiện
Đ
o
ạ
n
Vị
trí
M
(T.m)
A
0


F
a
Chọn cốt
thép
Bản
chốn
g
1

M
1
261,02 0,0128 0,0128 36,6
Chọn
528,

M
2
32,63 0,0016 0.0016 4,55
Chọn
228
- Tính toán cốt thép đứng và ngang:

Cốt thép đứng của bản chống chịu lực
kéo rời Z giữa bản chống và bản đáy. Lực
kéo rời này chính bằng phản lực gối khi
tính toán nội lực bản đáy.
Diện tích cốt thép đứng tính theo công
thức

T
zk
Fa

.

(cm
2
/m rộng)
Cốt thép ngang của bản chống chịu

lực kéo rời giữa bản mặt và bản chống,
phơng pháp và công thức tính toán tơng
tự cốt thép đứng. Kết quả tính toán theo
bảng sau:
Cấu
kiện
Đoạn Z (T) Fa Chọn cốt thép
Cốt
thép
đứng
1 38,49 22,9
16, a= 14 cm;
bố trí 2 nhánh
2 12,83 7,65
12, a= 25 cm;
bố trí 2 nhánh
Cốt
thép
ngang
1 5,71 3,41
12, a= 25 cm;
bố trí 2 nhánh
2 17,41 10,2
12, a= 20 cm;
bố trí 2 nhánh

MÆt c¾t t¹i gèi t−êng bªn trµn
§
o
¹

n

1
§
o
¹
n

2
4



1
2
/
m
,

a
=
2
5

4



1
4

/
m
,

a
=
2
5

MÆt c¾t t¹i nhÞp t−êng bªn trµn
2 14/m

§
o
¹
n

1
§
o
¹
n

2
4



1
4

/
m
,

a
=
2
5

4



1
2
/
m
,

a
=
2
5

4
4
3
4
4
3

4
5
699
35 70
§o¹n 3; 330
4 14/m

§o¹n 3; 330

4 14/m
§o¹n 2 §o¹n 1

4 12/m 4 18/m

§o¹n 2
4 12/m 4 18/m

§o¹n 1
3



1
2
/
m

3




1
4
/
m

3



1
2
/
m

3



1
4
/
m


4 16/m

3 12/m

4 16/m


4 12/m

uèn tõ nhÞp
2 28

3 28


5 12/m
4 12/m

4 16/m

8 16/m

AA
BB
2 32


A-A
2
7
7
1100
265 265 265 265
40 40 40 40 40

4 12/m


4 16/m 5 12/m

2 12/m

3 12/m

5 12/m
265
1100
40
4 16/m
265
2 14/m

265
4 14/m

B-B
40

265
3 14/m

40
4
5
5
40
2 28


2 32/m

Chơng III
Tính toán ổn định v kết cấu
tờng chắn trọng lực bằng đá xây
I. Hình thức tờng và sơ đồ tính toán.
Tính toán ổn định, kết cấu tờng nối
tiếp và tờng bên sân tiêu năng cho trờng
hợp:
- Giả thiết đập tràn đợc xây dựng trong
điều kiện nền đá, hai bên vai là đất.
- Phần nối tiếp đập tràn và hai vai là tờng
bên.
- Mặt ngoài thẳng đứng, lng tờng
nghiêng.
- Tờng có chiều cao H=5m.
- Chỉ tiêu cơ lý đất đắp sau tờng:

c
= 1,55 T/m
3


bh
= 2,10 T/m
3

c = 0,3 T/m
2


= 25
o

n = 45%

Sơ đồ tính toán: Tính cho trờng hợp mới
thi công xong.


II. Chọn mặt cắt tờng chắn
Nội dung của việc chọn mặt cắt tờng
chắn đất trọng lực là xác định các kích
thớc hợp lý của mặt cắt thân tờng và mặt
cắt móng. Móng của tờng chắn đất trọng
lực, dù liền khối hoặc tách rời với thân
tờng, đều thuộc loại móng cứng. Do đó,
kích thớc của móng thờng đợc xác định
theo chiều rộng của đáy mặt cắt cơ bản b.
Chiều rộng đỉnh tờng b
o
đợc chọn
theo kinh nghiệm và quy định của quy
phạm. Theo Quy phạm tạm thời thiết kế
tờng chắn đất - QP-23-65 trị số b
o
của
tờng đá xây chọn là 50cm.
Chiều rộng b chọn theo kinh nghiệm
thiết kế: b >= 0,35H = 0,35.5 = 1,75m.

