Nối tiếp nội dung phần 1, phần 2 Tập bài giảng Tin học trong xây dựng sẽ tiếp tục cung cấp tới bạn đọc kiến thức của chương 3: Sử dụng phần mềm Plaxis giải quyết một số bài toán địa kỹ thuật như: bài toán móng nông, bài toán móng cọc, bài toán hố đào sâu và bài toán xử lý nền đường đắp trên đất yếu. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung tập bài giảng tại đây.
Chương 3: Sử dụng phần mềm PLAXIS giải số toán địa kỹ thuật …………………………………………………………………………………………………… SỬ DỤNG PHẦN MỀM PLAXIS GIẢI QUYẾT MỘT SỐ BÀI TOÁN ĐỊA KỸ THUẬT Chương 3: Mục tiêu chương: Ứng dụng phần mềm PLAXIS 8.2 giải số toán địa kỹ thuật thường gặp: tốn móng nơng, tốn móng cọc, tốn hố đào sâu tốn xử lý đường đắp đất yếu 3.1 BÀI TỐN MĨNG NƠNG: Bài tốn: Phân tích tính lún móng trịn đất Một móng trịn đường kính 1,0m đặt đất gồm hai lớp (Hình 3.1): Hình 3.1: Sơ đồ hình học tốn móng trịn đất Lớp 1: Lớp cát (sand) dày 4,0m có tính chất lý thể Bảng 3.1 Lớp 2: Lớp đá cứng dày vô hạn Bảng 3.1: Tính chất lý đất cát Thơng số Dạng vật liêu Ứng xử đất Trọng lượng đất mực nước ngầm Trọng lượng đất mực nước ngầm Hệ số thấm ngang Hệ số thấm thẳng đứng Mơ đun đàn hồi Hệ số Poisson Lực dính đơn vị Góc nội ma sát Góc nở Tên Model Type unsat γsat kx ky Eref ν cref φ ψ Giá trị Mohr-Coulomb Drained 17,0 20,0 1,0 1,0 13000 0,3 1,0 31,0 0,0 Đơn vị kN/m3 kN/m3 m/day m/day kN/m2 kN/m2 - …………………………………………………………………………………………………… Lê Thị Thanh Bình – Khoa Xây dựng Trang 34 Chương 3: Sử dụng phần mềm PLAXIS giải số toán địa kỹ thuật …………………………………………………………………………………………………… Yêu cầu: Tìm chuyển vị ứng suất đất tác dụng tải trọng truyền qua móng, trường hợp: 1, Móng trịn móng cứng 2, Móng trịn móng mềm có tính chất vật liệu thẻ Bảng 3.2: Bảng 3.2: Tính chất vật liệu móng Thơng số Độ cứng nén Độ cứng uốn Độ dày tương đương Trọng lượng Ký hiệu EA EI D W Giá trị 5.106 8500 0,143 0,0 Đơn vị kN/m kNm2/m m kN/m/m 3.1.1 Trường hợp móng trịn móng cứng: Thiết lập chung: - Chọn biểu tượng Plaxis Input để khởi động chương trình; Chọn New project từ cửa sổ Create/Open project; nhấn nút - Trong trình đơn Project cửa sổ General settings: + Đặt tên “Bài toán 1” vùng trống Title + Nhập thơng tin: “Bài tốn móng trịn trường hợp móng xem cứng tuyệt đối.” phần Comments + Trong mục General, với móng tròn, chọn Model Axisymmetry kiểu Element loại 15-node + Mục Acceleration: chấp nhận với giá trị mặc định - Trong trình đơn Dimensions, chọn đơn vị (Length: m; Force: kN; Time: day); đặt phạm vi lưới nhở kích thước phương đứng (Left, Right) 0,0 5,0 kích thước phương đứng (Bottom, Top) 0,0 4,0; giữ nguyên giá trị mặc định khoảng chia lưới (Spacing: 1,0; Number of intervals: 1) - Nhấn nút để hoàn thành bước thiết lập chung Lúc này, vùng vẽ xuất để tiếp tục bước thiết lập mơ hình hình học Thiết lập mơ hình hình học: a Xây dựng mơ hình hình học - Chọn nút Geometry line ; Để thiết lập vị trí điểm 0, dịch chuyển chuột tới vị trí 0(0,0; 0,0), nhấn chuột trái Tiếp tục thiết lập vị trí 1(5,0; 0,0), 2(5,0; 4,0); 3(0,0; 4,0) tương tự điểm Cuối cùng, quay trở lại điểm 0, nhấn chuột trái, nhấn chuột phải đẻ kết thúc lệnh - Để hiệu chỉnh điểm vẽ, nhấn nút Selection giữ chuột trái, sau nhả chuột vị trí , chọn điểm cần hiệu chỉnh, nhấn …………………………………………………………………………………………………… Lê Thị Thanh Bình – Khoa Xây dựng Trang 35 Chương 3: Sử dụng phần mềm PLAXIS giải số toán địa kỹ thuật …………………………………………………………………………………………………… - Gán chuyển vị đứng đơn vị từ điểm 3(0,0; 4,0) đến điểm 4(1,0; 4,0) cách chọn nút Prescribed Displacements ; di chuyển chuột tới điểm nhấn chuột trái; tới điểm nhấn chuột trái Sau đó, nhấn chuột phải để kết thúc lệnh b Gán điều kiện biên: Để thiết lập điều kiện biên chọn nút Standard Fixities Kết chương trình tạo cố định đáy cuộn đứng phương đứng (u x = 0, uy tự do) Mơ hình hình học sau thiết lập Hình 3.2 Hình 3.2: Mơ hình hình học tốn móng trịn đất Gán đặc trưng vật liệu: Sau khai báo điều kiện biên, đặc trưng vật liệu đất dối tượng khác khai báo số liệu Soil Interfaces: - Nhấn chuột vào nút Material sets Chọn Soil Interfaces Set type Nhấn nút để tạo liệu Hộp thoại liệu vật liệu xuất với ba trình đơn General, Parameters Interfaces: + Trong trình đơn General, nhập “Sand” vào ô trống Identification, chọn Mohr - Coulomb ô trống Material model Drained Material type + Tiếp tục khai báo tính chất lớp cát (Bảng 3.1) trình đơn General Parameters (Hình 3.3 Hình 3.4) - Nhấn nút , nhấp chuột trái vào vùng cần gán vật