Tiêu chuẩn ngành 22TCN 219:1994 về Công trình bến cảng sông - Tiêu chuẩn thiết kế

• Số hiệu: 22TCN219:1994
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn ngành
• Nơi ban hành: Bộ Giao thông vận tải
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 1994

Cấp công trình bến	Lượng hàng hóa thông qua cảng (tấn quy ước/ngày đêm)	Lượng hành khách thông qua cảng (hành khách quy ước/ngày đêm)
III	> 750	> 200
IV	< 750	≤ 200

Ghi chú:

1. Để tính đối tượng hàng hóa thông qua cảng từ tấn thực tế ra tấn quy ước có thể dùng các hệ số tính đổi sau đây:

Loại hàng                                                                                                                       Hệ số

- Hàng bao kiện................................................................................................................. 4,6

- Côngtenơ....................................................................................................................... 3,1

- Sắt thép, thiết bị, cấu kiện bê tông cốt thép....................................................................... 3,4

- Than đá.......................................................................................................................... 1,0

- Quặng............................................................................................................................ 1,1

- Gỗ đóng thành kiện......................................................................................................... 2,5

...

...

...

- Muối phân bón không đóng bao........................................................................................ 2,1

- Đá xây dựng, đá dăm, sỏi................................................................................................ 1,3

- Cát và hỗn hợp cát sỏi, bốc xếp bằng cơ giới thủy lực....................................................... 0,6

- Như trên, bốc xếp bằng phương tiện khác......................................................................... 0,8

- Xi măng không đóng bao.................................................................................................. 4,6

- Ngũ cốc không đóng bao.................................................................................................. 2,5

- Sản phẩm dầu không đóng thùng...................................................................................... 1,1

2. Để tính đối tượng hành khách qua cảng từ lượng hành khách thực tế ra lượng hành khách qui ước có thể dùng hệ số tính đổi sau đây:

- Khách đi các địa phương khác hoặc đến từ các địa phương khác...................................... 1,0

...

...

...

- Khách nội thị và ven thị................................................................................................... 0,15

2.3. Công trình bến của các nhà máy đóng mới và sửa chữa tàu sông thuộc công trình cấp III. Công trình bến ở các xưởng đóng mới hoặc sửa chữa tàu nhỏ có thể giảm đi một cấp.

2.4. Các công trình bến làm ra chỉ để dùng trong thời gian thi công hoặc sửa chữa các công trình chính được xếp vào loại công trình cấp IV.

2.5. Các công trình bến có thể nâng lên một cấp so với qui định ở các Điều 2.2 và 2.3 trong những trường hợp sau đây:

- Công trình bến có ý nghĩa đặc biệt quan trọng;

- Công trình bến xây dựng trong những điều kiện tự nhiên bất lợi;

- Lần đầu tiên ứng dụng kết cấu mới.

2.6. Cấp công trình bến cảng sông do cơ quan giao thầu thiết kế qui định trên cơ sở những yêu cầu của các Điều 2.2 ÷ 2.5 và ghi rõ trong văn bản yêu cầu thiết kế giao cho bên nhận thầu.

3. CHỌN KẾT CẤU CÔNG TRÌNH BẾN

...

...

...

Khi so sánh hiệu quả đầu tư giữa các phương án kết cấu công trình bến cần xét đến yếu tố thời gian khi có sự khác nhau về thời hạn đưa công trình vào khai thác.

3.2. Khi chọn kết cấu công trình bến cảng sông cần chú ý đầy đủ đến các đặc điểm về các tác động bất lợi của điều kiện tự nhiên sau đây:

- Dao động mực nước giữa mùa cạn và mùa lũ thường có biên độ rất lớn;

- Dòng chảy trước bến thường có lưu tốc cao, đặc biệt là vào mùa lũ;

- Bờ và đáy sông ven công trình bến chịu tác động bồi xói theo chu trình, phụ thuộc vào quá trình diễn biến của lòng dẫn trên cả đoạn sông.

3.3. Kết cấu công trình bến được chọn phải thỏa mãn tốt nhất các yêu cầu sau:

- Chi phí cho các vật liệu xây dựng chủ yếu (sắt thép, xi măng, gỗ) ở mức thấp nhất;

- Thi công đơn giản, phù hợp với khả năng thực tế của đơn vị thi công;

- Có tuổi thọ công trình phù hợp với thời hạn sử dụng bến qui định trong yêu cầu thiết kế;

...

...

...

3.4. Để chọn kết cấu công trình bến cảng sông có thể tham khảo các điều kiện sử dụng chủ yếu và các kích thước đặc trưng ghi ở Bảng 2 đối với các công trình bến dùng cọc hoặc cọc cừ, và ở Bảng 3 đối với các công trình bến kiểu trọng lực. Ngoài ra cũng xét đến các giải pháp kết cấu khác có khả năng áp dụng trong từng điều kiện cụ thể.

3.5. Trong trường hợp cần thiết phải xem xét các giải pháp kết cấu sau đây khi thiết kế công trình bến:

- Dùng các kết cấu giảm tải hoặc che chắn (bán giảm tải, lăng thể đá giảm tải, màn chắn bằng cọc v.v…);

- Gia tải để làm chặt trước cho đất nền;

- Gia cường hoặc thay đất nền;

Bảng 2

Loại bến cọc hoặc cọc cừ

Các điều kiện sử dụng chủ yếu khi đất có thể đóng được cọc và cọc cừ

Các kích thước chủ yếu

...

...

...

Điều kiện xây dựng và khai thác

Không neo

≤ 6

Không hạn chế

t_cừ = (0,8 ÷ 1,2) H_b

Một tầng neo

4 ÷ 11

...

...

...

h_k = (0,15 ÷ 0,35) H_b

t_­cừ = (0,4 ÷ 0,8) H_b

t_bn = (0,4 ÷ 0,5) H_b

L_n = (1 ÷ 2) H_b

Một tầng neo với kết cấu bên trên

11 ÷ 15

Mực nước thi công thấp hơn điểm gắn thanh neo

H_H = 3 ÷ 6 m

...

...

...

t_­cừ = (0,4 ÷ 0,6) H_b

t_bn = (0,5 ÷ 0,7) H_b

L_n = (1 ÷ 2) H_b

Neo bằng cọc xiên

≤ 10

Dùng chủ yếu khi dải bờ hẹp, khó đặt các trụ neo loại khác

h_k = 0,3 H_b

t_­cừ = (0,6 ÷ 0,9) H_b

...

...

...

i = (1:0,3) ÷ (1:0,4)

Bệ cọc không chịu áp lực đất

Bất kỳ

Mực nước dao động ít

d = 2 ÷ 4 m

Bệ cọc không chịu áp lực đất

Bất kỳ

...

...

...

d = 2 ÷ 4 m

Bảng 3

Loại bến trọng lực

Các điều kiện chủ yếu để sử dụng bến trọng lực

Các kích thước đặc trưng

Chiều cao bến, H_b (m)

Điều kiện xây dựng và khai thác

Khối xếp

...

...

...

Dùng trong những trường hợp hạn hữu

B = (0,5 ÷ 0,8) H_b

Khối khổng lồ

6 ÷ 14

Thi công ngầm dưới nước, có cơ sở chế tạo và khả năng chở nổi bằng đường thủy các khối khổng lồ

B = (0,7 ÷ 0,9) H_b

Cột ống đường kính lớn

...

...

...

Chủ yếu khi thi công ngầm dưới nước

B = (1 ÷ 1,5) H_b

Tường góc có neo trong

≤ 14

Chủ yếu khi thi công trên khô

B = (0,75 ÷ 1) H_b

Cọc cừ có kết cấu neo cứng

...

...

...

Chủ yếu khi thi công ngầm dưới nước

B = (0,8 ÷ 1,5) H_b

Ghi chú: Thi công ngầm dưới nước có nghĩa là thi công khi mực nước cao hơn đáy bến thiết kế, thi công trên khô khi mực nước thấp hơn đáy bến thiết kế.

- Sử dụng các kết cấu phụ trợ (neo, chân khay, gối tựa v.v…)

3.6.. Khi thiết kế bến trên đoạn bờ sông có khả năng bị xói lở thì trong đồ án phải trù định biện pháp gia cố đáy bến hoặc phải tính toán thiết kế bến với cao trình đáy đến độ sâu có thể bị xói lở sau này. Việc chọn một trong hai giải pháp đó phải dựa trên cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thuật.

4. CAO TRÌNH MÉP BẾN, MỰC NƯỚC TÍNH TOÁN, ĐỘ SÂU NƯỚC TRƯỚC BẾN VÀ CHIỀU DÀI BẾN

4.1. Đối với các cảng nằm ven sông, mép bến cần làm đến cao trình ngang với mực nước đỉnh lũ có tần suất tính toán vượt đỉnh lũ cao nhất hàng năm theo qui định ở Bảng 4.

Bảng 4

Cấp công trình bến

...

...

...

II

III

IV

1 (1 lần trong 100 năm)

5 (1 lần trong 20 năm)

10 (1 lần trong 10 năm)

Ghi chú:

Đối với các cảng nằm trên sông chịu ảnh hưởng thủy triều, cao trình mép bến cần kiểm tra theo các qui định tương ứng ở 22TCN-207-92 “Công trình bến cảng biển. Tiêu chuẩn thiết kế”.

4.2. Đối với cảng nằm ven hồ thì, ngoài qui định ở Điều 4.1, cao trình mép bến còn phải cao hơn mực nước dâng bình thường trong hồ ít nhất là 2m.

...

...

...

4.4. Mực nước tính toán là mực nước thấp nhất dùng để xác định độ sâu nước trước bến, lấy theo qui định ở Điều 4.5 đối với các cảng nằm ven sông, và Điều 4.6 đối với các cảng ven hồ.

4.5. Mực nước tính toán đối với các cảng nằm ven sông được xác định theo đường biểu diễn suất bảo đảm mực nước ngày quan trắc nhiều năm. Suất bảo đảm dùng để xác định mực nước tính toán phụ thuộc vào cấp công trình, lấy theo qui định ở Bảng 5.

Cấp công trình bến

Suất bảo đảm theo đường biểu diễn nhiều năm của mực nước ngày, %

II

III

IV

99

97

...

...

...

Ghi chú:

1. Trong trường hợp không đủ số liệu quan trắc nhiều năm tại địa điểm xây dựng thì cho phép tính chuyển từ các trạm mực nước trên cùng đoạn sông.

2. Đối với cảng nằm trên sông chịu ảnh hưởng thủy triều, mực nước tính toán còn kiểm tra theo các qui định của 22 TCN-207-92 “Công trình bến cảng biển. Tiêu chuẩn thiết kế”.

4.6. Mực nước tính toán đối với các cảng ven hồ thì mực nước thấp nhất khi hồ được tháo nước đến mức tối đa.

4.7. Độ sâu nước trước bến được xác định tùy thuộc vào mớn nước của tàu, bè tính toán và các giá trị dự phòng cần thiết về độ sâu, theo công thức (1):

H = T + z₁ + z₂                                  (1)

Trong đó:

T – mớn nước của tàu, bè tính toán (m);

z₁ – dự phòng chạy tàu tối thiểu, xác định theo Bảng 6.

...

...

...

Mớn nước của tàu bè tính toán, (m)

Dự phòng chạy tàu tối thiểu, z₁ (m)

Tàu sông, sà lan tự hành và không tự hành

Bè mảng (không phụ thuộc loại đất ở đáy)

Đất sét, cát, sỏi

Đá khối, đá vụn thô

< 1,5

1,5 – 3,0

> 3,0

...

...

...

0,2

0,2

0,2

0,2

0,3

0,2

0,3

0,3

z₂ = 0,3 m – dự phòng cho sa bồi và hàng rơi vãi, cho độ nghiêng lệch tàu khi bốc xếp hàng không cân đối, cho sóng và nước rút do gió.

...

...

...

4.9. Khi xác định chiều dài bến phải căn cứ vào chiều dài tàu tính toán, kiểu cấu tạo của bến, cách bố trí tuyến bến trong cảng, đồng thời cũng phải lưu ý đến khả năng thông qua và công nghệ bốc xếp.

Đối với các bến nằm trên cùng một tuyến bến chung thì khoảng trống giữa các tàu neo đậu ở hai bến cạnh nhau phải lấy theo bảng 7.

Bảng 7

Kiểu cấu tạo bến

Khoảng trống giữa các tàu neo đậu ở hai bến cạnh nhau, m

Tàu tự hành có chiều dài (m)

Tàu không tự hành có chiều dài (m)

> 100

65 – 100

...

...

...

> 100

65 – 100

< 65

- Thẳng đứng hoặc nửa dốc nghiêng.

15

10

8

20

15

...

...

...

- Dốc nghiêng và dốc nghiêng có các trụ riêng rẽ.

20

15

10

25

20

15

- Bến phao

25

...

...

...

15

25

20

15

Ghi chú:

1. Đối với các bến cấu tạo từ các trụ, các hệ cọc cao hoặc các phao riêng rẽ, hoặc bến của các nhà máy đóng mới và sửa chữa tàu sông thì chiều dài bến được xác định căn cứ vào cách bố trí tàu neo đậu ở bến và các yêu cầu khai thác.

2. Nếu theo yêu cầu công nghệ mà tàu phải di chuyển dọc bến trong quá trình bốc xếp thì phải tăng chiều dài bến để đủ cho đoạn di chuyển này.

5. CÁC QUY ĐỊNH CHỦ YẾU VỀ TÍNH TOÁN

Các nguyên tắc tính toán

...

...

...

Nhóm một gồm các trạng thái giới hạn làm mất khả năng chịu lực và hoặc làm cho bến không còn sử dụng được nữa.

Nhóm hai gồm các trạng thái giới hạn gây trở ngại cho việc khai thác bình thường của bến.

Theo nhóm I phải thực hiện các tính toán sau đây:

- Độ bền và độ ổn định chung của công trình;

- Độ bền và độ ổn định của các cấu kiện và các nút liên kết của công trình;

- Biến dạng của các cấu kiện có ảnh hưởng đến độ bền của các kết cấu chịu lực của công trình (gối neo trong các bến tường cừ có neo v.v…)

Theo nhóm II phải thực hiện các tính toán sau đây:

- Biến dạng của công trình và các cấu kiện công trình;

- Hình thành và mở rộng vết nứt trong các cấu kiện bê tông và bê tông cốt thép;

...

...

...

5.2. Tính toán phải tiến hành với các tải trọng tính toán và các đặc trưng tính toán của đất nền và của vật liệu, xuất phát từ các điều kiện:

- Theo nhóm I các trạng thái giới hạn

                     (2)

- Theo nhóm II các trạng thái giới hạn:

                              (3)

Trong đó:

n_c – hệ số tổ hợp tải trọng, lấy:

n_c = 1 đối với tổ hợp chính.

n_c = 0,90 đối với tổ hợp đặc biệt;

...

...

...

N_p – trị số tính toán của lực tác động tổng quát (tổng các tải trọng, nội lực hoặc ứng suất), biến dạng, bề rộng vết nứt hoặc các thông số khác mà với nó cần đánh giá trạng thái giới hạn trong tính toán này;

m – hệ số điều kiện làm việc, lấy bằng 1,15;

m_d – hệ số phụ điều kiện làm việc, để xét đến tính giả định của sơ đồ tính toán, lấy theo qui định cho từng loại tính toán;

k_n­ – hệ số bảo đảm theo tầm quan trọng của kết cấu, lấy

k_n = 1,20 đối với công trình cấp II;

k_n = 1,15 đối với công trình cấp III;

k_n = 1,10 đối với công trình cấp IV

R – trị số tính toán giới hạn của lực kháng (khả năng chịu lực của nền, của công trình, cấu kiện công trình) hoặc của ứng suất, mô men lực của độ biến dạng cho phép theo điều kiện khai thác, của bề rộng vết nứt hoặc của các thông số khác, được qui định trong các tiêu chuẩn thiết kế tương ứng.

Tải trọng tính toán phải xác định theo các qui định ở các Điều 7.15 – 7.17; đặc trưng tính toán của đất và vật liệu - ở các Điều 6.1, 6.2, 6.5 – 6.8; tổ hợp tải trọng phải lấy theo qui định ở Điều 7.2.

...

...

...

Thông thường thì phương pháp và trình tự thi công phải được chọn sao cho kết quả tính toán cho giai đoạn thi công không đòi hỏi tăng kích thước công trình và các cấu kiện công trình.

5.4. Nếu trong tính toán được phép lấy đặc trưng đất, tải trọng hoặc các thông số khác bằng giá trị bình quân gia quyền trong phạm vi một chiều dài định trước của công trình, thì giá trị bình quân gia quyền này phải tính theo công thức:

                 (4)

Trong đó:

A_tb – giá trị bình quân gia quyền của thông số;

A_i – giá trị của thông số trên đoạn i (lớp i v.v..);

Z_i – chiều dài của đoạn i;

n – Số đoạn có các giá trị khác nhau của thông số trong phạm vi chiều dài định trước.

Tính toán ổn định

...

...

...

- tính toán ổn định chung của công trình;

- tính toán ổn định các cấu kiện riêng rẽ của công trình (cọc cừ, gối neo, kết cấu tầng trên v.v…).

Tính toán ổn định chung của bến phải thực hiện theo chỉ dẫn ở phụ lục 3. Ngoài ra có thể vận dụng các phương pháp tính toán ổn định khác để tính toán kiểm tra so sánh.

Tính toán ổn định các cấu kiện riêng rẽ của công trình phải tiến hành theo qui định riêng về tính toán cho từng kiểu loại công trình bến, trong đó phải xem xét mọi sơ đồ mất ổn định có thể xảy ra đối với cấu kiện, ổn định của bản neo thẳng đứng có thể tính toán theo chỉ dẫn ở Phụ lục 4.

Nếu nền công trình là một mái dốc tự nhiên hoặc nhân tạo thì phải tiến hành tính toán ổn định mái dốc theo sơ đồ trượt sâu phù hợp với qui định của TCVN 4253-86 “Nền công trình thủy công. Tiêu chuẩn thiết kế”.

Tính toán độ bền

5.6. Tính toán độ bền phải thực hiện theo nhóm I các trạng thái giới hạn phù hợp với qui định của các tài liệu tiêu chuẩn thiết kế về kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thủy công, kết cấu thép, kết cấu bằng đá, kết cấu gỗ và các tiêu chuẩn khác (xem Phụ lục 1).

Nội lực được xét đến trong tính toán độ bền các cấu kiện công trình và các nút liên kết phải được xác định có xét đến sự kết hợp chịu lực giữa kết cấu và đất lấp hoặc đất nền theo qui định về tính toán từng loại công trình bến. Khi xét đến độ biến dạng chung của đất và kết cấu thì độ cứng B của các cấu kiện bê tông cốt thép phải được xác định có xét đến tính dẻo của bê tông và khả năng xuất hiện các vết nứt ở vùng chịu kéo của cấu kiện theo công thức sau đây:

                    (5)

...

...

...

q – hệ số, lấy theo bảng 8;

E_b – mô đun đàn hồi ban đầu của bê tông, lấy theo TCVN 4116-85 “Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thủy công. Tiêu chuẩn thiết kế”.

J_n – mô men quán tính của tiết diện tính đổi của cấu kiện đối với trọng tâm tiết diện (xem Phụ lục 5).

Bảng 8

Đặc trưng của cấu kiện bê tông cốt thép

Hệ số q khi chịu tác động của

Tải trọng ngắn hạn

Mọi tải trọng khác

1. Có khả năng chống nứt (ứng suất trước và không ứng suất trước)

...

...

...

0,60

2. Ứng suất trước một phần, không có khả năng chống nứt.

0,70

0,50

3. Không ứng suất trước, không có khả năng chống nứt

0,50

0,35

5.7. Độ bền của kết cấu neo (bản neo thẳng đứng, thanh neo và các nút liên kết) có thể tính toán theo chỉ dẫn ở Phụ lục 4.

5.8. Khi tính toán dầm mủ và các cấu kiện bê tông cốt thép lắp ghép có tiết diện chữ nhật và chữ T của bến tường cừ, bến tường góc, kết cấu tầng trên thì nội lực trong các cấu kiện do lực va của tàu khi cập vào công trình có thể xác định theo các chỉ dẫn ở Phụ lục 6.

...

...

...

5.9. Tính toán về biến dạng của công trình bến và các cấu kiện riêng rẽ (trừ bản neo trong bến tường cừ) phải thực hiện theo nhóm II các trạng thái giới hạn phù hợp với qui định tính toán của từng loại công trình bến.

Tính toán về biến dạng của bản neo trong bến tường cừ có neo phải thực hiện theo nhóm I các trạng thái giới hạn, tham khảo các chỉ dẫn ở Phụ lục 4.

5.10. Đối với các công trình bến xây dựng trên đất cát và đất vụn thô (trừ bến tường cừ không neo) thì tính toán về biến dạng phải thực hiện đối với tác động của hoạt tải, còn trong số các tải trọng thường xuyên chỉ xét tải trọng trên mặt bãi (hoặc mặt bến) do trọng lượng của các kết cấu cố định.

Ghi chú: Trong tính toán về biến dạng không xét đến độ lún của lớp đệm.

5.11. Trị số biến dạng giới hạn của từng loại công trình bến phải lấy theo Bảng 9.

Bảng 9

Kết cấu bến

Trị số giới hạn của

Độ lún bình quân S_ơh

...

...

...

Góc nghiêng bình quân của mặt tường ω_ơh (radian)

1. Cừ không neo

2. Cừ một tầng neo

a) cừ thép

- ở cao độ đỉnh tường

- ở cao độ điểm neo

b) cừ BTCT

- ở cao độ đỉnh tường

- ở cao độ điểm neo

...

...

...

a) khi có đường sắt và đường cần cẩu

b) không có đường sắt và đường cần cẩu

-

-

-

-

...

...

...

15

20

0,02 H_b

8

(1,15 H_g-h_k) 0,008

...

...

...

(1,15 H_b-h_k) 0,005

5 (đỉnh tường)

8 (đỉnh tường)

-

-

...

...

...

-

-

0,005

0,008

Ghi chú: Chiều cao bến H_b và chiều cao đoạn hẵng h_k tính bằng cm.

5.12. Đối với các công trình bến trọng lực kiểu tường góc, khối xếp, khối khổng lồ thì không cần tính toán về biến dạng nếu ở nền không có các lớp kẹp thuộc loại đất yếu (E < 5MPa, tức E < 50 kG/cm^2), độ lệch tâm e của điểm đặt hợp lực tất cả các tải trọng không vượt quá B/5 đồng thời đảm bảo điều kiện sau:

P_tp = R_A;                          (6)

Trong đó:

...

...

...

;                         (7)

R_A – áp lực giới hạn trên đất nền, xác định theo công thức:

                                                      (8)

P – tổng các thành phần thẳng đứng của các tải trọng trong phạm vi bề rộng B trên một đơn vị chiều dài công trình (với các hệ số vượt tải cho nhóm II các trạng thái giới hạn);

h_d – bề dày của lớp đệm (hoặc của chân khay lớp đệm) dưới mép công trình về phía khu nước;

 - tương ứng là trọng lượng riêng của đất nền dưới lớp đệm và trọng lượng riêng của vật liệu làm lớp đệm;

m₁ – hệ số điều kiện làm việc;

• khi thi công trên khô, lấy

m₁ = 0,8 đối với cát pha bụi bão hòa nước;

...

...

...

• khi thi công ngầm dưới nước, lấy:

m₁ = 0,7 đối với cát pha bụi;

m₂ = 0,9 đối với các loại đất khác;

A₁, A₂­, D – hệ số không thứ nguyên, lấy theo bảng 10 tùy thuộc vào vị trí số ;

- góc ma sát trong của đất nền;

d – độ chôn sâu của đáy công trình kể từ cao trình đáy thiết kế;

 - lực đỉnh đơn vị của đất dưới đáy lớp đệm.

 (độ)

Hệ số

...

...

...

Hệ số

A₁

D

A₁

D

0

2

...

...

...

6

8

10

12

14

16

18

20

22

...

...

...

0,03

0,06

0,10

0,14

0,18

0,23

0,29

0,36

0,43

...

...

...

0,61

1,00

1,12

1,25

1,39

1,55

1,73

1,94

2,17

...

...

...

2,72

3,05

3,44

3,14

3,32

3,51

3,71

3,93

4,17

...

...

...

4,69

5,00

5,31

5,66

6,04

24

26

28

30

...

...

...

34

36

38

40

42

44

45

0,72

0,84

...

...

...

1,15

1,34

1,55

1,81

2,11

2,46

2,87

3,37

3,66

...

...

...

4,37

4,93

5,59

6,35

7,21

8,25

9,44

10,84

12,50

...

...

...

15,64

6,45

6,90

7,40

7,95

8,55

9,21

9,98

10,80

...

...

...

12,77

13,96

14,64

Nếu trong phạm vi độ sâu bằng  kể từ đáy công trình có loại đất với độ bền bé hơn độ bền của lớp đất bên trên thì cũng cần kiểm tra điều kiện (6) cho cả lớp đất bên dưới bằng cách lấy các đặc trưng của đất có độ bền nhỏ hơn để tính trong các công thức (7) và (8) đồng thời thay các giá trị (B + 2h_d) và (d + h_d) tương ứng bằng các giá trị (B + 2h_d + h₁) và (d + h_d + h₁), trong đó: h₁ – khoảng cách từ đáy lớp đệm đến bề mặt lớp đất có độ bền bé hơn.

Khi xác định áp lực trung bình P_tb trên đất nền cần phải:

a) đưa vào đại lượng P thành phần thẳng đứng của áp lực đất chủ động trên mặt phẳng thẳng đứng vẽ qua mép sau của đáy công trình;

b) đặt hoạt tải trên công trình bắt đầu từ mép bến hoặc từ ranh giới có thể chất tải của bến.

c) lấy mực nước trước công trình ở cao trình tính toán thấp nhất.

Khi xác định áp lực R_A cần chú ý:

...

...

...

b) khi (d + h_d) < 1m, thì trong công thức (8) phải lấy (d + h_d) = 1m,

trừ trường hợp khi nền là cát pha bụi bão hòa nước hoặc đất có chất sét với độ sệt J_L < 0,5, khi đó giá trị (d + h_d) lấy theo thực tế.

Tính toán các cấu kiện bê tông cốt thép theo sự hình thành và mở rộng vết nứt

5.1.3. Tính toán các cấu kiện bê tông cốt thép theo sự hình thành và mở rộng vết nứt phải thực hiện theo nhóm II các trạng thái giới hạn phù hợp với các qui định của TCVN 4116-85 “Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thủy công. Tiêu chuẩn thiết kế”.

