1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Phân tích nội lực sàn tầng hầm trong quá trình thi công tầng hầm bằng phương pháp top down

93 13 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 93
Dung lượng 6,16 MB

Các công cụ chuyển đổi và chỉnh sửa cho tài liệu này

Nội dung

Với điều kiện mặt bằng thi công chật hẹp và sự hiện hữu của các công trình lân cận như hiện nay, việc đảm bảo không gian thi công, điều kiện về chuyển vị của tường chắn cũng như biến dạn

Trang 1

TÔ THANH SANG

PHÂN TÍCH NỘI LỰC SÀN TẦNG HẦM TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG TẦNG HẦM

Trang 2

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Lê Trọng Nghĩa

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

PGS.TS Võ Phán PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM

Trang 3

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

- -

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngày, tháng, năm sinh: 01/01/1992 Nơi sinh: An Giang

Chuyên ngành: Địa Kỹ Thuật Xây Dựng Mã số: 60.58.02.11

Khóa (năm trúng tuyển): 2015

Chương 1: Tổng quan đề tài nghiên cứu

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 3: Phân tích nội lực sàn tầng hầm trong quá trình thi công tầng hầm bằng

phương pháp top-down của một công trình thực tế ở Thành phố Hồ Chí Minh

Kết luận và kiến nghị

II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 10/07/2017

III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 03/12/2017

IV CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS LÊ TRỌNG NGHĨA

Tp.HCM, ngày tháng năm 2018

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

(Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)

TS LÊ TRỌNG NGHĨA PGS.TS LÊ BÁ VINH

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

(Họ tên và chữ ký)

Trang 4

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến toàn thể quý Thầy

cô trong Bộ môn Địa Cơ Nền Móng – Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, Trường Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy và truyền đạt những bài học, những kinh nghiệm chuyên ngành quý giá, giúp tác giả có đầy đủ nền tảng kiến thức để thực hiện đề tài nghiên cứu này

Tiếp theo, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành và lòng biết ơn sâu sắc đến TS Lê Trọng Nghĩa, Thầy đã truyền đạt kiến thức, hướng dẫn tận tâm, định hướng cho tác giả trong suốt quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu

Sau cùng, tác giả xin gửi lời biết ơn chân thành, sâu sắc đến gia đình và bạn bè, đồng nghiệp về sự quan tâm, giúp đỡ, động viên, ủng hộ tác giả trong suốt chặn đường thực hiện đề tài nghiên cứu này

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2017

Học viên

Tô Thanh Sang

Trang 5

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Luận văn trình bày nghiên cứu nội lực sàn tầng hầm trong quá trình thi công

tầng hầm bằng phương pháp Top-Down khi thi công tầng hầm “Dự án Rivergate Residence” tại Thành Phố Hồ Chí Minh Công trình có kích thước dài 179m, rộng

56m, gồm 4 tầng hầm với cao độ đáy hố đào sâu nhất là -14.7m (riêng khu vực pít thang máy đào đến -16.75m) Giải pháp kết cấu được chọn là sử dụng tường vây dày

D = 800mm, chiều dài L = 28.5m Toàn bộ quá trình thi công được mô phỏng bằng phương pháp phần tử hữu hạn với việc sử dụng phần mềm Plaxis 3D Foundation So sánh kết quả thu được với quan trắc thực tế sau đó đánh giá nội lực sàn hầm qua các giai đoạn thi công Kết quả cho thấy trong quá trình thi công sàn hầm có nhiều giai đoạn xuất hiện ứng suất kéo bên trong sàn ở một số vị trí, nội lực này khá đáng kể và cần phải gia cường thép cho những vị trí đó Bên cạnh đó, với các công trình có dạng hình học phức tạp, bài toán phân tích 3D đem lại độ chính xác cao và đáng tin cậy, rất thích hợp trong việc thiết lập biện pháp thi công tầng hầm

Trang 6

ABSTRACT

The thesis presents the internal study of the basement floor during the construction of the basement by the method of Top-Down when constructing the basement "Rivergate Residence Project" in Ho Chi Minh City The project is 179m long, 56m wide, including 4 basements with the highest depth of hole bottom is -14.7m deep (only the elevation of the excavator up to -16.75m) The selected structural solution is diaphragm wall D = 800mm thick wall, L = 28.5m The whole process of construction is simulated using the finite element method using the Plaxis 3D Foundation software Compare the results obtained with the actual observation then assess the internal force of the tunnel through the construction phase The results show that during construction of floor there are many stages of stress occurring inside the floor in some positions, this internal force is quite significant and need to reinforce the steel for those positions In addition, with complex geometric works, the 3D analysis problem provides high accuracy and reliability, which is well suited for setting up the basement method

Trang 7

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan: Luận văn này là đề tài nghiên cứu thực sự của tác giả, được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS Lê Trọng Nghĩa

Tất cả số liệu, kết quả tính toán, phân tích trong luận văn là hoàn toàn trung thực Tôi cam đoan chịu trách nhiệm về sản phẩm nghiên cứu của mình

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2017

Học viên

Tô Thanh Sang

Trang 8

MỤC LỤC

Nhiệm vụ luận văn thạc sĩ

Lời cảm ơn iv

Tóm tắt luận văn thạc sĩ v

Mục lục vi

Danh mục bảng vii

Danh mục hình … viii

CHƯƠNG 0 - MỞ ĐẦU I TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

II MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1

III Ý NGHĨA VÀ GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1

IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2

V NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2

CHƯƠNG 1 3

TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 GIỚI THIỆU 3

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI 4

1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Ở VIỆT NAM 14

1.4 NHẬN XÉT 19

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 20

2.1 PHÂN TÍCH MỐI QUAN HỆ GIỮA BIẾN DẠNG CỦA TƯỜNG CHẮN VÀ ĐỘ LÚN BỀ MẶT CỦA ĐẤT NỀN 22

2.4.1 Dạng độ lún bề mặt của đất nền 22

2.4.2 Xác định giá trị lớn nhất của độ lún bề mặt đất nền 23

2.2 ỨNG XỬ KHÔNG GIAN QUÁ TRÌNH THI CÔNG TẦNG HẦM 25

2.3 PHÂN TÍCH BÀI TOÁN HỐ ĐÀO SÂU BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN SỬ DỤNG PHẦN MỀM PLAXIS 26

2.3.1 QUAN HỆ THOÁT NƯỚC VÀ KHÔNG THOÁT NƯỚC TRONG PLAXIS 20

MÔ HÌNH TĂNG BỀN ĐẲNG HƯỚNG HARDENING SOIL 26

Trang 9

2.3.3 SO SÁNH GIỮA MÔ HÌNH MOHR–COULOMB VÀ MÔ HÌNH

HARDENING SOIL 32

2.3.4 CHIA LƯỚI PHẦN TỬ TRONG PLAXIS 32

CHƯƠNG 3 PHÂN NỘI LỰC SÀN TẦNG HẦM TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG TẦNG HẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP TOP-DOWN CỦA MỘT CÔNG TRÌNH THỰC TẾ Ở TP HỒ CHÍ MINH 36