liệu, chọn Sand Tiếp tục nhấn nút để đóng hộp thoại Material sets …………………………………………………………………………………………………… Lê Thị Thanh Bình – Khoa Xây dựng Trang 36 Chương 3: Sử dụng phần mềm PLAXIS giải số toán địa kỹ thuật …………………………………………………………………………………………………… - Khi muốn thay đổi tính chất vật liệu khai báo, nhấn nút Sau đó, nhấn nút để cập nhật liệu thay đổi Hình 3.3: Trình đơn General cửa sổ liệu cát Hình 3.4: Trình đơn Parameters cửa sổ liệu cát d Tạo lưới phần tử: Tạo lưới phần tử cách chọn nút Mesh generation cơng cụ hình học Lưới hình thành thị hình (Hình 3.5) Nhấn nút để quay lại mơ hình …………………………………………………………………………………………………… Lê Thị Thanh Bình – Khoa Xây dựng Trang 37 Chương 3: Sử dụng phần mềm PLAXIS giải số toán địa kỹ thuật …………………………………………………………………………………………………… Hình 3.5: Mạng lưới phần tử hữu hạn xung quanh chân móng e Xác định điều kiện ban đầu: Để khái báo điều kiện ban đầu cho toán, nhấn nút Initial conditions cơng cụ hình học - Hộp thoại Water weight xuất hiện, nhấn nút để chấp nhận giá trị mặc định cho trọng lượng đơn vị nước 10kN/m3 - Do tốn khơng có áp lực nước, chọn thơng số hình học cách chọn phần bên phải nút Lúc này, nút chuyển sang trạng thái , cao độ nước ngầm tự động đặt vào đáy mơ hình - Nhấn nút Generate initial stresses công cụ Hộp hội thoại K0 - procedure xuất Giữ total multiplier of soil weight ΣMweight 1,0 Chấp nhận giá trí mặc định cho K0 nhấn nút - Sau tạo ứng suất ban đầu, cửa sổ Output xuất thể miền ứng suất ban đầu vùng móng (Hình 3.6) Nhấn nút Update để trở lại mơ hình hình học liệu đầu vào - Chọn nút , nhấn nút để lưu giữ liệu nhập tên file tương ứng …………………………………………………………………………………………………… Lê Thị Thanh Bình – Khoa Xây dựng Trang 38 Chương 3: Sử dụng phần mềm PLAXIS giải số toán địa kỹ thuật …………………………………………………………………………………………………… Hình 3.6: Miền ứng suất ban đầu vùng móng Các bước tính tốn PLAXIS: Sau nhấn nút , cửa sổ chương trình Calculations xuất với ba trình đơn: General, Parameter Multipliers Chọn trường hợp tính cách kích vào phía cửa sổ - Với trình đơn General (Hình 3.7): Mục Phase, Number/ ID viết tên thích hợp cho trường hợp tính; chọn Plastic hộp Calculation type - Trong trình đơn Parameters (Hình 3.8): Giữ lại giá trị mặc định với số lượng bước lớn (Additional steps) 250, chọn Standard setting chọn Staged constructions Sau đó, nhấn vào nút , cửa sổ Staged constructions xuất thể mơ hình hình học - Chọn chuyển vị bắt buộc cách kích đúp chuột vào chuyển vị cưỡng mơ hình hình học, nhập giá trị trục Y -0,1và giá trị trục X cho hai vị trí hộp hội thọai Prescribed Displacement (Hình 3.9) Nhấn nút để đóng hộp thoại - Nhấn nút Update để trở lại Trình đơn Parameters - Trước bắt đầu tính tốn cần chọn nút điểm ứng suất cho biểu đồ mối quan hệ lực - chuyển vị biểu đồ ứng suất sức căng, nhấn nút Select points for curves công cụ, xuất cửa sổ biểu thị nút mơ hình phần tử hữu hạn (Hình 3.10) Nhấn nút Update để trở lại Trình đơn Parameters …………………………………………………………………………………………………… Lê Thị Thanh Bình – Khoa Xây dựng Trang 39 Chương 3: Sử dụng phần mềm PLAXIS giải số tốn địa kỹ thuật …………………………………………………………………………………………………… Hình 3.7: Cửa sổ Caculations (Trình đơn General) Hình 3.8: Cửa sổ Caculations (Trình đơn Parameter) …………………………………………………………………………………………………… Lê Thị Thanh Bình – Khoa Xây dựng Trang 40 Chương 3: Sử dụng phần mềm PLAXIS giải số toán địa kỹ thuật …………………………………………………………………………………………………… Hình 3.9: Hộp hội thoại Prescribed Displacements cửa sổ Staged Construction Hình 3.10: Cửa sổ biểu thị nút mơ hình phần tử hữu hạn …………………………………………………………………………………………………… Lê Thị Thanh Bình – Khoa Xây dựng Trang 41 Chương 3: Sử dụng phần mềm PLAXIS giải số toán địa kỹ thuật …………………………………………………………………………………………………… - Chọn nút để bắt đầu q trình tính tốn Trong tính tốn Staged constructions, số nhân gọi Mstage tăng từ 0,0 đến 1,0 Thông số hiển thị cửa sổ thơng báo tính tốn (Hình 3.11) Khi Mstage tiến dần đến giá trị 1,0 giai đoạn thi cơng hồn thành phase tính tốn kết thúc Nếu tính tốn Staged constructions kết thúc Mstage nhở 1, chương trình có cảnh báo Lý hầu hết cho việc chưa kết thúc giai đoạn thi công cấu bị phá hoại xảy Hình 3.11: Cửa sổ thơng báo tính tốn Xem xuất kết quả: Ngồi việc xem biến dạng ứng suất đất, chương trình cho phép xem lực đối tượng kết cấu Thực bước sau: - Nhấn nút vào phase tính tốn cuối cửa sổ Calculations - Nhấn vào nút Output công cụ Kết chương trình Output bắt đầu, cho thấy lưới biến dạng thời điểm