Tính toán theo sự hình thành vết nứt được thực hiện:

- đối với các cấu kiện được hạ vào trong đất bằng cách đóng hoặc rung;

- đối với các cấu kiện mặt trước bến tại vùng mà mặt trước bến sẽ chịu kéo dưới tác động của tải trọng khai thác.

Trong mọi trường hợp khác các cấu kiện bê tông cốt thép phải được tính toán theo độ mở rộng vết nứt.

Khi có đủ luận cứ cũng cho phép tính theo độ mở rộng vết nứt đối với các cấu kiện mặt trước bến tại vùng mà mặt trước bến sẽ chịu kéo dưới tác động của tải trọng khai thác, nhưng với điều kiện là cấu kiện đó không hạ vào trong đất bằng cách đóng hoặc rung.

...

...

...

5.15. Trị số giới hạn của độ mở rộng vết nứt phải lấy theo qui định của TCVN 4116-85 “Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thủy công. Tiêu chuẩn thiết kế”; trong các môi trường xâm thực thì trị số giới hạn của độ mở rộng vết nứt phải qui định có xét đến các yêu cầu của các tiêu chuẩn chống ăn mòn cho kết cấu xây dựng (TCVN 3393-85, TCVN 3394-85 và 20 TCN 149-66).

5.16. Khi tính toán theo sự hình thành và mở rộng vết nứt thì nội lực trong các cấu kiện bê tông cốt thép phải được xác định theo qui định về tính toán của từng loại kết cấu bến.

6. CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA VẬT LIỆU VÀ CỦA ĐẤT NỀN

6.1. Các đặc trưng tính toán của vật liệu được xác định bằng cách lấy giá trị tiêu chuẩn của các đặc trưng đó chia cho hệ số an toàn của vật liệu. Các đặc trưng tính toán và đặc trưng tiêu chuẩn của vật liệu được lấy theo các Tiêu chuẩn thiết kế tương ứng cho từng loại kết cấu.

Khi tính toán theo nhóm II các trạng thái giới hạn thì hệ số an toàn của vật liệu được lấy bằng 1.

6.2. Các đặc trưng tính toán của đất được xác định bằng cách lấy giá trị tiêu chuẩn chia cho hệ số an toàn của đất. Giá trị tiêu chuẩn của các đặc trưng của đất và các hệ số an toàn của đất được qui định trên cơ sở các số liệu khảo sát địa chất phù hợp với các qui định của TCVN 4253-86 “Nền các công trình thủy công. Tiêu chuẩn thiết kế”.

Trong các tính toán theo nhóm II các trạng thái giới hạn thì hệ số an toàn của đất được lấy bằng 1.

6.3. Các đặc trưng của đất phải xác định khi cấu trúc và độ ẩm của đất phù hợp với thế nằm tự nhiên và điều kiện khai thác sau này (ví dụ, xét đến sự bão hòa nước của đất sau khi tích nước vào hồ v.v…). Cho phép xác định các đặc trưng của đất cát bằng những phương pháp thí nghiệm hiện trường (xuyên, cắt cánh, các phương pháp địa vật lý v.v…).

6.4. Để tính toán công trình bến cần phải có các đặc trưng sau đây của đất:

...

...

...

- trọng lượng riêng của đất g;

- trọng lượng riêng của đất khô g_k (ở trạng thái tự nhiên và trạng thái độ chặt tối đa);

- trọng lượng riêng của các hạt đất g_s;

- hệ số lỗ hổng e;

- chỉ số dẻo J_p đối với đất có chứa sét;

- chỉ số độ sệt J_L đối với đất có chứa sét;

- độ ẩm G;

- gốc ma sát trong j;

- lực dính đơn vị c;

...

...

...

- hệ số độ chặt a;

- hệ số nở hông m;

- hệ số thấm k_t;

- hệ số dính h (đối với đất có chứa sét);

- hệ số nhả nước n.

Khi bề mặt hố móng (hoặc bề mặt tự nhiên của đáy) cắt qua tầng đất có chứa sét thì phải xác định trị số góc ma sát trong j_n và độ dính đơn vị c_n ở bề mặt này theo như qui định ở Điều 6.8.

Các giá trị tính toán của  cho phép lấy bằng giá trị tiêu chuẩn.

Ghi chú:

Các đặc trưng tính toán j, c, g của đất được ký hiệu là j_I, c_I, g_I  trong các tính toán theo nhóm I các trạng thái giới hạn, và ký hiệu là j_II, c_II, g_II trong các tính toán theo nhóm II.

...

...

...

6.6. Ở các giai đoạn tiền thiết kế cho phép lấy các giá trị tính toán j và c của đất có chất sét thuộc trầm tích đệ tứ theo Bảng 2 của Phụ lục 8.

6.7. Các giá trị của mô đun biến dạng E, hệ số nở hông μ, hệ số thấm k_t, hệ số nhả nước n được xác định tương ứng theo các Bảng 3 ÷ 7 của Phụ lục 8.

6.8. Khi bề mặt hố móng (hoặc bề mặt tự nhiên của đáy) cắt qua tầng đất có chứa sét loại cứng, nửa cứng hoặc dẻo cứng thì các giá trị của j_nI,II và c_­nI,II được xác định theo kết quả thí nghiệm đất loại sét hoàn toàn bão hòa nước bằng phương pháp trượt ban nền.

Trong mọi trường hợp khác, kể cả khi không có số liệu thí nghiệm, cho phép lấy tgj_nI,II = tgj_I,II  nhưng không lớn hơn 0,55; c_nI,II = c_I,II nhưng không lớn hơn 0,005 MPa (0,5 T/m^2).

Trong đó:

 - tương ứng là góc ma sát trong và lực dính đơn vị của đất mà mặt trượt cắt qua (khi tính trượt theo mặt tiếp xúc giữa lớp đệm với đất cát ở nền thì giá trị  của đất cát cho phép lấy tăng lên 1,1 lần).

7. TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG

Các loại tải trọng và các tổ hợp tải trọng

7.1. Các tải trọng và tác động trên công trình bến được phân thành hai loại: thường xuyên và tạm thời (gồm tạm thời tác động kéo dài, tạm thời tác động nhanh và tạm thời đặc biệt).

...

...

...

a) trọng lượng các cấu kiện công trình;

b) tải trọng do các kết cấu, thiết bị và máy móc đặt cố định trên công trình theo yêu cầu công nghệ;

c) trọng lượng đất;

d) áp lực hỏng của đất (chủ động, bị động) có xét ảnh hưởng của tải trọng thường xuyên đặt trên mặt đất;

e) tải trọng do ứng suất trước.

- Tải trọng tạm thời tác động kéo dài gồm:

a) tải trọng trên mặt bến do các phương tiện bốc xếp và vận tải;

b) tải trọng do hàng hóa xếp trên mặt bến;

c) áp lực hông của đất do ảnh hưởng của tải trọng tạm thời trên mặt bến;

...

...

...

- Tải trọng tạm thời tác động nhanh gồm:

­a) tải trọng sống;

b) tải trọng do tàu;

c) tải trọng trong giai đoạn thi công;

d) tải trọng ngang do cần cẩu;

- Tải trọng tạm thời đặc biệt gồm:

­a) phần gia tăng áp lực thấm do hoạt động không bình thường của hệ thống thoát nước và chống thấm;

b) tải trọng động đất.

7.2. Các tính toán được thực hiện cho hai loại tổ hợp tải trọng: tổ hợp cơ bản và tổ hợp đặc biệt.

...

...

...

Tổ hợp cơ bản bao gồm: các tải trọng thường xuyên, các tải trọng tạm thời tác động kéo dài và một tải trọng tạm thời tác động nhanh.

Tổ hợp đặc biệt bao gồm: các tải trọng thường xuyên, các tải trọng tạm thời tác động kéo dài, một tải trọng tạm thời tác động nhanh và một trong số các tải trọng đặc biệt.

Bất cứ tải trọng tạm thời nào tác động có lợi cho trạng thái giới hạn đang xét đều không được đưa vào tổ hợp. Tải trọng phải được đặt tại vị trí bất lợi nhất trong số các phương án đặt tải trọng có thể xảy ra trong thực tế.

Các tổ hợp tải trọng ở giai đoạn thi công và tu sửa công trình phải được qui định phù hợp với trình tự thi công chọn dùng.

Thành phần và tổ hợp tải trọng cho từng loại tính toán được lấy theo qui định tương ứng về tính toán của từng loại công trình bến.

Tải trọng tiêu chuẩn

7.3. Trọng lượng các cấu kiện công trình được xác định căn cứ vào các kích thước hình học và trọng lượng riêng của vật liệu.

Đối với vật liệu đặc thì giá trị tiêu chuẩn của trọng lượng riêng có xét đến lực đẩy nổi của nước có thể lấy bằng:

;                      (9)

...

...

...

g^tc - trọng lượng riêng tiêu chuẩn của vật liệu trong không khí;

 - trọng lượng riêng tiêu chuẩn của nước.

7.4. Tải trọng do các kết cấu, máy móc hoặc thiết bị đặt trên bến theo yêu cầu công nghệ được lấy theo sơ đồ tải trọng, có xét đến sự phát triển trong tương lai của bến.

7.5. Trọng lượng đất xác định theo số liệu khảo sát địa chất công trình.

Trọng lượng của đất lấp lòng bến, của lớp đệm đá, đá dăm hoặc sỏi được xác định theo độ chặt và độ ẩm qui định trong đồ án.

Trọng lượng riêng tiêu chuẩn của đất có xét đến lực đẩy nổi trong nước  được xác định theo công thức:

           (10)

Trong đó:

 - trọng lượng riêng tiêu chuẩn của các hạt đất;

...

...

...

e – hệ số lỗ hổng.

Ghi chú: Khi lập các đồ án thiết kế điển hình cho phép lấy:

- trọng lượng riêng tiêu chuẩn của đất lấp lòng bến của phần nằm trên mực nước: bằng 18kN/m^3 (1,8 T/m^3; của phần nằm dưới mực nước: 10 kN/m^3 (1,0 T/m^3);

- trọng lượng riêng tiêu chuẩn của lớp đệm bằng đá, đá dăm hoặc sỏi nằm dưới mực nước; bằng 11 kN/m^3 (1,1 T/m^3).

7.6. Giá trị tiêu chuẩn của áp lực hỏng của đất (chủ động, bị động) được xác định theo chỉ dẫn ở Phụ lục 9,  trong đó dùng giá trị tiêu chuẩn cho những đại lượng nằm trong các công thức tính toán.

7.7. Tải trọng do lực ứng suất trước của các cấu kiện bê tông cốt thép được xác định theo qui định của TCVN 4116-85 “Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thủy công. Tiêu chuẩn thiết kế”.

7.8. Tải trọng trên mặt bến do các phương tiện vận tải, bốc xếp và do hàng hóa xếp trên bến được xác định căn cứ vào đồ án công nghệ bốc xếp, có xét các yêu cầu của Tiêu chuẩn thiết kế công nghệ. Các trị số tải trọng của các phương tiện vận tải, bốc xếp và hàng hóa do đồ án công nghệ và Tiêu chuẩn thiết kế công nghệ qui định được lấy làm trị số tiêu chuẩn.

Đối với các bến có trang bị cần cẩu cổng giá trị tiêu chuẩn của các tải trọng ở vùng mép bến do cần cẩu và hàng hóa phải lấy không nhỏ hơn các giá trị xác định theo sơ đồ chất tải vùng mép bến trên Hình 1. Chỉ được phép giảm bớt giá trị các tải trọng so với chỉ dẫn ở Hình 1 khi có đủ luận cứ.

a)

...

...

...

b)

Hình 1. Các sơ đồ tải trọng tiêu chuẩn trên vùng mép bến

a. Đối với hàng rời đổ đống;

b. Đối với các loại hàng khác, trừ hàng rời đổ đống;

1. cần cẩu có sức cẩu 16 tấn;

2. đống hàng rời.

Tải trọng do cần cẩu và đoàn tàu hỏa phải được xem là phân bố đều cho cả hai phía: dọc theo đường ray và theo chiều rộng dầm dưới ray cần cẩu hoặc theo chiều dài tà vẹt.

Tải trọng phân bố đều tiêu chuẩn theo chiều rộng đầm dưới ray cần cẩu hoặc theo chiều dài tà vẹt được xác định theo công thức:

...

...

...

Trong đó:

 - tải trọng tiêu chuẩn trên một mét dài (dọc ray) do cần cẩu hoặc đoàn tàu hỏa;

b – bề rộng dầm dưới ray hoặc chiều dài tà vẹt.

Giá trị tiêu chuẩn của tải trọng trên một mét dài (dọc ray) do cần cẩu được phép xác định theo công thức:

               (12)

Trong đó:

 - tải trọng lớn nhất trên một chân cần cẩu;

 - tải trọng có thể đạt đến trên một chân cần cẩu đứng bên cạnh (Hình 2); nếu trên bến chỉ đặt một cần cẩu thì  = 0.

l – chiều dài đoạn phân bố tải trọng dọc theo bến, xác định theo các sơ đồ Hình 2.

...

...

...

Khi tính toán độ bền của tường cừ một tầng neo và bền tường góc thì cho phép thay tải trọng do cần cẩu và đoàn tàu hỏa ở dải mép bến bằng một tải trọng phân bố đều tương đương (q_o). Giá trị hiệu chuẩn q_o phải xác định theo Hình 3 tùy thuộc vào trị số . Bề rộng đặt tải trọng tương đương q_o phải lấy từ đường mép bến vào đến chỗ bắt đầu của bãi chất hàng hóa.

Hình 2. Sơ đồ xác định tải trọng trên một mét dài dưới chân cầu cẩu

a – Sơ đồ tải trọng dưới chân cần cẩu theo hướng chiều rộng bến;

b – Sơ đồ phân bố tải trọng dọc bến dưới một chân cần cẩu;

c – Sơ đồ phân bố tải trọng dọc bến dưới hai chân của hai cần cẩu đứng cạnh nhau.

Bảng 11

Loại cần cẩu

Giá trị tiêu chuẩn của tải trọng trên 1m dài , kN/m (1 kN/m ≈ 0,1 T/m)

...

...

...

Cho đường ray cần cẩu phía trong

- Cần cẩu cổng các loại, sức nâng ≤ 16t (khi các cần cẩu làm việc cạnh nhau)

130 (50)

50 (130)

- Cần cẩu cổng KIM 32-30-10,5 (khi các cần cẩu làm việc cạnh nhau)

180 (50)

50 (180)

- Cần cẩu cổng KIM 80/50 – 19/30 (khi các cần cẩu làm việc cạnh nhau)

210 (100)

...

...

...

- Máy bốc xếp côngtenơ, sức nâng 30,5T (khi chỉ đặt một cần cẩu)

160 (100)

100 (160)

- Cần cẩu chân dê, sức nâng 320t

• Khi đặt đơn độc

• Khi đặt cạnh nhau

300 (250)

360 (300)

...

...

...

250 (300)

300 (360)

Ghi chú: Trong ngoặc là các trị số của  khi chất tải tối đa cho ray cần cẩu phía trong.

7.9. Nếu không có các số liệu cho trước thì giá trị tiêu chuẩn của tải trọng ngang do cần cẩu tác động theo hướng vuông góc với mép bến ra phía khu nước có thể lấy bằng 0,1  (trong đó  - trọng lượng tiêu chuẩn của cần cẩu).

Tải trọng ngang do cần cẩu cho phép đặt ở cao độ đỉnh công trình bến và phân bố đều trên chiều dài một phân đoạn bến.

7.10. Tải trọng trên các bến hành khách do đồ án thiết kế qui định, nhưng trong mọi trường hợp giá trị tiêu chuẩn của tải trọng này không được lấy thấp hơn 20kPa (2T/m^2).

7.11. Áp lực thấm của nước cho phép xác định theo các chỉ dẫn ở Phụ lục 10, trong đó giá trị tiêu chuẩn của lực thấm được xác định khi trong các công thức tính toán cũng dùng các đại lượng theo giá trị tiêu chuẩn.

Đối với các công trình bến kiểu trọng lực có lớp đệm đá hoặc đá dăm dày từ 1m trở lên thì được phép không xét đến áp lực thấm của nước.

7.12. Giá trị tiêu chuẩn của áp lực sóng được xác định theo Tiêu chuẩn thiết kế tải trọng và tác động (do sóng và do tàu) lên công trình thủy.

...

...

...

Hình 3. Giá trị tiêu chuẩn của tải trọng phân bố đều tương đương

a – dùng để xác định mô men uốn;

b – dùng để xác định nội lực trong thanh neo;

H_b – chiều cao bến từ đỉnh công trình đến cao độ đáy thiết kế.

Áp lực sóng khi trước công trình là chân sóng có thể không xét đến trong các trường hợp sau:

- đối với tường cừ không neo khi chiều cao sóng < 0,5m;

- đối với các loại công trình bến khác khi chiều cao sóng < 1,0 m

7.13. Giá trị tiêu chuẩn của các tải trọng do tàu được xác định theo Tiêu chuẩn thiết kế. Tải trọng và tác động (do sóng và do tàu) lên công trình thủy.

Để tính toán các công trình bến cảng sông phải xác định các tải trọng:

...

...

...

b) do lực kéo của các dây neo;

Đối với công trình bến có mặt trước bến là mặt kín thì tải trọng va khi tàu cập bến được xác định theo các chỉ dẫn ở Phụ lục 11. Khi tính toán các công trình bến bằng cọc ván thép thì được phép không xét đến tải trọng này.

7.14. Giá trị tiêu chuẩn của tải trọng động đất được xác định theo Tiêu chuẩn thiết kế các công trình giao thông trong vùng có động đất.

Tải trọng tính toán

7.15. Tải trọng tính toán được xác định bằng cách nhân các giá trị tiêu chuẩn với các hệ số vượt tải.

Trong các tính toán theo nhóm I các trạng thái giới hạn thì các hệ số vượt tải được lấy theo Bảng 12.

Nếu việc kiểm tra khả năng chịu lực của công trình được tiến hành trên cơ sở các trị số đo đạc thực tế về tải trọng, về kích thước các đống hàng hóa xếp trên bến và các giá trị tính toán về trọng lượng riêng của các hàng hóa đó v.v…thì các hệ số vượt tải phải lấy bằng 1.

Trong các tính toán theo nhóm II các trạng thái giới hạn, các hệ số vượt tải được lấy bằng 1.

7.16. Giá trị tính toán của áp lực hông của đất (chủ động, bị động) được xác định theo Phụ lục 9 khu dùng các đặc trưng tính toán của đất và trị số tính toán của các tải trọng.

...

...

...

Bảng 12

Loại tải trọng

Hệ số vượt tải

+ Trọng lượng riêng của các cấu kiện công trình

+ Trọng lượng đất

+ Tải trọng do các phương tiện vận tải và bốc xếp

+ Tải trọng do hàng hóa xếp trên bến

- hàng rời để đống

- các loại hàng khác

...

...

...

. các trường hợp khác

+ Áp lực thấm (thủy tĩnh) của nước

+ Tải trọng do sóng

+ Tải trọng do tàu

+ Tải trọng do lực ứng suất trước

+ Tải trọng động đất

1,05 (0,95)

1,10 (0,90)

1,20

...

...

...

1,30 (1)

1,30

1,20

1,00

1,00

1,20

1,00

1,00

...

...

...

1) Các số ghi trong ngoặc dùng cho trường hợp việc giảm tải trọng sẽ bất lợi hơn cho sự chịu lực của công trình.

2) Nếu trọng lượng đất được tính theo trị số tính toán của trọng lượng riêng của đất thì hệ số vượt tải đối với trọng lượng đất không được đưa vào.

3) Để thuận tiện cho tính toán, hệ số vượt tải đối với đất và hàng rời đổ đống được phép xét đến khi xác định trị số tính toán của trọng lượng riêng của chúng.

7.17. Khi xác định những nội lực tính toán xuất hiện trong quá trình nâng cẩu, vận chuyển và lắp ráp các cấu kiện thì trọng lượng bản thân của các cấu kiện này phải nhân với hệ số động lực bằng 1,3; và trong trường hợp này hệ số vượt tải đối với trọng lượng riêng được lấy bằng 1. Khi có lý do thì hệ số động lực có thể tăng lên đến 1,5.

Các tác động

7.18. Khi tính toán và thiết kế cấu tạo cho công trình bến phải xét đến các tác động chính sau đây:

a) lún, co ngót và từ biến của đất và vật liệu;

b) tác động mài mòn của tàu bè, các vật trôi, v.v…;

c) bào xói đất trước tường bến do dòng chảy, chân vịt tàu v.v…;

...

...

...

7.19. Độ lún của đất phải được xét đến khi chọn sơ đồ tính toán phù hợp với các chỉ dẫn về tính toán của từng loại công trình bến.

7.20. Co ngót và từ biến của bê tông được xét đến theo các qui định của TCVN 4116-85 “Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thủy công. Tiêu chuẩn thiết kế”.

7.21. Tác động mài mòn của tàu bè, các vật trôi v.v… có thể không cần xét đến khi tính toán công trình, nhưng trong những trường hợp cần thiết phải trù định các biện pháp bảo vệ các cấu kiện khỏi các tác động mài mòn.

7.22. Sự bào xói đất trước tường bến do dòng chảy, do hoạt động của chân vịt tàu có thể không cần xét đến khi tính toán công trình, nhưng phải trù định việc đánh giá cô đay trước tường bến theo chỉ dẫn ở Điều 8.13.

7.23. Sự ăn mòn các cấu kiện công trình bến phải xem xét theo yêu cầu của các tiêu chuẩn chống ăn mòn cho kết cấu xây dựng nói ở Điều 5.15. Trong trường hợp đã sử dụng các biện pháp bảo vệ thích hợp và tin cậy thì có thể không cần xét đến ăn mòn đến trong tính toán kết cấu.

8. CÁC YÊU CẦU CHÍNH VỀ CẤU TẠO

8.1. Kết cấu công trình bên phải đảm bảo việc khai thác bình thường và độ tin cậy của công trình. Độ tin cậy của công trình được thể hiện ở các mặt; không làm đình trệ hoạt động, thuận tiện cho sửa chữa, đảm bảo tính nguyên vẹn và tuổi thọ.

8.2. Khi thiết kế các công trình bến bằng bê tông cốt thép lắp ghép phải xét đến các qui định về cấu tạo của TCVN 5574-94 “Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép. Tiêu chuẩn thiết kế”. TCVN 4116-85 “Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thủy công. Tiêu chuẩn thiết kế”.

Các cấu kiện bê tông cốt thép ở mặt trước bến thường nên làm loại có ứng suất trước.

...

...

...

8.4. Hình dạng và kích thước tiết diện các cấu kiện bê tông cốt thép của công trình bến được qui định trên cơ sở so sánh kinh tế - kỹ thuật các phương án. Khi thực hiện điều này cần dựa vào các nguyên tắc sau:

a) để tạo ra tường mặt kín liên tục cho công trình bến thì tiết kiệm nhất là dùng tiết diện chữ T hoặc tiết diện có sườn cho các cấu kiện bê tông cốt thép ở mặt trước bến, với khoảng cách giữa các sườn bằng 1,5 – 2m;

b) cọc cừ tiết diện chữ nhật nên dùng để xây dựng các bến có chiều cao dưới 7,5 m khi có đủ luận cứ về mặt kinh tế - kỹ thuật.

c) phải cố gắng dùng các tiết diện có kích thước lớn nhất trong phạm vi cho phép qui định bởi gabari của các phương tiện vận tải, điều kiện chế tạo và lắp dựng, sức nâng của các thiết bị nâng cẩu;

d) giảm đến mức tối thiểu bề mặt của các cấu kiện chịu tác động xâm thực;

e) bề rộng sườn trong các cấu kiện tiết diện chữ T của mặt trước bến nên giảm đến mức tối thiểu có thể được theo điều kiện bố trí cốt thép trong sườn, còn độ bền và độ chống nứt của tiết diện được đảm bảo bằng cách thay đổi độ cao của sườn;

f) ở những chỗ đặt các chi tiết chờ để gắn thanh neo trong các sườn nên làm các đoạn mở rộng cục bộ để đảm bảo độ bền cho phần ngàm của chi tiết chờ;

g) bề dày các cấu kiện bê tông cốt thép của mặt trước bến phải lấy không nhỏ hơn:

- 10 cm – khi không chịu tải trọng va và mài mòn;

...

...

...

h) trong các cấu kiện phải đặt các vòng móc và các chi tiết chờ để dùng vào việc nâng cẩu và buộc chặt các cấu kiện trong quá trình chế tạo, vận chuyển và lắp dựng.

8.5. Trong các cấu kiện công trình bên phải đặt sẵn các chi tiết chờ và các chi tiết khác cần thiết cho việc liên kết một số cấu kiện của bến hoặc để dùng khi thực hiện các công tác xây lắp (chi tiết chờ để gắn các thiết bị đệm tàu, bulông để gắn búa rung, văng móc để nâng cẩu v.v…).

8.6. Lỗ khoét trong các cừ thép phải có dạng hình tròn hoặc elíp. Các lỗ hình elíp phải bố trí sao cho trục dài của lỗ nằm dọc theo chiều dài cừ.

8.7. Lỗ khoét trong các cừ thép dùng để gắn thanh neo và gắn dầm phân bố chỉ được làm trên các cọc cừ quay lưng về phía khu nước.

8.8. Nối để kép dài cừ thép phải thực hiện bằng cách hàn thêm hai tấm ốp ở hai bên, tấm ốp phải làm có dạng hình thoi với các góc không hàn. Bề rộng tấm ốp phải gần bằng bề rộng các cấu kiện nổi. Các mối hàn phải dừng lại cách chỗ nối giữa hai đoạn cừ 25mm về mỗi phía.

8.9. Các cấu kiện ở mặt công trình bến liền bờ phải neo trong phạm vi 1/3 chiều sâu bến tùy thuộc vào cao trình mực nước thi công, còn các cọc cừ bê tông cốt thép tiết diện chữ nhật phải neo ở đỉnh cừ.

8.10. Khi thiết kế các công trình bến phải trù định:

- các khe biến dạng (khe nhiệt và khe lún – nhiệt);

- các kết cấu thoát nước ngầm (khi cần hạ thấp mực nước ngầm sau công trình);

...

...

...

