Tính toán kết cấu vỏ hầm

Tổ hợp tải trọng: cơ bản, bổ sung, và đặc biệt.Tổ hợp tải trọng cơ bản bao gồm: tải trọng bản thân, áp lực đất đá, áp lực thủy tĩnh, và hoạt tải của phương tiệnTổ hợp tải trọng bổ sung: bao gồm tổ hợp tĩnh tải cơ bản và thêm các tải trọng tức thời trong quá trình xây dựng (bơm vữa, áp lực gió, trọng lượng của máy móc,..) hoặc khi vận hành (co ngót bê tông, dao động nhiệt độ) Tải trọng đặc biệt: bao gồm các tải trọng cơ bản và tải trọng do động đất hoặc va chạm

HỌC PHẦN

HẦM ĐƯỜNG SẮT METRO

MÃ HỌC PHẦN: 097040

CHƯƠNG V TÍNH TOÁN KẾT CẤU VỎ HẦM

HẦM ĐƯỜNG SẮT

METRO

5.1 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KẾT CẤU VỎ HẦM

5.2 NỀN ĐÀN HỒI

5.3 TÍNH VÒM BÊ TÔNG TRÊN NỀN ĐÀN HỒI

5.4 TÍNH TOÁN VỎ HẦM THEO SƠ ĐỒ TƯỜNG CỨNG-VÒM MỀM

5.5 TÍNH TOÁN VỎ HẦM THEO SƠ ĐỒ TƯỜNG MỀM

5.6 TÍNH TOÁN VỎ HẦM TƯỜNG CONG THEO PHƯƠNG PHÁP THANH

Tổ hợp tải trọng: cơ bản, bổ sung, và đặc biệt.

Tổ hợp tải trọng cơ bản bao gồm: tải trọng bản thân, áp lực đất đá, áp lực thủy tĩnh,

và hoạt tải của phương tiện

Tổ hợp tải trọng bổ sung: bao gồm tổ hợp tĩnh tải cơ bản và thêm các tải trọng tức

thời trong quá trình xây dựng (bơm vữa, áp lực gió, trọng lượng của máy móc, ) hoặc khi vận hành (co ngót bê tông, dao động nhiệt độ)

Tải trọng đặc biệt: bao gồm các tải trọng cơ bản và tải trọng do động đất hoặc va chạm

HẦM ĐƯỜNG SẮT

METRO

(1)- Hoạt tải- theo tiêu chuẩn ứng với vị trí cụ thể

(2)- Áp lực đất theo phương thẳng đứng

(3) – Áp lực nước theo phương thẳng đứng

(4)- Phụ tải theo phương thẳng đứng

(5) – Áp lực nước theo phương ngang

(6) – Áp lực đất theo phương ngang

(7) – Phụ tải theo phương ngang

(8) – Áp lực nước theo phương thẳng đứng

•  

HẦM ĐƯỜNG SẮT

METRO

- Trọng lượng riêng trạng thái khô của đất

- Trọng lượng riêng đẩy nổi của đất

- chiều cao đất đắp phía trên hầm

- Chiều cao của kết cấu hầm

- Hệ số áp lực ngang của đất

- Giá trị phụ tải

•  

Tải trọng bản thân: ;

Áp lực đất đá tính theo nguyên tắc vòm phá hủy;

Trong đó:

- nhịp vòm phá hủy

- hệ số kiên cố của đất đá, xác định theo phân cấp của Gs

M.N.Prôtôđiacômôp

- trọng lượng riêng trung bình của đất đá

Đối với đất có lỗ rỗng:

- hằng số lỗ rỗng;

•  

HẦM ĐƯỜNG SẮT

METRO

- Phân loại đất đá theo hệ số kiên cố

HẦM ĐƯỜNG SẮT

METRO

Áp lực đất đá yếu tính theo cột đất:

Áp lực hông:

Trong đó: - góc nội ma sát tiêu chuẩn

Áp lực thủy tĩnh:

•  

Vỏ hầm sau khi được thi công sẽ được bơm vữa xi măng với áp suất 0,5 mPa để tạo vỏ hầm làm việc đồng thời với môi trường đất đá xung quanh

Dưới tác dụng của các tải trọng, vỏ hầm sẽ biến dạng cùng với môi trường đất, khi đó môi trường đất tác dụng như nền đàn hồi làm giảm biến dạng, ứng suất trong kết cấu tăng khả năng chịu lực cho kết cấu.

HẦM ĐƯỜNG SẮT

METRO

Hệ số nền của môi trường:

Trong đó: - modul biến dạng và hệ số

nở hông

- bán kính vỏ hầm

Hệ số nền có thể xác định bằng

phương pháp thực nghiệm.

•  

Sơ đồ tính toán phụ thuộc vào đặc trưng kết cấu, môi trường đất đá và điều kiện làm việc.

Sơ đồ vỏ hầm đơn giản nhất là vòm tựa lên tường của hang đào

Dưới tác dụng của tải trọng,

vòm hầm có thể biến dạng và

tách khỏi liên kết với môi

trường đất đá phía trên

HẦM ĐƯỜNG SẮT

METRO

Khi vòm nằm trong môi trường đất yếu, và tường có độ cứng rất lớn Biến dạng của tường có thể bỏ qua.

Sơ đồ tính toán có thể thay thế bằng hình Momen phân bố  

Trong đó:

- là ứng suất tiếp tuyến dọc mặt ngoài của tường

- bề dày của tường

Khi vòm và tường là kết cấu liền khối nằm trong môi trường đất đá có tính chất gần giống nhau và độ cứng kết cấu không chênh lệch nhau nhiều, thì có thể tính toán hệ như trong môi trường đàn hồi.

HẦM ĐƯỜNG SẮT

METRO

Các giả sử:

Kết cấu vỏ hầm được thay thế bằng các thanh gấp khúc;

Độ cứng thay đổi của vỏ hầm được thay thế bằng bước nhảy với mỗi thanh của đa giác

có độ cứng không đổi;

Tải trọng phân bố tác dụng lên vỏ hầm được thay thế bằng tải tập trung đặt vào các nút của đa giác;

Môi trường đàn hồi được thay

thế bằng các gối đàn hồi đặt tại

đỉnh của đa giác và vuông góc

với mặt phẳng ngoài của vỏ

hầm

Góc thay đổi từ độ tạo thành

vùng không có phản lực

•  

Tính theo phương pháp lực:

Trong đó:

 và - chuyển vị do momen đơn vị tại nút

và do tải trọng gây ra tại nút

•  

HẦM ĐƯỜNG SẮT

METRO

Trạng thái làm

việc Ký tự

Cường độ tính toán, kg/сm2 của

bê tông với mác

Chịu nén Chịu uốn Chịu kéo

 70 90 6,4

 90 115 8,1

 115 140 9,5

Trạng thái làm

việc Ký tự

Cường độ tính toán, kg/сm2 của

bê tông với mác

Chịu nén Chịu uốn Chịu kéo

 70 90 6,4

 90 115 8,1

 115 140 9,5 Đặc tính của bê tông:

Đối với các cấu kiện vỏ hầm nằm thẳng đứng (tường), khi tính toán nhân thêm hệ số làm việc 0,85 vào

•  

HẦM ĐƯỜNG SẮT

METRO

TH1: khi độ lệch tâm nhỏ (), tiết diện chịu nén và giá trị nội lực giới hạn bằng:

- hệ số làm việc

TH2: khi độ lệch tâm lớn (), tiết diện xuất hiện ứng suất kéo Khi đó bê tông

bị phá hủy tại biên vùng kéo, nội lực giới hạn:

•