cuối phase tính tốn lựa chọn, cho biết chuyển vị lớn (Hình 3.12) - Chọn Total displacements từ menu Deformations Đồ thị cho thấy gia tăng chuyển nút theo hướng mũi tên Chiều dài mủi tên dộ lớn tương ứng - Trong hộp thoại hiển thị công cụ Arrows, chọn Shadings, đồ thị thể mảng màu cho gia tăng chuyển vị …………………………………………………………………………………………………… Lê Thị Thanh Bình – Khoa Xây dựng Trang 42 Chương 3: Sử dụng phần mềm PLAXIS giải số toán địa kỹ thuật …………………………………………………………………………………………………… - Chọn Effective stresses từ menu Stresses, đồ thị thể độ lớn hướng ứng suất hữu hiệu (Hình 3.13) Hình 3.12: Lưới biến dạng Hình 3.13: Ứng suất hữu hiệu - Để xem kết số chuyển vị hay ứng suất, chọn nút Table công cụ 3.1.2 Trường hợp móng trịn móng mềm: Mơ hình hình học tốn trường hợp móng mền tương tự trường hợp móng cứng; trừ phần tử thêm vào sử dụng mơ hình móng Trong trường hợp này, mơ hình hình học có cách chỉnh sửa mơ hình trường hợp móng cứng lưu lại tên khác Thay đổi mô hình hình học: Khi móng xem mềm, chuyển vị móng đất khác Vì vậy, mơ hình hình học, móng thể kết cấu dầm chịu tác dụng tải trọng Việc chỉnh sửa từ mơ hình hình học móng cứng thực sau: - Chọn nút Input bên trái công cụ, chọn file trước cửa sổ Create/open Chọn , nhập tên khơng trùng với tên có, nhấn - Chọn đường thể chuyển vị cưỡng ấn bàn phím Chọn Prescribed displacement cửa sổ Select items to delete nhấn nút - Chọn nút Plate công cụ hình học; di chuyển chuột tới điểm kích chuột trái, đến điểm kích chuột trái; sau kích chuột phải để kết thúc lệnh Lúc này, móng mềm từ điểm tới điểm giả định Thay đổi điều kiện biên: - Chọn nút Distributed load-load system cơng cụ hình học - Nhấn chuột vào điểm điểm 4; Nhấn chuột phải để kết thúc nhập lực phân bố - Đồng ý giá trị mặc định lực phân bố (1,0 kN/m2 trực giao với đường biên) …………………………………………………………………………………………………… Lê Thị Thanh Bình – Khoa Xây dựng Trang 43 Chương 3: Sử dụng phần mềm PLAXIS giải số toán địa kỹ thuật …………………………………………………………………………………………………… Thiết lập mơ hình hình học: a Xây dựng mơ hình hình học - Chọn nút Geometry line ; Để thiết lập vị trí điểm 0, dịch chuyển chuột tới vị trí 0(0,0; 0,0), nhấn chuột trái Tiếp tục thiết lập vị trí 1(45,0; 0,0), 2(45,0; 40,0); 3(0,0; 40,0) tương tự điểm Cuối cùng, quay trở lại điểm 0, nhấn chuột trái, nhấn chuột phải để kết thúc lệnh - Để tạo đường phân cách hai lớp đất: Nhấn nút Geometry line Di chuyển chuột tới vị trí 4(0,0; 20,0), nhấn chuột trái; tiếp tục di chuyển chuột tới vị trí 5(45,0; 20,0), nhấn chuột trái; sau nhấn chuột phải để kết thúc lệnh - Xây dựng tường cừ: Chọn nút Plate từ công cụ Di chuyển chuột tới vị trí 6(30,0; 40,0), nhấn chuột trái; tiếp tục di chuyển chuột tới vị trí 7(30,0; 10,0), nhấn chuột trái; sau nhấn chuột phải để kết thúc lệnh - Chia lớp giai đoạn đào đất: Chọn nút Geometry line Di chuyển chuột tới vị trí 9(30,0; 38,0) vị trí tường, nhấn chuột trái; di chuyển chuột tới vị trí 10(45,0; 38,0), nhấn chuột trái; nhấn chuột phải để kết thúc lệnh Tiếp tục di chuyển chuột tới vị trí 11(30,0; 30,0) vị trí tường, nhấn chuột trái; di chuyển chuột tới vị trí 12(45,0; 30,0), nhấn chuột trái; sau nhấn chuột phải để kết thúc lệnh Lúc này, cửa sổ chương trình Input program, mặt cắt ngang hố đào hình thành (Hình 3.32) Hình 3.32: Mặt cắt ngang hố đào thiết lập - Khai báo phần tử tương tác: Chọn nút Interface công cụ hay từ menu Geometry Di chuyển chuột tới đỉnh tường (vị trí 6), nhấn chuột trái; Di chuyển chuột tới đáy tường (vị trí 7) nhấn chuột trái Theo hướng mũi tên xuống, phần tử tương tác tạo phía trái tường (miền bị động (-)) Tương tự, để tạo phần …………………………………………………………………………………………………… Lê Thị Thanh Bình – Khoa Xây dựng Trang 58 Chương 3: Sử dụng phần mềm PLAXIS giải số toán địa kỹ thuật …………………………………………………………………………………………………… tử tương tác phía phải tường (miền bị động (+)), theo hướng mủi tên lên, nhấn chuột trái vị trí đáy tường di chuyển chuột lên phía đỉnh tường, nhấn chuột trái Sau nhấn chuột phải để kết thúc lệnh - Vẽ chống: Chọn nút Fixed-end anchor công cụ hay từ thực đơn Geometry Di chuyển chuột tới vị trí 13(30.0;39.0), nhấn chuột trái Cửa sổ đặc trưng khai báo vất liệu chống xuất hiện, khai báo độ dài neo (Equivalent length: 15m), nhấn nút , Neo cố định đặt xiên Đối tượng neo khai báo thực tế làm việc đàn hồi, đầu nối với lưới đầu cịn lại cố định Góc xiên chiều dài neo nhập thông qua cửa sổ khai báo đặc trưng Properties Chiều dài thực khoảng cách từ điểm