- các thiết bị neo tàu;

- bảo vệ đất lấp lòng bến không bị trôi qua các khe nối;

- bảo vệ các bề mặt không bị va và mài mòn do tác động của tàu và các vật trôi;

- bảo vệ đáy trước công trình không bị xói vì dòng chảy và chân vịt tàu;

- bảo vệ các cấu kiện công trình không bị ăn mòn;

- các biện pháp đảm bảo thực hiện các qui tắc an toàn kỹ thuật khi làm công tác bốc xếp.

8.11. Kết cấu của khe biến dạng phải đảm bảo sự vị dịch tương đối giữa các phân đoạn bến cạnh nhau, tránh được hiện tượng các phân đoạn bên xô tựa vào nhau khi đất lún.

Khoảng cách giữa các khe biến dạng (chiều dài phân đoạn) được qui định trên cơ sở các điều kiện khí hậu và địa chất, các đặc điểm kết cấu của bến, trình tự thi công, nhưng trong mọi trường hợp không nên lấy quá 30 m.

Đối với các kết cấu kiểu trọng lực thì khoảng cách giữa các khe biến dạng phải được qui định sao cho cấu tạo địa chất nền trên chiều dài một phân đoạn không thay đổi đáng kể.

...

...

...

Khi làm hệ thống thoát nước ngầm kiểu kín trong các công trình cấp III phải bố trí các đường hào đi lại cùng với các giếng kiểm tra cách nhau trên 50 m, đối với các công trình cấp IV cho phép làm hệ thống thoát nước ngầm loại kín với các ống cống có thể thông dọn được qua các giếng kiểm tra.

8.13. Dầm mũ phải liên kết chắc chắn với các cấu kiện mặt trước của bến, phân bố tải trọng tập trung cho các cấu kiện đó. Tùy theo kết cấu bến, dầm mũ phải làm bằng bê tông cốt thép lắp ghép hoặc đổ tại chỗ, và cũng có thể làm bằng thép.

8.14. Thiết bị neo trên bến có thể là bích neo và móc neo. Theo chiều dài và chiều cao bến các bích neo và móc neo phải được bố trí theo yêu cầu công nghệ. Kích thước bích neo được lấy theo thiết kế điển hình tùy thuộc vào trị số lực neo và xét cả các yêu cầu về an toàn kỹ thuật. Trong các kết cấu bến tường cừ các khối gắn bích neo thường phải được neo giữ.

8.15. Việc chống trôi lọt của đất đắp ra phía khu nước bao gồm: đảm bảo độ kín (không trôi lọt đất) của khe nối giữa các cấu kiện ở mặt trước bến, ngăn ngừa sự xói mòn của đất lấp qua lớp đệm bằng đá hoặc đá dăm.

Độ kín (không trôi lọt đất) của khe nối giữa các cấu kiện ở mặt trước bến phải được đảm bảo trên suốt chiều cao bến và xuống đến một độ sâu ≥ 1,5 m kể từ đáy thiết kế.

Khi bến đặt ở nơi mà đáy có khả năng bị xói sâu trên 1m thì giới hạn dưới của kết cấu lèn kín khe nối phải được xác định bằng tính toán.

Khe nối giữa các cấu kiện mặt trước bến được cấu tạo theo một số kiểu như sau:

- dùng các khóa liên kết bằng bê tông cốt thép hoặc thép;

- dùng màn chắn bằng các vật liệu đàn hồi;

...

...

...

- chèn kín bằng các loại nhựa đàn hồi và các biện pháp khác.

Trên Hình 4 là một kiểu kết cấu hợp lý nhất cho khe nối giữa các cọc cừ bê tông cốt thép tiết diện chữ T; kết cấu này đảm bảo độ kín (không trôi lọt đất) của khe nối mà không phải làm lớp lọc ngược ở phía đất đắp.

Hình 4. Kết cấu khe nối kín (không trôi lọt đất)

1. Phần cánh của cọc cừ;

2. Chi tiết đặt sẵn bằng thép góc.

8.16. Việc bảo vệ bề mặt trước bến khỏi bị tàu va vào thường được thực hiện bằng cách dùng các thiết bị đệm tàu. Kết cấu của thiết bị đệm tàu phải bảo vệ được công trình và có thể thay thế dễ dàng trong khi công trình vẫn đang khai thác.

Nên chọn dùng các kiểu kết cấu thiết bị đệm tàu trong các thiết kế điển hình.

8.17. Khi đáy nền trước công trình là đất thì thường phải có biện pháp bảo vệ đáy bến khỏi bị bào xói do dòng chảy hoặc do chân vịt tàu, dải đáy được bảo vệ phải có bề rộng lớn hơn 1/2 bề rộng của tàu tính toán. Lớp bảo vệ đáy có thể làm bằng đá đổ hoặc làm bè chìm bằng các tấm bê tông cốt thép. Lớp đá đổ phải có bề dày ≥ 40 cm và đặt trên một lớp lót bằng đá dăm hoặc sỏi. Bề dày lớp lót phải lấy ≥ 30 cm nếu thi công ngầm dưới nước và ≥ 20 cm nếu thi công trên khô.

...

...

...

- khi xác định độ sâu trước bến đã lấy độ dự phòng cho sa bồi ≥ 0,5 m;

- cọc cừ được đóng sâu ≥ 5m;

- không có cát rời ở lớp mặt đáy bến.

Khi xây dựng bến trên bờ sông bị xói thì phải lập riêng đồ án thiết kế công trình bảo vệ bờ và đáy trước bến.

8.18. Mọi cấu kiện công trình bến, kể cả các chi tiết chôn sẵn, đều phải có lớp phủ chống ăn mòn, không phụ thuộc vào mức độ xâm thực của môi trường.

Chỉ không làm lớp phủ chống ăn mòn ở các đoạn cấu kiện sẽ đổ bê tông liên kết liền khối. Khi môi trường nước không xâm thực thì cũng cho phép không làm lớp phủ chống ăn mòn cho bề mặt trước bến của các cấu kiện bê tông cốt thép.

Việc lựa chọn lớp bảo vệ chống ăn mòn được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu môi trường xâm thực, đặc điểm khí hậu và các điều kiện làm việc của cấu kiện, có xét đến các qui định của các tiêu chuẩn về chống ăn mòn các kết cấu xây dựng. Khi môi trường thuộc loại xâm thực trung bình và xâm thực mạnh thì thiết kế chống ăn mòn cho kết cấu phải do các cơ quan chuyên môn thực hiện.

Các chi tiết lắp sẵn và các chi tiết dùng khi xây lắp phải được bảo vệ bằng lớp mạ kim loại (kẽm và nhôm) nếu môi trường nước thuộc loại không xâm thực.

8.19. Nếu trên các bến chuyên dụng bốc xếp và bảo quản các hàng hóa là hóa chất không bao bì, dễ hòa tan và có tính xâm thực đối với bê tông và kim loại thì mặt bãi phải có kết cấu không thấm nước và phải làm hệ thống dẫn nước từ mặt bến cho chảy ra ngoài phạm vi công trình bến.

...

...

...

8.21. Đất để lấp lòng bến phải lựa chọn trên cơ sở kinh tế - kỹ thuật.

Nên dùng đất cát và đất vụn thô chứa không quá 7% các hạt < 0,1 mm và không quá 5% (theo trọng lượng) các hợp chất hữu cơ và hòa tan.

Độ chặt của đất được qui định bằng hệ số đầm lèn tiêu chuẩn , trong đó  và  tương ứng là trọng lượng riêng của đất khô trong khối đắp và trọng lượng riêng của đất được đầm lèn tới mức tối đa trong máy đầm lèn tiêu chuẩn.

Đất lắp là cát hoặc hỗn hợp cát – sỏi phải có hệ số đầm lèn tiêu chuẩn không nhỏ hơn 0,9.

Ghi chú:

Độ chặt của đất cho phép được qui định bằng hệ số lỗ hổng e, xác định theo công thức:

                (13)

Trong đó:

g_s - trọng lượng riêng của các hạt đất.

...

...

...

Đối với các cọc cừ bê tông cốt thép được hạ bằng búa rung thì mũi cọc phải bọc bằng đế kim loại.

8.23. Nếu bề mặt hố móng cắt qua lớp đất loại sét thì trên taluy hố móng phải làm các bậc thêm rộng 1 – 1,5m.

PHỤ LỤC 1

(Tra cứu)

DANH MỤC CÁC TIÊU CHUẨN CHÍNH DÙNG ĐỂ THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN CÁC CÔNG TRÌNH BẾN CẢNG SÔNG

n/n

Ký hiệu

Tên tiêu chuẩn

...

...

...

TCXD 40-70

Kết cấu xây dựng và nền. Nguyên tắc cơ bản để thiết kế.

2

TCXD 21-72

Móng cọc

3

TCXD 44-70

Kết cấu thép

4

...

...

...

Kết cấu gỗ

5

TCXD 57-73

Tường chắn các công trình thủy công

6

TCVN 1771-75

Đá dăm, sỏi dăm, sỏi dùng trong xây dựng

7

TCVN 2737-78

...

...

...

8

TCVN 3993-85

Chống ăn mòn trong xây dựng. Kết cấu BT và BTCT. Nguyên tắc cơ bản để thiết kế.

9

TCVN 3394-85

Chống ăn mòn trong xây dựng. Kết cấu BT và BTCT. Phân loại môi trường xâm thực.

10

TCVN 4116-85

Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thủy công. Tiêu chuẩn thiết kế.

...

...

...

TCVN 4253-86

Nền các công trình thủy công. Tiêu chuẩn thiết kế.

12

TCVN 5574-91

Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép. Tiêu chuẩn thiết kế.

13

20 TCN 45-78

Nền nhà và công trình. Tiêu chuẩn thiết kế.

14

...

...

...

Quy trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn.

15

20 TCN 149-86

Bảo vệ kết cấu xây dựng khỏi bị ăn mòn

16

22 TCN 207-92

Công trình bến cảng biển. Tiêu chuẩn thiết kế.

17

22 TCN

...

...

...

18

22 TCN

Công trình giao thông trong vùng có động đất. Tiêu chuẩn thiết kế.

19

Quy trình kênh biển. Bộ Giao thông vận tải ban hành theo Quyết định 115/QĐ-KT4 ngày 12/2/1976.

20

Điều lệ quản lý đầu tư và xây dựng. Ban hành kèm theo Nghị định số 177/CP ngày 20-10-1994.

...

...

...

PHỤ LỤC 2

(Bắt buộc)

CÁC YẾU TỐ VỀ VỊ TRÍ VÀ ĐỘ SÂU LỖ KHOAN (HOẶC XUYÊN) KHI KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH

1. Khoảng cách giữa các lỗ khoan (hoặc xuyên) trong phạm vi một mặt cắt trầm tích địa chất được phép lấy theo qui định ở Bảng 1, nhưng trong mọi trường hợp số lượng lỗ khoan (hoặc xuyên) trong một mặt cắt không được ít hơn 3.

Ghi chú:

Việc đánh giá sơ bộ và cấu trúc địa chất của khu vực xây dựng được thực hiện trên cơ sở các tài liệu khảo sát đã làm trước đó, các tài liệu lưu trữ v.v…

2. Độ sâu trung bình của lỗ khoan (hoặc xuyên) được lấy bằng (H_b + h_dh): đối với bến tường cừ không neo thì lấy ≥ 1,5 H_b (trong đó H_b – chiều cao tự do của tường kể từ đỉnh công trình đến cao độ đáy thiết kế; h_dh – chiều cao của đống hàng rời đổ trên bến.

Độ sâu lỗ khoan (hoặc xuyên) có thể tăng hoặc giảm so với trị số trung bình nêu trên phụ thuộc vào độ phức tạp của cấu trúc địa chất ở điểm xây dựng, tính chất và cường độ tải trọng trên bến.

3. Để đánh giá cấu trúc địa chất công trình của các lớp đất nằm sâu hơn thì trong phạm vi vùng xây dựng bến phải có một lỗ khoan (xuyên) có độ sâu gấp 1,5 – 2 lần độ sâu trung bình nêu trên, còn nếu đã phát hiện thấy đá gốc thì phải khoan vào tầng đá gốc ít nhất là 2m.

...

...

...

5. Khoảng cách giữa các mặt cắt trầm tĩnh địa chất phải lấy theo qui định ở Bảng 1, nhưng trong mọi trường hợp phải có ít nhất ba mặt cắt ngang và ba mặt cắt dọc. Các mặt cắt phải bố trí sao cho các lớp đất yếu đều nằm trong phạm vi khảo sát.

Mặt cắt địa chất chủ yếu theo hướng dọc phải đặt tại tuyến mép bến, các mặt cắt dọc khác phải nằm về hai phía của mặt cắt chủ yếu này.

Bảng 1

Điều kiện địa chất công trình

Khoảng cách (m) giữa

Các lỗ khoan (xuyên) trong một mặt cắt

Các mặt cắt ngang

Các mặt cắt dọc

1. Một yếu tố địa mạo; địa hình khá đồng nhất; không quá ba lớp đất với độ dày các lớp không đổi; tầng đá gốc trong đới hoạt động có bề mặt không bị chia cắt; không có các quá trình địa vật lý.

...

...

...

2. Một số yếu tố địa mạo; địa hình không đồng nhất; không quá năm lớp đất với độ dày thay đổi từ từ; tầng đá gốc trong đới hoạt động có bề mặt bị chia cắt ở mức độ ít; các hiện tượng địa vật lý phát triển ở mức độ hạn chế.

3. Một số yếu tố địa mạo; địa hình chia cắt mạnh; các lớp đất với độ dày thay đổi lớn; tầng đá gốc trong đới hoạt động có bề mặt bị chia cắt mạnh; các quá trình địa vật lý phát triển rộng.

...

...

...

Ghi chú: ở tử số là con số cho giai đoạn nghiên cứu tiền khả thi và nghiên cứu khả thi; ở mẫu số - giai đoạn thiết kế kĩ thuật và kỹ thuật thi công.

PHỤ LỤC 3

(Khuyến nghị)

TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CHUNG

1- Tính toán công trình bến về mặt ổn định chung bao gồm:

- tính toán ổn định công trình theo sơ đồ trượt phẳng (chỉ định đối với các bến trọng lực);

- tính toán ổn định công trình theo sơ đồ trượt sâu (đối với mọi loại kết cấu bến).

2- Tính toán ổn định công trình theo các sơ đồ trượt phẳng và trượt sâu được thực hiện theo nhóm I các trạng thái giới hạn, xuất phát từ điều kiện sau:

...

...

...

Trong đó:

n_c = hệ số tổ hợp tải trọng, lấy bằng:

1,0 – đối với tổ hợp cơ bản;

0,9 – đối với tổ hợp đặc biệt;

0,95 – đối với tổ hợp tải trọng trong thời gian thi công;

N_p và R – tương ứng là lực gây trượt tổng hợp và lực kháng giới hạn, xác định khi tính toán ổn định theo sơ đồ trượt phẳng theo chỉ dẫn ở Mục 7, còn khi tính toán ổn định theo sơ đồ trượt sâu thì theo chỉ dẫn ở Mục 14;

m – hệ số điều kiện làm việc, lấy bằng: 1,15;

m_d – hệ số phụ điều kiện làm việc, lấy theo các Mục 7, 12, 16 tùy thuộc vào phương pháp tính toán;

k_n­ – hệ số đảm bảo theo tầm quan trọng của kết cấu, lấy bằng:

...

...

...

1,15 đối với công trình cấp III;

1,1 đối với công trình cấp IV.

3- Tính toán ổn định chung của công trình phải thực hiện cho điều kiện bài toán phẳng hoặc bài toán không gian. Bài toán không gian phải được xem xét khi  hoặc , cũng như trong những trường hợp khi mặt cắt ngang công trình, tải trọng, điều kiện địa chất thay đổi trong phạm vi một chiều dài < 3B hoặc < 3(H_h + 1) . Trong đó: L và B là chiều dài và chiều rộng công trình;

H_b – chiều cao tường kể từ đỉnh công trình đến cao độ đáy thiết kế: t – độ chôn sâu của công trình (cọc cừ) kể từ cao độ đáy thiết kế.

Đối với bài toán phẳng các tính toán được thực hiện cho 1m chiều dài công trình; còn đối với bài toán không gian – cho suốt chiều dài công trình hoặc chiều dài đoạn đang xét.

Ghi chú:

Khi tính toán ổn định chung cho điều kiện bài toán không gian, tức là trong trường hợp  hoặc , trong thành phần lực kháng cần cộng thêm vào lực ma sát và lực dính ở các mặt bên của lăng thể đất trượt.

Lực ma sát cho phép lấy bằng tích số giữa thành phần nằm ngang của áp lực hông của đất tác dụng trên mặt bên của lăng thể trượt với hệ số ma sát, lấy bằng  (trong đó:  - góc ma sát trong của đất ở mặt bên của lăng thể sụt trượt).

Lực dính được xác định bằng tích số giữa lực dính đơn vị của đất với diện tích mặt bên của lăng thể trượt trong phạm vi có xét đến lực dính.

...

...

...

a) lực kháng và tải trọng được xác định với cùng một cao trình mực nước.

b) tải trọng neo cho phép phân bố đều theo chiều dài công trình trên đoạn bến nằm giữa hai bích neo;

c) các tổ hợp tải trọng được lấy theo qui định ở Điều 7.2;

d) nếu mặt trượt (sụt) đi qua hai mặt tiếp giáp giữa hai lớp đất, thì trên mặt trượt cần lấy các đặc trưng của lớp đất xấu hơn; nếu không thể nhận biết được lớp đất nào là lớp đất xấu hơn thì phải tính toán ổn định hai lần theo các đặc trưng của lớp này rồi đến lớp kia; nếu mặt trượt trùng với bề mặt của một hố móng có bậc thềm (xem Điều 8.23) thì trên mặt trượt trong phạm vi các bậc thềm phải lấy các đặc trưng của đất lấp;

e) nếu bên dưới các đống hàng rời đổ trên bến là một kết cấu có khả năng loại trừ việc truyền tải trọng ngang từ đống hàng rời xuống đất nền thì tải trọng do hàng hóa phải xem là tải trọng phân bố thẳng đứng; nếu không có một kết cấu như vậy thì đống hàng rời được xem như là đất có đặc trưng tương ứng với các loại hàng rời đổ đống đó;

f) nếu mái dốc của đống hàng rời có góc nghiêng ρ_dh lớn hơn góc ma sát trong j_I,dh của hàng rời đổ đống thì phải lấy lực dính đơn vị của hàng rời đổ đống bằng , trong đó a_c – hệ số, xác định theo đồ thị trên Hình 1 (đối với các giá trị trung gian của ρ_dh thì hệ số a_c được xác định bằng nội suy tuyến tính);  - trọng lượng riêng của hàng rời đổ đống; h_dh – chiều cao đống hàng;

g) đối với đống hàng rời đổ trên bến có chiều cao h_dh = 20m và góc của hai mái dốc ρ = 45^o thì góc nghiêng α_gh (so với đường thẳng đứng) của mặt trượt (sụt) nguy hiểm nhất được xác định cho mặt thẳng đứng tính toán theo đồ thị ở Hình 2 tùy thuộc vào trị số I_dh và góc ma sát trong  của loại hàng đổ đống (với giá trị trung gian của  thì trị số α_gh được xác định nội suy tuyến tính).

Hình 1. Đồ thị xác định hệ số a_c

...

...

...

Hình 2. Đồ thị để xác định góc α_gh trong đống hàng rời

Tính toán ổn định công trình theo sơ đồ trượt phẳng

5- Khi tính toán ổn định công trình theo sơ đồ trượt phẳng thì xem xét khả năng trượt của công trình dưới tác động gây trượt của lăng thể đất phía sau công trình (lăng thể sụt) theo các mặt tiếp xúc sau đây (Hình 3):

- giữa công trình và đất nền (khi không làm lớp đệm ở nền công trình);

- giữa công trình với lớp đệm;

- giữa lớp đệm với đất nền.

Khi công trình hoặc lớp đệm có đáy không phẳng thì xem xét ổn định trượt theo các mặt nằm ngang vẽ qua các đoạn nằm ngang của đáy, và theo các mặt nằm nghiêng cắt qua lớp đệm, chân khay lớp đệm hoặc đất nền (Hình 3);

Lăng thể sụt được giới hạn bởi một bên là mặt phẳng tính toán (2), qua đó áp lực đất được truyền lên công trình và một bên là mặt sụt (3) vẽ qua giao điểm giữa mặt tính toán với mặt trượt (Hình 3).

Ghi chú:

...

...

...

Hình 3. Các mặt trượt đặc trưng đối với các công trình có đệm ở nền

a- đệm trần; b- đệm chim; c- đệm có chân khay phía trước; d- đệm có chân khay phía sau; J- lớp đệm; 2- mặt phẳng tính toán; 3-mặt sụt; I-I, II-II, III-III – các mặt trượt đặc trưng.

6- Tính toán ổn định theo sơ đồ trượt phẳng khi không có áp lực nước thấm (do chênh giữa mực nước trước bến và mực nước ngầm) được thực hiện khi mực nước trước công trình ở vị trí cao nhất, còn khi có áp lực nước thấm thì phải tính toán để chọn vị trí bất lợi nhất của mực nước trước công trình.

7- Khi dùng công thức (1) để tính toán ổn định công trình theo sơ đồ trượt phẳng thì lấy m_d = 1, còn các đại lượng N_p và R cho 1m dài công trình được xác định theo công thức sau:

- khi mặt trượt nằm ngang (Hình 4)

                                                                                 (2)

                                                      (3)

- khi mặt trượt nghiêng ra phía khu nước (Hình 3c)

...

...

...

   (5)

- khi mặt trượt nghiêng về phía khối đất lấp (Hình 3d):

                                                          (6)

   (7)

Trong đó:

E_a.n và E_a.d – thành phần ngang và thành phần đứng của áp lực đất chủ động tác động lên mặt phẳng tính toán từ mặt trượt trở lên, xác định theo chỉ dẫn ở Mục 8;

T_n và T_d – tổng các thành phần ngang và tổng các thành phần đứng của các tải trọng đặt trực tiếp vào công trình, trong đó gồm các tải trọng tạm thời tác động kéo dài (trừ áp lực hông của đất) và một trong các tải trọng tác động nhanh;

P – tổng các thành phần đứng của các tải trọng trên mặt trượt, lấy bằng:

                                                    (8)

...

...

...

G_d và G_Id – trọng lượng của khối đất và của lớp đệm sẽ bị trượt cùng với công trình, tính với hệ số đảm bảo của tải trọng là n = 0,9;

E_n.n và E_n.d – thành phần ngang và thành phần đứng của áp lực đất bị động tác động lên mặt phẳng tính toán từ mặt trượt trở lên, xác định theo chỉ dẫn ở Mục 9;

b – góc nghiêng của mặt trượt so với đường nằm ngang;

 và  - các đặc trưng của đất ở mặt trượt, xác định theo các khuyến nghị ở Điều 6.8;

F- diện tích của mặt trượt trong phạm vi cần xét lực dính;

Q₁ – thành phần ngang của lực kháng trượt do kết cấu tạo ra (thanh neo, cọc v.v…) được xét đến khi các bộ phận kết cấu đó bị mặt sụt cắt qua, xác định theo chỉ dẫn ở Mục 10;

k – số lượng các bộ phận kết cấu bị mặt sụt cắt qua.

Hình 4. Tính toán ổn định công trình theo sơ đồ trượt phẳng

...

...

...

Khối đất và lớp đất đệm sẽ trượt cùng với công trình là khối lượng nằm giữa một bên là mặt phẳng thẳng đứng vẽ qua cạnh trước của đế và một bên là mặt phẳng tính toán tiếp nhận áp lực đất chủ động.

Nếu mặt trượt đi qua các lớp đất không đồng nhất thì trong các công thức (3), (5), (7) cho phép lấy các giá trị bình quân gia quyền  và , tính theo khuyến nghị ở Điều 5.4 của Tiêu chuẩn này.

8. Thành phần ngang E_a.n và thành phần đứng E_a.d của áp lực đất chủ động được xác định theo Phụ lục 9. Khi xác định các thành phần áp lực này, ngoài các chỉ dẫn ở Mục 4 (c-g) trên đây còn phải xét các điều sau:

a) Mặt phẳng tính toán phải lấy như sau:

- trong phạm vi chiều cao lớp đệm: là mặt phẳng thẳng đứng vẽ qua mặt sau của đế công trình;

- trong phạm vi chiều cao công trình: là bề mặt mà ở đó đại lượng  có giá trị nhỏ nhất.

Hình 5. Sơ đồ các mặt phẳng tính toán khả dĩ

a- khi mặt sau thẳng đứng; b,c- khi mặt sau gãy khúc; d, e - ở đoạn kết cấu tầng trên; f- khi mặt sau có hình dạng phức tạp; 1- mặt phẳng tính toán khả dĩ.

...

...

...

Nếu mặt bến là mặt phẳng nằm ngang và trên biển là tải trọng phân bố đều q thì vị trí của mặt phẳng tính toán trong đất cát có góc nghiêng ε_gh là so với đường thẳng đứng có thể xác định theo đồ thị Hình 6 mà không cần tính chọn.

b) Tải trọng tạm thời do các phương tiện vận tải và bốc xếp, do hàng hóa xếp trên bến được được đặt trong phạm vi từ mặt phẳng tính toán trở vào.

c) Nếu bề mặt hố móng cắt qua lớp đất loại sét và góc nghiêng của mái dốc lớn hơn góc ma sát trong của đất đó thì áp lực chủ động của đất cũng được xác định như hướng dẫn ở các điểm a, b trên đây, xuất phát từ khả năng sụt của đất ở phía sau công trình theo theo bề mặt hố móng. Trong tính toán này lấy góc ma sát trong của đất ở bề mặt hố móng là  và lực dính đơn vị là , trong đó  và  là các đặc trưng của đất loại sét xác định theo Điều 5.4 của Tiêu chuẩn này, có xét đến các khuyến nghị ở Mục 4, d trên đây.

d) Đối với các công trình có neo ngoài thì áp lực chủ động của đất cũng phải xác định như hướng dẫn ở các điểm a, b trên đây, xuất phát từ khả năng hình thành các mặt sụt đi qua chân gối neo.

9- Thành phần ngang E_n.n và thành phần đứng E_n.d của áp lực đất bị động được xác định theo Phụ lục 9. Đồng thời phải chú ý các điểm sau:

Hình 6. Đồ thị để xác định góc nghiêng ε_gh so với đường thẳng đứng của mặt phẳng tính toán trong đất cát

a) Mặt phẳng tính toán là mặt phẳng thẳng đứng vẽ qua mặt trước của đế công trình

b) Giá trị tính toán của trọng lượng đất phải xác định với hệ số đảm bảo của tải trọng là 0,9.

