Tính toán chống đỡ hố đào sâu trong thi công móng nhà nhiều tầng bằng tường cừ Larsen hai lớp

Bài viết Tính toán chống đỡ hố đào sâu trong thi công móng nhà nhiều tầng bằng tường cừ Larsen hai lớp trình bày kết quả phân tích tính toán mô hình số bằng phần mềm PLAXIS để khảo sát biến dạng và chuyển vị tường cừ Larsen trong bài toán hố đào ba tầng hầm, có chiều sâu 9,0m bằng phương án bố trí hai lớp tường cừ Larsen sát nhau.

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021 ISBN: 978-604-82-5957-0 TÍNH TỐN CHỐNG ĐỠ HỐ ĐÀO SÂU TRONG THI CƠNG MĨNG NHÀ NHIỀU TẦNG BẰNG TƯỜNG CỪ LARSEN HAI LỚP Nguyễn Ngọc Thắng Trường Đại học Thủy lợi, email: thangnn@tlu.eduvn GIỚI THIỆU CHUNG Sử dụng cừ Larsen kết hợp văng chống biện pháp chống đỡ hố đào hiệu quả, chi phí thấp so với phương án tường bê tông cốt thép Tuy nhiên nhược điểm cừ Larsen dạng kết cấu tường mềm độ cứng chống uốn nhỏ; thường áp dụng cho cơng trình hai tầng hầm, có chiều sâu hố móng khơng q lớn, nhỏ 6,0m [1, 2, 3] Vấn đề đặt hố đào có chiều sâu lớn từ ba tầng hầm trở lên, giải pháp cừ Larsen với biện pháp chống đỡ để tăng độ cứng cho kết cấu tường đảm bảo ổn định hố đào vấn đề cần phân tích đánh giá Trong nghiên cứu tác giả trình bày kết phân tích tính tốn mơ hình số phần mềm PLAXIS để khảo sát biến dạng chuyển vị tường cừ Larsen toán hố đào ba tầng hầm, có chiều sâu 9,0m phương án bố trí hai lớp tường cừ Larsen sát Kết tính cho thấy việc gia tăng độ cứng tường cừ giải pháp ghép thêm lớp cừ hiệu giảm chuyển vị đỉnh tường, mô men tường cừ tăng, vượt khả chịu uốn tường Kết luận phương án hai lớp tường cừ Larsen đạt hiệu sử dụng kết hợp với chống văng gia tải trước chủ động kích thủy lực TÍNH CỪ LARSEN BẰNG PLAXIS 2.1 Giới thiệu phần mềm Plaxis PLAXIS phần mềm chun dụng phân tích móng, địa kỹ thuật; mơ hình phần tử xây dựng theo PP phần tử hữu hạn với việc tích hợp số dạng mơ hình đất từ đơn giản đến phức tạp Kết tính PLAXIS cho phép xác định trạng thái ứng suất - biến dạng kết cấu tường chắn, đất xung quanh có xét đến tương tác đất kết cấu công trình ngầm [5] 2.2 Các mơ hình (MHN) Plaxis Mơ hình thơng dụng Plaxis gồm: Mơ hình đàn hồi tuyến tính đẳng hướng, tn theo định luật Hooke; MH Mohr - Coulomb: tuân theo quy luật đàn hồi dẻo với trạng thái ứng suất điểm nằm mặt ngưỡng đàn hồi túy, thường dùng tính tốn ứng xử giai đoạn đầu đất [4] Ngồi cịn số MHN dựa lý thuyết đàn hồi dẻo để mô ứng xử MH Hardening Soil: sử dụng mô đun biến dạng thứ cấp E50 mô ứng xử cát, sỏi sét cố kết; MH Soft Soil: dùng MH đất Cam-clay để mô ứng xử đất yếu sét cố kết bình thường than bùn; MH Soft Soil Creep: MH đất yếu có kể tới yếu tố nhớt, dùng mơ ứng xử đất yếu theo thời gian [5] 2.3 Cừ Larsen chống Plaxis Trong Plaxis V8.2, cừ Larsen mơ hình hóa phần tử tấm, Plates, đàn hồi tuyến tính Thơng số phần tử gồm mô đun đàn hồi vật liệu, độ cứng chống nén dọc trục, độ cứng chống uốn, hệ số Poisson Sự tương tác tường đất mô mặt