III. thành phần các lực tính toán
- Trọng lợng bản thân tờng:
TH
bb
G 125,152,2.5.
2
25,25,0
2,2
2
'
0
1






- áp lực đất chủ động:
)
2
45( 5,0
022


tgHE =
Ttg
o
o
66,10)

2
25
45(.5.1,2.5,0
22

- Trọng lợng của khối đất đắp đè lên tờng
G
2
= 0,5.(2,25-0,5).5.2,1 = 9,19T
Bảng thông số các lực tác dụng:
TT Tên
Giá trị lực
(T)
Tay
đòn
Mô men
(T.m)
+ - + -
1 E 10,66 1,667 17,16
2 G
11
5,5 0,25 1,38
3 G
12
9,63 1,083 10,43
4 G
2
9,19 1,667 15,31
Tổng


24,32 10,66

27,12 17,16
Nói chung, nền đá có cờng độ chịu tải
lớn nên ít nguy cơ h hỏng do mất ổn định
trợt sâu. Do đó, đối với tờng chắn đất xây
dựng trên nền đá thờng phải kiểm tra ổn
định về hai mặt:
- Trợt phẳng.
- Lật.
III. Tính ổn định trợt phẳng
Trị số hệ số an toàn tính toán theo công
thức:
K
T
T
K
tt
gh
at


Trong đó
:
- T
gh
là tải trọng giới hạn gây trợt
phẳng. Khi tính toán tải trọng giới hạn gây
trợt, các điểm trên mặt trợt và khối đất
trớc tờng (chống lại sự trợt) đợc giả

thiết ở trạng thái cân bằng giới hạn. Do đó
có:
T
gh
= (P-U)tg + b.c + B
bđ

- P là tổng các thành phần thẳng đứng tác
dụng lên tờng chắn vuông góc với mặt
trợt tính toán:
P = G
1
+ G
2
= 24,32 (T)
- U là áp lực đẩy nổi của nớc tác dụng lên
móng: U = 0 do tính toán với trờng mới
hợp thi công xong nên không có nớc.
- E
bđ
= 0 là áp lực bị động của khối đất
trớc tờng chắn
Thay số vào ta đợc:
T
gh
= (24,32-0).tg25
0
+ 2,25.0,3 =
12,02T
- T

tt
là lực gây trợt tính toán, đợc xác
định từ hình chiếu của các lực tác dụng vào
tờng chắn theo phơng mặt trợt:
T
tt
= E = 10,66 T.
- K là hệ số xác định theo công thức
045,1
1
1,1.95,0
.

m
kn
K
nc

Với công trình cấp V có k
n
=1,1
Hệ số điều kiện làm việc m=1
Tổ hợp tải trọng thi công n
c
=0,95
Thay các giá trị vừa tính đợc vào biểu
thức trên ta có:
045,1127,1
66,10
02,12

K
T
T
K
tt
gh
at


Tờng chắn đảm bảo ồn định trợt
phẳng.
IV. Tính ổn định lật
Hệ số an toàn về lật đợc xác định theo tỷ
số sau:
K
M
M
K
l
g
at




Trong đó:
- M
g
là tổng mô men các lực chống lật
quanh mép trớc tờng chắn:

- M
l
là tổng các lực đẩy lật quanh điểm
mép trớc tờng chắn:
- K là hệ số xác định theo công thức
045,1
1
1,1.95,0
.

m
kn
K
nc

Với công trình cấp V có k
n
=1,1
Hệ số điều kiện làm việc m=1
Tổ hợp tải trọng thi công n
c
=0,95
Thay các giá trị vừa tính đợc vào biểu
thức trên ta có:
045,158,1
16,17
12,27