...

...

...

d) Khi có lớp đệm thì cần xác định áp lực bị động của đất theo các mặt trượt (ép trộn bên trong lớp đệm và trùng với mặt tiếp xúc giữa lớp đệm và đất nền. Trong tính toán sẽ dùng trị số áp lực đất bị động nhỏ nhất trong số các giá trị tìm được.

10- Thành phần nằm ngang của các lực kháng trượt của thanh neo, cọc neo hoặc các cấu kiện khác của công trình khi mặt sụt cắt qua các cấu kiện đó được xác định như sau:

a) Thành phần nằm ngang Q₁ của lực kháng trượt của thanh neo trong các công trình neo giữ bằng bản neo hoặc bằng hàng cọc cừ được phép lấy bằng thành phần nằm ngang R_n của nội lực trong thanh neo (cho 1m dài công trình), giá trị của nội lực này nhân được qua tính toán tĩnh học.

b) Thành phần nằm ngang Q₁ của lực kháng trượt trong các cọc neo hoặc các cấu kiện khác của công trình được phép lấy bằng Q_hc, đại lượng này được tính theo các chỉ dẫn ở Phụ lục 12.

Tính toán ổn định công trình theo sơ đồ trượt sâu

11- Tính toán ổn định công trình theo sơ đồ trượt sâu phải tiến hành theo các phương pháp sau:

- phương pháp mặt trượt gãy khúc, với giả thiết một sơ đồ mất ổn định do chuyển vị dịch tịnh tiến của khối đất trượt cùng với công trình.

- phương pháp mặt trượt cung tròn với giả thiết một sơ đồ mất ổn định do chuyển vị dịch quay của khối đất trượt cùng với công trình.

Tính toán ổn định công trình bằng phương pháp mặt trượt gãy khúc được thực hiện theo chỉ dẫn ở các Mục 12-15 dưới đây, còn bằng phương pháp mặt trượt cung tròn – theo chỉ dẫn ở các Mục 16-19.

...

...

...

12- Tính toán ổn định công trình bằng phương pháp mặt trượt gãy khúc được tiến hành như sau:

a) dự kiến một số mặt trượt khả dĩ có xét đến cấu tạo địa chất của nền, kết cấu công trình và dạng tải trọng theo chỉ dẫn ở Mục 13 dưới đây;

b) tiến hành đánh giá độ ổn định của khối đất trượt cùng với công trình theo một trong các mặt trượt khả dĩ đã dự kiến, xuất phát từ điều kiện (1) với md = 1,1, còn các giá trị của N_p và R được xác định theo các chỉ dẫn ở Mục 14 dưới đây. Nếu điều kiện (1) không thỏa mãn thì ngừng tính toán và để đảm bảo ổn định cần phải thay đổi các kích thước gabari của công trình, giảm tải trọng, hoặc dùng các giải pháp kết cấu khác;

c) tương tự như vậy sẽ tiến hành đánh giá độ ổn định của công trình theo các mặt trượt dự kiến khác, số lượng và vị trí các mặt trượt sẽ được điều chỉnh lại trong quá trình tính toán nhằm mục đích cuối cùng là tìm được mặt trượt nguy hiểm nhất, tương ứng với giá trị nhỏ nhất của đại lượng ; ở đây cần lưu ý rằng việc tìm mặt trượt nguy hiểm nhất thường là bài toán biến phân đa cực trị, đòi hỏi một khối lượng tính toán lớn, bởi vậy nên thực hiện bài toán này trên các máy vi tính.

13 – Khi tính toán, ổn định công trình cần xem xét các mặt trượt sau đây:

- đối với bến tường cừ: các mặt trượt đi qua chân tường cừ và chân gối neo (Hình  7,a);

- đối với bến trọng lực: các mặt trượt vẽ qua mặt sau của đáy công trình, còn nếu có lớp đệm: qua giao điểm đáy lớp đệm với đường thẳng đứng đóng xuống từ mép sau của đáy công trình (Hình 8, a);

- khi tải trọng có dạng đống hàng rời đổ trên mặt bến hoặc khi nền là đất yếu: các mặt trượt nằm thấp hơn đáy công trình, chân cọc cừ hoặc gối neo (Hình 7, b và 8, b);

- khi ở nền công trình có lớp kẹp hoặc lớp đất loại sét: mặt trượt có một phần hoặc toàn bộ vẽ qua lớp kẹp hoặc qua mặt tiếp giáp giữa các lớp đất (Hình 7, c và 8, c), đồng thời chúng có thể cắt ngang các bộ phận kết cấu (cọc cừ, thanh neo, cọc v.v…);

...

...

...

Khi dự kiến các mặt trượt khả dĩ cho phép làm như sau:

a) Nếu không có các lớp kẹp hoặc các lớp đất loại sét thì các đoạn mặt trượt phía trước công trình và phía sau gối neo được xem là các đoạn thẳng (Hình 7, 8), còn giữa công trình và gối neo thì mặt trượt gồm hai mặt phẳng (Hình 7.a,b);

b) nếu các lớp đất nằm ngang và trên mặt đất là tải trọng phân bố đều q thì vị trí các loại mặt trượt phẳng nguy hiểm nhất phía trước công trình, phía sau gối neo (hoặc phía sau các công trình không có neo ngoài) được xác định tương ứng theo các đồ thị ở Hình 9;

c) trong đống hàng rời được xem như đất thì vị trí mặt trượt nguy hiểm nhất được xác định theo chỉ dẫn ở Mục 4g.

Hình 7. Sơ đồ các mặt trượt khả dĩ đối với kết cấu bến tường cừ

a- cho mọi trường hợp tính toán; b- khi có đống hàng rời đổ trên mặt bến hoặc khi nền là đất yếu; c- khi có các lớp kẹp hoặc các lớp đất loại sét; d- khi bề mặt hố móng cắt qua lớp đất loại sét; I- đống hàng rời được xem như đất; 2- mặt trượt khả dĩ.

Hình 8. Sơ đồ các mặt trượt khả dĩ đối với kết cấu bến trọng lực

...

...

...

Hình 9. Đồ thị để xác định góc nghiêng  của các đoạn thuộc mặt trượt nguy hiểm nhất

14- Các giá trị của N_p và R cho 1m dài công trình được xác định theo các công thức:

                                                                                 (9)

                                                                            (10)

Trong đó:

E_t.n, E_g.n – tương ứng là tổng các thành phần ngang của lực gây trượt và lực giữ (chống trượt) của áp lực đất, xác định theo chỉ dẫn Mục 15 dưới đây;

T_n – tổng các thành phần ngang của các tải trọng tạm thời tác động kéo dài (trừ áp lực hông của đất) và một trong số các tải trọng tạm thời tác động nhanh, đặc trực tiếp trên công trình;

Q_i – thành phần nằm ngang của lực kháng trượt của cấu kiện công trình (cọc, cọc cừ v.v…) được xét đến khi mặt trượt cắt qua các cấu kiện này; giá trị Q_i đối với cọc, cọc cừ và các cấu kiện công trình khác được phép lấy bằng giá trị Q_hc xác định theo điểm 1 của Phụ lục 12.

...

...

...

15 – Các giá trị của E_t.n và E_g.h được xác định theo công thức:

                                                                               (11)

                                                                            (12)

Trong đó  và  là các thành phần nằm ngang  mang dấu dương và mang dấu âm, được xác định theo các công thức:

           (13)

Để xác định đại lượng  cần chia khối đất nằm trong mặt trượt khả dĩ ra thành một số phần từ riêng rẽ bằng các mặt phẳng thẳng đứng (Hình 10) sao cho đáy của mỗi phần tử đều có đất đồng nhất và có thể coi là đáy phẳng. Khi đó công trình phải được xem là một phần tử mà đặt phân cách là mặt phẳng đi qua mép trước và mép sau của đáy công trình. Cọc cừ và bản neo không coi là phần tử riêng rẽ nhưng các mặt phân cách được vẽ qua mép trước của chúng. Sau đó đối với từng phần tử sẽ tính toán thành phần nằm ngang  của áp lực đất theo công thức (13), trong đó:

G_i – trọng lượng của phần tử i có xét các thành phần thẳng đứng của tải trọng trên mặt phần tử;

α_i – góc giữa đường thẳng đứng với bề mặt của đáy phần tử, tính theo chiều kim đồng hồ và được lấy không lớn hơn.

j_li, c_li - góc ma sát trong và lực dính đơn vị của đất ở đáy phần tử;

...

...

...

- góc nghiêng của áp lực đất so với đường trực giao của mặt phẳng phân cách, lấy theo chỉ dẫn của Bảng 1 đối với bến tường cừ hoặc Bảng 2 đối với bến trọng lực.

Khi tính , ngoài các chỉ dẫn ở Mục 4 (b-g) cần lưu ý các điểm sau:

a) Trong trường hợp công trình được tách riêng ra thành một phần tử thì giá trị , đối với phần tử này phải xác định sau cùng, đồng thời đưa các đại lượng T_d và  vào giá trị trọng lượng của phần tử này.

T_d – tổng các thành phần thẳng đứng của các tải trọng tạm thời tác động kéo dài và một trong các tải trọng tác động nhanh (trừ áp lực hông của đất) đặt trực tiếp lên công trình:

 - thành phần thẳng đứng của áp lực đất, được xác định theo công thức:

                                                                           (14)

b) Trong trường hợp công trình được tách riêng ra thành một phần tử và mặt trượt ở đáy phần tử này cắt qua các lớp đất có đặc trưng khác nhau thì khi tính  phải lấy giá trị bình quân gia quyền của các đặc trưng đất ở đáy phần tử này, xác định theo các khuyến nghị ở Điều 5.4 của Tiêu chuẩn này;

c) Mực nước trước công trình phải lấy ở cao độ tính toán thấp nhất nếu không có áp lực nước thấm hoặc nếu sau công trình không có các phần tử có  làm bên trên mặt trượt nguy hiểm nhất; nếu có áp lực nước thấm (do chênh lệch mực nước phía trước và phía sau công trình) thì vị trí của mực nước thường phải xác định bằng tính toán chọn nghiệm để tìm giá trị bất lợi nhất;

...

...

...

a- Sơ đồ xác định các giá trị E_t.n và E_g.n trong bến tường cừ; b- như trên, trong bến trọng lực; l- cọc cừ hoặc công trình; 2- bản neo; 3- đống hàng rời đổ trên bến; 4- mặt trượt khả dĩ.

Bảng 1

Sơ đồ bố trí các phần tử

Trị số β_i đối với bến tường cừ

Đối với các phần tử nằm trước tường cừ

Khi xác định  lấy  nhưng ≤ 30^o.

...

...

...

 nhưng ≤ 20^o, nếu . Khi xác định  lấy:

 nếu mặt phẳng tính toán nằm trong đất;

 nếu mặt phẳng tính toán là mặt sau công trình.

Đối với các phần tử nằm sau gối neo:

 nhưng ≤ 20^o, nếu . Khi xác định  lấy:

 nếu mặt phẳng tính toán nằm trong đất;

 nếu mặt phẳng tính toán trùng với mặt gối neo;

ở đây:  - trị số bình quân gia quyền của góc ma sát giữa đất với mặt phẳng tính toán

...

...

...

- góc ma sát của lớp đất i trên mặt phẳng AB

h_i – chiều cao lớp đất i tại mặt phẳng AB

j_li - góc ma sát trong của lớp đất i tại mặt phẳng AB

Bảng 2

Sơ đồ bố trí các phần tử

Trị số β_i đối với bến trọng lực

Đối với các phần tử nằm trước công trình

...

...

...

Đối với các phần tử nằm trong phạm vi đáy công trình:

Đối với các phần tử nằm sau công trình:

 nhưng ≤ 20^o, nếu . Khi xác định  lấy:

 nếu mặt phẳng tính toán nằm trong đất;

 nếu mặt phẳng tính toán trùng với mặt sau công trình;

ở đây:  - trị số bình quân gia quyền của góc ma sát giữa đất với mặt phẳng tính toán

AB trong phạm vi chiều cao h, xác định theo công thức:

...

...

...

h_i – chiều cao lớp đất i tại mặt phẳng AB

j­_li - góc ma sát trong của lớp đất i tại mặt phẳng AB

d) Trong các phần tử có  cần phải:

- xét đến hoạt tải trên bề mặt phần tử;

- lấy hệ số đảm bảo của tải trọng là n = 1,1 đối với trọng lượng đất, và n = 1,3 đối với trọng lượng của hàng rời đổ đống.

e) Trong các phần tử có  cần phải:

- không xét đến hoạt tải trên bề mặt phần tử, trừ tải trọng của đống hàng rời;

- lấy hệ số đảm bảo của tải trọng là n = 0,9 đối với trọng lượng đất, và n = 1,0 đối với trọng lượng của hàng rời đổ đống.

f) Nếu mặt trượt trùng với bề mặt hố móng (hoặc mặt đáy tự nhiên) thì phải lấy  và c_li = c_nI (trong đó  và  - góc ma sát trong và lực dính đơn vị của đất trên bề mặt hố móng, xác định theo Điều 6.8 của Tiêu chuẩn này, có xét đến các khuyến nghị ở Mục 4.d trên đây).

...

...

...

Đối với các phần tử nằm trước công trình (khi mặt trượt ở đoạn này là phẳng) thì cho phép không phải tính các trị số , mà lấy tổng của chúng bằng , nhưng đồng thời trong công thức (1) phải lấy m_d =1 (trong đó  - thành phần nằm ngang của áp lực đất bị động trước công trình).

Đối với các phần tử nằm sau bàn neo hoặc nằm sau các công trình không có neo ngoài thì cũng cho phép không phải tính các trị số , mà lấy tổng của chúng bằng E_a.n (trong đó E_a.n – thành phần nằm ngang của áp lực đất chủ động trên mặt phẳng thẳng đứng vẽ qua mép sau của trụ neo hoặc mép sau của đáy công trình không có neo ngoài).

Tính toán ổn định công trình bằng phương pháp mặt trượt cung tròn

16- Tính toán ổn định công trình bằng phương pháp mặt trượt cung tròn được tiến hành như sau:

a) dự kiến các tâm của các cung trượt khả dĩ có xét đến cấu tạo địa chất của nền, kết cấu công trình và dạng tải trọng theo Mục 17 dưới đây;

b) từ một trong các tâm trượt ta vẽ một cung, xem đó là một cung trượt khả dĩ, với cung trượt này sẽ tiến hành đánh giá độ ổn định của khối đất và công trình theo điều kiện (1), trong đó lấy m_d = 1, còn các giá trị N_p và R được xác định theo Mục 18 dưới đây [nếu điều kiện (1) không thỏa mãn thì ngừng tính toán, và để đảm bảo ổn định công trình cần phải thay đổi các kích thước gabari của công trình, giảm tải trọng, hoặc dùng các giải pháp kết cấu khác];

c) theo cách làm tương tự để tiến hành đánh giá ổn định công trình cho cung trượt khả dĩ khác; số lượng và vị trí các cung trượt điều chỉnh dần trong quá trình tính toán nhằm tìm được cung trượt nguy hiểm nhất ứng với giá trị nhỏ nhất của đại lượng .

Cần nhớ rằng việc xác định cung trượt nguy hiểm nhất thường là bài toán biến phân đa cực trị.

17- Khi tính toán ổn định công trình cần xem xét các cung trượt sau đây:

...

...

...

- đối với bến trọng lực: các cung trượt đi qua mép sau của đáy công trình, còn nếu có lớp đệm: đi qua mép sau của lớp đệm;

- đối với bến kiểu bệ cọc: các cung trượt vẽ qua chân cọc của hàng trước và chân cọc của hàng trong cùng;

- khi tải trọng có dạng đống hàng rời đổ trên bến hoặc khi nền là đất yếu (E < 5 MPa, tức E < 50 kG/cm^2): các cung trượt nằm thấp hơn đáy công trình, chân cọc cừ (hoặc hàng cọc) hoặc gối neo;

- khi nền công trình có các lớp kẹp hoặc các lớp đất loại sét: các cung trượt đi qua các lớp kẹp hoặc qua mặt tiếp giáp giữa các lớp; đồng thời các cung trượt này có thể cắt qua các cấu kiện  công trình (cọc cừ, thanh neo, cọc v.v…).

18- Khi xác định N_p và R thì dùng các mặt phẳng thẳng đứng để chia khối đất nằm bên trong cung trượt (hình 11) ra thành n phần tử có bề rộng như nhau (thường bề rộng phần tử bằng 0,1r hoặc 1-2m).

Các trị số N_p và R cho 1m dài công trình được tính theo công thức:

                                                   (15)

                           (16)

Trong đó:

...

...

...

M_g – tổng các mô men lực giữ cho công trình khỏi trượt, tính đối với tâm cung trượt đã chọn;

G_i – trong lượng của phần tử i có tính cả các thành phần đứng của tải trọng trên bề mặt phần tử;

α_{1 ­}– góc giữa đường thẳng đứng và bán kính r vẽ đến điểm giữa của phần tử i, bằng:

                                                                             (17)

S_i - khoảng cách theo chiều nằm ngang từ tâm cung trượt đến điểm giữa của phần tử i (lấy với dấu trừ cho các phần tử nằm bên trái đường thẳng đứng đi qua tâm trượt);

 - tổng các mô men do các thành phần thẳng đứng và nằm ngang của các tải trọng tạm thời tác động kéo dài (T_n,kd và T_d,kd) và một trong các tải trọng tạm thời tác động nhanh (T_n,nh, T_d,nh) đặt trực tiếp vào công trình và làm cho công trình quay quanh tâm cung trượt đã chọn;

j_I,i, c_II,i - góc ma sát trong và lực dính đơn vị ở nền của phần tử i;

l_i – chiều dài cung ở nền của phần tử i;

Q_i – lực kháng trượt của cấu kiện công trình (thanh neo, cọc, cọc cừ v.v….), vuông góc với bán kính r, được xét đến khi cung trượt cắt qua cấu kiện và tính toán theo chỉ dẫn ở Mục 19 dưới đây;

...

...

...

Khi xác định N_p và R phải lưu ý những điểm sau đây:

a) các hệ số đảm bảo của tải trọng, của đất và của vật liệu đều lấy bằng 1;

b) khi không có áp lực nước thấm thì mực nước trước công trình lấy ở cao độ tính toán thấp nhất; khi có áp lực nước thấm (do chênh lệch mực nước trước bến và mực nước ngầm sau bến) thì phải tính toán để chọn vị trí bất lợi nhất của mực nước trước bến;

c) hoạt tải phân bố đều ở vùng mép bến được đặt cách đường mép bến một đoạn bằng:

Hình 11. Sơ đồ tính toán ổn định công trình bằng phương pháp mặt trượt cung tròn

1- Cọc cừ; 2- Thanh neo; 3- Gối neo; 4- Ranh giới các lớp đất; 5- Cung trượt khả dĩ

                                                                               (18)

Trong đó:

...

...

...

a- khoảng cách từ tâm cung trượt đến mặt trước công trình;

d) nếu cung trượt cắt qua lớp mặt của đất loại sét ở móng (hoặc mặt đáy tự nhiên) thì trong phạm vi 0,25 m của lớp này sẽ lấy (trong đó  và  - góc ma sát trong và lực dính đơn vị ở bề mặt hố móng lấy theo Điều 6.8 của Tiêu chuẩn này, có xét đến các khuyến nghị ở Mục 4, d trên đây;

e) trong phạm vi một phần tử nếu cung trượt cắt qua lớp đất có các đặc trưng khác nhau thì trong tính toán sẽ lấy giá trị bình quân gia quyền của các đặc trưng ở đáy phần tử, xác định theo các khuyến nghị ở Điều 5.4 của Tiêu chuẩn này;

g) nếu tâm cung trượt nằm thấp hơn mặt đất thì đoạn mặt trượt hình cung nằm cao hơn tấm được thay bằng mặt phẳng thẳng đứng.

19- Lực kháng trượt của các thanh neo, cọc neo, cọc cừ hoặc các cấu kiện khác khi bị cung trượt cắt qua được xác định như sau:

a) lực kháng trượt Q_i của cọc neo, cọc cừ và các cấu kiện khác được phép lấy bằng Q_hc tính theo chỉ dẫn ở Phụ lục 12;

b) lực kháng trượt Q_i của thanh neo được phép lấy bằng Q_n, xác định theo công thức:

                                                        (19)

Trong đó:

...

...

...

R_n – thành phần nằm ngang của nội lực trong thanh neo (cho 1m dài công trình) lấy từ kết quả tính toán tĩnh học;

 - góc ma sát trong của đất tại vị trí mặt trượt cắt qua thanh neo;

e - góc nghiêng của thanh neo so với đường nằm ngang;

 - góc lệch của thanh neo so với đường kính vẽ tới giao điểm giữa mặt trượt với thanh neo, lấy với dấu “trừ” khi thanh neo lệch theo chiều kim đồng hồ (Hình 12).

Khi dùng bản neo thẳng đứng và (Hình 12) thì được phép xác định Q_d theo công thức:

                                                          (20)

Trong đó:

 - chiều cao và chiều rộng bản neo;

...

...

...

1- Cọc cừ; 2- Thanh neo; 3- Gối neo; 4- Cung trượt khả dĩ.

t_bn – độ chôn sâu của chân bản neo so với mặt đất;

k_n, k_a – các hệ số dùng để xét sự làm việc không gian của đất trong lăng thể ép trôi và trong lăng thể sụt tại gối neo; giá trị của các hệ số này được phép xác định theo các công thức (40) và (37) của Phụ lục 9 khi y = 0,5h đối với k_n và khi y = 0,5t_bn đối với k_a;

 - góc ma sát trong của đất trước bản neo trong phạm vi chiều cao h;

E_n.n – thành phần nằm ngang của áp lực đất bị động nằm giữa bản neo và cung trượt trong phạm vi chiều cao h; giá trị E_n.n được xác định theo chỉ dẫn ở Phụ lục 9, trong đó lấy  và xem lớp đất nằm bên trên trong khoảng chiều cao (t_bn – h) là tải trọng thẳng đứng phân bố đều;

E_a.n – thành phần nằm ngang của áp lực đất chủ động trên bản neo trong phạm vi chiều cao t_bn, xác định theo chỉ dẫn ở Phụ lục 9 có xét đến tải trọng sau bản neo, lấy  trong phạm vi h_bn và  trong phạm vi (t_bn – h_bn);

l_n – khoảng cách (tim đến tim) giữa các thanh neo.

PHỤ LỤC 4

...

...

...

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ KẾT CẤU NEO

1. Tính toán kết cấu neo phải bao gồm:

- tính toán gối neo;

- tính toán độ bền thanh neo;

- tính toán các nút liên kết và nối thanh neo.

Trong Phụ lục này trình bày các chỉ dẫn về tính toán các bản neo thẳng đứng (các mục 2-12), các thanh neo (các Mục 13, 14), các nút kiểu khớp để liên kết và nối thanh neo (các mục 15-19), và các yêu cầu về cấu tạo đối với kết cấu neo (các Mục 20-28).

Tính toán các bản neo thẳng đứng

2. Tính toán các bản neo thẳng đứng bao gồm:

- tính toán ổn định;

...

...

...

- tính toán độ bền;

- tính toán các bản neo bê tông cốt thép về mở rộng vết nứt.

Các tính toán về ổn định và về độ bền, cũng như các tính toán về biến dạng của các bản neo trong kết cấu bến tường cừ, phải tiến hành theo nhóm các trạng thái giới hạn thứ nhất. Các tính toán khác được thực hiện theo nhóm các trạng thái giới hạn thứ hai.

Tính toán ổn định.

3. Tính toán ổn định các bản neo thẳng đứng khi góc nghiêng của thanh neo ≤ 15^o so với đường nằm ngang được tiến hành xuất phát từ điều kiện:

                                                            (1)

Trong đó:

 - như trong công thức (2) của Tiêu chuẩn này;

T_n,b – thành phần nằm ngang của nội lực trong thanh neo truyền sang bản neo; trị số T_n.b cho phép xác định theo công thức:

...

...

...

R_n – phản lực ngang tại điểm thanh neo liên kết với cấu kiện tường mặt (cho 1m dài công trình), xác định theo chỉ dẫn tính toán từng loại công trình bến;

l_n – khoảng cách giữa các thanh neo;

 - trọng lượng riêng của đất lấp nằm cao hơn các thanh neo, được xác định với hệ số đảm bảo của tải trọng là n = 0,9;

h_tb – chiều dày trung bình của lớp đất bên trên thanh neo;

L – chiều dài thanh neo, xác định theo chỉ dẫn tính toán từng loại công trình bến;

d – đường kính hoặc bề dày thanh neo có xét cả lớp chống gỉ;

ρ – hệ số, lấy theo đồ thị trên Hình 1;

E_a,n – thành phần nằm ngang của áp lực đất chủ động, xác định theo chỉ dẫn ở Mục 4 dưới đây;

m_d – hệ số phụ điều kiện làm việc, lấy bằng 1;

...

...

...

Các giá trị R_n, E_a.n và E_n.n được tính toán với mực nước cao nhất trước bến.

Hình 1. Đồ thị để xác định hệ số p

Hình 2. Sơ đồ tính toán ổn định bản neo thẳng đứng

1- bản neo; 2- đống hàng rời đổ trên bến.

4. Áp lực đất chủ động E_a.n được xác định cho bề mặt tính toán AB (Hình 2) trong phạm vi độ chôn sâu t­_­b,n của bản neo; trong đó hoạt tải trên mặt bến được đặt từ mặt phẳng tính toán trở vào.

Khi mặt bến là mặt nằm ngang, với hoạt tải phân bố đều q đặt từ bản neo trở vào và khoảng hở giữa các bản neo ≤ 0,2 l_n thì thành phần nằm ngang E_a.n của áp lực chủ động của đất đồng nhất trên bản neo được tính theo công thức:

E_a,n = (q + 0,5 g_Idlt) l_a,n1 tl_n + (q + g_Idlt + 0,5 g_Idlh_­bn) h_bn l_a,n2I_n       (3)

...

...

...

 - trọng lượng riêng của đất lấp sau bản neo, được xác định với hệ số đảm bảo của tải trọng là n = 1,1;

t - độ chôn sâu của đỉnh bản neo tính từ mặt đất lấp;

h_bn – chiều cao bản neo;

 - các hệ số thành phần nằm ngang của áp lực đất chủ động, xác định theo Bảng 1 của Phụ lục 9 khi  và tương ứng  và

j_Idl - góc ma sát trong của đất lấp sau bản neo.