nối đến vị trí theo hướng neo có chuyển vị khơng - Gán tải trọng phân bố: Chọn nút Distributed load-load system cơng cụ hình học Nhấn chuột trái vào điểm 14(28,0; 40,0) điểm 15(23,0; 40,0), nhấn chuột phải để kết thúc nhập lực phân bố Nhấn đôi chuột trái vào tải trọng, chọn Distributed Load (system A) hộp thoại Select, nhấn nút ; khai báo giá trị Y-values 5kN/m2/m, nhấn nút để đóng hộp thoại Distributed load- static load system A b Gán điều kiện biên: Để thiết lập điều kiện biên chọn nút Standard Fixities Kết chương trình tạo cố định đáy cuộn đứng phương đứng (ux = 0, uy tự do) Mơ hình hình học sau thiết lập Hình 3.33 Hình 3.33: Mơ hình hình học hố đào thiết lập c Gán đặc trưng vật liệu: Sau khai báo điều kiện biên, đặc trưng vật liệu lớp đất dối tượng khác khai báo số liệu Soil Interfaces …………………………………………………………………………………………………… Lê Thị Thanh Bình – Khoa Xây dựng Trang 59 Chương 3: Sử dụng phần mềm PLAXIS giải số toán địa kỹ thuật …………………………………………………………………………………………………… Khái báo vật liệu cho lớp đất sét: - Nhấn chuột vào nút Material sets để tạo liệu Chọn Soil Interfaces Set type Nhấn nút - Khái báo cho lớp đất sét: + Trong trình đơn General, nhập “Clay” vào ô trống Identification, chọn MohrCoulomb ô trống Material model Drained Material type + Tiếp tục khai báo tính chất lớp sét (Bảng 3.7) trình đơn General Parameters + Vào trình dơn Interfaces, mục Strength, chọn nút Manual Nhập giá trị 0,5 cho thông số Rinter Thông số liên quan đến độ bền phần tử tương tác, xác định theo công thức sau: tgφinterface = Rinter.tgφsoil Cinter = Rinter.Csoil với Cref = Csoil Dùng giá trị Rinter nhằm xét đến giảm góc ma sát lực dính bề mặt so sánh với góc ma sát lực dính lớp đất liền kề Khái báo vật liệu cho lớp đất cát: Thực tương tự lớp đất sét với thông tin khai báo thể Bảng 3… Để gán đặc tính vật liệu lên mơ hình hình học, thực kéo liệu “Sand” cho lớp đất bên thả vào mô hình hình học; Tiếp tục kéo liệu “Clay” tới miền lại (nằm 20m) Theo mặc định, phần tử tương tác tự động gán liệu cho lớp đất liền kề Khái báo vật liệu cho tường cừ: - Nhập thông số Set type cửa sổ Material sets cho tường cừ cách nhấn nút Nhập “Diaphragm wall” vào Identification, nhập thông số khác theo Bảng 3.8 Sau đó, nhấn nút để đóng hộp thoại - Kéo liệu Diaphragm wall cho tường mơ hình hình học thả vào miền định cho vật liệu tường Khái báo vật liệu cho chống: Thực tương tự tường cừ với thông tin khai báo thể Bảng 3.9 d Tạo lưới phần tử: Trong thủ tục tạo lưới mịn áp dụng Ngoài làm mịn lưới tổng thể trực tiếp, tiến hành làm mịn cục mịn xung quanh đường điểm Các tùy chọn menu Mesh Để tạo lưới dự định, thực bước sau: - Chọn nút Mesh generation cơng cụ hình học Lưới thơ hình thành thị cửa sổ Output Nhấn nút để quay lại mơ hình - Từ menu Mesh, chọn Global coarseness Hộp Element distribution đặt Coarse (được mặc định) Để làm mịn cho lưới, chọn mục từ hộp thoại (Medium) kích vào nút Generate Lựa chọn Refine global từ menu Mesh Kết là, lưới mịn xuất cửa sổ Output Nhấn vào nút để quay trở lại mơ hình …………………………………………………………………………………………………… Lê Thị Thanh Bình – Khoa Xây dựng Trang 60 Chương 3: Sử dụng phần mềm PLAXIS giải số toán địa kỹ thuật …………………………………………………………………………………………………… - Điểm góc phần tử kết cấu có Gradien chuyển vị lớn Do đó, khu vực cần chia lưới mịn khu vực khác mơ hình hình học Kích vào điểm phần tường (kích lần) Chọn đường hình học đánh dấu đỏ Kết là; làm mịn cục đường thẳng định xuất lưới Kích vào nút Update để quay trở lại mơ hình Lưu ý, lựa chọn Reset all từ menu Mesh để khôi phục lại lưới mặc định e Xác định điều kiện ban đầu: Để khai báo điều kiện ban đầu cho mơ hình hình học, nhấn nút Initial conditions cơng cụ hình học Tạo áp lực nước lỗ rỗng ban đầu: - Hộp thoại Water weight xuất hiện, nhấn nút để chấp nhận giá trị mặc định cho trọng lượng đơn vị nước 10kN/m3 Lưu ý, muốn nhập lại liệu toán tồn nhập trọng lượng nước, chọn Water weight từ thực đơn Geometry Groundwater mode - Nhấn nút Phreatic level để thiết lập mực nước ngầm 2m bề mặt đất: nhấn chuột vị trí (0,0; 38,0) (45,0; 38,0); nhấn chuột phải để kết thúc lệnh vẽ Mực nước ngầm tồn sửa đổi sử dụng nút Selection từ công cụ Để xố mực nước ngầm, chọn nhấn phím bàn phím, lúc mực nước ngầm mặc định tạo đáy mơ hình hình học Giao diện đồ họa nhập sửa đổi mực nước ngầm khơng ảnh hưởng đến mơ hình hình học tồn - Nhấn vào nút Generate water generate (dấu cộng màu xanh) công cụ, cửa sổ Water pressure generation xuất