K
M
M
K
l
g
at


Tờng chắn đảm bảo ồn định về lật.
V. Tính cờng độ theo giai đoạn phá
hoại
Nội dung của việc tính toán cờng độ
của tờng chắn là kiểm tra ứng suất trong
thân tờng tại các mặt cắt khác nhau:
Dới tác dụng của trọng lợng bản thân,
của áp lực đất và các loại tải trọng khác,
tờng chắn đất trọng lực bằng đá xây đợc
tính toán nh cấu kiện chịu nén lệch tâm.
Chọn mặt cắt tính toán tại đáy tờng.
Khi đó ta có trị số độ lệch tâm đợc tính
toán nh sau:
m
P
M
e
tt
38,0
32,24
16,1712,27







Đem so sánh hai giá trị e
tt
= 0,38m và
0,225b
tt
= 0,225.2,25 = 0,506 ta thấy
e
tt
= 0,228 0,225b
tt+
= 0,506
Nên ta đi tính toán cờng độ tờng chắn
theo trờng hợp nén lệch tâm bé. Trong
trờng hợp này, vùng chịu kéo không xảy
ra hoặc rất bé có thể bỏ qua khi tính toán.
Khả năng chịu lực của tờng chắn quyết
định bởi cờng độ của vùng chịu nén. Do
đó điều kiện về cờng độ cần đảm bảo có
dạng:
tt
tt
tt
eb
bR

PK
.2
.
.
2
1




Trong đó:
- K
1
là hệ số an toàn của khối xây, với công
trình cấp V và tổ hợp tải trọng cơ bản thì
K
1
= 2,3.
- P
tt
= 24,32T là tổng tải trọng thẳng đứng.
- R là cờng độ chịu nén tiêu chuẩn của
khối xây. Với số hiệu vữa 100 và số hiệu đá
200 tra bảng ta đợc R = 50.
- = 25
0

Thay các giá trị vừa tính đợc vào biểu
thức trên ta có:
K

1
.P
tt
= 2,3.24,32 = 55,94
T
eb
bR
tt
tt
84,83
38,0.225,2
25,2.50
.1
.2
.
2
2






Tờng chắn đảm bảo điều kiện ứng
suất, không bị nứt.
Kết luận:
Tờng chắn đất bằng đá xây đảm bảo
điều kiện ổn định trợt phẳng, lật và ứng
suất.


Chơng III : hớng dẫn sử dụng bảng tính


Bảng tính toán đợc chia làm 3 phần lớn:
- Xác định kích thớc đáy tờng từ
điều kiện ổn định và ứng suất cho phép của
đất nền.
- Xác định diện tích cốt thép trong
các bộ phận tờng chắn trên cơ sơ tính toán
nội lực.
- Tính toán khối lợng chính của
tờng chắn nh: Bê tông M200, khối lợng
thép cho chiều dài 1m tờng từ đó ngời thi
công sẽ tính toán cho toàn bộ khối lợng
của tờng theo chiều dài thực tế.
1. Với chiều cao tờng ta xác định các
kích thớc còn lại từ điều kiện về ổn định
và biến dạng của nền.
Với H=510m
Đất đắp có lực dính C = 0.3kg/cm
2
,
dung trọng khô
c
= 1.55g/cm
3
, độ lỗ rỗng
n=45%, = 25
o


Nền có f = 0,5; 0,6
Chú thích: Các trờng hợp tính toán
nếu không thoả mãn điều kiện khống chế B
0.8H thì không áp dụng tập thiết kế định
hình này mà cần có biện pháp thay đổi thiết
kế tờng chắn
2. Cốt thép
a. Cốt thép bản mặt
Chia bản mặt thành các băng tính
toán nh hình vẽ danh nghĩa mặt cắt bố trí
cốt thép tờng, các giá trị mômen và diện
tích cốt thép tra ở bảng là M
1
(mômen tại
biên), M
b
(mômen tại gối) và Fa tơng ứng.
Chú thích: Các giá trị mômen và
diện tích cốt thép tra bảng đợc tơng ứng
với chiều rộng của băng là 1m
b. Cốt thép bản chống
Trong bản chống có 3 loại cốt thép:
- Cốt thép xiên:
Các giá trị mômen và diện tích cốt
thép tra ở bảng là M mômen và Fa diện tích
cốt thép.
- Cốt thép đứng:
- Cốt thép đứng của bản chống chịu lực
kéo rời Z
t