Trong các trường hợp khác, thành phần nằm ngang E_a.n của áp lực đất chủ động trên bản neo được xác định theo chỉ dẫn ở Phụ lục 9, khi đó cần lưu ý các điểm sau:

a) nếu bản neo nằm dưới đống hàng rời đổ trên bến thì trị số E_a,n phải xác định theo công thức (30) của Phụ lục 9, khi đó phải đặt đống hàng ở phía sau mặt phẳng tính toán AB và lấy mặt sụt nguy hiểm theo đường gãy khúc (Hình 3). Góc nghiêng của mặt sụt nguy hiểm nhất sau bản neo cho đoạn nằm dưới đất (α_bn) và cho đoạn nằm trong đống hàng (α_dh) được phép xác định theo các đồ thị trên Hình 4 theo các qui định ghi trên hình;

Hình 3. Sơ đồ xác định áp lực đất chủ động lên bản neo khi bản neo nằm dưới đống hàng rời đổ trên bến.

...

...

...

Hình 4. Đồ thị để xác định các góc nghiêng α_bn và α_dh của mặt sụt nguy hiểm nhất sau bản neo.

b) khi khoảng hở giữa các bản neo ≤ 0,2 l_n thì trị số E_a.n phải xác định cho chiều dài l_n;

c) khi khoảng hở giữa các bản neo > 0,2 l_n thì trị số E_a.n phải xác định như đối với trụ riêng rẽ theo chỉ dẫn ở Mục 10 của Phụ lục 9.

5. Áp lực đất bị động E_n.n được xác định cho mặt phẳng tính toán AB (hình 2) trong phạm vi độ chôn sâu t_bn của bản neo, khi đó không xét đến hoạt tải trên mặt bến.

Khi mặt bến là mặt nằm ngang, và khoảng hở giữa các bản neo ≤ 0,2 l_n thì thành phần nằm ngang của áp lực bị động của đất đồng nhất E_n.n trên một bản neo được tính theo công thức:

                                                                       (4)

Trong đó:

g_Idl  - trọng lượng riêng của đất lấp trước bản neo, xác định với hệ số đảm bảo của tải trọng là n = 0,9;

...

...

...

 - góc ma sát trong của đất lấp trước bản neo.

Trong các trường hợp khác, thành phần nằm ngang E_n.n của áp lực đất bị động được xác định theo chỉ dẫn ở Phụ lục 9, khi đó cần lưu ý các điểm sau:

a) khi khoảng hở giữa các bản neo ≤ 0,2 l_n thì trị số E_n.n phải xác định theo chiều dài l_n;

b) khi khoảng hở giữa các bản neo > 0,2 l_n thì trị số E_n.n phải xác định như đối với các trụ riêng rẽ, theo chỉ dẫn ở Mục 13 của Phụ lục 9.

Tính toán về biến dạng

6. Tính toán biến dạng các bản neo được tiến hành từ điều kiện:

U ≤ U_gh                              (5)

Trong đó:

U – trị số vị dịch ngang của bản neo, xác định theo công thức:

...

...

...

T_n,p – thành phần nằm ngang của nội lực trong thanh neo, xác định theo công thức (2);

ρ – hệ số, lấy theo đồ thị trên Hình 1;

E_a,n – thành phần nằm ngang của áp lực đất chủ động, xác định theo chỉ dẫn ở Mục 4 trên đây;

h_bn, b_bn – chiều cao và bề rộng bản neo;

k_m – hệ số mềm của đất trước bản neo, phụ thuộc vào loại đất, độ chặt của đất, độ chôn sâu của bản neo v.v…; đối với đất cát có độ chặt trung bình khi  nên lấy  (800 T/m^3);

t_bn – độ chôn sâu của chân bản neo tính từ mặt đất lấp;

U_gh – trị số giới hạn của độ vị dịch ngang của bản neo, lấy bằng trị số giới hạn của độ vị dịch ngang của tường cừ ở cao độ gắn thanh neo, xác định theo Bảng 9 của Tiêu chuẩn này.

Các trị số E_a.n và T_n.b trong tính toán các bản neo trong bến tường cừ được xác định với hệ số vượt tải của tải trọng và của đất theo nhóm các trạng thái giới hạn thứ nhất, còn đối với các bản neo khác thì lấy hệ số vượt tải của tải trọng và của đất bằng 1 (xem các Điều 6.2 và 7.15 của Tiêu chuẩn này).

Chiều cao bản neo phải lấy

...

...

...

7. Tính toán độ bền của các bản neo bằng bê tông cốt thép phải thực hiện theo các qui định của TCVN 4116-85 “Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thủy công. Tiêu chuẩn thiết kế”. Tính toán độ bền của các bản neo bằng cọc ván thép – theo các qui định của TCXD 44-70 “Kết cấu thép. Tiêu chuẩn thiết kế”. Khi đó hệ số phụ điều kiện được lấy bằng 1.

8. Tính toán độ bền của các bản neo được tiến hành với các nội lực sinh ra do tác động của phản áp lực đất trước bản neo (Hình 5). Cường độ của phản áp lực đất ở cao độ đáy và đỉnh bản neo được xác định theo công thức:

                                                                   (7)

Trong đó:

T_n.b – thành phần nằm ngang của nội lực trong thanh neo, tính theo công thức (2) với mực nước thấp nhất trước bến;

b_bn, h_bn – bề rộng và chiều cao của bản neo;

e – khoảng cách từ giữa chiều cao bản neo đến điểm liên kết thanh neo.

Khi chiều cao của bản neo < 1,5m, cũng như trong những trường hợp khi  thì cường độ của phản áp lực đất được phép lấy phân bố đều theo chiều cao và chiều rộng bản bằng cách tính theo công thức.

                                                                                  (8)

...

...

...

Hình 5. Sơ đồ xác định nội lực trong bản neo

a- sơ đồ tính toán để xác định nội lực theo phương thẳng đứng; b- sơ đồ tính toán để xác định nội lực theo phương ngang;

1- bản neo tiết diện chữ T; 2- bản có sườn; 3- bản tiết diện chữ nhật.

9. Nội lực trong bản neo theo phương thẳng đứng được xác định bằng cách tính toán ban như một rầm có hai công xôn với điểm gối tại vị trí liên kết thanh neo (Hình 5.a).

Khi trị số  thì mô men uốn lớn nhất M_max (cho bề rộng b_bn) được phép xác định theo công thức:

                                                                        (9)

Trong đó: e, T_n.b, h_bn, b_bn – như trong công thức (7).

Trong các bản neo có mặt cắt chữ nhật mô men uốn lớn nhất (cho bề rộng b_bn) phải giảm đi một lượng là 0,1 T_n,bh_dt nhằm xét ảnh hưởng của tấm đệm thép dùng để truyền nội lực T_n,b sang bản neo (trong đó h_dt – chiều cao tấm đệm thép).

10. Trong các bản neo có mặt cắt chữ T hoặc bản có sườn thì nội lực theo phương ngang được xác định tại điểm tiếp giáp giữa cánh và sườn bằng cách xem cánh như một công xôn, còn bản giữa hai sườn thì xem như một dầm có ngàm ở hai đầu (Hình 5.b).

...

...

...

Cường độ  của phản lực đất trên đoạn tính toán được phép lấy bình quân và xem là phân bố đều.

Tính toán các bản neo bằng bê tông cốt thép theo độ mở rộng vết nứt.

11. Tính toán các bản neo bê tông cốt thép theo độ mở rộng vết nứt phải được thực hiện các qui định của TCVN 4116-85: Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép thủy công. Tiêu chuẩn thiết kế”, có xét các khuyến nghị ở Điều 5.15 của Tiêu chuẩn này.

12. Khi tính toán về mở rộng vết nứt thì dùng các nội lực đã được xác định như khi tính toán độ bền (xem các Mục 8 – 10 trên đây), nhưng trị số T_n.b được tính với hệ số vượt tải của tải trọng và của đất n = 1 (xem các Điều 6.2 và 7.15 của Tiêu chuẩn này).

Tính toán độ bền của thanh neo

13. Nếu thực hiện đúng các yêu cầu cấu tạo nêu trong Phụ lục này (ví dụ, có độ vồng thi công v.v…) và nếu đảm bảo được độ chặt của đất lấp bên dưới thanh neo theo đúng yêu cầu của Điều 8.21 của Tiêu chuẩn này thì các thanh neo thép có hai đầu liên kết khớp được tính toán chịu kéo theo điều kiện:

          (10)

Trong đó:

n_c, m, k_n – như trong công thức (2) của Tiêu chuẩn này;

...

...

...

;                   (11)

R_n – phản lực ngang lớn nhất tại vị trí thanh neo liên kết vào cấu kiện tường mặt (cho một đơn vị chiều dài công trình), xác định theo chỉ dẫn tính toán từng loại công trình bến;

l_n – khoảng cách giữa các thanh neo;

α – góc nghiêng của thanh neo so với đường nằm ngang;

F_nt – diện tích thực của thanh neo;

m_d – hệ số phụ điều kiện làm việc, lấy bằng:

• 0,38 đối với các loại thép BCT 38, BCT 38nMn;

• 0,75 đối với các loại thép khác.

R_v – cường độ tính toán của vật liệu làm thanh neo, lấy theo Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép đối với thép BCT 38 có bề dày > 40 mm phải lấy R_y = 195 Mpa (1900 kG/cm^2).

...

...

...

Tính toán độ bền của các nút liên kết và nối thanh neo

15. Tính toán độ bền của các nút liên kết khớp giữa thanh neo với cấu kiện tường mặt (thường là cấu kiện bê tông cốt thép) có cấu tạo như trên Hình 6 bao gồm việc tính toán độ bền của tai thanh neo và tấm má. Đường kính d_dc của đinh chốt để liên kết tại thanh neo với tấm má phải lấy như sau:

– đối với thanh neo tròn;

 - đối với thanh neo có tiết diện khác trong đó d, F_nt – đường kính và diện tích tiết diện thực của thanh neo.

Tại thanh neo (Hình 6, c, d, e) được tính chịu ép dập và chịu kéo xuất phát từ các điều kiện sau:

- chịu ép dập:

               (12)

- chịu kéo:

;                    (13)

...

...

...

n_c, m, k_n – như ở công thức (2) của Tiêu chuẩn này;

T_n – như ở công thức (11);

 - chiều dày và chiều cao tai thanh neo;

d_tn – đường kính tai thanh neo, lấy bằng d_dc;

m_d – hệ số phụ điều kiện làm việc, lấy bằng 0,7;

R_p – cường độ tính toán của tai thanh neo đối với ép dập bề mặt, lấy theo Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép;

R_y – như ở công thức (10).

Chiều dài tai thanh neo l_tn (Hình 6):

l_tn = 1,35b_tn                           (14)

...

...

...

Hình 6. Sơ đồ tính toán nút liên kết khớp giữa thanh neo với cấu kiện tường mặt.

a- sơ đồ liên kết khớp (mặt bằng); b- tấm má; c- tai thanh neo tròn; d- tai thanh neo bằng thép bản; e- tai có mặt cắt ghép; l- cấu kiện tường mặt; 2- tấm má; 3- đinh chốt; 4- tai; 5- tấm nẹp; 6- mối hàn.

Hình 7. Sơ đồ tính toán nút liên kết khớp giữa thanh neo với cọc ván thép.

a- nút có tấm đệm phẳng; b- nút có tấm đệm hình cầu; 1- cọc ván; 2- thanh neo; 3- thanh I của đai liên kết, 4- tấm đệm phẳng; 5- tấm đệm hình cầu; 6- êcu.

Khi tai thanh neo có mặt cắt ghép thì chiều dài của tấm nẹp để tăng cường tiết diện được xác định bằng chiều dài mối hàn. Khi dùng hai tấm nẹp (4 mối hàn) thì chiều dài mỗi mối hàn được tính toán chịu một nội lực là T_n/4 (Hình 6,e).

Tấm má của nút liên kết khớp (Hình 6, b) được tính toán chịu kéo theo điều kiện

                (15)

...

...

...

T_tm – lực kéo trong tấm má, tính theo công thức:

                                                                                 (16)

k_s – hệ số, lấy bằng:

                                                                        (17)

- bề dày tai thanh neo;

a – khoảng hở giữa hai tấm má;

T_n – như trong công thức (11);

 - bề dày tấm má, xác định theo công thức:

                                                                               (18)

...

...

...

b_tm – chiều cao tấm má;

m_d – hệ số phụ điều kiện làm việc, bằng 0,7;

R_y – như trong biểu thức (10).

Chiều dài tấm má l_tm (Hình 6, b) phải lấy bằng:

                                                                                  (19)

Trong đó b_tm – chiều cao (tối thiểu) của tấm má, tính theo điều kiện (15) với dấu bằng (=).

Trong mọi trường hợp diện tích tiết diện tấm má theo hướng tác động của lực không được nhỏ hơn .

Khi tăng cường tiết diện tai thanh neo bằng các tấm nẹp thì bề dày  trong các công thức (12) và (13) gồm cả bề dày các tấm nẹp.

16. Tính toán độ bền của nút liên kết giữa thanh neo với cọc ván thép theo cấu tạo vẽ trên Hình 7 bao gồm việc tính độ bền các tấm đệm thép đặt dưới ê cu.

...

...

...

                                                                          (20)

Trong đó:

n_c, m, k_n – như trong công thức (2) của Tiêu chuẩn này;

M - mô men uốn trong tấm đệm; khi có đai phân bố thì trị số M được xác định bằng cách tính toán tấm đệm như một rầm trên hai gối theo công thức:

                              (21)

T_n – như trong công thức (11);

l_t – chiều dài nhịp tính toán, lấy bằng

l- khoảng cách giữa hai thanh I của đai liên kết, tính bằng cm theo công thức:

                                                                        (22)

...

...

...

 - góc nghiêng của thanh neo so với đường nằm ngang;

 - khoảng hở cấu tạo, lấy ≥ 3cm;

d – đường kính chốt của thanh neo, cm;

D - đường kính lỗ trong tấm đệm, cm, lấy bằng:

D = d + 1,5;                                                                                  (23)

P_l – nội lực truyền sang diện tích gối dưới ê cu, xác định theo công thức:

                                                                      (24)

F_dg – diện tích gối dưới ê cu, tính theo công thức:

                                                   (25)

...

...

...

                                                                                   (26)

 - góc, lấy bằng:

                                                                           (27)

W_d – mô men kháng của tiết diện tấm đệm, tính theo công thức:

                                                                          (28)

 - bề dày tấm đệm (ở đoạn giữa) và bề dày thành cọc ván;

b – chiều rộng tính toán của tấm đệm, lấy bằng 2D;

m_d – hệ số phụ điều kiện làm việc, bằng 0,85;

R_y – như ở công thức (10).

...

...

...

Chiều dày phần giữa và đường kính của các tấm đệm hình cầu (Hình 7) phải được lấy như đối với các tấm đệm phẳng.

17. Tính toán độ bền của nút liên kết giữa thanh neo với bản neo bê tông cốt thép có cấu tạo như trên Hình 8.a bao gồm việc tính tấm đệm thép dùng làm điểm tựa cho thanh chốt. Đường kính thanh chốt phải lấy theo chỉ dẫn ở Mục 15 trên đây.

Kích thước trong mặt bằng của tấm đệm được xác định bằng tính toán chịu nén cục bộ (ép dập) và tính toán chịu ép cục bộ của bê tông dưới tấm đệm do tác động của lực T_nb theo các qui định của Tiêu chuẩn thiết kế bê tông và bê tông cốt thép, trong đó T_n.b – như trong công thức (7) trên đây.

Hình 8. Sơ đồ tính toán nút liên kết khớp giữa thanh neo với bản neo hoặc bản đáy.

a- sơ đồ tính toán nút liên kết khớp giữa thanh neo với bản neo bê tông cốt thép; b- như trên, với bản đáy; 1- thanh neo; 2- bản neo; 3- tấm đệm thép; 4- thanh chốt; 5-tai thanh neo; 6- chi tiết chờ của bản đáy; 7- bản đáy; 8- mối hàn.

Tấm đệm được tính toán chịu uốn theo hai phương thẳng đứng và nằm ngang từ điều kiện sau:

                                                                          (29)

Trong đó:

...

...

...

M – mô men uốn ở giữa tấm đệm, xác định bằng cách tính toán tấm đệm như một dầm trên nền cứng theo các công thức sau:

+ theo hướng thẳng đứng:

                                                                               (30)

+ theo hướng nằm ngang:

                                                                                (31)

T_n.b – như trong công thức (7);

h_td, b_td – chiều cao và chiều rộng tấm đệm thép;

W_td – mô men kháng của mặt cắt thực của tấm đệm;

m_d – hệ số phụ điều kiện làm việc, bằng 0,85;

...

...

...

18. Tính toán độ bền của nút liên kết giữa thanh neo trong các bến tường góc với chi tiết cho ở bản đáy (Hình 8.b) bao gồm việc tính toán mối hàn góc về chịu cắt xuất phát từ các điều kiện sau:

- đối với thép của mối hàn:

                                                               (32)

- đối với thép ở biên bị nóng chảy:

                                                                        (33)

Trong đó:

n_c, m, k_n – như trong công thức (2) của Tiêu chuẩn này

T_n – như trong công thức (10) trên đây;

 - hệ số, lấy bằng 0,7;

...

...

...

k_f – cạnh góc vuông của mối hàn;

l_mh – chiều dài tính toán của mối hàn, lấy bé hơn chiều dài hàn thực tế một đoạn bằng 10 mm;

m_d – hệ số phụ điều kiện làm việc, bằng 0,7;

R_mh,f, R_mh,z – lực kháng cắt (qui ước) ở mối hàn góc của vật liệu mối hàn và vật liệu ở biên nóng chảy, lấy theo Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép.

19. Tính toán độ bền của các nút nối khớp để nối các đoạn thanh neo với nhau cũng được làm như đối với các nút liên kết ở hai đầu thanh neo (xem các Mục 15-18).

Các yêu cầu cấu tạo

20. Các gối neo trong bến tường cừ thường nên làm theo dạng bản bê tông cốt thép thẳng đứng.

Bản neo bê tông cốt thép nên làm với tiết diện chữ nhật.

Khoảng hở giữa các bản neo bê tông cốt thép không được < 5 cm

...

...

...

21. Thanh neo nên làm bằng thép tiết diện tròn hoặc chữ nhật. Trong một vài trường hợp nếu có cơ sở sản xuất thì nên dùng thanh neo bê tông cốt thép với cốt thép cường độ cao ứng suất trước.

22. Các thanh neo và các chi tiết của nút liên kết và nút nối thanh neo nên làm bằng thép mác BCT 38 theo TCVN 1765-75 hoặc các loại thép có tính năng tương tự.

23. Thanh neo bằng thép tròn nên dùng khi neo vào các gối đứng riêng (tường neo, bản neo v.v…)

Tùy thuộc vào chiều dài thanh neo, điều kiện vận chuyển và lắp đặt mà các thanh neo được làm từ các đoạn có chiều dài ≤ 12 m, được nối vào nhau bằng các khớp nối. Các khớp nối phải đặt cao hơn mực nước thi công.

24. Các thanh neo thép tiết diện chữ nhật nên dùng trong các công trình bến kiểu trọng lực khi neo vào bản đáy, vào khối khổng lồ hoặc vào các cấu kiện khác của công trình. Thanh neo loại này thường được chế tạo nguyên cả đoạn.

Tiết diện chữ nhật hợp lý của thanh neo là tiết diện có tỷ số giữa bề rộng (bề dày) trên chiều cao 1:5 đến 1:10. Khi đó bề dày thanh neo phải lấy ≥ 12 mm.

Hàn nối các đoạn thanh neo vào với nhau phải dùng cách hàn tiếp xúc đối đầu, hàn mảng tự động bằng que hàn dẹt và các cách hàn khác đảm bảo được độ bền yêu cầu.

25. Các nút liên kết thanh neo thường phải làm theo kiểu khớp. Kết cấu nối khớp phải đảm bảo cho thanh neo không bị ngâm vào nút (xem các Hình 6-8).

Liên kết thanh neo tiết diện chữ nhật vào các cấu kiện bê tông cốt thép của bến trọng lực nên thực hiện theo kiểu khớp bằng thanh chốt (Hình 6) ở một đầu thanh neo, còn đầu kia của thanh neo thì hàn vào chi tiết chờ. Kết cấu của nút liên kết hàn phải đảm bảo cho thanh neo có thể quay trong mặt phẳng thẳng đứng ở nút liên kết nhờ độ cứng bé của chi tiết chờ (khớp dẻo). Yêu cầu này được thỏa mãn khi dùng kết cấu nút liên kết vẽ ở Hình 8. Việc bố trí các nút liên kết kiểu khớp và kiểu hàn phụ thuộc vào điều kiện thi công khi xây dựng bến.

...

...

...

Đối với các thanh neo bằng thép tròn thì độ vồng thi công được lấy ≤ 0,01L (trong đó L – chiều dài thanh neo). Trong trường hợp này các thanh neo nên được căng trước với một lực căng đến 30kN (3 tấn).

Đối với các thanh neo bê tông cốt thép thì độ vồng xây dựng được xác định bằng tính toán.

27. Khi tạo độ vồng thi công cho thanh neo bằng cách đóng các cọc đỡ dưới thanh neo thì phải đảm bảo sau khi lấp đất dưới thanh neo mũi cọc nằm ở độ sâu ≤ 2m.

Không được tạo độ vồng thi công bằng cách buộc thanh neo vào các cọc không có khả năng lún xuống.

28. Các thanh neo thép phải được bảo vệ chống gỉ. Để bảo vệ chống gỉ có thể dùng nhựa bitum, nhựa epoxexit, nhựa than đá – epocxit, vật liệu bọc kín và vật liệu dạng băng cuộn (bằng policlovinyl, butyl – cao su và các loại băng dính khác).

Nhựa bitum – cao su được quét thành hai lớp với tổng chiều dày ≥ 3 mm, bằng policlovinyl được cuộn vòng nọ chồng lên vòng kia một đoạn ≥ 3 cm và bọc thành hai lớp, còn băng brizol chỉ bọc một lớp với các vòng cuộn không chồng lên nhau.

Trước khi làm lớp bảo vệ chống gỉ, bề mặt thanh neo phải được làm sạch và sơn lót. Chiều dày lớp sơn lót phải bằng 0,1 – 0,2 mm.

Phải rót nhựa bitum – cao su vào các nút liên kết và nút nối thanh neo.

...

...

...

(Tra cứu)

ĐẶC TRƯNG CHỦ YẾU CỦA TỪNG LOẠI CỌC CỪ

Bảng 1

Đặc trưng chủ yếu của cọc cừ bê tông cốt thép ứng suất trước tiết diện chữ T

Chiều cao tiết diện h, cm

Diện tích tiết diện cốt thép UST

Mômen quán tính tính đổi J_td, cm^4

Mômen uốn tính toán do tiết diện chịu, 1 kN.m (1kN.m = 0,1 Tm)

ở cánh F_c, cm^2

...

...

...

Theo độ bền

Theo độ chống nứt

ở cánh M_c

ở bụng M_b

ở cánh M_c

ở bụng m_b

40

50

60

...

...

...

80

90

34,4

43,1

43,1

56,3

56,3

56,3

14,7

...

...

...

18,5

24,1

24,1

24,1

368.000

734.000

1.246.000

2.031.000

2.958.000

...

...

...

235

390

560

800

1020

1260

215

340

435

...

...

...

765

835

180

350

480

740

860

1020

140

...

...

...

250

365

425

485

Ghi chú: khi xác định các đặc trưng đã dùng:

mác bê tông: 400

cốt thép loại A - III B

kích thước tiết diện (cm) theo hình vẽ:

...

...

...

Đặc trưng chủ yếu của cừ thép

Mặt cắt

Kích thước tiết diện, mm

Diện tích tiết diện cm^2

Cho 1m dải bến

Khối lượng cho 1m^2 tường kg

h

b

l₁

...

...

...

Mô men quán tính theo trục a-a J_a, cm4

Mô men kháng theo trục a-a W_a, cm

Long máng:

Larsen IV

Larsen V

180

172

...

...

...

420

14,8

21

-

-

94

...

...

...

39.600

50.943

2.200

2.962

185

238

...

...

...

SP-1

SP-2

81

57

400

200

...

...

...

8

-

-

82,1

39

960

...

...

...

188

166

160

150

Chữ Z:

SD-3

SD-5

...

...

...

240

320

400

400

10

14

...

...

...

12

78

119

19.000

50.250

1.575

...

...

...

153

213

PHỤ LỤC 6

(Khuyến nghị)

XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TRONG CÁC CẤU KIỆN CÔNG TRÌNH BẾN DO LỰC VA CỦA TÀU KHI CẬP BẾN

1. Phụ lục này trình bày các khuyến nghị về xác định nội lực trong dầm mũ, trong các cấu kiện tường mặt bằng bê tông cốt thép lắp ghép tiết diện chữ I hoặc chữ nhật của bến tường cừ, bến tường góc, của các kết cấu tầng trên v.v…do chịu lực va của tàu khi cập bến.

...

...

...

- khi tàu va vào dầm mũ;

- khi tàu va vào cấu kiện tường mặt ở cao độ neo (đối với các cấu kiện có neo) hoặc ở cao độ thành tàu của tàu tính toán với mực nước chạy tàu thấp nhất (đối với tường cừ không neo).

Ngoài ra, trong các cấu kiện tường mặt có tiết diện chữ T còn tính cả mô men uốn theo hướng dọc tại giao điểm giữa bản cánh và bản bụng.

3. Được phép không xét đến mô men uốn trong mặt cắt ngang các cấu kiện, tường mặt có neo trong những trường hợp sau:

a) Khi tàu va vào dầm mũ:

- đối với bến tường góc có chiều cao H_b ≥ 12 m;

- đối với bến tường cừ có H_b ≥ 6m với thiết bị đệm bằng lốp ô tô đường kính 1m;

- đối với bến tường cừ có H_b ≥ 9m khi không có thiết bị đệm;

b) Khi tàu va vào cấu kiện tường mặt:

...

...

...