Chọn Phreatic level hộp Generate by nhấn vào nút - Sau tạo áp lực nước trước tạo ứng suất có hiệu ban đầu, phần hình học khơng kích hoạt trạng thái ứng suất ban đầu phải loại bỏ kích hoạt Lựa chọn dùng loại bỏ phần kết cấu ban đầu xây dựng giai đoạn muộn PLAXIS tự động loại bỏ tải trọng phần tử kết cấu mơ hình hình học ban đầu Trong tốn này, tường chắn neo ban đầu khơng có nên loại bỏ điều kiện hình học ban đầu Điều kiện K0 – procedure để thiết lập ứng suất ban đầu khơng tính cho miền bị loại bỏ Tạo ứng suất ban đầu chế độ hình học: - Để tạo ứng suất ban đầu chế độ hình học, nhấn phần bên phải nút Lúc này, nút chuyển sang trạng thái Kiểm tra tường chống mơ hình hình học khơng kích hoạt (hiển thị với màu xám) Và đảm bảo tất miền đất cịn lại kích hoạt Miền khơng kích hoạt màu trắng, giống như nền, kích hoạt có màu tương ứng với màu đặc trưng vật liệu Đối tượng kết cấu không kích hoạt có màu xám kích hoạt có màu dùng suốt trình thiết lập mơ hình hình học …………………………………………………………………………………………………… Lê Thị Thanh Bình – Khoa Xây dựng Trang 61 Chương 3: Sử dụng phần mềm PLAXIS giải số toán địa kỹ thuật …………………………………………………………………………………………………… - Nhấn nút Generate initial stresses công cụ Hộp hội thoại K0 - procedure xuất Giữ total multiplier of soil weight ΣMweight 1,0 Chấp nhận giá trí mặc định cho K0 nhấn nút - Sau tạo ứng suất ban đầu, cửa sổ Output xuất thể miền ứng suất ban đầu vùng móng Nhấn nút Update để trở lại mơ hình hình học liệu đầu vào - Chọn nút , nhấn nút để lưu giữ liệu nhập tên file tương ứng Các bước tính tốn PLAXIS: Trong thực tế, thi công hố đào trình mà bao gồm giai đoạn khác Đầu tiên, tường lắp dựng đến độ sâu mong muốn Sau đó, đất đào để tạo khơng gian lắp đặt thanh chống Tiếp theo, đất đào đến độ sâu cuối hố đào Trong PLAXIS, q trình mơ tùy chọn tính tốn Staged construction Staged construction khơng kích hoạt kích hoạt trọng lượng, độ cứng độ bền kết cấu lựa chọn mơ hình hình học Lưu ý, tùy chọn Staged construction khơng mơ thi cơng, mà cịn sử dụng để thay đổi phân bố áp lực nước lỗ rỗng, thay đổi tính chất vật liệu hay để cải thiện độ xác kết tính tốn trước Hố đào ví dụ tiến hành qua giai đoạn Việc chia giai đoạn đào để tính tốn tạo mơ hình hình học đường hình học vị trí tương ứng Để xác lập giai đoạn tính tốn, tiến hành bước sau: a Giai đoạn (phase 1): Thi công tường cừ Sau nhấn nút , cửa sổ chương trình Calculations xuất với ba trình đơn: General, Parameter Multipliers Chọn trường hợp tính cách kích vào phía cửa sổ: - Với trình đơn General: Mục Phase, Number/ ID viết tên thích hợp cho trường hợp tính; chọn Plastic hộp Calculation type - Trong trình đơn Parameters: Giữ lại giá trị mặc định cho Control parameters Iterative procedure Lựa chọn Staged construction từ mục Loading input Sau đó, nhấn vào nút , cửa sổ Staged constructions xuất thể mơ hình hình học Nhấn vào tường cừ để tường cừ kích hoạt (tường chuyển màu xanh); ltieens hành tương tự để kích hoạt tải trọng Kiểm tra lại giá trị tải trọng cách kích đơi chuột vị trí tải trọng, chọn nút - Nhấn nút để kết thúc định nghĩa giai đoạn Kết quả, cửa sổ Staged construction đóng cửa sổ Calculations lại xuất Q trình tính tốn xác định lưu lại b Giai đoạn (phase 2): Giai đoạn đào (đào lớp sét dày 2m) - Ở cửa sổ Calculations, chọn Giai đoạn tính tốn xuất danh sách …………………………………………………………………………………………………… Lê Thị Thanh Bình – Khoa Xây dựng Trang 62 Chương 3: Sử dụng phần mềm PLAXIS giải số toán địa kỹ thuật …………………………………………………………………………………………………… - Trong trình đơn General, chấp nhận tất mặc định Ở trình đơn Parameters, nhấn nút để xác định bước Staged construction Cửa sổ Staged construction xuất Tải trọng tường kích hoạt có dấu hiệu phần tử màu xanh - Chọn miền bên phải phía để loại bỏ lớp đất đào - Nhấn nút để kết thúc việc khai báo giai đoạn đào c Giai đoạn (phase 3): Lắp đặt chống(Hình 3.34) - Ở cửa sổ Calculations, chọn Việc khai báo giống giai đoạn Nhấn nút , cửa sổ Staged construction xuất Kích hoạt chống cách kích vào đường thẳng đứng, chống chuyển sang màu đen - Nhấn vào nút để quay lại chương trình tính tốn xác định giai đoạn tính tốn d Giai đoạn (phase 4): Giai đoạn đào thứ (đào lớp sét dày 8m tiếp theo) (Hình 3.35) - Chấp nhận tất mặc định vào cửa sổ Staged construction Giai đoạn này, mơ q trình đào phần đất thứ hai hố đào cách kích chuột loại bỏ miền đất (miền đất sét dày 8m, bên phải tường cừ - Nhấn vào nút để xác định giai đoạn tính tốn cuối Lưu ý: Trong PLAXIS, áp