giữa bản chống và bản đáy. Lực
kéo rời này chính bằng phản lực gối khi
tính toán nội lực bản đáy. Fa là diện tích
cốt thép tơng ứng.
- Cốt thép ngang:
Cốt thép ngang của bản chống chịu lực
kéo rời giữa bản mặt và bản chống, phơng
pháp và công thức tính toán tơng tự cốt
thép đứng. Fa là diện tích cốt thép tơng
ứng.
c. Cốt thép bản đáy
Đối với bản đáy ta chia làm 3 đoạn và
tính toán theo sơ đồ dầm liên tục ngàm một
phần ở các trụ biên(nh đối với bản mặt),
đồng thời bỏ qua ảnh hởng của bản đáy
với bản mặt. Trong đó M
1
là mômen giữa
nhịp, M
b
momen tại gối(ngàm) và Fa là
diện tích cốt thép tại vị trí đang xét tơng
ứng.
3. Một số chỉ dẫn cần thiết về chọn,
bố trí cốt thép và những trờng hợp cần
tính toán bổ sung.

a. Chọn và bố trí cốt thép:

Căn cứ vào diện tích cốt thép tra đợc

ở bảng cho các mặt cắt tính toán của kết
cấu tờng chắn ta tiến hành bố trí, khi đó
cần tuân theo một số chỉ sau đây:
* Đối với cốt thép ở bản mặt và bản đáy
- Cốt thép chịu lực ở bản mặt và bản
đáy không chọn loại đờng kính nhỏ hơn
bằng 12mm. Khoảng cách giữa 2 thanh liền
nhau không nên lấy lớn hơn 25 đến 30mm.
- Trờng hợp diện tích tra bảng tơng
đối lớn thì bố trí cốt thép làm hai lớp để
chọn cốt thép có đờng kính nhỏ, các thanh
có đờng kính lớn đặt ở lớp phía trong và
thanh đờng kính nhỏ đặt ở lớp phía ngoài.
- Để tiết kiệm thép có thể uốn bớt 1 số
thanh cốt thép chịu lực ở nhịp lên gối, trong
trờng hợp đó nên lấy chiều dày bản mặt
không thay đổi từ trên xuống dới hoặc
không đổi từng đoạn theo chiều cao.
* Đối với cốt thép bản chống
- Cốt thép nghiêng của bản chống đặt
dọc theo cạnh nghiêng của bản chống, số
lớp cốt thép có thể 1, 2 hoặc 3. Đờng kính
cốt thép chịu lực lấy không nhỏ hơn 14
không lớn hơn 30(với tờng 5-7m) và
không lớn hơn 36 (với tờng 7-10m).
- Cốt thép đứng của bản chống không
chọn loại có đờng kính nhỏ hơn 10(đối
với tờng cao 5-7m) và đờng kính nhỏ hơn
12(đối với tờng cao 7-10m) và không
nên chọn loại có đờng kính lớn hơn 16.

Khoảng cách giữa các thanh không nên
lấy nhỏ hơn 3thanh/m.
- Cốt thép ngang không nên chọn loại
có đờng kính nhỏ hơn 8 không nên chọn
loại có đờng kính lớn hơn 16. Khoảng
cách giữa các thanh tốt nhất trong khoảng
15 đến 25cm.
- Chiều dài neo của tất cả các loại cốt
thép không nhỏ hơn 30d
- Diện tích cốt thép ngang tại băng dới
cùng của bản chống chịu lực kéo rời giữa
bản mặt và bản chống nên lấy bằng cốt thép
của băng trên.

b. Những trờng hợp cần tính toán bổ sung
Cần tính toán kiểm tra nứt cho những
trờng hợp công trình nằm ở vùng nớc có
tính xâm thực cao.