- đối với bến có H_b ≥ 9m với chiều cao đoạn hẫng h_c ≥ 0,3 H_b (hoặc h_c ≥ 3m) và thiết bị đệm bằng lốp ô tô đường kính 1m khi tàu tính toán có lượng rẽ nước D_t ≤ 2000t;

- đối với bến có H_b ≥ 9m với chiều cao đoạn hẫng h_c ≥ 0,3 H_b (hoặc h_c ≥ 3m) và thiết bị đệm là hai lớp ô tô đường kính 1m khi tàu tính toán có lượng rẽ nước D_t ≤ 6000t;

- đối với bến có H_b bất kỳ khi thỏa mãn điều kiện:

                                                                                   (1)

Trong đó:

H_x – tải trọng nằm ngang vuông góc với mép bến do tàu va khi cập bến, xác định theo Phụ lục 11;

R_n – thành phần nằm ngang của nội lực lớn nhất trong thanh neo, xác định theo chỉ dẫn về tính toán cho từng loại công trình bến;

b_bm – bề rộng cấu kiện tường mặt, lấy ≤ 3m.

4. Giá trị lớn nhất của mô men uốn trong dầm mũ M_rm (khi mặt trước hoặc mặt sau chịu kéo) do lực tàu va khi cập bến được xác định theo công thức:

...

...

...

Trong đó:

H_x – tải trọng nằm ngang vuông góc với mép bến do tàu va khi cập bến, xác định theo Phụ lục 11;

X_rm – khoảng cách từ tải trọng H_x đến mặt cắt cần xác định M_rm, lấy bằng 3m.

5. Tung độ của biểu đồ mô men uốn trong mặt cắt ngang của cấu kiện tường mặt có bề rộng b_bm do lực va tàu được tính theo công thức:

- khi tàu va vào dầm mũ:

                                                                      (3)

- khi tàu va vào cấu kiện tường mặt ở cao độ neo:

                                                       (4)

Trong đó:

...

...

...

 - tung độ biểu đồ đơn vị của mô men uốn, lấy theo các Hình 2, 3 hoặc 4 tùy thuộc loại thiết bị đệm và các trị số h_c và y/H_b;

h_c – chiều cao đoạn hẫng từ điểm neo đến đỉnh công trình;

y – khoảng cách từ đỉnh công trình đến mặt cắt cần tính M₁ hoặc M₂;

H_b – chiều cao tường bến từ cao độ đáy thiết kế đến đỉnh công trình;

H_x – như ở công thức (2);

R_n – như ở công thức (1);

Ghi chú:

Khi M₁ và M₂ mang dấu trừ thì có nghĩa là trong mặt cắt này thớ chịu kéo nằm ở mặt trước của cấu kiện.

6. Trong các cấu kiện tường mặt tiết diện chữ T rộng 1,5 ÷ 1,6m mô men uốn lớn nhất trong mặt cắt dọc tính cho 1m tại chỗ tiếp xúc giữa bản cánh và bản bụng M_c1 và M_c2 (kNm/m) được xác định theo các công thức sau (Hình 5):

...

...

...

                            (6)

Trong đó:

M_c1 – mômen uốn lớn nhất ở độ sâu y kể từ đỉnh công trình làm cho mặt trước của bản cánh bị kéo (khi đặt tải trọng H_x vào dầm mũ hoặc vào bản bụng của cấu kiện);

M_c2 – mômen uốn lớn nhất ở độ sâu y_H kể từ đỉnh công trình làm cho mặt trước của bản cánh bị kéo (khi đặt tải trọng H_x vào bản cánh của cấu kiện);

y_H – khoảng cách từ đỉnh bến đến điểm đặt của tải trọng H_x;

b_c – bề rộng bản cánh;

 và  - thành phần nằm ngang của phản lực đất ở độ sâu y và y_H xác định theo các công thức sau:

+ đối với tường không neo:

                                                                               (7)

...

...

...

+ đối với tường có neo:

* khi y ≤ h_­c:

                                        (9)

nhưng không lớn hơn  và không được nhỏ hơn 0;

                                         (10)

nhưng không lớn hơn  và không được nhỏ hơn 0;

* khi y > h_c:

                                                    (11)

                                                   (12)

...

...

...

H_x – như ở công thức (2);

 - thành phần nằm ngang của phản áp lực đất ở độ sâu y do tải trọng đơn vị, xác định theo Hình 6 tùy thuộc vào H_b và y_H;

H_b – chiều cao tường bến từ cao độ đáy đến đỉnh công trình;

y_H – khoảng cách từ đỉnh công trình đến điểm đặt của lực H_­x­;

Hình 1. Biểu đồ đơn vị của mô men uốn  trong các cấu kiện tường mặt khi tàu va trên dầm mũ.

Hình 2. Biểu đồ đơn vị của mô men uốn  trong các cấu kiện tường mặt khi tàu va ở cao độ neo và không có thiết bị đệm tàu.

...

...

...

Hình 4. Biểu đồ đơn vị của mô men M₂ trong các cấu kiện tường mặt khi tàu va ở cao độ neo và thiết bị đệm tàu là các lốp ô tô đường kính 1m.

Hình 5. Sơ đồ xác định mô men uốn lớn nhất M_c1 và M_c2 tại chỗ tiếp xúc giữa bản cánh và bản bụng do lực va tàu khi cập bến.

 - thành phần nằm ngang của áp lực đất chủ động ở độ sâu y, được tính khi hoạt tải trên mặt bến đặt sát mép bến đến mức tối đa có thể được;

 - thành phần nằm ngang cua áp lực đất chủ động ở độ sâu y_H, được tính khi không có hoạt tải trên mặt bến và với các hệ số đảm bảo của tải trọng và của đất là n = 1; cho phép lấy ;

R_n1 – thành phần nằm ngang của nội lực lớn nhất trong thanh neo trong một đơn vị chiều dài công trình, xác định bằng tính toán tĩnh học;

Hình 6. Biểu đồ đơn vị của thành phần nằm ngang của phản áp lực đất

...

...

...

R_n2 – thành phần nằm ngang của nội lực trong thanh neo, xác định bằng tính toán tĩnh học khi không có hoạt tải trên mặt bến và với các hệ số đảm bảo của tải trọng và của đất là n < 1.

cho phép lấy R_n2 = 0,5R_n1;

d₁, d₂ – chiều rộng và chiều cao của thiết bị đệm tàu, khi không có thiết bị đệm thì lấy d₁ = d₂ = 0,2m;

 - thành phần nằm ngang của áp lực nước thấm ở độ sâu y.

Ghi chú:

Đối với các cấu kiện với tiết diện gồm hai sườn (tiết diện chữ T kép rộng 3 ÷ 3,2m) các giá trị  và  tính theo các công thức (7) ÷ (12) phải giảm đi một nửa.

PHỤ LỤC 7

(Khuyến nghị)

...

...

...

1. Nội dung tính toán khối gắn bích neo phụ thuộc vào kết cấu của khối. Các giải pháp kết cấu có tính nguyên tắc của khối gắn bích neo phải phù hợp với các qui định của Tiêu chuẩn thiết kế công nghệ và các qui tắc an toàn kỹ thuật.

2. Đối với các khối gắn bích neo có cấu tạo như trên Hình 1 thì tiến hành tính toán các cấu kiện và các nút liên kết sau đây:

- tường hậu (với khối gắn bích neo nhiều tầng);

- thanh neo;

- gối neo;

- các nút liên kết thanh neo với khối bích neo và gối neo.

Các tường bên (với khối gắn bích neo nhiều tầng) được phép không phải tính toán về độ bền, mà làm tương tự như tường hậu. Kích thước và bố trí cốt thép cho sàn khối gắn bích neo phải lấy theo cấu tạo, phù hợp với các thiết kế điển hình hiện có.

3. Tường hậu của khối gắn bích neo được tính toán về độ bền và độ mở rộng vết nứt.

Việc xác định nội lực do các tải trọng khai thác được thực hiện bằng cách tính toán tường hậu như một bản có cạnh trên ngàm vào dầm mũ hoặc ngàm vào sàn trên của khối gắn bích neo, còn ba cạnh kia là cạnh tựa tự do.

...

...

...

- áp lực đất chủ động có xét đến các tải trọng thực tế của các phương tiện nâng cẩu – vận chuyển, xác định theo chỉ dẫn ở Phụ lục 8;

- áp lực nước thấm;

- tải trọng do lực kéo của các dây neo;

Khi không có áp lực nước thấm thì mực nước trước bến phải lấy ở cao trình tính toán thấp nhất, còn khi có áp lực nước thấm thì phải tính toán để chọn mực nước trên bến bất lợi nhất.

Hình 1. Sơ đồ tính toán khối gắn bích neo

a- sơ đồ kết cấu khối gắn bích neo; b- sơ đồ tính toán để xác định các trị số R_A và R_B; 1- sàn trên; 2- sàn giữa; 3- sàn dưới; 4- tường hậu; 5- tường bến; 6- thanh neo trên; 7- biểu đồ thành phần nằm ngang  của cường độ áp lực đất chủ động.

Tính toán độ bền được thực hiện theo chỉ dẫn ở Điều 5.6 của Tiêu chuẩn này.

Tính toán độ mở rộng vết nứt được thực hiện theo chỉ dẫn ở các Điều 5.13 – 5.15 của Tiêu chuẩn này, trong đó các nội lực được phép xác định bằng cách nhân các giá trị nội lực tìm được từ tính toán độ bền, cho hệ số điều kiện làm việc m = 0,8.

...

...

...

Cho phép chỉ tính toán các thanh neo trên của các khối gắn bích neo vẽ ở Hình 1, còn kích cỡ của thanh neo dưới và của các nút liên kết nên lấy giống như kết cấu neo của các cấu kiện tường mặt của công trình bến.

Tính toán độ bền của thanh neo và của các nút liên kết thanh neo với khối gắn bích neo và các gối neo phải thực hiện theo các chỉ dẫn ở Phụ lục 4. Khi đó phản lực nằm ngang lớn nhất R_n­, tại điểm liên kết giữa thanh neo với khối gắn bích neo được xác định như sau (xem Hình 1):

a) đối với Sơ đồ 1: R_n = N_neo (trong đó N_neo – thành phần nằm ngang của lực kéo của các dây neo).

b) đối với các Sơ đồ 2, 3 và 4 trị số R được xác định bằng cách tính toán khối gắn bích neo như một dầm trên hai gối tại các điểm liên kết thanh neo (hoặc tại điểm tựa của mép dưới của tường hậu):

Đối với thanh neo trên: R_n = R_A, trong đó: R_A – phản lực gối.

Khi xác định các trị số R_A và R_B phải đưa vào tổ hợp cơ bản các tải trọng sau:

- áp lực đất chủ động có xét đến các hoạt tải thực tế trên mặt bến, xác định theo Phụ lục 9;

- áp lực nước thấm;

- tải trọng do lực kéo của các dây neo.

...

...

...

5. Tính toán gối neo phải bao gồm các tính toán về ổn định, về độ bền, tính toán về biến dạng và độ mở rộng vết nứt (đối với các gối neo bằng bê tông cốt thép).

Cho phép chỉ tính toán các gối neo dùng cho thanh neo tầng trên của các khối gắn bích neo vẽ ở Hình 1, còn kích thước và độ chôn sâu của các gối neo dùng cho thanh neo tầng dưới thì nên lấy tương tự như các gối neo dùng cho các neo của cấu kiện tường mặt của công trình bến.

Tính toán ổn định của các bản neo thẳng đứng được thực hiện theo chỉ dẫn ở các Mục 2 ÷ 5 của Phụ lục 4, trong đó thành phần nằm ngang R_n, tại điểm liên kết giữa thanh neo với cọc cừ được xác định bằng các tính toán tĩnh học khối gắn bích neo theo chỉ dẫn ở Mục 4 trên đáy. Trong tính toán này mực nước trước bến được phép lấy ở cao trình tính toán cao nhất nếu như không có áp lực nước thấm; còn khi có áp lực nước thấm thì phải tính toán để chọn vị trí bất lợi nhất của mực nước trước bến.

Khoảng cách L_n từ bản neo đến mặt sau của khối gắn bích neo được xác định như sau:

a) đối với Sơ đồ 1 (Hình 1) cho phép lấy L_n = 1,7t_bn (trong đó t_bn – độ chôn sâu của chân bản neo kể từ mặt bến, xác định từ tính toán ổn định bản neo);

b) đối với các bản neo tầng trên trong các sơ đồ 2 và 4 (Hình 1) trị số bé nhất của L_n được xác định từ điều kiện:

                                                                                      (1)

Trong đó:

R_B – phản lực gối, xác định từ tính toán tĩnh học khối gắn bích neo theo chỉ dẫn ở Mục 4 trên đây;

...

...

...

Tính toán độ bền các bản neo và tính toán biến dạng được tiến hành theo các chỉ dẫn ở Phụ lục 4, trong đó R_n cũng có giá trị như khi tính toán độ bền các thanh neo (xem Mục 4 trên đây).

Tính toán độ mở rộng vết nứt của các bản neo bê tông cốt thép được thực hiện theo chỉ dẫn ở các Điều 5.13 – 5.15, khi đó cho phép xác định nội lực bằng cách nhân các giá trị nội lực tìm được khi tính toán độ bền với hệ số điều kiện làm việc m = 0,8.

PHỤ LỤC 8

(Tra cứu)

CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA ĐẤT

Bảng 1

Giá trị tính toán và giá trị tiêu chuẩn của lực dính đơn vị và góc ma sát trong của cát (không phụ thuộc vào nguồn gốc, tuổi địa chất và độ ẩm).

Loại đất cát

...

...

...

Đặc trưng của đất khi hệ số lỗ hổng của e bằng

0,45

0,55

0,65

0,75

Cát sỏi và cát thô

c^tc

c₁

j^tc

...

...

...

0,002

0,001

43

40

0,001

0,0007

40

37

-

...

...

...

38

35

-

-

-

-

Cát hạt trung

c^tc

c₁

...

...

...

j₁

0,003

0,002

40

37

0,002

0,001

38

35

...

...

...

0,0007

35

32

-

-

-

-

Cát nhỏ

c^tc

...

...

...

j^tc

j₁

0,006

0,004

38

35

0,004

0,003

36

...

...

...

0,002

0,001

32

30

-

-

28

26

Cát pha bụi

...

...

...

c₁

j^tc

j₁

0,008

0,005

36

33

0,006

0,004

...

...

...

32

0,004

0,003

30

28

0,002

0,001

26

24

...

...

...

1. Các đặc trưng đã nêu là của cát thạch anh với các cát có độ mài mòn cạnh khác nhau, chứa không quá 20% fenspat và không quá 5% các hợp chất khác tính gộp.

2. Trị số c tính bằng MPa (1 MPa = 10 kG/cm^2), j - bằng độ.

3. Với các trị số e trung gian cho phép xác định c và j bằng cách nội suy.

Bảng 2

Giá trị tính toán và giá trị tiêu chuẩn của lực dính đơn vị, MPa (1 MPa = 10 kG/cm^2) và góc ma sát trong, độ, của đất loại sét.

Loại đất dính và phạm vi giá trị độ sệt

Ký hiệu các đặc trưng của đất

Đặc trưng của đất khi hệ số độ rỗng e =

0,45

...

...

...

0,65

0,75

0,85

0,95

1,05

Á cát

0 ≤ J_L ≤ 0,25

c^tc

c₁

...

...

...

j₁

0,015

0,01

30

27

0,011

0,007

29

26

...

...

...

0,005

27

24

-

-

-

-

-

-

...

...

...

-

-

-

-

-

-

-

-

-

...

...

...

c^tc

c₁

j^tc

j₁

0,013

0,009

28

25

0,009

...

...

...

26

23

0,006

0,004

24

21

0,003

0,002

21

...

...

...

-

-

-

-

-

-

-

-

-

...

...

...

-

-

Á sét

0 ≤ J_L ≤ 0,25

c^tc

c₁

...

...

...

j₁

0,047

0,031

26

23

0,037

0,025

25

22

...

...

...

0,021

24

21

0,025

0,017

23

20

0,022

0,015

...

...

...

19

0,019

0,013

20

18

-

-

-

-

...

...

...

c^tc

c₁

j^tc

j₁

0,039

0,026

24

21

0,034

...

...

...

23

20

0,028

0,019

22

19

0,023

0,015

21

...

...

...

0,018

0,012

19

17

0,015

0,01

17

15

-

...

...

...

-

-

0,5 ≤ J_L ≤ 0,75

c^tc

c₁

j^tc

j₁

-

-

...

...

...

-

-

-

-

-

0,025

0,017

19

17

...

...

...

0,013

18

16

0,016

0,011

16

14

0,014

0,009

...

...

...

12

0,012

0,008

12

10

Sét

0 ≤ J_L ≤ 0,25

c^tc

c₁

...

...

...

j₁

-

-

-

-

0,081

0,054

21

19

...

...

...

0,045

20

18

0,054

0,036

19

17

0,047

0,031

...

...

...

16

0,041

0,027

16

14

0,036

0,024

14

12

...

...

...

c^tc

c₁

j^tc

j₁

-

-

-

-

-

...

...

...

-

-

0,057

0,038

18

16

0,05

0,033

17

...

...

...

0,043

0,029

16

14

0,037

0,025

14

12

0,032

...

...

...

11

10

0,5 < J_L ≤ 0,75

c^tc

c₁

j^tc

j₁

-

-

...

...

...

-

-

-

-

-

0,045

0,03

15

13

...

...

...

0,027

14

12

0,036

0,024

12

10

0,033

0,022

...

...

...

9

0,029

0,019

7

6

Bảng 3

Giá trị mô-đun biến dạng của đất cát (không phụ thuộc nguồn gốc, tuổi địa chất và độ ẩm).

Loại đất

Mô đun biến dạng E

...

...

...

kG/cm^2

Khi hệ số lỗ hổng e bằng

Khi hệ số lỗ hổng e bằng

0,45

0,55

0,65

0,75

0,45

0,55

...

...

...

0,75

Cát sỏi và cát thô

50

40

30

-

500

400

300

...

...

...

Cát trung

50

40

30

-

500

400

300

-

...

...

...

48

38

28

18

480

380

280

180

Cát pha bụi

...

...

...

23

18

11

290

230

180

110

Ghi chú:

1. Các giá trị mô đun biến dạng trên đây là của cát thạch anh với các hạt có độ mài mòn cạnh khác nhau, chứa không quá 20% fenspát và không quá 5% các tạp chất tính gộp.

...

...

...

Bảng 4

Giá trị mô đuyn biến dạng của đất loại sét

Nguồn gốc và tuổi địa chất của đất loại sét

Loại đất và phạm vi giá trị độ sệt tiêu chuẩn

Mô đun biến dạng E, MPa (1 MPa = 10 kG/cm^2) khi hệ số lỗ hổng e bằng

0,35

0,45

0,55

...

...

...

0,75

0,85

0,95

1,05

1,2

1,4

1,6

Trầm tích kỷ đệ tứ

Bồi tích (aluvi)

...

...

...

Trầm tích hồ

Aluvi – hồ

Á cát

0 ≤ J_l ≤ 0,75

-

32

24

16

10

...

...

...

-

-

-

-

-

Á sét

0 ≤ J_l ≤ 0,25

0,25 < J_l ≤ 0,5

0,5 < J_l ≤ 0,75

...

...

...

-

-

34

32

-

27

25

-

22

...

...

...

17

17

14

12

14

11

8

11

8

...

...

...

-

-

5

-

-

-

-

-

-

...

...

...

-

-

Sét

0 ≤ J_l ≤ 0,25

0,25 < J_l ≤ 0,5

0,5 < J_l ≤ 0,75

-

-

-

...

...

...

-

-

28

-

-

24

21

-

21

...

...

...

15

18

15

12

15

12

9

12

9

...

...

...

-

-

-

-

-

-

-

-

-

...

...

...

Á cát

0 ≤ J_l ≤ 0,75

-

33

24

17

11

7

-

...

...

...

-

-

-

Á sét

0 ≤ J_l ≤ 0,25

0,25 < J_l < 0,5

0,5 < J_l ≤ 0,75

-

-

...

...

...

40

35

-

33

28

-

27

22

17

...

...

...

17

13

-

14

10

-

-

7

-

...

...

...

-

-

-

-

-

-

-

-

-

...

...

...

Băng tích

Á cát

Á sét

J_l ≤ 0,5

75

55

45

-

-

...

...

...

-

-

-

-

-

Trầm tích biển bậc Ocfocdi

Sét

0,25 ≤ J_l ≤ 0

0 < J_l ≤ 0,25

...

...

...

-

-

-

-

-

-

-

-

-

...

...

...

-

-

-

-

-

-

-

-

27

...

...

...

-

25

22

-

22

19

16

-

15

...

...

...

-

-

10

Bảng 5

Các giá trị của hệ số nở hông

Loại đất

m

Vụn thô

...

...

...

Cát và á cát

0,30

Á sét

0,33 – 0,37

Sét cứng

0,38 – 0,45

Ghi chú: Các giá trị bé hơn của hệ số μ là của đất chất hơn

Bảng 6

Các giá trị của hệ số thấm k_t

...

...

...

k_t, m/ngày đêm

Sét và á sét

< 0,01

Á cát

0,01 – 0,1

Cát:

- pha bụi

- bé

- trung

...

...

...

0,1 – 1,0

1 – 5

5 – 10

10 - 20

Bảng 7

Các giá trị của hệ số nhả nướcn

Loại đất

n

...

...

...

0,10

Cát pha bụi

0,15

Cát nhỏ

0,20

Cát trung

0,20

Cát thô

0,25

...

...

...

Các giá trị của hệ số k’ đặc trưng cho sự biến thiên của hệ số nền của đất theo độ sâu

Loại đất

k’ MPa/m^2 (T/m^4)

Sét, á sét, á cát dẻo mềm; cát pha bụi

Từ 2 đến 4 (từ 200 – 400)

Sét, á sét, á cát dẻo cứng; cát nhỏ và cát trung

Từ 4 đến 6 (từ 400 – 600)

Sét, á sét, á cát cứng; cát thô

Từ 6 đến 10 (từ 600 – 1000)

...

...

...

Từ 10 đến 20 (từ 1000 – 2000)

Ghi chú:

Đối với cát chặt (e ≤ 0,6) có thể tăng trị số k’ lên đến 30%.

PHỤ LỤC 9

(Khuyến nghị)

XÁC ĐỊNH ÁP LỰC HÔNG CỦA ĐẤT

1. Phụ lục này trình bày các chỉ dẫn về xác định áp lực hông của đất ở trạng thái cân bằng giới hạn (áp lực chủ động và bị động), và áp lực hông của đất ở giai đoạn trước trạng thái giới hạn cho một số trường hợp riêng (áp lực ở trạng thái tĩnh và áp lực lên thành vách bên trong các kết cấu dạng ô).

Áp lực đất chủ động được xác định theo chỉ dẫn ở các Mục 3 – 10, áp lực bị động - ở các Mục 11-13, áp lực ở trạng thái tĩnh - ở các Mục 14, 15, áp lực lên thành vách bên trong các kết cấu dạng ô - ở các Mục 16, 17.

...

...

...

2. Áp lực hông của đất được xác định cho một mặt phẳng tính toán.

Mặt phẳng tính toán là mặt phẳng công trình tiếp xúc với đất hoặc mặt phẳng qui ước có một phần hoặc toàn bộ nằm trong đất. Các khuyến nghị xác định mặt phẳng tính toán được trình bày trong các chỉ dẫn cho từng loại tính toán.

Áp lực hông của đất ở trạng thái cân bằng giới hạn

Xác định áp lực đất chủ động.

3. Khi mặt đất là mặt phẳng và các lớp đất đều nằm song song với mặt đất thì các thành phần nằm ngang , thẳng đứng  và pháp tuyến  của cường độ áp lực đất chủ động ở độ sâu y được xác định như sau:

a) khi mặt đất nằm ngang và mặt phẳng tính toán thẳng đứng thì xác định theo công thức (1) và (2) trên Hình 1;

b) khi mặt đất nằm ngang và mặt phẳng tính toán nằm nghiêng thì xác định theo các công thức (7), (8) và (8,a) trên Hình 2;

c) khi mặt đất nằm nghiêng và mặt phẳng tính toán thẳng đứng thì xác định theo công thức (13) và (14) trên Hình 3;

d) khi mặt đất nằm nghiêng và mặt phẳng tính toán nằm nghiêng thì xác định theo các công thức (21), (22) và (22a) trên Hình 4.

...

...

...

 và  - trọng lượng riêng (có xe đến lực đẩy nổi của nước) và chiều cao của lớp đất thứ i ở mặt phẳng tính toán trong phạm vi y;

n – số lớp đất ở mặt phẳng tính toán trong phạm vi y;

 - áp lực thẳng đứng do tải trọng q ở độ sâu y;

q – tải trọng thẳng đứng phân bố đều trên 1m^2 khi mặt bến nằm ngang, hoặc trên 1m^2 của hình chiếu mái dốc lên mặt phẳng nằm ngang khi ρ = 0.

 - góc ma sát trong và lực dính của đơn vị của đất ở mặt tiếp xúc với mặt phẳng tính toán tại độ sâu y;

 - góc ma sát của đất ở mặt tiếp xúc với mặt phẳng tính toán ở độ sâu y, lấy không lớn hơn 30^o; khi mặt phẳng tính toán là mặt sau công trình thì cho phép lấy , khi mặt phẳng tính toán nằm trong đất thì lấy ;

 - góc nghiêng của mặt phẳng tính toán so với đường thẳng đứng tại độ sâu y, lấy với dấu trừ khi nghiêng về phía bờ đất (Hình 2 và 4);

ρ – góc nghiêng của đất so với đường nằm ngang, lấy với dấu cộng khi ở phía bờ mặt lớn hơn phía mép công trình;

 - hệ số thành phần nằm ngang của áp lực đất chủ động, xác định theo giả thiết hình thành mặt trượt phẳng;

...

...

...

 - góc nghiêng của mặt sụt so với đường thẳng đứng.

Trong trường hợp tính ra trị số  thì phải lấy .

                                           (1)

                                                                                (2)

 được xác định theo Bảng 1 với ε = 0.

Sơ đồ xác định biểu đồ khi đất đồng nhất.

...

...

...

                                                                                     (4)

                                                                       (5)

                                                                        (6)

- khi c = 0:  xác định theo đồ thị ở Hình 6 với ;

- khi c  0:  xác định theo chỉ dẫn ở Mục 4 dưới đây.

Nếu đất không đồng nhất thì biểu đồ  được xác định có xét đến chỉ dẫn ở Mục 5 dưới đây.

Hình 1. Sơ đồ xác định áp lực đất chủ động khi mặt đất nằm ngang và mặt phẳng tính toán thẳng đứng.