tiếp xúc, Interfaces, dùng để mơ hình hóa trượt đất kết cấu Thanh chống mơ hình hóa phần tử neo, Fixed- End Anchor, dạng đàn hồi; tham số góc nghiêng, ứng lực trước thiết lập khai báo phần tử [5] 208 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021 ISBN: 978-604-82-5957-0 TÍNH TỐN CỪ LARSEN HAI LỚP Bảng Thơng số mơ hình Lớp Lớp Lớp Lớp Lớp Đ.vị Mơ hình vật liệu MC MC MC MC - 3.1 Thiết lập tốn tính tốn cừ Larsen Ứng xử vật liệu Un-Dr Drained Drained Drained - Dung trọng γunsat 16.6 19.7 16.1 16.7 kN/m3 Dung trọng γsat 16.8 20.3 19.19 20 kN/m3 1.0 1.1 1.0 m/n.đ Hệ số thấm K Modul Eo 3150 6300 14850 23950 kN/m2 Hệ số Poison ν 0.35 0.3 0.3 0.3 - Lực dính c 10.5 19 Nội ma sát φ 5.17 19.45 32.32 39.73 o Hệ số tiếp xúc 0.5 0.5 0.5 0.5 - kN/m2 Bảng Thông số cừ Larsen Tên cấu kiện Thông số Giá trị Đơn vị Cừ Larsen IV Tính chất vật liệu Độ cứng chống nén Độ cứng chống uốn Hệ số Poisson Elastic 5.1106 8.1104 0.3 kN/m kN/m2/m Cừ Larsen IV lớp Độ cứng chống nén Độ cứng chống uốn 10.2106 16.2104 kN/m kN/m2/m Bảng Thông số chống Tên cấu kiện Thông số Giá trị Đơn vị Tính chất vật liệu Thanh chống Độ cứng dọc trục H3003001015 Bước chống Elastic 2.4106 15 kN/m m Tính chất vật liệu Thanh chống 2, Độ cứng dọc trục H3503501219 Bước chống Elastic 3.5106 15 kN/m m 3.2 Kết tính tốn 3.2.1 Chuyển vị ngang tường cừ Larsen Hình biểu diễn phân bố chuyển vị ngang tường cừ theo cao độ cho tương ứng MH; giá trị cực đại chuyển vị ngang thể Bảng Cao độ cừ Larsen (m) 3.1.1 Thông số địa chất Theo “Báo cáo khảo sát địa chất công trình” dự án, địa tầng gồm lớp: Lớp 1: Đất lấp, chiều dày 3,0m đến 4,3m Lớp 2: Đất sét pha, màu xám nâu, trạng thái dẻo mềm, chiều dày 1,2m đến 2,5m Lớp 3: Đất sét pha, màu xám đen lẫn hữu cơ, TT dẻo mềm, chiều dày từ 3,5m đến 11m Lớp 4: Đất cát pha, màu xám vàng, trạng thái dẻo, chiều dày từ 3,3m đến 5,0m Lớp 5: Đất sét pha, xám vàng, xám ghi, trạng thái dẻo cứng, dày từ 4,8m đến 5,7m Lớp 6: Cát hạt mịn, xám vàng, xám ghi, trạng thái chặt vừa, dày từ 16,2m đến 20,0m Lớp 7: Cát hạt mịn - trung, xám ghi, lẫn sạn, trạng thái chặt, dày từ 3,0m đến 4,0m Lớp 8: Cuội sỏi nhỏ, trạng thái chặt 3.1.2 Mơ hình tính tốn thơng số Mơ hình (MH1): Sử dụng cừ Larsen IV có chiều dài 18m, tầng văng chống Mơ hình (MH2): Sử dụng cừ Larsen IV có chiều dài 18m, tầng văng chống Mơ hình (MH3): Sử dụng cừ Larsen IV có chiều dài 18m, tầng văng chống có gia tải chủ động kích thủy lực Lực kích đặt vào hệ chống tầng 500kN/1 H300, tầng 1000kN/1 H350 Mơ hình phần tử Plaxis minh họa Hình 1, thơng số mơ hình cừ Larsen chống thể Bảng 1, 2, Hình Mơ hình phần tử Plaxis Hình Chuyển vị ngang cừ Larsen 209 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2021 ISBN: 978-604-82-5957-0 Biểu đồ Hình cho thấy biến thiên chuyển vị ngang thân tường đồng điệu độ cứng cừ Larsen thay đổi, chuyển vị hai đầu tường nhỏ đạt giá trị lớn độ sâu tương ứng xấp xỉ 30,0m (tương ứng cao độ đáy tầng hầm 3) sung