lực lỗ rỗng không tự động loại bỏ loại bỏ lớp đất Do đó, trường hợp này, mực nước khu vực đào hố đào bị ngập mơ hình hố Hình 3.34: Mơ giai đoạn Hình 3.35: Mơ giai đoạn e Giai đoạn (phase 5): Giai đoạn đào thứ (đào lớp sét lại) - Giai đoạn tính tốn cuối mơ q trình đào lớp đất sét lại hố đào Loại bỏ hoạt động vùng đất Nhấn nút để trở lại cửa sổ Calculations - Chọn nút để bắt đầu q trình tính tốn Sau q trình tính tốn hồn thành, chương trình trở lại cửa sổ Calculations với trình đơn Parameters (Hình 3.36) …………………………………………………………………………………………………… Lê Thị Thanh Bình – Khoa Xây dựng Trang 63 Chương 3: Sử dụng phần mềm PLAXIS giải số tốn địa kỹ thuật …………………………………………………………………………………………………… Hình 3.36: Cửa sổ Calculations với trình đơn Parameters sau tính tốn xong - Trước bắt đầu việc tính tốn, nên chọn nút hay điểm ứng suất để tạo đường cong tải trọng - chuyển vị hay biểu đồ biến dạng biểu đồ ứng suất Thực theo bước sau: + Nhấn nút Select points for curves công cụ + Chọn vài nút tường điểm có độ võng lớn (ví dụ: vị trí 11(30,0; 30,0) nhấn vào nút Xem xuất kết quả: Ngoài việc xem biến dạng ứng suất đất, chương trình cịn cho phép xem lực đối tượng kết cấu Thực bước sau: - Nhấn nút vào phase tính tốn cuối cửa sổ Calculations Hình 3.37: Lưới biến dạng sau hố đào ngập Hình 3.38: Ứng suất sau đào …………………………………………………………………………………………………… Lê Thị Thanh Bình – Khoa Xây dựng Trang 64 Chương 3: Sử dụng phần mềm PLAXIS giải số toán địa kỹ thuật …………………………………………………………………………………………………… - Nhấn vào nút Output cơng cụ Kết chương trình Output bắt đầu, cho thấy lưới biến dạng thời điểm cuối phase tính tốn lựa chọn, cho biết chuyển vị lớn (Hình 3.37) Tải trọng cho thấy xuất hố đào áp lực nước lại - Chọn Total displacements từ menu Deformations Đồ thị cho thấy gia tăng chuyển nút theo hướng mũi tên Chiều dài mủi tên dộ lớn tương ứng - Trong hộp thoại hiển thị công cụ Arrows, chọn Shadings, đồ thị thể mảng màu cho gia tăng chuyển vị - Chọn Effective stresses từ menu Stresses, đồ thị thể độ lớn hướng ứng suất hữu hiệu (Hình 3.38) - Để xem kết số chuyển vị hay ứng suất, chọn nút Table công cụ Để vẽ biểu đồ lực cắt mô men uốn cho tường, tiến hành bước sau: - Nhấn đúp chuột vào tường Cửa sổ mở thể mô mem uốn tường (Hình 3.39) Hình 3.39: Biểu đồ mơmen uốn tường Hình 3.40: Đường cong chuyển vị - tải trọng tường - Chọn Shear forces từ menu Forces - Chọn cửa sổ (thể ứng suất có hiệu mơ hình hình học) từ menu Window Kích đúp chuột vào chống cửa sổ mở thể lực neo (kN/m) Giá trị phải nhân lên dokhoảng cách mặt chống tính độc lập …………………………………………………………………………………………………… Lê Thị Thanh Bình – Khoa Xây dựng Trang 65 Chương 3: Sử dụng phần mềm PLAXIS giải số toán địa kỹ thuật …………………………………………………………………………………………………… - Nhấn vào nút Go to curves program công cụ Kết là, đường cong chuyển vị - tải trọng xuất - Chọn New chart từ hộp thoại Create/open project chọn tên file hố đào đặt tên - Trong cửa sổ Curve generation, chọn cho trục X (X-axis) nút Displacement điểm 13(30,0; 30,0) Type chọn kí hiệu U Chọn cho trục Y (Y-axis) nút Multiplier chọn ∑ Mstage Type - Kích vào nút để chấp nhận liệu đầu vào tạo đường cong chuyển vị - tải trọng Kết thể Hình 3.40 3.4 BÀI TỐN XỬ LÝ NỀN ĐƯỜNG ĐẮP TRÊN ĐẤT YẾU: Việc xây dựng đường đắp đất yếu với mực nước ngầm cao dẫn đến tăng áp suất lỗ rỗng Kết mơ hình Undrain ứng suất hữu hiệu nhỏ phải chấp nhận giai đoạn cố kết trung gian để thi cơng an tồn Trong q trình cố kết, áp suất lỗ rỗng bị tiêu hao, đất đạt cường độ kháng cắt cần thiết để việc thi công tiếp tục Bài tốn: Phân tích cố kết tính tốn hệ số an toàn cho đường đắp Một đường đất đắp có mặt cắt ngang (Hình 3.41): bề rộng đường 16m, cao 4m, mái dốc m=3 Đường đắp cát rời, đặt đất gốc gồm ba lớp: Lớp 1: Lớp than bùn (peat) dày 3m, Lớp 2: Lớp sét (clay) dày 3m Lớp 3: Lớp cát chặt dày vơ Tính chất lý thể Bảng 3.10 Hình 3.41: Mặt cắt ngang đường đắp Cơng trình đất đắp bao gồm giai đoạn, giai đoạn đắp 2m đất, với thời gian ngày Sau giai đoạn đầu tiên, cơng trình chờ để cố kết 200 ngày nhằm tiêu tán áp lực nước lỗ rỗng Sau giai đoạn xây dựng thứ lại có giai đoạn cố kết khác nhằm cơng trình đạt tới giới hạn độ lún cuối Do đó, tổng cộng giai đoạn tính tốn phải xác định …………………………………………………………………………………………………… Lê Thị Thanh Bình – Khoa Xây dựng Trang 66 Chương 3: Sử dụng phần mềm PLAXIS giải số toán địa kỹ thuật …………………………………………………………………………………………………… Bảng 3.10: Đặc trưng vật liệu đường đất lớp