1- mặt phẳng tính toán; 2- biểu đồ

...

...

...

                                                                         (8)

                                                                   (8a)

 xác định theo Bảng 1 với giá trị  tương ứng.

Sơ đồ xác định biểu đồ  khi đất đồng nhất

                                                                                                                                                       (9)

                                                                          (10)

                                                    (11)

...

...

...

Khi c = 0:  xác định theo đồ thị ở Hình 6 với ;

Khi c  0:  xác định theo chỉ dẫn ở mục 4 dưới đây

Nếu đất không đồng nhất thì biểu đồ  được xác định có xét đến chỉ dẫn ở Mục 5 dưới đây.

Hình 2. Sơ đồ xác định áp lực đất chủ động khi mặt đất nằm ngang và mặt phẳng tính toán nằm nghiêng.

1- mặt phẳng tính toán; 2- biểu đồ

                                         (13)

                                                                               (14)

Khi                          (15)

...

...

...

Sơ đồ xác định biểu đồ  khi đất đồng nhất

 (17)

          (18)

                                                              (19)

                                                            (20)

- khi  xác định theo đồ thị ở Hình 6 với ;

- khi  xác định theo chỉ dẫn ở Mục dưới đây.

...

...

...

Hình 3. Sơ đồ xác định áp lực đất chủ động khi mặt đất nằm nghiêng và mặt phẳng tính toán thẳng đứng.

1- mặt phẳng tính toán; 2- biểu đồ

                          (21)  

                                                                        (22)

                                                               (22.a)

Trong đó  xác định theo chỉ dẫn trên Hình 5;

           

Khi                     

...

...

...

Khi                     

                                                                    (27)

- Nếu trong công thức (21) trị số  thì phải lấy

Hình 4. Sơ đồ xác định áp lực đất chủ động khi mặt đất nằm nghiêng và mặt phẳng tính toán nằm nghiêng

1- mặt phẳng tính toán.

                                                                          (25)

                                                                         (26)

                                          (27)

...

...

...

Khi  xác định theo đồ thị ở Hình 6 với

Khi  xác định theo chỉ dẫn ở Mục 4 dưới đây.

Nếu đất không đồng nhất thì biểu đồ  được xác định có xét đến chỉ dẫn ở Mục 5 dưới đây.

Hình 5. Sơ đồ xác định biểu đồ  khi mặt đất nằm nghiêng và mặt phẳng tính toán nằm nghiêng.

1- mặt phẳng tính toán; 2- biểu đồ

Hình 6. Đồ thị để xác định góc nghiêng  của mặt sụt so với đường thẳng đứng.

Bảng 1

j

...

...

...

Trị số  khi  bằng

-30^o

-20^o

-10^o

0^o

10^o

20^o

30^o

...

...

...

0

1/2 φ

2/3 φ

φ

0,74

0,71

0,70

0,69

0,78

...

...

...

0,74

0,73

0,81

0,78

0,77

0,76

0,84

0,81

0,80

...

...

...

0,86

0,83

0,82

0,81

0,88

0,85

0,84

0,82

0,90

...

...

...

0,85

0,83

10

0

1/2 φ

2/3 φ

φ

0,54

0,51

...

...

...

0,48

0,61

0,57

0,56

0,54

0,66

0,62

0,61

0,59

...

...

...

0,66

0,65

0,63

0,74

0,69

0,68

0,66

0,78

0,73

...

...

...

0,68

0,82

0,75

0,73

0,70

15

0

1/2 φ

2/3 φ

...

...

...

0,40

0,36

0,36

0,34

0,47

0,43

0,42

0,40

0,53

...

...

...

0,48

0,46

0,59

0,54

0,52

0,50

0,64

0,58

0,57

...

...

...

0,69

0,62

0,60

0,56

0,74

0,65

0,63

0,58

20

...

...

...

1/2 φ

2/3 φ

φ

0,28

0,26

0,25

0,24

0,36

0,33

...

...

...

0,30

0,43

0,39

0,37

0,35

0,49

0,44

0,43

0,40

...

...

...

0,49

0,47

0,44

0,61

0,53

0,51

0,47

0,66

0,57

...

...

...

0,49

25

0

1/2 φ

2/3 φ

φ

0,20

0,18

0,18

...

...

...

0,27

0,24

0,23

0,22

0,34

0,30

0,29

0,28

0,41

...

...

...

0,35

0,32

0,47

0,41

0,39

0,36

0,53

0,46

0,47

...

...

...

0,60

0,50

0,46

0,41

30

0

1/2 φ

2/3 φ

φ

...

...

...

0,12

0,12

0,11

0,20

0,18

0,17

0,16

0,27

0,24

...

...

...

0,21

0,33

0,29

0,28

0,26

0,40

0,34

0,33

0,29

...

...

...

0,39

0,37

0,32

0,54

0,43

0,40

0,33

35

0

...

...

...

2/3 φ

φ

0,09

0,08

0,08

0,08

0,14

0,13

0,13

...

...

...

0,21

0,18

0,17

0,17

0,27

0,24

0,22

0,21

0,34

...

...

...

0,27

0,25

0,41

0,33

0,31

0,28

0,48

0,37

0,34

...

...

...

40

0

1/2 φ

2/3 φ

φ

0,05

0,05

0,05

0,05

...

...

...

0,09

0,09

0,09

0,16

0,14

0,13

0,13

0,22

0,19

...

...

...

0,17

0,28

0,24

0,22

0,22

0,35

0,28

0,26

0,25

...

...

...

0,32

0,29

0,27

45

0

1/2 φ

2/3 φ

0,03

0,03

...

...

...

0,07

0,06

0,06

0,12

0,10

0,10

0,17

0,15

0,14

...

...

...

0,19

0,18

0,30

0,24

0,22

0,38

0,28

0,24

Ghi chú: Với các giá trị trung gian của  và  thì giá trị  được xác định theo nội suy.

...

...

...

1. Dấu trừ trước  chứng tỏ rằng thành phần thẳng đứng của cường độ áp lực đất chủ động hướng lên trên;

2. Khi tính toán theo các trạng thái giới hạn nhóm thứ nhất, trọng lượng đất  thường được tính với hệ số đảm bảo của tải trọng là n = 1,1.

4. Khi xác định biểu đồ  của áp lực thẳng đứng do tải trọng q (xem Hình 1, 2, 3 và 5) nếu c 0 thì giá trị góc nghiêng  của mặt sụt so với đường thẳng đứng được xác định như sau:

Cho trước một giá trị l₁ = 3x₁ và tính trị số  (trong đó c và  - lực dính đơn vị và trọng lượng riêng của đất mà trong đó các trị số l₁ và l₂ được xác định).

Sau đó, theo đồ thị trên Hình 6 tùy thuộc các trị số  và  ta tìm được giá trị  và xác định l₁ theo công thức đã ghi trên sơ đồ tính toán. So sánh trị số l₁ tính được với trị số l₁ đã lấy để tính . Nếu hai giá trị này khác nhau thì cho một trị số l₁ mới rồi lại tính  và l₁. Tính toán được tiến hành cho đến khi trị số l₁ giả thiết gần bằng với trị số tính được theo công thức.

Đối với sơ đồ tính toán 3 (xem Hình 1, 2, 3 và 5) trị số  cũng xác định theo cách tương tự, nhưng trong trường hợp này ta lấy l₂ = 3x₂ trong lần tính toán đầu và so sánh với l₂ tính được.

Ghi chú:

Khi  thì cho phép lấy , trong đó  cũng là trị số trong các công thức (1) – (28).

5- Nếu đất không đồng nhất thì biểu đồ của áp lực đất thẳng đứng do tải trọng q được phép dựng như sau. Đầu tiên lấy các đặc trưng của lớp thứ nhất và dựng biểu đồ  như đối với đất đồng nhất theo chỉ dẫn ở các Hình 1, 2 và 5. Sau đó lấy các đặc trưng của lớp thứ hai và cũng dựng biểu đồ  ứng với các đặc trưng đất của lớp đó (Hình 7).

...

...

...

Dựng hai biểu đồ ;

- biểu đồ 2 được dựng từ điểm A (giao điểm giữa các đường kéo dài của mái dốc với mặt phẳng tính toán) như đối với mái dốc kéo dài không hạn chế;

- biểu đồ 3 được dựng từ điểm B (giao điểm giữa các đường kéo dài của mặt phẳng nằm ngang của mặt bến hoặc bậc thềm với mặt phẳng tính toán) như đối với mặt đất nằm ngang.

Biểu đồ 4 cần tìm (phần có sọc ngang trên Hình 8) được lấy như sau: bắt đầu từ đỉnh thực của mặt phẳng tính toán đến giao điểm của các biểu đồ 2 và 3 thì lấy biểu đồ 3 cho các sơ đồ tính toán trên các Hình 8,b và 8,c hoặc lấy biểu đồ 2 cho sơ đồ tính toán trên Hình 8, a; từ giao điểm trở xuống thì lấy theo biểu đồ 2 cho các sơ đồ Hình 8.b và 8.c, hoặc biểu đồ 3 cho sơ đồ Hình 8.a.

Trị số  ở độ sâu y được tính theo công thức:

                                                                        (29)

Trong đó:  và  - như ở công thức 8.

7- Trường hợp mặt đất có hình dạng phức tạp, trường hợp có đống hàng rời được xem như đất khi các lớp đất không phẳng và không song song, có các mặt sụt gãy khúc, có tải trọng ngang… thì thành phần nằm ngang E_a,n và thẳng đứng E_a,d của áp lực đất chủ động được xác định bằng phương pháp biến phân theo cách sau đây:

a) Từ chân của mặt phẳng tính toán (hoặc của đoạn mặt phẳng tính toán) chịu áp lực đất chủ động ta vẽ các mặt trượt khả dĩ (Hình 9.a).

...

...

...

Khi trên mặt đất có đống hàng rời và dưới đống hàng không có kết cấu mặt bãi để ngăn chặn việc truyền tải trọng ngang do đống hàng truyền xuống đất thì phải kéo dài mặt sụt qua cả đống hàng, xem đống hàng này như là đất với các đặc trưng tương ứng với loại hàng rời đổ đống này, có xét đến các chỉ dẫn ở Mục 4, f của Phụ lục 3. Nếu đống hàng cao 20 m và các mái dốc nằm nghiêng 45^o thì vị trí của mặt sụt nguy hiểm nhất phải xác định theo chỉ dẫn ở Mục 4, g của Phụ lục 3.

b) Đối với mỗi mặt sụt khả dĩ tiến hành xác định E_a,n theo chỉ dẫn ở các tiểu mục c và d dưới đây. Cần tìm mặt sụt nguy hiểm nhất với giá trị E_a,n lớn nhất.

Các giá trị E_a,n và E_a,d của mặt trượt nguy hiểm là các thành phần cần tìm của áp lực đất chủ động.

c) Để xác định E_a,n và E_a,d ta dùng các mặt phẳng thẳng đứng để chia lăng thể sụt nằm giữa mặt phẳng tính toán và mặt sụt ra thành một số phần tử sao cho ở đáy mỗi phần tử là đất đồng nhất và có thể xem là đáy phẳng (Hình 9.b). Khi  > 0 thì khối đất giữa mặt phẳng tính toán và mặt phẳng thẳng đứng đi qua chân mặt phẳng tính toán không xem là một phần tử riêng, còn ảnh hưởng của nó được xem xét theo các khuyến nghị ở Mục 9 dưới đây.

d) Thành phần nằm ngang E_a,n và thẳng đứng E_a,d của áp lực đất chủ động được xác định có xét các chỉ dẫn ở Mục 9 theo công thức sau:

                                                                             (30)

                                                                              (31)

                 (32)

                                                                        (33)

...

...

...

Hình 7. Sơ đồ xác định biểu đồ  khi đất không đồng nhất

a- Sơ đồ tính toán; b- sơ đồ xác định biểu đồ  theo các đặc trưng  của lớp đất thứ nhất; c- như trên, theo các đặc trưng  của lớp thứ hai; 1- mặt phẳng tính toán; 2- biểu đồ  của áp lực thẳng đứng do tải trọng q.

Hình 8. Sơ đồ xác định áp lực đất chủ động khi có mái dốc trên mặt đất.

1- mặt phẳng tính toán; 2- biểu đồ  khi mái dốc không hạn chế; 3- biểu đồ  khi mặt đất nằm ngang đi qua điểm B; 4- biểu đồ  theo hình dạng thực tế của mặt đất (sọc ngang).

Hình 9. Sơ đồ xác định áp lực đất chủ động bằng phương pháp biến phân.

a- Sơ đồ các mặt sụt khả dĩ; b- sơ đồ xác định các giá trị  và ; 1- mặt phẳng tính toán; 2- đống hàng rời đổ trên bến; 3- ranh giới các lớp đất (hoặc mặt hố móng); 4- mặt sụt khả dĩ.

 - các thành phần nằm ngang và thẳng đứng của áp lực đất do phần tử i của lăng thể sụt;

...

...

...

G_i – trọng lượng phần tử i có xét thành phần thẳng đứng của các tải trọng trong phạm vi bề rộng phần tử.

W_n,i – tổng các thành phần ngang của tải trọng phạm vi bề rộng phần tử, lấy với dấu cộng khi hướng về phía áp lực;

 - góc giữa đường thẳng đứng và mặt sụt ở đáy phần tử, tính theo chiều kim đồng hồ kể từ đường thẳng đứng, lấy ≤ 173^o - ;

 - góc ma sát trong, lực dính đơn vị của đất đáy phần tử i; nếu đáy phần tử đi theo một hố móng thì phải lấy  và

 - góc ma sát trong và lực dính đơn vị ở bề mặt hố móng, xác định theo các khuyến nghị ở Điều 6.8 của Tiêu chuẩn này;

b_i – bề rộng phần tử i;

 - như trong công thức (8);

 - góc, thường lấy bằng , nhưng ≤ 20^o đối với các phần tử có

 - giá trị bình quân gia quyền của góc ma sát của đất trên mặt tiếp xúc với mặt phẳng tính toán trong phạm vi chiều cao h, xác định theo công thức:

...

...

...

 - góc ma sát trong ở mặt tiếp xúc với mặt phẳng tính toán trong phạm vi lớp j, lấy ≤ 30^o nếu mặt phẳng tính toán là mặt sau công trình thì được phép lấy  nếu mặt phẳng tính toán đi trong đất thì lấy

 - góc ma sát trong của đất ở mặt tiếp xúc với mặt phẳng tính toán trong phạm vi lớp j;

 - chiều cao của lớp đất j trong phạm vi chiều cao h của mặt phẳng tính toán;

n – số lớp đất trong phạm vi chiều cao h của mặt phẳng tính toán.

Ghi chú:

­1- Nếu mặt sụt đi theo mặt tiếp xúc giữa hai lớp đất thì trên mặt sụt đó sẽ lấy các đặc trưng của lớp đất xấu hơn, nếu không thể xác định được lớp nào là lớp xấu hơn thì cần xác định  cho cả hai lớp.

2- Việc xác định áp lực đất chủ động bằng phương pháp biến phân đòi hỏi một khối lượng tính toán lớn, bởi vậy nên tính trên máy vi tính.

8- Các biểu đồ cường độ áp lực đất chủ động ,  trong trường áp lực chủ động tính Theo mục 7 được xác định như sau:

Mặt phẳng tính toán được chia ra từng đoạn có chiều cao  (Hình 10). Thông thường ở các đoạn trên, nơi không có sự phân tầng phức tạp của các lớp đất và không chịu ảnh hưởng của đống hàng rời đổ trên bến v.v…, các trị số  và  được xác định theo chỉ dẫn ở Mục 3 trên đây; ở những đoạn mà cường độ áp lực đất chủ động không thể xác định theo các chỉ dẫn ở Mục 3 thì tiến hành tính toán tại điểm giữa của mỗi đoạn các thành phần  và  của cường độ áp lực đất chủ động theo các công thức sau:

...

...

...

                                                                   (36)

                                                                 (37)

Trong đó:

 - các thành phần nằm ngang và thẳng đứng của áp lực đất chủ động trên mặt phẳng tính toán có chiều cao h_j, nằm cao hơn ranh giới bền dưới của đoạn j, xác định theo các công thức (30) và (31);

 - các thành phần nằm ngang và thẳng đứng của áp lực đất chủ động trên mặt phẳng tính toán có chiều cao h_j-1, nằm cao hơn ranh giới bên trên của đoạn j, xác định theo các công thức (30) và (31).

Hình 10. Sơ đồ xác định cường độ áp lực đất chủ động, tính toán bằng phương pháp biến phân.

1- Mặt phẳng tính toán; 2- Đống hàng rời đổ trên bến; 3- Mặt sụt nguy hiểm nhất; 4- Ranh giới các lớp đất; 5- Biểu đồ các thành phần nằm ngang  của áp lực đất chủ động; 6- Như trên, của thành phần thẳng đứng .

9- Khi xác định áp lực đất chủ động theo các chỉ dẫn ở Mục 7 trên đây cần lưu ý những điểm sau:

...

...

...

                                                                             (37)

Trong đó:

G_o – trọng lượng khối đất nằm giữa mặt phẳng tính toán và mặt phẳng thẳng đứng đi qua chân mặt phẳng tính toán, có xét cả tải trọng trên bề mặt khối đất này (xem Hình 9.b).

b – Nếu mặt phẳng tính toán có hình dạng gãy khúc, thì trong các công thức (32) và (33) cho phép lấy , trong đó  - trị số bình quân gia quyền của góc nghiêng so với đường thẳng đứng của các đoạn phẳng thuộc mặt phẳng tính toán, xác định theo công thức:

                                                                              (38)

 - góc nghiêng so với đường thẳng đứng của đoạn phẳng i thuộc mặt phẳng tính toán, lấy với dấu trừ khi nghiêng về phía bờ đất (xem Hình 2);

 - chiều cao của đoạn thẳng i thuộc mặt phẳng tính toán.

h - chiều cao của mặt phẳng tính toán;

n - Số lượng đoạn phẳng của mặt phẳng tính toán;

...

...

...

Ghi chú:

1- Nếu mặt sụt gãy khúc thì:

- Trong các phần tử có () 90o thường phải xét hoạt tải trên mặt phần tử và nếu tính toán theo nhóm trạng thái giới hạn thứ nhất thì hệ số đảm bảo của tải trọng đối với trọng lượng đất được lấy là n = 1,1, đối với trọng lượng hàng rời: n = 1,3;

- Trong các phần tử có 90o không cần xét đến hoạt tải trên mặt phần tử, trừ tải trọng do đống hàng rời đổ trên bến và, nếu tính toán theo các nhóm trạng thái giới hạn thứ nhất thì hệ số đảm bảo của tải trọng đối với trọng lượng đất được lấy là n = 0,9, đối với trọng lượng hàng rời: n = 1,0.

2. Dấu trừ nhận được khi tính E chứng tỏ rằng thành phần thẳng đứng của áp lực đất chủ động hướng lên trên.

10. Các thành phần nằm ngang thẳng đứng và pháp tuyến của áp lực đất chủ động trên các gối đứng riêng rẽ ở độ sâu y được xác định theo các công thức sau:

                                                                             (39)

                                                                    (40)

                                                             (40,a)

...

...

...

- Thành phần nằm ngang của cường độ áp lực đất chủ động trên 1m dài, xác định theo chỉ dẫn ở các Mục 3, 6 hoặc 7 trên đây;

k_a – Hệ số, xét sự làm việc không gian của đất và được xác định theo công thức:

Khi y ≤ y_gh:

                                                                  (41)

Khi y > y_gh:

                                                                  (42)

Trong đó:

                                                                (43)

b, t_o – Bề rộng (đường kính) của gối đứng riêng rẽ và khoảng cách tim đến tim của các gối đó;

...

...

...

Ghi chú: Đối với gối đơn độc thì hệ số k_a phải xác định theo công thức (41)

Xác định áp lực đất bị động.

11- Trong trường hợp mặt đất là phẳng, tải trọng phân bố đều và các lớp đất nằm song song với mặt đất thì các thành phần nằm ngang , thẳng đứng  và pháp tuyến  của cường độ áp lực đất bị động ở độ sâu y được xác định;

a) Khi mặt đất nằm ngang và mặt phẳng tính toán thẳng đứng – theo các công thức (44) và (45) trên Hình 11,a;

b) Khi mặt đất nằm ngang và mặt phẳng tính toán nằm nghiêng – theo các công thức (46) và (47) trên Hình 11,b;

c) Khi mặt đất nằm nghiêng, lúc  và mặt phẳng tính toán thẳng đứng – theo các công thức (48) và (49) trên Hình 12,a;

d) Khi mặt đất nằm nghiêng, lúc  và mặt phẳng tính toán nằm nghiêng một góc  so với đường thẳng đứng – theo các công thức (51) và (52) trên Hình 12.b.

Trong các công thức (44) – (53):

 - Dùng trong (có xét lực đẩy nổi của nước) và chiều cao lớp đất i tại mặt phẳng tính toán trong phạm vi y;

...

...

...

q - Tải trọng thẳng đứng phân bố đều trên 1 m^2 mặt đất nằm ngang hoặc trên 1m^2  hình chiếu của mái dốc lên mặt phẳng nằm ngang khi P  0;

 - Góc nghiêng của mặt phẳng tính tại độ sâu y so với đường thẳng đứng, lấy với dấu trừ khi nghiêng ra phía ngoài (Hình 11 và 12);

 - Góc ma sát trong và lực dính đơn vị của đất tại độ sâu y của mặt phẳng tính toán;

 - Góc lệch so với đường thẳng của mặt phẳng tính toán áp lực đất bị động, thường lấy bằng góc ma sát của đất ở mặt tiếp xúc với mặt phẳng tính toán tại độ sâu y, nhưng không lớn hơn 30^o, góc ma sát của đất ở mặt tiếp xúc với mặt phẳng tính toán thường lấy bằng ;

 - Hệ số thành phần nằm ngang của áp lực đất bị động;

P – Góc nghiêng của mặt đất so với đường nằm ngang, lấy với dấu cộng khi mặt đất phía bờ cao hơn mép bến;

 - Góc, lấy bằng .

Nếu trị số  tính được là số âm thì điều đó chứng tỏ rằng thành phần thẳng đứng của cường độ áp lực đất bị động hướng xuống dưới (Hình 11.b);

Ghi chú: Khi tính toán theo nhóm các trạng thái giới hạn thứ nhất thì trọng lượng đất  thường được tính với hệ số đảm bảo của tải trọng là n = 0,9.

...

...

...

                                    (44)

                                                                              (45)

 - Xác định theo bảng 2 khi .

                           (46)

                                                                        (47)

                                                               (47,a)

 - Xác định theo bảng 2.

...

...

...

a- Khi mặt phẳng tính toán thẳng đứng; b- Khi mặt phẳng tính toán nằm nghiêng;

1- Mặt phẳng tính toán.

                                    (48)

;                                                                             (49)

                                          (50)

                            (51)

                                                                      (52)

...

...

...

Khi :                                 (53)

Hình 12. Sơ đồ xác định áp lực đất bị động khi mặt đất nằm nghiêng.

a- Khi mặt phẳng tính toán thẳng đứng; b- Khi mặt phẳng tính toán nằm nghiêng ();

1- Mặt phẳng tính toán.

Bảng 2

j

Độ

Giá trị của  khi  bằng

...

...

...

-20^o

-10^o

0^o

10^o

20^o

30^o

5

0

1,09

...

...

...

1,14

1,18

1,22

1,26

1,30

1/3 φ

1,12

1,15

1,20

...

...

...

1,29

1,34

1,34

φ

1,15

1,18

1,22

1,27

1,32

...

...

...

1,42

10

0

1,20

1,24

1,33

1,42

1,51

1,62

...

...

...

1/3 φ

1,29

1,35

1,43

1,52

1,61

1,71

1,84

φ

...

...

...

1,51

1,56

1,63

1,71

1,79

1,95

15

0

1,30

...

...

...

1,55

1,69

1,98

2,07

2,34

1/3 φ

1,50

1,61

1,70

...

...

...

2,11

2,31

2,56

φ

1,80

1,90

2,05

2,12

2,32

...

...

...

2,84

20

0

1,45

1,60

1,80

2,04

2,32

2,79

...

...

...

1/3 φ

1,72

1,89

2,11

2,35

2,67

3,09

3,57

φ

...

...

...

2,40

2,61

2,86

3,15

3,49

3,86

25

0

1,58

...

...

...

2,12

2,46

3,00

3,68

4,30

1/3 φ

2,01

2,25

2,59

...

...

...

3,56

4,24

5,13

φ

2,87

3,16

3,48

3,94

4,59

...

...

...

5,83

30

0

1,72

2,02

2,43

3,00

3,70

4,70

...

...

...

1/3 φ

2,33

2,72

3,28

3,94

4,88

6,15

7,84

φ

...

...

...

4,23

4,86

5,67

6,65

7,82

9,01

35

0

1,91

...

...

...

2,89

3,69

4,70

6,46

9,00

1/3 φ

2,79

3,46

4,26

...

...

...

7,17

9,17

13,7

φ

4,54

5,62

6,71

7,76

10,35

...

...

...

15,4

40

0

2,14

2,66

3,42

4,60

6,24

8,85

...

...

...

1/3 φ

3,37

4,36

5,66

7,54

10,4

14,5

21,6

φ

...

...

...

6,89

8,81

11,4

15,1

20,3

26,7

45

0

2,40

...

...

...

4,22

5,83

8,19

12,0

18,0

1/3 φ

4,12

5,62

7,43

...

...

...

14,2

21,1

29,2

φ

7,00

9,00

11,5

16,5

20,5

...

...

...

36,9

Ghi chú: Với các giá trị trung gian của  và  thì trị số  được xác định bằng nội suy.

Với bất kỳ mắt ép trồi nào, các đại lượng E_n,n và E_n,d được tính toán theo các công thức:

                                                                           (54)

                                                                         (55)

Trong đó:

 - Các thành phần nằm ngang và thẳng đứng của áp lực đất bị đóng do phần tử i của lăng thể ép trồi, xác định theo các công thức (32) và (33) với cùng các giá trị  như trong công thức (46) và với  nhưng không lớn hơn 20^o đối với các phần tử có ;

- Giá trị bình quân gia quyền của góc lệch của áp lực đất bị động vuông góc với mặt phẳng tính toán, thường lấy bằng giá trị bình quân gia quyền của góc mà sát ở mặt tiếp xúc với mặt phẳng tính toán, tính theo công thức (34); trị số góc ma sát  ở mặt tiếp xúc với mặt tính toán thường lấy bằng ;

m – Số lượng các phần tử trong lăng thể ép trồi.