3.1 THỰC TRẠNG CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU 36

3.1.1 ĐẶC ĐIỂM CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU 36

3.1.2 VẤN ĐỀ NGUYÊN CỨU 37

3.1.3 ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 39

3.1.4 TRÌNH TỰ THI CÔNG TẦNG HẦM 41

3.2 MÔ PHỎNG BÀI TOÁN 47

3.2.1 THÔNG SỐ ĐẦU VÀO CỦA BÀI TOÁN 47

3.2.2 CÁC GIAI ĐOẠN THI CÔNG TẦNG HẦM 51

3.3 PHÂN TÍCH KẾT QUẢ BÀI TOÁN 52

3.3.1 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN VÀ SO SÁNH VỚI QUAN TRẮC THỰC TẾ……… 52

3.3.2 PHÂN TÍCH NỘI LỰC SÀN TẦNG HẦM TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG TẦNG HẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP TOP-DOWN 61

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 76

Trang 10

DANH MỤC BẢNG

CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Bảng 1 1 Tính chất cơ lý của đất nền công trình 16

Bảng 1 2 Các giai đoạn thi công hố đào 17

Bảng 1 3 Kết quả lý thuyết và đo thực tế lực dọc tác dụng các lớp thanh chống 18

CHƯƠNG 3 – PHÂN NỘI LỰC SÀN TẦNG HẦM TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG TẦNG HẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP TOP-DOWN CỦA MỘT CÔNG TRÌNH THỰC TẾ Ở TP HỒ CHÍ MINH Bàng 3 1 Bảng phân loại và đặc điểm phân bố các lớp đất hố khoan BH1 39

Bàng 3 2 Thông số đầu vào của tường vây 48

Bàng 3 3 Thông số đầu vào của hệ kingpost 48

Bàng 3 4 Thông số đầu vào của sàn tầng hầm công trình 49

Bàng 3 5 Tính chất cơ lý chủ yếu của đất nền công trình 50

Bàng 3 6 Các giai đoạn tính toán 51

Bàng 3 7 Chuyển vị của tường vây tại ống ICL7 53

Bàng 3 8 Chuyển vị của tường vây tại ống ICL8 54

Bàng 3 9 cốt thép gia cường cho sàn hầm (phần 1) 73

Bàng 3 10 cốt thép gia cường cho sàn hầm (phần 2) 73

Trang 11

DANH MỤC HÌNH

CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Hình 1 1 Minh họa thông tin chi tiết của 26 hố đào sâu thu thập từ vùng T2 và K1 4

Hình 1 2 Biến dạng của tường 26 trường hợp thu thập trong lịch sử 5

Hình 1 3 Ảnh hưởng độ cứng của sàn đến biến dạng của tường vây 6

Hình 1 4 Ảnh hưởng độ cứng của thanh chống đến biến dạng của tường vây 7

Hình 1 5 Mối quan hệ giữa chiều sâu hố đào gây biến dạng tường đa và độ sâu hố đào cho phép của 2 phương pháp TDM và BUM 7

Hình 1 6 Mặt bằng công trình Taipei Enterprise National Enterprise 9

Hình 1 7 Mặt cắt hồ đào công trình Taipei Enterprise National Enterprise 10

Hình 1 8 Biện pháp thi công tòa nhà Taipei Enterprise National Enterprise 11

Hình 1 9 Mối quan hệ giữa biến dạng lớn nhất của tường, độ cứng hệ chống và hệ số an toàn chống trương nở 12

Hình 1 10 Mối quan hệ giữa hình dạng của tường bị biến dạng và sự tăng độ cứng thanh chống 12

Hình 1 11 Mối quan hệ giữa hình dạng của tường bị biến dạng và sự tăng độ cứng thanh chống 13

Hình 1 12 Độ võng của tường theo phương ngang và độ lún bề mặt hố đào 13

Hình 1 13 Mặt bằng công trình 14

Hình 1 14 Mặt cắt công trình 15

Hình 1 15 Hệ tường chắn và thanh chống 15

Hình 1 16 Các kích điều chỉnh chuyển vị của tường 15

Hình 1 17 Mặt cắt địa chất công trình 16

CHƯƠNG 2 – CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2 1 Các dạng độ lún bề mặt của đất nền 23

Hình 2 2 Quan hệ giữa giá trị lớn nhất của chuyển vị tường chắn và độ lún bề mặt đất nền 24

Hình 2 3 Ảnh hưởng hiệu ứng vòm trong thi công bê tông tường vây 25

Hình 2 4 Các vùng ứng xử biến dạng phẳng và ứng xử không gian trong hố đào 25

Trang 12

Hình 2 5 Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng theo hàm Hyperbolic trong thí nghiệm

nén 3 trục thoát nước 27

Hình 2 6 Các đường cong dẻo ứng với các giá trị 28

Hình 2 7 Định nghĩa mô đun Eoedref trong thí nghiệm nén cố kết 29

Hình 2 8 Các mặt dẻo trong mặt phẳng (pq ) của mô hình HS 30

Hình 2 9 Mặt dẻo trong không gian ứng suất chính của mô hình HS (c=0) 30

Hình 2 10 Đường cong biến dạng có kể đến sự kết thúc giãn nở 31

Hình 2 11 Định nghĩa tỉ lệ L/B của một phần tử 33

Hình 2 12 Lưới phần tử hữu hạn dùng trong phân tích hố đào sâu 34

Hình 2 13 Ước lượng độ lún bề mặt đất nền theo phương pháp Peck (1969) 35

CHƯƠNG 3 – PHÂN NỘI LỰC SÀN TẦNG HẦM TRONG QUÁ TRÌNH THI CÔNG TẦNG HẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP TOP-DOWN CỦA MỘT CÔNG TRÌNH THỰC TẾ Ở TP HỒ CHÍ MINH Hình 3 1 Mặt bằng công trình 36