đất Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị Clay MohrCoulomb Undrained Peat MohrCoulomb Undrained Dạng mơ hình vật liêu Model - Ứng xử đất Trọng lượng đất mực nước ngầm Trọng lượng đất mực nước ngầm Hệ số thấm ngang Hệ số thấm thẳng đứng Mô đun đàn hồi Hệ số Poisson Lực dính đơn vị Góc nội ma sát Góc nở Type - Sand MohrCoulomb Drained unsat kN/m3 16 15 γsat kN/m3 20 18 11 kx ky Eref ν cref φ ψ m/day m/day kN/m2 kN/m2 - 1.0 1.0 3000 0.3 1.0 30 0.0 1.10-4 1.10-4 1000 0.33 2.0 24 0.0 2.10-3 1.10-3 350 0.35 5.0 20 0.0 Thiết lập chung: - Chọn biểu tượng Plaxis Input để khởi động chương trình; Chọn New project từ cửa sổ Create/Open project; nhấn nút - Trong trình đơn Project cửa sổ General settings: + Đặt tên “Bài toán 4” vùng trống Title + Nhập thông tin: “Bài toán xử lý đường đắp đất yếu.” phần Comments + Trong mục General, với đường đắp, chọn Model Plane Strain kiểu Element loại 15-node + Mục Acceleration: chấp nhận với giá trị mặc định - Trong trình đơn Dimensions, chọn đơn vị (Length: m; Force: kN; Time: day); đặt phạm vi lưới nhở kích thước phương đứng (Left, Right) 0,0 40,0 kích thước phương đứng (Bottom, Top) 0,0 10; giữ nguyên giá trị mặc định khoảng chia lưới (Spacing: 1,0; Number of intervals: 1) - Nhấn nút để hoàn thành bước thiết lập chung Lúc này, vùng vẽ xuất để tiếp tục bước thiết lập mơ hình hình học Thiết lập mơ hình hình học: a Xây dựng mơ hình hình học Đây mặt cắt đối xứng nên mơ hình nửa mặt cắt …………………………………………………………………………………………………… Lê Thị Thanh Bình – Khoa Xây dựng Trang 67 Chương 3: Sử dụng phần mềm PLAXIS giải số toán địa kỹ thuật …………………………………………………………………………………………………… - Chọn nút Geometry line để xây dựng mơ hình hình học với tọa độ điểm cho Bảng 3.11, vẽ từ vị trí đến vị trí 10 Bảng 3.11 Tọa độ điểm từ vị trí đến vị trí 10 Vị trí X (m) Y (m) 0,0 0,0 40,0 0,0 40,0 6,0 0,0 6,0 0,0 10,0 8,0 10,0 20,0 6,0 0,0 8,0 14,0 8,0 0,0 3,0 10 40,0 3,0 b Gán điều kiện biên: Để gán điều kiện biên chọn nút Standard Fixities Kết chương trình tạo cố định đáy cuộn đứng phương đứng Mơ hình hình học sau thiết lập Hình 3.42 Hình 3.42: Mơ hình hình học tốn cơng trình đường đất đắp Gán đặc trưng vật liệu: - Nhấn chuột vào nút Material sets Chọn Soil Interfaces Set type Nhấn nút để tạo liệu Hộp thoại liệu vật liệu xuất với ba trình đơn General, Parameters Interfaces: + Trong trình đơn General, nhập “Clay” vào ô trống Identification, chọn Mohr - Coulomb ô trống Material model Undrained Material type + Tiếp tục khai báo tính chất lớp “Clay” (Bảng 3.11) trình đơn General Parameters (Hình 3.43 Hình 3.44) + Làm tương tự cho hai lớp đất lại “Sand” “Peat” với giá trị lấy (Bảng 3.11) - Gán vật liệu “Clay”, “Sand” “Peat” cho lớp đất tương ứng Đóng hộp thoại Material sets để kết thúc việc gán đặc trưng vật liệu …………………………………………………………………………………………………… Lê Thị Thanh Bình – Khoa Xây dựng Trang 68 Chương 3: Sử dụng phần mềm PLAXIS giải số toán địa kỹ thuật …………………………………………………………………………………………………… Hình 3.43: Trình đơn General cửa sổ liệu sét Hình 3.44: Trình đơn Parameters cửa sổ liệu sét d Tạo lưới phần tử: Tạo lưới phần tử cách chọn nút Mesh generation cơng cụ hình học Lưới hình thành thị hình Nhấn nút để quay lại mơ hình …………………………………………………………………………………………………… Lê Thị Thanh Bình – Khoa Xây dựng Trang 69 Chương 3: Sử dụng phần mềm PLAXIS giải số toán địa kỹ thuật …………………………………………………………………………………………………… e Xác định điều kiện ban đầu: Để khái báo điều kiện ban đầu cho tốn, nhấn nút Initial conditions cơng cụ hình học - Hộp thoại Water weight xuất hiện, nhấn nút để chấp nhận giá trị mặc định cho trọng lượng đơn vị nước 10kN/m3 - Để khai báo mực nước ngầm, nhấn nút Phreatic level , Di chuyển chuột tới vị trí 2(40,0; 6,0), nhấn chuột trái; tiếp tục di chuyển chuột tới vị trí 3(0,0; 6,0), nhấn chuột trái; sau nhấn chuột phải để kết thúc lệnh - Để khai báo biên kín dòng thấm, chọn nút Closed flow boundary , nhấn chuột vào vị trí vị trí 0, nhấn chuột phải để kết thúc lệnh Tiếp tục di chuyển kích chuột vị trí vị trí 1, nhấn chuột phải để kết thúc lệnh - Để khai báo biên đóng vùng cố kết, chọn nút Closed consodilation boundary Khai báo biên đóng vùng cố kết cho vị trí 4, vị trí vị trí 2, vị trí khai báo biên kín dịng thấm - Để phát sinh áp lực nước, chọn nút Generate water pressures - Chọn nút để khởi động chế độ Geometry configuration Lúc này, nút chuyển sang trạng thái Trước phát sinh ứng suất ban đầu đất (generate initial stresses) cần phải bỏ khối đất