...

...

...

a- Nếu  thì khối đất nằm giữa mặt phẳng tính toán và mặt phẳng thẳng đứng vẽ qua chân mặt phẳng tính toán sẽ không xem là một phần tử riêng, nhưng trọng lượng của khối đất này, kể cả tải trọng trên bề mặt, được phân bố vào trọng lượng các phần tử của lăng thể ép trôi tỷ lệ thuận với các phần tử đó. Gia số  thêm vào trọng lượng của phần tử i được tính theo công thức (37);

b) Nếu trị số E_n,d tính được theo công thức (33) là số âm thì có nghĩa là thành phần thẳng đứng của áp lực đất bị động hướng xuống dưới (Hình 11,b và 12,b).

13- Các thành phần nằm ngang , thẳng đứng , và pháp tuyến  của cường độ áp lực đất bị động trên các trụ đứng riêng rẽ tại độ sâu y được xác định theo công thức:

                                                                             (56)

                                                                    (57)

                                                             (57,a)

Trong đó:

 - Thành phần nằm ngang của cường độ áp lực đất bị động trên 1m dài, xác định theo chỉ dẫn ở các Mục 11 hoặc 12 trên đây;

 - Hệ số, xét đến sự làm việc không gian của đất, xác định theo công thức sau:

...

...

...

                                                              (58)

* Khi

;                                                 (59)

Trong đó:

                                                              (60)

b và l_o – Bề rộng (đường kính) của các trụ đứng riêng rẽ và khoảng cách tim đến tim các trụ;

 và  - Giống như khi xác định .

Ghi chú: Đối với các trụ đơn độc thì hệ số k_n phải xác định theo công thức (58).

Áp lực hông của đất ở giai đoạn trước trạng thái giới hạn

...

...

...

14. Trong trường hợp mặt đất nằm ngang, tải trọng phân bố đều q và các lớp đất nằm ngang thì các thành phần nằm ngang  và thẳng đứng  của cường độ áp lực đất ở trạng thái tĩnh lên mặt phẳng tính toán thẳng đứng tại độ sâu y được xác định theo công thức:

                                                                        (61)

                                                                               (62)

Trong đó:

 - Như trong các công thức (1) – (28);

 - Hệ số thành phần nằm ngang của áp lực đất ở trạng thái tĩnh, được xác định như sau:

a- Nếu  - dùng đồ thị trên Hình 13 tùy thuộc vào trị số  hoặc dùng công thức:

                                                                                  (63)

b- Nếu  - dùng đồ thị trên Hình 13 tùy thuộc vào trị số  tính theo công thức:

...

...

...

 - Hệ số nở hông của đất, xác định theo Bảng 5 của Phụ lục 7.

15. Trong các trường hợp phức tạp áp lực đất ở trạng thái tĩnh được xác định như áp lực chủ động theo các chỉ dẫn ở Mục 7 trên đây, khi đó sẽ lấy lực dính đơn vị bằng không, còn góc ma sát trong của đất thì lấy bằng giá trị giả định tính theo công thức (64).

Xác định áp lực đất bên trong các kết cấu kiểu ngăn từng ô.

16- Khi có tải trọng phân bố đều q ở cao độ đỉnh của ô thì các thành phần nằm ngang s_a,n và thẳng đứng s_a,d của cường độ áp lực lên mặt phẳng thẳng đứng trong ô ở độ sâu y (Hình 14) được xác định theo các công thức sau:

                                                                                (65)

                                                                               (66)

Trong đó:

- áp lực thẳng đứng ở độ sâu y, xác định theo công thức:

                                                     (67)

...

...

...

 - Trọng lượng riêng của đất bên trong ô ở độ sâu y;

 - Chiều cao đất bên trên bề mặt của lớp trong phạm vi cân xác định ;

 - Áp lực thẳng đứng trên bề mặt của lớp trong phạm vi cần xác định ;

* Đối với lớp trên cùng (lớp thứ nhất khi y ≤ y₁)

;

* Đối với lớp thứ hai (khi y > y₁ – xem Hình 14)

Với trị số  được tính theo công thức (67) khi y = y₁ và  (tức là  - áp lực thẳng đứng ở cao trình đáy lớp thứ nhất);

F; u – diện tích và chu vi của ô (đối với các ô vuông và ô tròn thì , khi không có vách ngang thì ;

...

...

...

- Hệ số thành phần nằm ngang, xác định theo các chỉ dẫn ở Mục 3 trên đây với , hoặc theo Hình 13 tùy thuộc vào ;

 - Trị số, xác định theo công thức (64);

 Góc ma sát giữa đất lên mặt tiếp xúc với thành vạch, được lấy như sau:

* Khi E_n ≥ 4E_d1 – lấy với dấu cộng;

* Khi E_n < 4E_d1 – lấy với dấu cộng ở trên độ sây y_gh và với dấu trừ dưới độ sâu y_gh: E_nE_d1 – Mô đun biến dạng của đất nền và của đất lấp lòng ô;

y_gh – Độ sâu mà tại đó độ lún của đất lấp lòng ô bằng độ lún của ô, xác định bằng phương pháp gần đúng dần.

Hình 13. Đồ thị để xác định  khi mặt đất lấp nằm ngang và mặt phẳng tính toán thẳng đứng

1- Khi ; 2- Khi  3- Khi

...

...

...

Hình 14. Sơ đồ xác định áp lực đất bên trong các kết cấu kiểu ngăn từng ô

1- Ô ngăn; 2- Ranh giới các lớp đất; 3- Biểu đồ thành phần nằm ngang  của áp lực đất trong ô.

Ghi chú:

1- Đối với các thành vách song song với nhau (khi không có các vạch ngang) trị số  ở độ sâu phải xác định theo công thức (1) của Phụ lục 9.

2- Khi  là một hằng số trong phạm vi một lớp đất ở độ sâu y = y_gh sẽ có sự thay đổi đột ngột trong các biểu đồ  và

17- Khi ở cao trình đỉnh ô có tải trọng không đều thì áp lực trên bề mặt bên trong của ô được phép xác định như sau:

- Khi y ≥ 2d – Theo các chỉ dẫn ở Mục 16, bằng cách lấy q = q_td ở độ sâu y = 2d.

- Khi y < 2d – theo chỉ dẫn ở Mục 15.

Giá trị q_td được tính theo công thức:

...

...

...

Trong đó:

 - Thành phần nằm ngang của cường độ áp lực đất ở độ sâu y = 2d, xác định theo chỉ dẫn ở Mục 15.

 - Hệ số áp lực hông, lấy khi xác định .

PHỤ LỤC 10

(Khuyến nghị)

XÁC ĐỊNH ÁP LỰC NƯỚC THẤM

1. Trong các tính toán công trình bến xây dựng trên nền không phải đá thì tác động của áp lực nước thấm do dao động mực nước trước bến được phép thay bằng một tải trọng nằm ngang và các lực thể tích thẳng đứng.

Áp lực nước thấm sẽ không cần xem xét đến trong các tính toán độ bền nếu như độ hạ thấp của mực nước trước bến trong một ngày đêm nhỏ hơn 1m và độ hạ thấp theo mùa nhỏ hơn 2m.

...

...

...

Dao động ngày đêm của mực nước là các dao động sau:

- Dao động ngày đêm của mực nước ở hạ lưu các đầu mối thủy điện;

- Dao động mực nước trên sông trong thời kỳ lũ;

- Dao động thủy triều đối với cảng sông nằm trên sông ảnh hưởng thủy triều.

Dao động mực nước theo mùa là: dao động mực nước trong các hồ chứa nước khi khai thác hồ.

2. Để xác định tải trọng do áp lực nước thấm cần tính toán trị số độ chênh cột nước H tại công trình bến theo chỉ dẫn ở Mục 3 dưới đây.

Tải trọng nằm ngang của áp lực nước thấm tác động dọc theo đường viền dưới đất của công trình bến được lấy dưới dạng một biểu đồ cường độ và đặt trực tiếp vào công trình hoặc cấu kiện công trình. Việc dựng và các định giá trị cường độ của biểu đồ khi tính toán độ bền các công trình bến tường cừ và bến tường góc trình bày trên Hình 1, khi tính toán độ bền các công trình bến bằng cọc ống đường kính lớn – trên Hình 2. Trong các tính toán về ổn định thì các biểu đồ tải trọng nằm ngang do áp lực nước thấm được phép xác định theo các chỉ dẫn trên Hình 1, trong đó diện tích các biểu đồ phải tăng lên 30% đối với các dao động ngày đêm của mực nước, và tăng lên 10% đối với các dao động theo mùa.

Trong các công thức (1) và (2):

 - Trọng lượng riêng tính toán của nước;

...

...

...

l₁, l₂, l₃ – Chiều dài đường viền thấm phía sau, phía trước và bên dưới công trình, xác định theo các Hình 1 và 2 tùy thuộc vào sơ đồ tính toán;

B- Bề rộng đáy công trình.

Lực thể tích thẳng đứng của áp lực nước thấm trong các tính toán về độ bền và ổn định công trình bến được tính vào trọng lượng riêng của đất nằm dưới mực nước ngầm chỉ trong phạm vi các chiều cao l₁ và l₂ (theo Hình 1 và Hình 2) theo cách thức sau đây (ở các đoạn khác thì trọng lượng riêng của đất nằm dưới nước được lấy bằng  )

a/ Sau công trình trong phạm vi chiều cao l₁:

                                                                                                    (1)

b) Trước công trình trong phạm vi chiều cao l₂:

;

Trong đó:

 - Trọng lượng riêng tính toán của đất trong phạm vi chiều cao tính toán;

...

...

...

Trong các công trình bến kiểu tường góc cũng phải tính cả tác động của áp lực nước thấm từ phía dưới bản đáy, áp lực này cũng có dạng biểu đồ tải trọng thẳng đứng và xác định theo các chỉ dẫn trên Hình 1 (sơ đồ 1).

Khi xác định các tải trọng ngang và các lực thể tích thẳng đứng do áp lực nước thấm cần lưu ý các điểm sau:

a- Tầng cách nước là đất có hệ số thấm nhỏ hơn 10 lần so với đất lấp.

b- Nếu tăng thấm nước nằm sâu hơn đáy công trình hoặc sâu hơn chân cọc van một đoạn lớn hơn 1 = 2H_b thì, trong các sơ đồ tính toán, độ sâu của tầng cách nước (tầng cách nước tính toán) phải lấy bằng 1 (H_b – chiều cao bến đáy thiết kế đến đỉnh bến).

c- Các lớp kẹp lá đất sét có bề dày < 20 cm, hoặc các lớp kẹp là đất loại á sét có bề dày < 40 cm không được xem là tầng cách nước.

d- Các giá trị tiêu chuẩn  được xác định theo các công thức (1) và (2) khi dùng các đại lượng tiêu chuẩn  và .

e- Trường hợp nên có cấu tạo địa chất phức tạp thì áp lực nước thấm phải xác định bằng phương pháp tương tự thủy động điện.

3. Để xác định cột nước H tại công trình trước hết cần dựng đường quá trình trung bình của mực nước trước bến. Muốn vậy phải chọn trong số các biểu đồ dao động mực nước theo ngày đêm và theo mùa một biểu đồ ứng với mực nước cao nhất tính toán. Điểm gốc của đường quá trình trung bình của mực nước trước bến (góc của thời kỳ tính toán t = 0) được lấy ở thời điểm chấm dứt một thời gian dài mực nước trước bến không dao động, còn điểm cuối của đường quá trình (điểm cuối của thời kỳ tính toán) được lấy ở thời điểm (t = t_n) đi xuống của mực nước cao nhất trước bến (Hình 3).

Đối với các bến cho phép ngập thì mực nước tính toán cao nhất trước bến được lấy ở cao trình mặt bến, còn điểm gốc của đường quá trình trung bình của mực nước trước bến được lấy ở thời điểm tương ứng với cao trình đó.

...

...

...

Thời kỳ tính toán t của đường quá trình trung bình mực nước trước bến phải chia làm 5 thời đoạn sao cho trong phạm vi t của mỗi thời đoạn đường quá trình mực nước có thể xem là tuyến tính.

Hình 1. Các sơ đồ tải trọng do áp lực nước thấm.

1- Cọc vân (vỏ móng); 2- Bến tường góc; 3- Tầng cách nước; 4- Biểu đồ tải trọng nằm ngang của áp lực nước thấm; 5- Biểu đồ tải trọng thẳng đứng của áp lực nước thấm.

Hình 2. Các sơ đồ tải trọng do áp lực nước thấm dùng để tính toán độ bền công trình bến bằng cọc ống đường kính lớn.

1- Cọc ống đường kính lớn; 2- Tầng cách nước; 3- Biểu đồ tải trọng ngang của áp lực nước thấm.

...

...

...

- Khi không có kết cấu thoát nước ngầm:

H = H₁;                                                                                                       (3)

- Khi có kết cấu thoát nước ngầm;

H = 0,5 (H₁ + H₂);                                                                                        (4)

Trong đó:

H₁ = ho – ht + S;                                                                                         (5)

                                                                      (6)

H₁ – cột nước, được xác định không xét đến hoạt động của hệ thống thoát nước ngầm.

H₂ – cột nước, xác định theo công thức (5) có xét đến hoạt động của hệ thống thoát nước ngầm;

...

...

...

Hình 3. Dựng đường quá trình trung bình của mực nước trước bến.

1. đường quá trình theo mùa hoặc theo ngày đêm của mực nước trước bến; 2. đường quá trình trung bình của mực nước trước bến.

v_i, v_i-1 – tốc độ biến thiên mực nước trước bến tương ứng với thời đoạn  và  khi i = 1 thì lấy v_i-1 = 0, trong các trường hợp còn lại (i > 1) thì v_i và v_i-1 được tính theo các công thức sau:

                                                                                                   (7)

                                                                                              (8)

 - Trị số dâng hoặc hạ mực nước tương ứng cho các thời đoạn  và  xác định theo đường quá trình trung bình của mực nước trước bến; khi mực nước hạ thì trị số () lấy với dấu trừ;

t_n – Thời kỳ tính toán;

t_i-1 – Thời gian biến động mực nước kể từ lúc bắt đầu thời kỳ tính toán cho đến cuối thời đoạn , khi i = 1 thì lấy t_i-1 = 0;

...

...

...

 - Thông số, xác định theo đồ thị trên Hình 4 tùy thuộc vào các hệ số  và

 - Hệ số, tính theo công thức:

                                                                                                   (9)

L_i – Chiều dài tính toán của dòng nước ngầm, xác định theo công thức (10) dưới đây, nhưng không được lớn hơn L_i:

                                                                                        (10)

Hình 4. Đồ thị giá trị của hệ số θ.

L₁ – Trị số thực của chiều dài dòng nước ngầm tính từ ranh giới thấp đến ranh giới cao của dòng, xác định theo Hình 5 có xét đến chỉ dẫn a ghi chú 1 dưới đây:

a- Hệ số thông mực nước, bằng:

...

...

...

k_t – hệ số thấm của đất trong phạm vi chiều cao h_tb, lấy theo Bảng 6 của Phụ lục 7: khi đất không đồng nhất cho phép lấy trị số bình quân gia quyền của hệ số thấm, tính theo công thức (4) của Tiêu chuẩn này;

v- hệ số nhả nước của đất lấp, lấy theo Bảng 7 của Phụ lục 7;

h_tb – Chiều sâu trung bình của dòng nước ngầm trong thời kỳ tính toán, tính từ tầng cách nước theo công thức:

                                                                                           (12)

h_max – Chiều sâu nước lớn nhất trước bến, tính từ tầng cách nước (xem Hình 3);

h_t – Như trong công thức (5);

 - Hệ số sức kháng thủy lực của công trình bến, xác định theo công thức:

                                                                                                (13)

 - Hệ số sức kháng thủy lực của công trình bến khi thấm dưới công trình hoặc trong hệ thống thoát nước ngầm, hoặc thấm vòng qua đầu công trình, xác định theo Bảng 1.

...

...

...

                                                                                          (14)

Ghi chú:

1- Khi tầng cách nước nằm nghiêng thì ranh giới trên của dòng nước ngầm phải lấy tại mặt cắt có chiều sâu dòng nước ngầm là  (xem sơ đồ 3 trên Hình 5).

Sơ đồ 1

(Ranh giới trên nằm xa vô cực)

Sơ đồ 2

(Tại ranh giới trên mực nước ngầm cố định)

...

...

...

(Ranh giới trên không thấm nước hoàn toàn hoặc một phần).

Hình 5. Sơ đồ xác định ranh giới trên của dòng nước ngầm.

1- Ranh giới dưới của dòng nước ngầm (bến); 2- Ranh giới trên của dòng nước ngầm; 3- Mực nước ngầm ở đầu thời kỳ tính toán (t=0); 4- Mực nước ngầm ở cuối thời kỳ tính toán; 5- Tầng cách nước.

Bảng 1

Các giá trị của hệ số sức kháng

Hệ số

Hướng thấm

Công thức xác định

...

...

...

Dưới công trình

Trong cống thoát nước ngầm

P_g – chu vi ướt của cống thoát nước ngầm

...

...

...

Trong khe thẳng đứng giữa các cấu kiện

S_g – khoảng cách giữa các kết cấu thoát nước ngầm;

h_g – Chiều dài phần làm việc của ống

d_g – Đường kính ống trong mặt bằng. Khi mối nối có dạng khóa thép thì phải lấy

Trong kết cấu thoát nước ngầm thẳng đứng

...

...

...

L- Chiều dài bến. Đối với sơ đồ 3 (Hình 5)  không phải xét đến khi tường cách cấm vào tầng cách nước.

Trong kết cấu thoát nước nằm ngang kiểu lớp (lớp đệm)

b- Bề rộng kết cấu thoát nước ngầm.

Ghi chú: 1. h_tb – Trị số xác định theo công thức (12)

2. Khi thời gian hạ thấp mực nước trước bến bé hơn 20 ngày đêm thì các trị số  Phải tăng thêm 0,44, còn  giảm bớt 0,44.

Khi bến được xây dựng trên đê chắn sóng thì ranh giới trên của dòng nước ngầm phải lấy theo sơ đồ 3 trên Hình 5 bằng cách vẽ mặt phẳng này tại giữa đê.

...

...

...

2. Làm kết cấu thoát nước ngầm chỉ hợp lý khi cột nước trước bến lớn hơn 3m.

PHỤ LỤC 11

(Khuyến nghị)

XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÀUVA KHI CẬP VÀO CÔNG TRÌNH

1. Giá trị tiêu chuẩn của tải trọng nằm ngang vuông góc với mép bến H do tàu va khi cập vào công trình bến có tường mặt liền được xác định theo đồ thị trên Hình 1 tùy thuộc vào lượng rẽ nước D_t của tàu, nếu thành phần pháp tuyến của vận tốc tàu cập bến không lớn hơn các giá trị qui định trong Bảng 29 của Tiêu chuẩn thiết kế tải trọng và tác động (do sông và do tàu) lên công trình thủy, hoặc tùy thuộc vào động năng va E của tàu xác định theo công thức 106 của Tiêu chuẩn nói trên.

Nếu dùng các thiết bị đệm tàu khác với các thiết bị chỉ trên Hình 1 thì trị số  phải tính toán theo các qui định của Tiêu chuẩn nói trên, trong đó độ mềm của vỏ tàu được lấy bằng c_t = 0,00002 m/kN (0,002 m/T), còn trị số độ mềm của công trình bến lấy bằng c_b = 0,00004m/kN (0,0004m/T).

2. Trị số tiêu chuẩn của tải trọng dọc mép bến H do tàu va khi cập vào công trình được tính toán theo công thức:

                                                                                                 (1)

...

...

...

f – hệ số ma sát, được phép lấy bằng 0,5 khi lớp mặt là bê tông hoặc cao su, và bằng khi lớp mặt là gỗ.

3. Trị số tính toán của các tải trọng nằm ngang theo hướng vuông góc với mép bến H_x và dọc theo mép bến H_y do tàu va khi cập bến được xác định theo Điều 7.15 của Tiêu chuẩn này.

Hình 1. Đồ thị các trị số tiêu chuẩn của tải trọng nằm ngang theo hướng vuông góc với mép bến  do tàu va khi cập bến.

1- Không có thiết bị đệm tàu; 2- Thiết bị đệm tàu bằng một lớp lốp ô tô; 3 – Thiết bị đệm tàu bằng hai lớp ô tô; 4- Thiết bị đệm tàu bằng các ống cao su đường kính 0,3m; 5- Thiết bị đệm tàu bằng các ống cao su đường kính 0,4m.

PHỤ LỤC 12

(Khuyến nghị)

XÁC ĐỊNH LỰC KHÁNG CỦA HÀNG CỌC

...

...

...

a- Dựng biểu đồ tổng các thành phần pháp tuyến của cường độ áp lực đất chủ động và bị động theo tim cọc trên đoạn nằm trên dưới mặt trượt (Hình 1 hoặc Hình 2).

Thành phần pháp tuyến tổng  của cường độ áp lực đất chủ động và bị động theo tim cọc ở độ sâu y kể từ mặt đất tính toán qui ước được xác định theo công thức:

                                                                        (1)

Trong đó:

                                                                                 (2)

                                                                                 (3)

 - Thành phần pháp tuyến (theo tim cọc) của cường độ áp lực đất chủ động và bị động;

 - Thành phần nằm ngang của cường độ áp lực đất chủ động và bị động xác định theo công thức (46) và (7) của Phụ lục 9 với:

 - Trong tính toán ổn định bằng phương pháp mặt trượt gãy khúc;

...

...

...

 - Góc nghiêng so với đường thẳng đứng của đường thẳng nối tâm cung trượt với chân cọc; lấy dấu trừ nếu đường thẳng nối tâm cung trượt với chân cọc nằm bên trái tâm cung trượt;

 - Góc nghiêng so với tim cọc so với đường thẳng đứng, lấy với qui tắc về dấu giống như xác định  và

b_c – Bề rộng hoặc đường kính cọc;

 - Bước cọc theo chiều dài công trình;

k_­n, k_a – Hệ số, xét sự làm việc không gian của đất trong lăng thể ép trồi và trong lăng thể sụt, xác định theo các công thức sau:

• Khi y ≤ y_gh:

                                                                                (4)

                                                                          (5)

• y > y_gh:

...

...

...

Trong đó:

 - Góc ma sát trong của đất ở độ sâu y;

 - Khoảng cách, xác định theo các công thức sau:

• Đối với hệ số k_n:

                                                                          (7)

• Đối với hệ số k_a:

                                                                          (8)

Được phép lấy mặt phẳng nằm ngang đi qua giao điểm tim cọc với mặt trượt (Hình 1 hoặc Hình 2) làm mặt đất tính toán qui ước. Đất nằm bên trên mặt phẳng tính toán qui ước này được xem như tải trọng.

Tải trọng phân bố đều không đều trên mặt phẳng tính toán qui ước trong phạm vi bề rộng lăng thể ép trồi và bề rộng lăng thể sụt được phép thay thế bằng tải trọng phân bố đều bình quân gia quyền. Để xác định bề rộng lăng thể ép trồi và bề rộng lăng thể sụt ở cao độ mặt phẳng tính toán qui ước cho phép vẽ mặt trượt của lăng thể ép trồi đi từ chân cọc lên với góc nghiêng , còn mặt trượt của lăng thể sụt – với góc nghiêng  tính từ tim cọc.

...

...

...

c- Vẽ đường tiếp tuyến với đường bao đa giác dây tại điểm B_o nằm cao hơn chân cọc một đoạn 0,15t (trong đó t – khoảng cách từ chân cọc đến giao điểm giữa tim cọc với mặt trượt), và xác định mô men uốn M_A (kNm/m) tại cao trình của giao điểm giữa tim cọc và mặt trượt theo công thức:

                                                                                                  (9)

Trong đó:

 - Khoảng cách cực của đa giác lực, kN/m

x_A – Tung độ của đa giác dây ở cao độ của giao điểm giữa tim cọc với mặt trượt, m.

d – Mô men uốn M_hc (kNm/m) mà hàng cọc có thể chịu xuất phát từ độ bền của các cọc được xác định theo công thức:

                                                                                                (10)

Trong đó:

M_c – mô men uốn theo độ bền của cọc.

...

...

...

Nếu M_A ≤ M_hc, thì trị số R_hc được xác định từ điểm gốc của đường lực đến giao điểm giữa đường lực với đường thẳng đi qua cực và song song với tiếp tuyến của đa giác dây tại điểm B_o.

Nếu M_A > M_hc thì trị số R_hc được xác định từ điểm gốc của đường lực đến giao điểm giữa đường lực với đường thẳng đi qua cực và song song với cát tuyến A_oB_o của đa giác dây; cát tuyến này được vẽ từ điểm B_o sao cho tung độ x_max ở cao độ của giao điểm giữa tim cọc với cung trượt có giá trị bằng .

Hình 1. Sơ đồ xác định lực kháng của hàng cọc khi tính toán ổn định công trình bằng phương pháp mặt trượt gãy khúc.

1- Mặt đất tính toán qui ước; 2- Mặt trượt.

Hình 2. Sơ đồ xác định sức kháng của hàng cọc khi tính toán ổn định công trình bằng phương pháp mặt trượt cung tròn.

1- Mặt đất tính toán qui ước; 2- Mặt trượt cung tròn.

Trong tính toán này có thể xảy ra trường hợp là x_max < x (ở dây x – tung độ tại điểm ngàm), khi đó trị số R_bc được xác định từ điểm gốc của đường lực đến giao điểm giữa đường lực với đường thẳng đi qua cực và song song với cát tuyến vẽ qua điểm A_o của đa giác dãy theo điều kiện x = x_max (Hình 1 hoặc Hình 2).

...

...

...

- Trong tính toán ổn định bằng phương pháp mặt trượt gãy khúc

                                                                                          (11)

- Trong tính toán ổn định bằng phương pháp mặt trượt cung tròn.

• Khi M_A ≤ M_hc:

                                                                        (12)

• Khi M_A > M_hc:

                                                                       (13)

Trong đó:

 - Như trong các công thức (2) và (3);

...

...

...

r- Bán kính cung trượt.

g) Nếu mặt trượt cắt qua một số hàng cọc thì Q_hc được xác định cho từng hàng.

h) Phải kiểm tra độ bền của hàng cọc khi chịu tác động của các lực cắt Q_hc.