Hình 3 2 Mặt cắt tầng hầm công trình 37

Hình 3 3 Mặt bằng bố trí các ống Inclinometer ICL1-ICL8 37

Hình 3 4 Kết quả quan trắc chuyển vị ngang của tường vây 38

Hình 3 5 Mặt bằng định vị hố khoan công trình 39

Hình 3 6 Mặt cắt địa chất công trình 40

Hình 3 7 Mặt bằng thi công tầng hầm (bước 1) 41

Hình 3 8 Mặt bằng thi công tầng hầm (bước 2) 41

Hình 3 9 Mặt bằng thi công tầng hầm (bước 3) 42

Hình 3 10 Mặt bằng thi công tầng hầm (bước 4) 42

Hình 3 11 Mặt bằng thi công tầng hầm (bước 5) 43

Hình 3 12 Mặt bằng thi công tầng hầm (bước 6) 43

Hình 3 13 Mặt bằng thi công tầng hầm (bước 7) 44

Hình 3 14 Mặt bằng thi công tầng hầm (bước 8) 44

Hình 3 15 Mặt bằng thi công tầng hầm (bước 9) 45

Trang 13

Hình 3 16 Mặt bằng thi công tầng hầm (bước 10) 45

Hình 3 17 Mặt bằng thi công tầng hầm (bước 11) 46

Hình 3 18 Mặt bằng thi công tầng hầm (bước 12) 46

Hình 3 19 Module đàn hồi bê tông theo thời gian 49

Hình 3 20 Mô hình phân tích bài toán bằng chương trình Plaxis 3D Foundation 51

Hình 3 21 Dạng chuyển vị của tường vây 52

Hình 3 22 So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống ICL1, ICL4 55

Hình 3 23 So sánh kết quả chuyển vị tường vây tại ống ICL7, ICL8 56

Hình 3 24 Chuyển vị sàn L1 ở phase 6, phase 9 57

Hình 3 25 Chuyển vị sàn L1 ở phase 6, phase 12 58

Hình 3 26 Chuyển vị sàn B1 ở phase 5, phase 9 59

Hình 3 27 Chuyển vị sàn B1 ở phase 5, phase 12 60

Hình 3 28 Hướng của nội lực 62

Hình 3 29 Nội lực N1 sàn L1 phase 6 61

Hình 3 30 Nội lực N1 sàn L1 phase 9 62

Hình 3 31 Nội lực N1 sàn L1 phase 12 63

Hình 3 32 Nội lực N2 sàn L1 phase 6 64

Hình 3 33 Nội lực N2 sàn L1 phase 9 65

Hình 3 34 Nội lực N2 sàn L1 phase 12 66

Hình 3 35 Nội lực N1 sàn B1 phase 5 67

Hình 3 36 Nội lực N1 sàn B1 phase 9 68

Hình 3 37 Nội lực N1 sàn B1 phase 12 69

Hình 3 38 Nội lực N2 sàn B1 phase 5 70

Hình 3 39 Nội lực N2 sàn B1 phase 9 71

Hình 3 40 Nội lực N2 sàn B1 phase 12 72

Trang 14

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, nhu cầu sử dụng phần không gian dưới mặt đất

để xây dựng công trình ngày càng phổ biến và bức thiết, nhất là trong các thành phố lớn như thành phố Hồ Chí Minh Các công trình xây dựng này có phần kết cấu ngầm sâu trong đất

Quá trình đào đất và thi công kết cấu ngầm làm phát sinh chuyển vị tường chắn nên việc làm thế nào để hạn chế chuyển vị này có ý nghĩa hết sức quan trọng Với điều kiện mặt bằng thi công chật hẹp và sự hiện hữu của các công trình lân cận như hiện nay, việc đảm bảo không gian thi công, điều kiện về chuyển vị của tường chắn cũng như biến dạng của đất nền là vấn đề rất phức tạp và yêu cầu cao Chính vì vậy, hệ kết cấu chống đỡ hố đào mà ở đây là sàn trong phương pháp thi công Top-down là thật sự cần thiết và có ảnh hưởng lớn đến chuyển vị

tường chắn trong quá trình thi công tầng hầm Vấn đề phân tích nội lực sàn tầng

hầm trong quá trình thi công tầng hầm bằng phương pháp Top-Down, cũng như việc bố trí, kiểm tra hệ kết cấu sàn hầm theo từng giai đoạn thi công tầng hầm sao cho kinh tế và thỏa mãn các điều kiện trên là mục đích chính của đề tài này

Luận văn sẽ phân tích và so sánh kết quả tính toán lý thuyết với kết quả quan trắc thực tế trong quá trình thi công của một công trình ở thành phố Hồ Chí Minh Bên cạnh đó, luận văn cũng phân tích những thay đổi trong ứng xử của sàn tầng hầm qua các giai đoạn trong quá trình thi công bằng phương pháp Top-down

Từ đó rút ra một số kết luận quan trọng với hy vọng có thể ứng dụng cho các công trình khác

Thiết lập mối quan hệ giữa chuyển vị ngang của tường vây với nội lực phát sinh của sàn, trong toàn bộ quá trình thi công phần hầm của công trình

Ngoài việc đảm bảo điều kiện chuyển vị, cũng như khả năng chịu lực của tường vây Thì vị trí phát sinh ra các nội lực kéo nén trong sàn là một điều quan

Trang 15

trọng cần đáng được lưu ý đến, để tránh hiện tượng phá hoại cục bộ của kết cấu phần ngầm vốn rất khó sửa chữa và bảo trì sau khi thi công

Khi chuyển vị tường vây gây ra ứng xử trong sàn, cần có biện pháp kiểm tra gia cường tại các vị trí phát sinh ứng suất kéo-nén vượt quá khả năng chịu lực của hệ kết cấu theo yêu cầu cấu tạo

Sử dụng phần mềm Plaxis 3D Foundation để mô phỏng toàn bộ quá trình lắp đặt thi công toàn bộ phần hầm của dự án Đối chiếu với kết quả thực tế quan trắc Tiến hành đánh giá nội lực sàn hầm qua các giai đoạn thi công cũng như xem xét các

vị trí có ứng xử phức tạp

- Phân tích ngược một bài toán thực tế để tìm ra các thông số phù hợp với mô hình tính toán

