Tính toán lực neo trong đất (2021 09 01)

HDP 2021 09 01 PHƢƠNG PHÁP TÍNH TOÁN LỰC NEO TRONG BÀI TOÁN HỐ ĐÀO I CƠ SỞ LÝ THUYẾT Kết cấu hố đào được giữ ổn định bởi hệ chống (thanh chống, neo, đinh đất, sàn ) Việc tính toán lực trong hệ chống đ[.]

PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN LỰC NEO TRONG BÀI TOÁN HỐ ĐÀO

I CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Kết cấu hố đào được giữ ổn định bởi hệ chống (thanh chống, neo, đinh đất, sàn…) Việc tính toán lực trong hệ chống được quan tâm để kỹ sư có thể thiết kế cấu tạo và chọn phương án phù hợp Hiện nay, có nhiều phương pháp tính toán lực trong hệ chống (bài toán này quan tâm đến hệ chống là thép hình và neo) theo 2 phương pháp: Phương pháp giải tích và phương pháp số

1) Phương pháp giải tích

Phương pháp giải tích luôn đặt giả thiết đất đạt trạng thái tới hạn  Biểu đồ áp lực đất chủ động, bị động, biểu đồ áp đất được giả thiết Từ đó, kết cấu nhận tải trọng từ đất, truyền vào kết cấu hệ chắn  hệ chống tiếp nhận hệ lực này

Hình 1 thể hiện lực trong hệ neo (5 lớp) và so sánh với biểu đồ áp lực đất trong đất Từ nhiều kết quả tính toán và kiểm nghiệm giữa lực trong hệ chống và biểu đồ áp lực đất, phương pháp giải tích được trình bày chi tiết hình 2 cho đất sét từ dẻo mềm đến dẻo cứng

Hình 1 Lực trong neo được so sánh với biểu đồ phân bố áp lực trong đất

(Nguồn: Soil mechanics for practice engineers)

HDP 2021.09.01

Hình 2 Phân bố áp lực đất lên tường chắn: (a) Cho đất sét yếu; (b) Cho đất sét cứng

(Nguồn: Soil mechanics for practice engineers)

21) Phương pháp số

Nhờ sự phát triển của khoa học và công nghệ Phương pháp số dần dần khắc phục được các nhược điểm của phương pháp giải tích Cụ thể trong bài toán này, tác giả sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (dùng phần mềm Plaxis 2D) cho tính toán và kiểm tra lại tính chính xác của lời giải giải tích

II NGUYÊN LÝ TÍNH TOÁN THEO PHƯƠNG PHÁP GIẢI TÍCH

Hình 3 Phân bố áp lực đất (Nguồn: Ground anchor and anchored systems)

Hình 4 Phương pháp tính giải tích: (a) Tributary area method; (b) Hinge method

Từ các nghiên cứu của các tác giả, tiêu chuẩn về thiết kế hệ neo (Ground anchor and anchored systems) đã đưa ra chỉ dẫn cho việc tính toán lực trong hệ neo 2 phương pháp thường được

sử dụng là phương pháp Tributary area method và phương pháp Hinge method Nguyên lý tính toán được trình bày sơ lược:

1) Phương pháp Tributary area method giả thiết vị trí giữa 2 thanh chống có lực cắt bị triệt tiêu; 2) Phương pháp Hinge method giả thiết tại vị trí liên kết neo moment bị triệt tiêu

Khi tính toán có thể sử dụng bảng Excel lập sẵn hoặc lập đồ giải  tính toán Phương pháp đồ giải mang nhiều lợi thế hơn cho việc tính toán

HDP 2021.09.01

III KẾT QUẢ TÍNH TOÁN GIẢI TÍCH VÀ SO SÁNH VỚI PLAXIS

1) Hệ chống

Hình 5 So sánh giữa Phương pháp giải tích và phương pháp số (Katsigiannis et al, 2015)

2) Hệ neo

2.1) Dự án 1

(a) Dự án 1 hệ neo

2.2) Dự án 2

(b) Dự án 2 Hình 6 PP giải tích và Phương pháp số

IV) VÍ DỤ TÍNH TOÁN

Ví dụ 1: (Deep Excavation, Theory, Pratice – Ou et al 2006)

HDP 2021.09.01

Hình 7 a) Mặt cắt ngang bài toán và b) P2 đồ giải

Hinh 8 So sánh giữa phương pháp số và giải tích