đắp toán - Nhấn nút Generate initial stresses công cụ Hộp hội thoại K0 - procedure xuất Giữ total multiplier of soil weight ΣMweight 1,0 Chấp nhận giá trí mặc định cho K0 nhấn nút Hình 3.45: Miền ứng suất ban đầu …………………………………………………………………………………………………… Lê Thị Thanh Bình – Khoa Xây dựng Trang 70 Chương 3: Sử dụng phần mềm PLAXIS giải số toán địa kỹ thuật …………………………………………………………………………………………………… - Sau tạo ứng suất ban đầu, cửa sổ Output xuất thể miền ứng suất ban đầu (Hình 3.45) Nhấn nút Update để trở lại mơ hình hình học liệu đầu vào - Chọn nút , nhấn nút để lưu giữ liệu nhập tên file tương ứng Các bước tính tốn PLAXIS: Sau nhấn nút , cửa sổ chương trình Calculations xuất với ba trình đơn: General, Parameter Multipliers a Giai đoạn 1: Tính tốn giai đoạn thi cơng lớp đất đắp thứ - Từ trình đơn General: Chọn nút để tạo bước tính tốn , chọn Consolidation Calculation type - Trong trình đơn Parameters chọn ngày Time interval; chọn Stage construction Loading input; nhấn chuột vào nút , cửa sổ Stage construction xuất hiện; nhấn chuột trái vào lớp đất đắp thứ mơ hình để kích hoạt Nhấn phím để kết thúc việc khai báo giai đoạn thi công Cửa sổ chương trình Calculations xuất lại b Giai đoạn 2: Tính tốn giai đoạn cố kết 200 ngày sau thi công lớp đất đắp thứ - Từ trình đơn General: Chọn nút để tạo ; chọn ô Start from phase; chọn Consolidation Calculation type - Trong trình đơn Parameters chọn 200 ngày Time interval Trong mơ hình tính khơng thay đổi so với c Giai đoạn 3: Tính tốn giai đoạn thi công lớp đất đắp thứ hai - Từ cửa sổ Calculation, trình đơn General: Chọn nút để tạo ; chọn Start from phase; chọn Consolidation Calculation type - Trong trình đơn Parameters chọn ngày Time interval; chọn Stage construction Loading input; nhấn chuột vào nút , cửa sổ Stage construction xuất hiện; nhấn chuột trái vào lớp đất đắp thứ hai mơ hình để kích hoạt Nhấn phím để kết thúc việc khai báo giai đoạn thi công Cửa sổ chương trình Calculations xuất lại d Giai đoạn 4: Tính tốn giai đoạn cố kết áp lực nước lỗ rỗng nhỏ 1kN/m2 - Từ cửa sổ Calculation, trình đơn General: Chọn nút để tạo ; chọn ô Start from phase; chọn Consolidation Calculation type - Trong trình đơn Parameters, chọn Minimum pore pressure giá trị áp lực nước lỗ rỗng 1kN/m2 Loading input Trong mơ hình tính khơng thay đổi so với …………………………………………………………………………………………………… Lê Thị Thanh Bình – Khoa Xây dựng Trang 71 Chương 3: Sử dụng phần mềm PLAXIS giải số toán địa kỹ thuật …………………………………………………………………………………………………… e Giai đoạn 5: Tính tốn kiểm tra ổn định đắp lớp thứ - Trong trình đơn Parameters chọn Incremental multipliers Loading input; chọn Reset displacement to zero Control parameters Nhấn nút chuyển sang trình đơn Multipliers - Trong trình đơn Multipliers, chọn giá trị 0,1 Msf f Giai đoạn 6: Tính tốn kiểm tra ổn định đắp lớp thứ hai: - Từ cửa sổ Calculation, trình đơn General: Chọn nút để tạo ; chọn ô Start from phase; chọn Phi-c-redution Calculation type - Trong trình đơn Parameters chọn Incremental multipliers Loading input; chọn Reset displacement to zero Control parameters Nhấn nút chuyển sang trình đơn Multipliers - Trong trình đơn Multipliers, chọn giá trị 0.1 Msf g Giai đoạn 7: Tính tốn kiểm tra ổn định dài hạn sau cơng trình thi cơng xong: - Từ cửa sổ Calculation, trình đơn General: Chọn nút để tạo ; chọn ô Start from phase; chọn Phi-c-redution Calculation type - Trong trình đơn Parameters chọn Incremental multipliers Loading input; chọn Reset displacement to zero Ignore undrained behaviour Control parameters Nhấn nút chuyển sang trình đơn Multipliers - Trong trình đơn Multipliers, chọn giá trị 0.1 Msf Việc khai báo tham số cho bước tính tốn hoàn thành - Chọn nút để bắt đầu trình tính tốn Xem xuất kết quả: …………………………………………………………………………………………………… Lê Thị Thanh Bình – Khoa Xây dựng Trang 72 ... 0) - Lớp sét 16 18 0,7.1 0-4 0,35.1 0-4 510 0,33 22 0,15 1 ,29 0,0035 Lớp sét 15 17 0,5.1 0-4 0 ,25 .1 0-4 350 0,35 20 0,40 2, 00 0,008 Lớp sét 17 19 0 ,2. 1 0-4 0,1.1 0-4 570 0,33 30 10 0,09 1,16 0,0 025 ... γsat kN/m3 20 18 11 kx ky Eref ν cref φ ψ m/day m/day kN/m2 kN/m2 - 1.0 1.0 3000 0.3 1.0 30 0.0 1.1 0-4 1.1 0-4 1000 0.33 2. 0 24 0.0 2. 1 0-3 1.1 0-3 350 0.35 5.0 20 0.0 Thiết lập chung: - Chọn biểu... nhấn nút - Trong trình đơn Project cửa sổ General settings: + Đặt tên ? ?Bài tốn 2? ?? vùng trống Title + Nhập thơng tin: ? ?Bài toán cọc cát gia cường đất yếu.” phần Comments + Trong mục General,