thêm kích chống văng cho tường cừ lớp, mô men uốn giảm xuống nhanh, giá trị mô men xấp xỉ trường hợp tường lớp MH1, chênh lệch khoảng 2,3% Điều cho thấy vai trị rõ rệt kích chống giảm mô men uốn cho tường cừ Bảng Chuyển vị ngang Uxmax cừ Larsen Mơ hình Uxmax (cm) MH1 MH2 MH3 10,72 9,22 6,83 H (m) 30,22 29,90 29,40 (MH1-MH3) Uxmax (%) 16,3 34,9 56,9 Mặt khác từ đường cong biến dạng MH1 MH2 cho thấy, độ cứng tăng lên gấp đôi chuyển vị ngang không thay đổi nhiều, giảm khoảng 16,3% giá trị cực đại; nhiên MH3 bổ sung thêm kích chống văng, chuyển vị ngang giảm so với MH2 34,9% so với MH1 giá trị giảm tới 56,9% Từ kết phân tích chuyển vị ngang cho thấy giải pháp tăng cường độ cứng tường sử dụng lớp cừ Larsen hiệu giữ ổn định cho tường, đặc biệt kết hợp dùng thêm kích chống văng, chuyển vị tuyệt đối lớn tường cừ Larsen cịn 6,83cm 3.2.2 Mơ men uốn thân tường cừ Larsen Giá trị lớn mô men uốn thân cừ mơ hình Bảng cho thấy mơ men uốn lớn vị trí có chuyển vị ngang lớn Bảng Mô men uốn Mumax cừ Larsen Mơ hình MH1 MH2 MH3 M-umax (kNm/m) 368,8 481,7 377,4 H (m) 30,22 30,22 30,14 Mumax (%) +2,3 + 23,4 - 27,6 Hình biểu diễn biến thiên mô men uốn Mu dọc theo thân tường cừ cho thấy độ cứng tường cừ tăng lên mô men uốn thân cừ Larsen tăng theo; chênh lệch tăng khoảng 23,4% cho tương ứng cho giá trị lớn (Mumax) độ cứng cừ tăng lên hai lần MH2 so với MH1 Trong MH3, bổ Hình Mơ men uốn thân cừ Larsen KẾT LUẬN Sử dụng tường cừ hai lớp hiệu việc tăng độ cứng giảm chuyển vị ngang tường cừ Larsen để giữ ổn định hố móng sâu thi cơng Tuy nhiên độ cứng tường tăng lên, mô men thân tường tăng theo, cần kết hợp với việc sử dụng thêm kích chống văng để khống chế mơ men uốn thân tường cừ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Bá Kế, 2009, Thiết kế thi cơng hố móng sâu, Nhà Xuất Xây dựng, Hà Nội [2] Nguyễn Văn Quảng, 2010, Nền móng tầng hầm nhà cao tầng, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội [3] Phan Trường Thiệt, Lê Đức Thắng, 2007, Nền móng, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội [4] Nguyễn Thế Phùng, 2018, Cơng nghệ thi cơng cơng trình ngầm phương pháp tường đất, Nhà Xuất Giao thông Vận tải, Hà Nội [5] Nguyễn Viết Trung, Nguyễn Thị Bạch Dương, 2010, Phân tích kết cấu hầm tường cừ phần mềm PLAXIS, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội 210 ... lên hai lần MH2 so với MH1 Trong MH3, bổ Hình Mơ men uốn thân cừ Larsen KẾT LUẬN Sử dụng tường cừ hai lớp hiệu việc tăng độ cứng giảm chuyển vị ngang tường cừ Larsen để giữ ổn định hố móng sâu thi. .. 2021 ISBN: 978-604-82-5957-0 TÍNH TỐN CỪ LARSEN HAI LỚP Bảng Thơng số mơ hình Lớp Lớp Lớp Lớp Lớp Đ.vị Mơ hình vật liệu MC MC MC MC - 3.1 Thi? ??t lập tốn tính tốn cừ Larsen Ứng xử vật liệu Un-Dr... cứng tường sử dụng lớp cừ Larsen hiệu giữ ổn định cho tường, đặc biệt kết hợp dùng thêm kích chống văng, chuyển vị tuyệt đối lớn tường cừ Larsen cịn 6,83cm 3.2.2 Mơ men uốn thân tường cừ Larsen