- So sánh kết quả mô phỏng từ Plaxis và số liệu quan trắc tại hiện trường

- Phân tích ảnh hưởng của chuyển vị tường chắn đối với nội lực sàn tầng hầm trong quá trình thi công tầng hầm

- Nhận xét, đánh giá về mức độ ảnh hưởng của nội lực sàn tầng hầm trong quá trình thi công tầng hầm

- Đề xuất một số kiến nghị quan trong cho các công trình có đặc tính tương tự

Trang 16

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Một trong những vấn đề cơ bản khi thi công tầng hầm nhà cao tầng là giải pháp ổn định hố đào trong quá trình thi công Trong thực tế có nhiều phương pháp giữ thành hố đào phụ thuộc vào chiều sâu hố đào, điều kiện địa chất, mặt bằng thi công Với những công trình có chiều sâu đào tương đối lớn, để có thể thi công tầng hầm một cách nhanh chóng và an toàn…việc lựa chon phương pháp thi công Top Down là cần thiết Vấn đề thiết kể đảm bảo an toàn thi công đào sâu trong nền đất luôn là bài toán khó vì vậy cần phải tính toán thiết kế cơ cấu giữ ổn đĩnh tường chắn:

 Phương pháp tính toán ổn định hệ giàn chống bằng thép hình

Trong thi công bằng phương pháp Top Down thì vấn chuyển vị tường vây gây ra ứng suất trong sàn tầng hầm là một vấn đề rất đáng quan tâm để đạt được hiệu quả cao nhất về thi công, cũng như về tính toán thiết kế Kiểm tra ổn định,

và khả năng chịu lực của sàn hầm dùng để giữ ổn định lực xô ngang của tường tầng hầm bằng phần mềm tính toán kết cấu không gian (Etabs, Sap….)

Trang 17

Hình 1 1 Minh họa thông tin chi tiết

của 26 hố đào sâu thu thập từ vùng

T2 và K1

1.2.1 Theo nghiên cứu của tác giả Gordon Tung-Chin Kung : Comparision

of excavation – include wall deflection using Top Down and Bottom Up construction methods in Taipei silty clay [1]

Bài báo cáo này tác giả so sánh chuyển vị của tường vây giữa 2 phương pháp thi công Top Down (TDM) và Bottom Up (BUM) thông qua 26 trương hợp hố đào trên nền đất sét pha ở Đài Bắc đã được thu thập và phân tích trong lịch sử Các quan sát thực địa cho thấy rằng chuyển vị ngang tối đa của tường vây (hm) thi công bằng phương pháp TDM bằng 1.28 lần thi công bằng phương pháp BUM Các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị của tường vây được và 4 trong 26 trường hợp được chọn thử nghiệm tính toán để khảo sát sự khác biệt chuyển vị tường vây (hm) theo 2 phương pháp TDM và BUM Kết quả phân tích cho thấy chuyển vị trung bình (hm) thi công bằng phương pháp TDM lớn hơn BUM 1.1 lần, khi không kể đến ảnh hưởng

độ co nhiệt độ của sàn bê tông Cả 2 dữ liệu quan trắc và kết quả phân tích cho thấy rẳng chuyển vị tường vây thi công bằng phương pháp TDM lớn hơn mặc dù sàn có

độ cứng ngang tốt hơn

 Hs là độ sâu thanh chống hoặc sàn

 Hm là chiều sâu hố đào gây biến dạng tối

đa trong tường

 Ho là độ sâu hố đào cho phép

 L là chiều dài tường vây

 H là khoảng cách giữa 2 thanh chống

Trang 18

Hình 1 2 Biến dạng của tường 26 trường hợp thu thập trong lịch sử

Trang 19

Dựa vào hình 1.2 ta thấy chuyển vị trung bình hm/Ho của phương pháp TDM lớn hơn phương pháp BUM không phân biệt địa chất

Độ cứng thanh chống sàn và bản sàn trong 26 trường hợp của bài báo được tính như sau:

 S là nhịp của thanh chống hoặc sàn

 L là chiều dài của thanh chống

Hình 1 3 Ảnh hưởng độ cứng của sàn đến biến dạng của tường vây

Trang 20

Hình 1 4 Ảnh hưởng độ cứng của thanh chống đến biến dạng của tường vây

Hình 1 5 Mối quan hệ giữa chiều sâu hố đào gây biến dạng tường đa và độ sâu hố

đào cho phép của 2 phương pháp TDM và BUM

Dựa vào kết quả quan sát từ các trường hợp hố đào thu thập trong lịch sử

và các thông số nghiên cứu, tác giả bái báo rút ra một số kết luận như sau:

 Tường vây sử dụng làm tường chắn trong tất cả 26 trường hợp hố đào Độ cứng trung bình của hệ chống và bản sàn tác giả thu thập được tương ứng 56767 (kN/m/m) và 161900 (kN/m/m)

Trang 21

 Thông qua việc xem xét các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển vị của tường chắn hố đào, 5 yếu tố xác định là quan trọng có thể dẫn đến sự khác biệt vê chênh lệch chuyển vị của tường vây trong 2 phương pháp TDM và BUM là

o Độ sâu hố đào qua từng bước đào

o Độ cứng của hệ chống và bản sàn

o Hệ chống ứng lực trước

o Thời gian thi công hệ chống bản sàn

o Độ co ngót của sàn bê tông

 Các kết quả của thông số nghiên cứu cho thấy rằng tỷ lệ chuyển vị trung bình hm khi thi công bằng phương pháp TDM bằng xấp xỉ 1.1 phương pháp BUM khi ảnh hưởng do co ngót của bản sàn bê tông được bỏ qua So với tỷ lệ 1:2 thu được từ quan sát thực tế trong trường hơp thứ 23 của nghiên cứu này Sự khác biệt này có thể do xét đến ảnh hưởng của độ co ngót của bê tông sàn

công trình Taipei Enterprise National Center Công trình Taipei Enterprise National Enterprise có mặt bằng dạng hình thang với cạnh dài 60 – 105m, cạnh ngắn 43m, gồm 6 tòa nhà A, B, C, D, E, F kế cận công trình lân cận

