LA-Wall: Chọn tường trọng lực hay tường công-xôn – so sánh bề rộng móng, khối lượng bê tông và kiểm tra quyết định
Cùng tường cao 4 m giữ đất cát pha, có nước sau tường và phụ tải 10 kPa: tường công-xôn có chân khóa đạt với móng rộng 3,0 m và 73 kN/m bê tông, tường trọng lực đạt với móng 3,0 m nhưng nặng 181 kN/m, gấp 2,5 lần. Bài cho thấy trượt là kiểm tra quyết định ở cả hai loại, và cách chân khóa giảm bề rộng móng.
Các bài trong Module Địa kỹ thuật
Mục lục bài viết
Hai loại tường chắn phổ biến nhất giữ đất theo hai cơ chế khác nhau:
- Tường trọng lực (bê tông, đá hộc): chống lật và trượt bằng trọng lượng bản thân.
- Tường công-xôn BTCT (chữ T ngược, chữ L): thân mỏng, bản đáy rộng; chống lật và trượt chủ yếu bằng trọng lượng đất đè lên bản gót.
Bài này so sánh hai loại trên cùng điều kiện bằng lõi tính LA-Wall, tăng dần bề rộng móng B đến khi đạt mọi kiểm tra.
1. Điều kiện so sánh#
| Hạng mục | Giá trị |
|---|---|
| Chiều cao tường | H = 4 m (đáy móng ±0,00, đỉnh +4,00); đất trước tường cao 1,0 m |
| Đất sau tường | Cát pha: γ = 17,5 / 18 kN/m³, φ = 28°, c = 0, δ = 18° |
| Đất nền | Sét pha: γ = 18 / 18,5 kN/m³, φ = 26,5°, c = 5 kPa |
| Nước | Mực nước sau tường sâu 2 m dưới đỉnh; không xét đẩy nổi đáy móng |
| Phụ tải | 10 kPa (tải thay đổi) trên mặt đất sau tường |
| Sức chịu tải thiết kế nền | R_d = 175 kPa |
| Kiểm tra | EN 1997-1 DA1 (bất lợi của hai tổ hợp) |
| Tường công-xôn | Thân 0,4 m; móng dày 0,45 m; mũi 0,6 m; bê tông C20/25 |
| Tường trọng lực | Đỉnh rộng 0,5 m; bệ móng dày 0,6 m; mũi 0,3 m |
2. Kết quả theo bề rộng móng#
Tường công-xôn, không có chân khóa#
| B (m) | Lật | Trượt | Sức chịu tải | Lệch tâm | Trọng lượng tường (kN/m) |
|---|---|---|---|---|---|
| 2,0 | 99 % | 186 % | 380 % | 136 % | 58,0 |
| 2,5 | 63 % | 137 % | 85 % | 80 % | 63,6 |
| 3,0 | 44 % | 109 % | 70 % | 52 % | 69,3 |
| 3,5 | 32 % | 91 % | 63 % | 36 % | 74,9 |
Tường công-xôn, chân khóa 0,4 × 0,4 m ở mép gót#
| B (m) | Lật | Trượt | Sức chịu tải | Lệch tâm | Trọng lượng tường (kN/m) |
|---|---|---|---|---|---|
| 2,5 | 59 % | 111 % | 94 % | 80 % | 67,6 |
| 3,0 | 41 % | 91 % | 75 % | 54 % | 73,3 |
| 3,5 | 30 % | 77 % | 68 % | 38 % | 78,9 |
Tường trọng lực#
| B (m) | Lật | Trượt | Sức chịu tải | Lệch tâm | Trọng lượng tường (kN/m) |
|---|---|---|---|---|---|
| 2,0 | 62 % | 139 % | 78 % | 69 % | 123,5 |
| 2,5 | 42 % | 111 % | 59 % | 31 % | 152,3 |
| 3,0 | 30 % | 93 % | 52 % | 9 % | 181,0 |
| 3,5 | 23 % | 81 % | 55 % | 13 % | 209,8 |
3. So sánh phương án đạt#
| Phương án | B (m) | Bê tông (m³/m) | Kiểm tra quyết định |
|---|---|---|---|
| Công-xôn, không khóa | 3,5 | ≈ 3,0 | Trượt 91 % |
| Công-xôn, có khóa | 3,0 | ≈ 2,9 | Trượt 91 % |
| Trọng lực | 3,0 | ≈ 7,2 | Trượt 93 % |
Bê tông quy đổi từ trọng lượng tường với γ = 25 kN/m³.
Đặt hai hình cạnh nhau thấy rõ khác biệt về cơ chế: tường công-xôn dùng trọng lượng khối đất trên bản gót để giữ ổn định, nên tiết diện bê tông mảnh; tường trọng lực tự gánh bằng khối bê tông, phản lực đáy phân bố đều hơn (lệch tâm nhỏ) nhưng tốn bê tông gấp khoảng 2,5 lần.
Ba nhận xét:
- Trượt quyết định ở cả ba phương án. Lật dư rất nhiều (30 – 44 %). Tăng bề rộng móng chủ yếu để đủ sức kháng trượt, không phải để chống lật.
- Chân khóa thay được 0,5 m bề rộng móng. Khóa làm đáy tính toán nghiêng, tăng lực pháp tuyến hữu hiệu lên mặt trượt và kéo mặt trượt xuống đất chặt hơn.
- Tường trọng lực dùng 2,5 lần bê tông cho cùng bề rộng móng. Ưu điểm của nó là không cần cốt thép, thi công đơn giản, độ lệch tâm rất nhỏ (9 %) nên áp lực đáy móng đều.
4. Khi chiều cao tăng#
Với tường cao 6 m cùng điều kiện, tường trọng lực cần B = 5,0 m và 444,5 kN/m (≈ 17,8 m³/m bê tông): khối lượng tăng gần 2,5 lần khi chiều cao tăng 1,5 lần, vì lực đẩy tăng theo H² và trọng lượng tường phải tăng tương ứng.
Tường công-xôn 6 m cũng phải tăng thân và cốt thép: với thân 0,45 m và cốt thép mặc định, thân tường dùng 272 % khả năng chịu uốn, bản gót 150 – 160 %; ngoài ra cần chân khóa để đạt trượt. Tường công-xôn cao cần thiết kế lại tiết diện, không chỉ mở rộng móng.
5. Quy tắc chọn sơ bộ#
| Tình huống | Gợi ý |
|---|---|
| H ≤ 3 m, đất tốt, cần thi công nhanh | Tường trọng lực (bê tông, đá hộc, gạch) |
| 3 m < H ≤ 7 m | Tường công-xôn BTCT; thêm chân khóa khi trượt quyết định |
| Sát ranh giới phía sau, không làm được gót | Tường chữ L ngược (mũi dài, gót ngắn): bất lợi về trượt, cần khóa hoặc cọc |
| Sát ranh giới phía trước | Tường chữ L (gót dài, không mũi) |
| H > 7 m hoặc nền yếu | Tường có bản sườn, tường trên cọc, tường đất có cốt |
Bề rộng móng sơ bộ cho tường công-xôn thường lấy B ≈ 0,5 – 0,7·H; ví dụ trên cho B/H = 0,75 (có khóa) và 0,88 (không khóa) vì có nước sau tường và phụ tải. Luôn kiểm tra thêm ổn định tổng thể khi nền yếu hoặc mặt đất phía trước dốc.