Trang 22

Hình 1 6 Mặt bằng công trình Taipei Enterprise National Enterprise

Việc thi công tường vây của TNEC bắt đầu vào ngày 13/8/1991 và hoàn thành vào ngày 10/11/1991 Các thiết bị chính như thiết bị đo áp lực đất, đo áp lực nước, thiết bị đo ứng suất trong cốt thép và thiết bị quan trắc nghiêng được lắp đặt chung ngay khi tường vây bắt đầu thi công, quá trình thi công tường vây diễn ra trong

89 ngày Khi thi công tường vây hoàn thành, cọc nhồi cho móng và cột chống thép được thi công, công tác này hoàn thành vào ngày 155, ngay sau đó thiết bị đo áp lực nước và thiết bị đo phình trồi được lắp đặt vào trong hố đào, khi các thiết bị quan trắc

đã lắp đặt xong, việc đào bắt đầu vào ngày 156

Trang 23

Hình 1 7 Mặt cắt hồ đào công trình Taipei Enterprise National Enterprise

Bước đầu tiên đào tới độ sâu -2.8m, quá trình đào diễn ra trong 6 ngày, đến lúc hoàn thành bước đào 1 là ngày thứ 162 Sau đó tiếp tục đào nước thứ 2 và lắp đặt lớp cây chống thứ 1 (H300x300x10x15 chiều dài 6-11mm nhịp trung bình khoảng 8mm, dự ứng lực 784.8kN) cho bước đào tới độ sâu -4.9m

Khi tới độ sâu -4.9m, một lớp xi măng nguyên chất được phun lên mặt hố đào Cốt pha được lắp dựng để thi công tầng B1 tại cao độ -3.5m, khi tầng B1 đã hoàn thành và đạt cường độ, việc thi công bắt đầu tiến hành song song, thi công kết cấu bên trên và thi công các tầng hầm

Tầng 1 và các kết cấu bên trên sẽ được thi công cùng lúc bắt đầu bước dào thứ 3 (tới cao độ -8.6m) Sau đó các bước đào đất và thi công sẽ được lặp lại cho đến khi hoàn thành tầng B4F (bước thi công thứ 10)

Trang 24

Sau bước thi công thứ 10, biến dạng của tường vây đã lên tới 8cm, để giảm biến dạng của tường vây, phương pháp đào theo từng vùng đã được chấp thuận, vùng giữa được đào trước Vùng giữa được đào tới độ sâu -17.3m, lớp cây chống thứ 2 được được lắp ở cao độ -16.5m Vùng phía đông và phía tây được đào sau và lắp cây chống vào vùng trung tâm Vì lý do đó, bước 11 và bước 12 được chia thành 11A 11B và 12A 12B Lớp cây chống thứ 2 là H400x400x13x21 có nhịp khoảng 2.5 tới 6m trung bình khoảng 3.4m, mỗi cây có ứng lực trước 1177k Tới bước đào thứ 7 (bước thi công thứ 13) chạm tới đáy hố đào với độ cao -19.7m, bước cuối cùng là thi công móng bè

Trong quá trình thi công tòa nhà công trình lân cận bị nghiêng nhẹ, để giải quyết vần đề này, sau khi thi công tường vây và trước khi đào đất, một vài biên pháp cải tạo đã được đề ra: Jet grouting giữa tòa nhà và hố đào…

Hình 1 8 Biện pháp thi công tòa nhà Taipei Enterprise National Enterprise

Trang 25

Mối quan hệ giữa hệ số an toàn trương nở và bề rộng hố đào rút ra từ kinh nghiệm:

Clough và O’Rourke (1990) đã tìm ra được rằng bề rộng hố đào càng tăng thì biến dạng của tường vây càng lớn, hơn thế nữa, khi bề rộng hố đào càng lớn thì hiện tương mất cân bằng lực càng lớn; hệ số an toàn trương nở càng giảm

Hình 1 9 Mối quan hệ giữa biến dạng lớn nhất của tường, độ cứng hệ chống và hệ

số an toàn chống trương nở

Bước đào đầu tiên, chuyển vị của tường đã được tạo ra với dạng đầu thừa Bước đào thứ 2 sẽ bắt đầu sau khi lắp hệ chống đầu tiên Nếu độ cứng của thanh chống đủ lớn, lực nén tác dụng lên thanh chống sẽ nhỏ hơn vì vậy tường chắn sẽ xoay quanh điểm tiếp xúc giữa thanh chống và tường, biến dạng của tường được tao ra Biến dạng lớn nhất của tường sẽ xảy ra gần bề mặt hố đào

Hình 1 10 Mối quan hệ giữa hình dạng của tường bị biến dạng và sự tăng độ cứng thanh chống (a) Bước đào đầu tiên, (b) Bước đào thứ 2, (c) Bước đào thứ 3

Trang 26

Sau khi lắp hệ chống thứ 2 thì bước đào thứ 3 sẽ bắt đầu Giả đĩnh rằng

hệ chống ở level 2 cũng đủ lớn, tường chắn sẽ tiếp tục xoay quanh điểm tiếp xúc với

hệ chống ở level 2, độ biến dạng của tường xảy ra lần nữa Vị trí biến dạng lớn nhất xảy ra gần bề mặt hố đào như hình 1.10c Nếu đất bên dưới hố đào là đất yếu, phản lực đẩy từ tường chắn sẽ giảm và vị trí biến dạng lớn nhất hầu như xảy ra bên dưới

Hình 1 12 Độ võng của tường theo phương ngang và độ lún bề mặt hố đào

Trang 27

1.2.3 M.Moeinil, B.Rafezy2 and W.P.Howson: Investigation Into The Floor

Diaphragm Flexibility In Rectangular Reinforced Concrete Buildings And Error Formula

Các tác giả đã sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để phân tích ảnh hưởng của biến dạng của sàn lên tường trong kết cấu tường vây sàn bằng bê tông cốt thép, thông số sử dụng là sàn bê tông cốt thép hình chữ nhật và có lỗ mở Tiếp theo

đó, các tác giả sử dụng giả định kết cấu tuyệt đối cứng để xác định công thức sai lệch Công thức này được sử dụng để xác định sai lệch khi tính toán các kết cấu tương tự trong đó có giả định kết cấu chống đỡ tuyệt đối cứng

1.3.1 Châu Ngọc Ẩn (Bộ môn Địa cơ Nền Móng - Đại học Bách Khoa

TP.HCM) và Lê Văn Pha (Ủy Ban Nhân Dân Quận 5) với đề tài "Tính toán hệ kết

cấu bảo vệ hố móng sâu bằng phương pháp xét sự làm việc đồng thời giữa đất nền

và kết cấu" đã trình bày nghiên cứu việc tính toán kiểm tra hệ kết cấu chống đỡ hố

đào đối với công trình trạm bơm nước sinh hoạt thuộc hệ thống xử lý nước thải Nhiêu Lộc - Thị Nghè (TP Hồ Chí Minh) Tác giả sử dụng phần mềm Plaxis để kiểm tra ổn định, biến dạng của đất nền và hệ kết cấu ở các giai đoạn khác nhau trong quá trình thi công Mô hình bài toán được sử dụng là Mohr – Coulomb (mô hình đàn hồi dẻo

lý tưởng)

Công trình có bề rộng 22m, dài 57.3m và sâu 19m Tường chắn dày 1.2m, sâu 40m, sử dụng 7 tầng chống để chống đỡ hố đào

Hình 1 13 Mặt bằng công trình

Trang 28

Hình 1 14 Mặt cắt công trình

Hình 1 15 Hệ tường chắn và thanh chống

Hình 1 16 Các kích điều chỉnh chuyển vị của tường

Trang 29

Hình 1 17 Mặt cắt địa chất công trình Bảng 1 1 Tính chất cơ lý của đất nền công trình

Dẻo cứng, nửa cứng

Chặt vừa

Nửa cứng, cứng Rất chặt

Chiều dài

(m)

7.2 – 11.2 1.2 – 9.1 2.8 – 8.5

6.3 – 15.9 9.2 – 15.2

13 – 19.3

Trang 30

Bảng 1 2 Các giai đoạn thi công hố đào

0 Trạng thái ban đầu của đất nền

1 Thi công hệ tường chắn BTCT

2 Tải trọng phân bố tác dụng trên bề mặt

3 Đào đất và hạ mực nước ngầm trong hố móng tới cốt -1.50

9 Đào đất và hạ mực nước ngầm trong hố móng tới cốt -7.00

10 Đào đất và hạ mực nước ngầm trong hố móng tới cốt -8.00

11 Lắp đặt tầng chống 4 cốt -7.50

12 Đào đất và hạ mực nước ngầm trong hố móng tới cốt -9.00

13 Đào đất và hạ mực nước ngầm trong hố móng tới cốt -10.50

14 Đào đất và hạ mực nước ngầm trong hố móng tới cốt -11.50

15 Lắp đặt tầng chống 5 cốt -11.00

16 Đào đất và hạ mực nước ngầm trong hố móng tới cốt -13.50

17 Lắp đặt tầng chống 6 cốt -13.00

18 Đào đất và hạ mực nước ngầm trong hố móng tới cốt -15.50

19 Đào đất và hạ mực nước ngầm trong hố móng tới cốt -17.50

20 Lắp đặt tầng chống 7 cốt -17.00

21 Đào đất và hạ mực nước ngầm trong hố móng tới cốt -19.50

22 Đổ lớp BTCT đáy móng cốt -19.50

23 Tháo dỡ tầng thanh chống 6, 7

Trang 31

Bảng 1 3 Kết quả lý thuyết và đo thực tế lực dọc tác dụng các lớp thanh chống

Kết quả (kN/m)

Theo lý thuyết

Đo thực

tế

Sai biệt giá trị ở cột 4 so với cột

3 (%)

Theo lý thuyết

Đo thực

tế

Sai biệt giá trị ở cột 7 so với cột

Ghi chú: + Dấu (-) đối với giá trị lực dọc: lực nén

+ Dấu (+) đối với giá trị lực dọc: lực kéo

+ Dấu (-) trong cột 5, 8: Giá trị đo thực tế nhỏ hơn giá trị lý thuyết + Dấu (+) trong cột 5, 8: Giá trị đo thực tế lớn hơn giá trị lý thuyết

Từ kết quả tính toán theo lý thuyết ở trên theo từng giai đoạn thi công hố đào

và giá trị quan trắc được, tác giả đã rút ra một số kết luận quan trọng như sau:

1 Sau khi tháo dở tầng thanh chống 6, 7 (phase 23), lực dọc tác dụng lên tầng thanh chống 3, 4 tăng lên rất lớn Đặc biệt là trong tầng chống 3, lực dọc tăng lên gấp 4 lần so với kết quả tính toán theo lý thuyết, làm cho tầng chống 3 làm việc ở trạng thái rất nguy hiểm Do đó cần có phương án tăng cường dự phòng hoặc chỉ tháo dở tầng chống 7 và giữ lại tầng chống 6

2 Luôn có phương án tăng hệ thanh chống dự phòng (chuẩn bị các vị trí lắp chống xen kẽ) và phải tính toán mô phỏng trước

Trang 32

1.3.2 Nguyễn Minh Tâm, Nguyễn Bửu Anh Thư : Nghiên cứu phương pháp

tính áp lực đất phù hợp với tường vây hố đào sâu

Công trình Vietcombank Tower, Phường Bến Nghé, Quận 1, TPHCM gồm 35 tầng, 4 tầng hầm nên có 5 sàn: B0, B1, B2, B3, B4, mỗi sàn dày 0.3m riêng sàn B4 dày 2.9m Kích thước trung bình hố đào: 50mx50m, chiều sâu đào lớn nhất (4 tầng hầm) 15.7m, mực nước ngần -1m, biện pháp thi công Top Down

Nội dung bài báo chủ yếu tập trung nghiên cứu tổng quan phương pháp phần tử hữu hạn Plaxis xác định áp lực tác dụng lên tường chắn cũng như mô hình phu hợp trong Plaxis để sử dụng cho mô phỏng các lớp đất Qua việc so sánh giữa các kết quả tính toán phân tích bằng Plaixs với số liệu quan trắc thực tế, rút ra kết luận như sau: Mô phỏng Plaxis bằng các mô hình Harderning Soil và Mohr Coulomb cho kết quả biểu đồ biến biến dạng của tường vây theo độ sâu khá phù hợp với thực

tế Tuy nhiên, về độ lớn chuyển vị ngang thì vẫn còn chênh lệch Kết quả phân tích theo mô hình Harderning Soil lớn nhơn 1.1 – 2 lần; còn Mohr Coulomb thì gấp 2 – 6 lần kết quả thực tế

Qua các nghiên cứu trên thế giới cũng như ở Việt Nam, các tác giả đều nhấn mạnh tầm ảnh hưởng quan trọng của hệ chống đỡ hố đào trong quá trình thi công tầng hầm Với hệ thanh chống là sàn trong thi công Top Down có độ cứng đủ lớn

và các biện pháp kích tải thích hợp, chuyển vị của tường chắn sẽ giảm đáng kể trong quá trình thi công đào đất

Tuy nhiên, những nghiên cứu trên không đi sâu vào việc đưa ra các phương

án bố trí, kiểm tra tiết diện sàn cũng ứng suất phát sinh trong sàn tầng hầm trong từng giai đoạn khác nhau của quá trình thi công Vấn đề về ứng xử của tường chắn theo kết cấu sàn chống đỡ cũng chưa được xét đến

Do đó, luận văn này sẽ phân tích chi tiết về mối quan hệ ứng xử giữa kết cấu sàn có lỗ mở và chuyển vị của tường chắn và ứng suất phát sinh trong sàn hầm, đồng thời trình bày phương án bố trí, kích thước cũng như vị trí lỗ mở sao cho hợp lý và đảm bảo an toàn khi thi công

Trang 33

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 QUAN HỆ THOÁT NƯỚC VÀ KHÔNG THOÁT NƯỚC TRONG PLAXIS 2.1.1 QUAN HỆ THOÁT NƯỚC (DRAINED)

Phân tích "Drained" được sử dụng nhằm mục đích không phát sinh áp lực nước

lỗ rỗng thặng dư trong đất nền Đất và nước được xem như 1 vật liệu duy nhất (đất) đang chịu tải (không liên quan gì đến thoát nước)

Phân tích “Drained” chủ yếu áp dụng cho các loại đất rời (thoát nước nhanh)

và ứng xử lâu dài của đất sét

2.1.2 QUAN HỆ KHÔNG THOÁT NƯỚC (UNDRAINED)

Phân tích "Undrained" được sử dụng nhằm mục đích xem xét ứng xử của đất nền theo ứng suất hữu hiệu, có kể đến quá trình phát triển áp lực nước lỗ rỗng thặng

dư trong đất theo lý thuyết cố kết của Terzaghi:

w'

     (2.1) Phân tích "Undrained" trong Plaxis cho phép xác định khả năng chịu tải của đất nền dựa vào 2 thành phần vật liệu là khung hạt đất và nước lỗ rỗng trong đất Trong quá trình chịu tải, Plaxis sẽ tự động đưa ra thông số mô đun đàn hồi thể tích tổng Ku (cho khung hạt đất + nước lỗ rỗng trong đất):

w u

Dựa vào hệ số Skempton B, quá trình phân tích khả năng chịu tải của đất và nước sẽ được tính toán như sau:

Ứng suất tổng:

u v

   (2.3) Ứng suất hữu hiệu:

v

      (2.4)

Trang 34

nK '1K

Bộ thông số hữu hiệu cần được nhập vào cho quá trình tính toán là E', ν', c', φ'

Và từ đó, Ku sẽ được tính toán theo định luật Hooke như sau:

u u

u

K3(1 2 )

 

  (2.8) với

E 'G

2(1 ')

  (2.9) u

v 0.495 - khi chọn chế độ tính toán "Standard"

hoặc u 3 ' B(1 2v ')

3 B(1 2v ')

 

  - khi chọn chế độ tính toán "Manual"

⟹ Mô đun độ lớn của nước lỗ rỗng sẽ được tính toán như sau:

Để kết quả tính toán gần chính xác thì mô đun độ lớn của nước phải lớn hơn

mô đun khối của khung hạt đất gấp nhiều lần, (Kw >> nK’) Để điều kiện này được thỏa mãn thì hệ số poison ν' ≤ 0.35, khi đó: Kw > 30nK’

Thông thường, kết quả tính toán Kw,ref/n vẫn còn nhỏ hơn độ cứng thực sự của nước là Kwo = 2.106 (kN/m2)

Nếu thông số Skempton B chưa được biết nhưng độ bão hòa S và độ rỗng n của đất được xác định thì thông số Skempton sẽ được tính toán như sau:

Trang 35

Để chọn lựa quan hệ "Undrained" hay "Drained" trong phân tích hố đào sâu, theo Vermeer và Meier ( 1998), dựa vào yếu tố thời gian cố kết T:

Với T > 0.40 : Chọn chức năng thoát nước "Drained"

Trong đó :

k - Hệ số thấm của đất

Eoed - Mô đun tổng biến dạng của đất

w - Trọng lượng riêng nước

t - Thời gian thi công

D - Chiều dài đường thoát nước

T - Hệ số thời gian không thứ nguyên

Nếu giai đoạn đào đầu tiên làm phát sinh chuyển vị tường chắn lớn hơn các giai đoạn đào sau đó, hay quá trình đào ở các giai đoạn sau tiếp tục làm cho chuyển

vị tường chắn có dạng consol thì độ lún bề mặt dạng vòm nhiều khả năng xảy ra

và giá trị lớn nhất của độ lún sẽ được tìm thấy tại vị trí gần với tường chắn Trong trường hợp chuyển vị của tường chắn lớn nhất xuất hiện tại xung quanh bề mặt

Trang 36

của hố đào, khi đó giá trị lớn nhất của độ lún bề mặt đất nền sẽ được tìm thấy tại một khoảng cách nào đó sau lưng tường chắn và độ lún này có dạng lõm

Hình 2 1 Các dạng độ lún bề mặt của đất nền

2.2.2 Xác định giá trị lớn nhất của độ lún bề mặt đất nền

Vì các nhân tố ảnh hưởng đến biến dạng tường chắn cũng ảnh hưởng đến

độ lún bề mặt đất nền, nên có sự tồn tại mối quan hệ xác định giữa giá trị lớn nhất của chuyển vị tường chắn và giá trị lớn nhất của độ lún bề mặt đất nền

Hình 2.12 cho thấy mối quan hệ giữa biến dạng tường chắn và độ lún bề mặt đất nền đạt được từ quá trình thi công hố đào ở Teipei, Chicago, San Francisco

và Oslo (Mana và Clough, 1981; Ou et al., 1993) Qua hình vẽ, có thể nhận thấy

vm ≈ (0.5 – 0.75)hm đối với hầu hết các trường hợp, trong đó giá trị cận dưới cho đất cát, cận trên cho đất sét Đối với các loại đất rất yếu, vm ≈ hm (vm – giá trị

độ lún bề mặt đất nền, hm – giá trị chuyển vị ngang của tường chắn)

Trang 37

Hình 2 2 Quan hệ giữa giá trị lớn nhất của chuyển vị tường chắn và độ lún bề mặt

đất nền

Do đó, để xác định giá trị lớn nhất của độ lún bề mặt đất nền, có thể sử dụng phương pháp dầm trên nền đàn hồi hoặc phương pháp phần tử hữu hạn để tính toán giá trị lớn nhất của chuyển vị tường chắn gây ra bởi quá trình thi công, sau

đó ước lượng độ lún bề mặt dựa vào mối quan hệ giữa chúng

Trang 38

2.3 ỨNG XỬ KHÔNG GIAN QUÁ TRÌNH THI CÔNG TẦNG HẦM

Hình 2.4 thể hiện một hố đào hình chữ nhật trong đó biến dạng của tường vây gần tiết diện trung tâm của cạnh dài (mặt cắt A-A) gần giống nhau Do đó, ứng

xử có thể được xem như biến dạng phẳng Trái lại ứng xử biến dạng tại tiết diện trung tâm của cạnh ngắn (mặt cắt B-B) do bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng vòm của bê tông (ứng

xử không gian) nên chuyển vị của tường vây và đất nền nhỏ hơn so với tại mặt cắt

A-A Các ứng xử của tường vây và đất nền gần các góc tường cũng là ứng xử không gian (vùng C, D trong hình vẽ) nên chuyển vị của tường vây và đất nền cũng nhỏ hơn

so với tại tiết diện trung tâm Riêng đối với vùng E thì ngược lại, chuyển vị của tường

và đất đều lớn hơn so với vùng D

Hình 2 3 Ảnh hưởng hiệu ứng vòm trong thi công bê tông tường vây

Hình 2 4 Các vùng ứng xử biến dạng phẳng và ứng xử không gian trong hố đào

Với độ cứng theo phương ngang lớn, tường vây có ứng xử không gian (hiệu ứng vòm) Trong khi các phương án tường chắn khác như soldier piles, steel sheet piles, column piles do không có độ cứng theo phương ngang nên không xét đến hiệu ứng vòm Vì vậy đối với tường vây, để thu được kết quả chính xác, việc phân tích bài toán không gian để xét đến hiệu ứng vòm của bê tông cần được thực hiện Vấn đề này chỉ có thể thực hiện được bằng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM)

Trang 39

2.4 PHÂN TÍCH BÀI TOÁN HỐ ĐÀO SÂU BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN

TỬ HỮU HẠN SỬ DỤNG PHẦN MỀM PLAXIS

2.4.1 MÔ HÌNH TĂNG BỀN ĐẲNG HƯỚNG HARDENING SOIL

Mô hình tăng bền đẳng hướng Hardening Soil (HS) là mô hình đất nâng cao dùng để mô phỏng ứng xử của nhiều loại đất khác nhau, dành cho cả đất mềm và đất cứng (Schanz, 1998)

Khác với mô hình đàn dẻo lý tưởng MC, mặt ngưỡng dẻo của mô hình HS không cố định trong không gian ứng suất chính mà có thể mở rộng ra tùy thuộc vào mức độ biến dạng dẻo của đất Mô hình HS tích hợp cả 2 loại ứng xử tăng bền của đất nền, đó là tăng bền chống cắt và tăng bền chống nén

Tăng bền chống cắt dùng để mô phỏng các biến dạng không hồi phục của đất nền khi chịu ứng suất lệch (ứng suất cắt) ban đầu Tăng bền chống nén dùng để mô phỏng các biến dạng không hồi phục của đất nền khi chịu tải nén 1 trục ban đầu (nén

cố kết hay nén đẳng hướng)

Trong thí nghiệm nén 3 trục thoát nước, mối quan hệ giữa biến dạng dọc trục

và ứng suất lệch có dạng hyperbolic (Kondner, 1963) và về sau đã được ứng dụng trong mô hình hyperbolic nổi tiếng của Duncan và Chang (1970) Tuy nhiên, mô hình

HS đã vượt xa mô hình hyperbolic vì mô hình này xây dựng trên cơ sở lý thuyết dẻo thay vì lý thuyết đàn hồi và thêm nữa mô hình HS có xét đến góc giãn nở của đất và đưa ra mặt dẻo hình chỏm

Trong mô hình HS, độ cứng của đất nền được mô tả chính xác hơn mô hình

MC vì sử dụng 3 loại độ cứng khác nhau cho đất nền, bao gồm:

 Độ cứng khi chất tải trong thí nghiệm nén 3 trục thoát nước: E50ref

 Độ cứng khi gia tải hoặc dở tải: Eurref

 Độ cứng trong thí nghiệm nén cố kết: Eoedref

Ý tưởng cơ bản của việc thành lập mô hình HS là mối quan hệ dạng hyperbolic giữa biến dạng dọc trục ε1 và ứng suất lệch q trong thí nghiệm nén 3 trục thoát nước Các đường cong dẻo trong thí nghiệm 3 trục thoát nước được biểu diễn như sau:

Trang 40

 

 với q < qf (2.19) Trong đó qa là giá trị tiệm cận của sức chống cắt Mối quan hệ này được thể hiện trên hình 2.17 Giá trị E50 là mô đun độ cứng phụ thuộc vào ứng suất nén trong lần chất tải đầu tiên và được xác định bởi phương trình sau:

m /

đun biến dạng E50 theo E50ref (với 0.5 ≤m ≤ 1 tùy theo loại đất nền)

Ứng suất lệch tới hạn qf và giá trị qa được xác định như sau:

Hình 2 5 Quan hệ giữa ứng suất và biến dạng theo hàm Hyperbolic trong thí

nghiệm nén 3 trục thoát nước

Đối với lộ trình ứng suất lúc dở tải và gia tải, một mô đun độ cứng khác phụ thuộc vào ứng suất được sử dụng:

m /

Ngày đăng: 27/04/2021, 11:10

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

🧩 Sản phẩm bạn có thể quan tâm

w