Luận văn thạc sĩ Địa kỹ thuật xây dựng: Phân tích nội lực sàn tầng hầm trong quá trình thi công tầng hầm bằng phương pháp Top-Down

điều kiện về chuyền vị củatường chắn cũng như biến dạng của đất nên là van đề rất phức tạp và yêu cầu cao.Chính vì vậy, hệ kết câu chống đỡ hố dao mà ở đây là sàn trong phươngpháp thi cô

ĐẠI HỌC QUOC GIA THÀNH PHO HO CHÍ MINH

TRUONG DAI HOC BACH KHOA

TO THANH SANG

PHAN TICH NOI LUC SAN TANG HAMTRONG QUA TRINH THI CONG TANG HAM

BANG PHUONG PHAP TOP-DOWN

Chuyên ngành: Dia Kỹ Thuật Xây Dung

Mã số: 60.58.02.11

LUẬN VĂN THAC SĨ

TP HO CHÍ MINH, tháng 01 năm 2018

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS Lê Trọng Nghĩa

3 GS.TS Tran Thi Thanh

4 TS Phạm Tường Hội

5 TS Đỗ Thanh HảiXác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên

ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nêu có).

CHỦ TỊCH HỘIĐỎNG TRUONG KHOA KY THUẬT XÂY DỰNG

PGS.TS Võ Phán PGS.TS NGUYÊN MINH TÂM

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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập — Tự do — Hanh phúc

NHIEM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨHọ tên học viên: TO THANH SANG MSHV: 1570051

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

Chuyên ngành: Dia Kỹ Thuật Xây Dựng Mã số: 60.58.02.11Khóa (năm trúng tuyển): 2015

I TÊN DE TÀI:PHAN TÍCH NỘI LỰC SÀN TANG HẦM TRONG QUÁ TRINH THI CÔNGTANG HAM BẰNG PHƯƠNG PHAP TOP-DOWN

NHIEM VU VA NOI DUNG:Mo dau

Chương 1: Tổng quan dé tai nghiên cứuChương 2: Co sở lý thuyết

Chương 3: Phân tích nội lực sàn tầng ham trong quá trình thi công tang ham bằngphương pháp top-down của một công trình thực tế ở Thành phố Hồ Chí MinhKết luận và kiến nghị

H NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 10/07/2017HI.NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 03/12/2017IV CÁN BỘ HƯỚNG DAN: TS LÊ TRỌNG NGHĨA

Tp.HCM, ngay thang nam 2018

CAN BO HUONG DAN CHU NHIEM BO MON DAO TAO

(Họ tên và chữ ky) (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)

PGS.TS NGUYÊN MINH TÂM

LOI CẢM ON

Trước tiên, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến toàn thé quý Thaycô trong Bộ môn Địa Cơ Nền Móng — Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, Trường Đại họcBách Khoa, Đại học Quốc Gia TP Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy và truyền đạtnhững bài học, những kinh nghiệm chuyên ngành quý giá, giúp tác giả có day đủ nềntảng 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 sắcđến TS Lê Trọng Nghĩa, Thay da truyén đạt kiến thức, hướng dan tận tam, định hướn gcho tác gia trong suốt quá trình thực hiện dé tài nghiên cứu

Sau cùng, tac giả xin gửi lời biét ơn chân thành, sâu sac đên gia đình vabạn bè, đông nghiệp về sự quan tâm, giúp đỡ, động viên, ủng hộ tác giả trong suôt

chặn đường thực hiện dé tài nghiên cứu này

Thanh pho Hô Chí Minh, tháng 12 năm 2017

Học viên

Tô Thanh Sang

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Luận văn trình bày nghiên cứu nội lực sàn tang ham trong quá trình thi côngtang ham bằng phương pháp Top-Down khi thi công tầng ham “Dự án RivergateResidence” tại Thành Phố Hồ Chí Minh Công trình có kích thước dài 179m, rộng56m, gồm 4 tầng ham với cao độ đáy hỗ đào sâu nhất là -14.7m (riêng khu vực pitthang máy đào đến -16.75m) Giải pháp kết cầu được chọn là sử dụng tường vây dàyD = 800mm, chiều dài L = 28.5m Toàn bộ quá trình thi công được mô phỏng băngphương pháp phần tử hữu hạn với việc sử dụng phần mềm Plaxis 3D Foundation Sosánh kết quả thu được với quan trắc thực tế sau đó đánh giá nội lực sàn hầm qua cácgiai đoạn thi công Kết quả cho thấy trong quá trình thi công sàn hầm có nhiều giaiđoạn xuất hiện ứng suất kéo bên trong sàn ở một số vị trí, nội lực này khá đáng kề vàcần phải gia cường thép cho những vi trí đó Bên cạnh đó, với các công trình có dạng

hình học phức tap, bài toán phân tích 3D đem lại độ chính xác cao và dang tin cậy,

rất thích hợp trong việc thiết lập biện pháp thi công tầng hầm

The thesis presents the internal study of the basement floor during theconstruction of the basement by the method of Top-Down when constructing thebasement "Rivergate Residence Project" in Ho Chi Minh City The project is 179mlong, 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 selectedstructural solution is diaphragm wall D = 800mm thick wall, L = 28.5m The wholeprocess of construction is simulated using the finite element method using the Plaxis3D Foundation software Compare the results obtained with the actual observationthen assess the internal force of the tunnel through the construction phase The resultsshow that during construction of floor there are many stages of stress occurring insidethe floor in some positions, this internal force is quite significant and need to reinforcethe steel for those positions In addition, with complex geometric works, the 3Danalysis problem provides high accuracy and reliability, which is well suited forsetting up the basement method.

_yj-LOI CAM DOAN

Tôi xin cam đoan: Luan van nay là đê tài nghiên cứu thực sự của tác gia,

được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS Lê Trọng Nghĩa

Tat 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 phâm nghiên cứu của mình.

Thành pho Hô Chí Minh, tháng 12 năm 2017

Học viên

Tô Thanh Sang

CHUONG 0 - MỞ DAUI TINH CAP THIẾT CUA DE TÀII 5-5 SE+E£E£E+ESESEeEeEerererkrerered |Il MỤC TIỂU NGHIÊN CỨU - %2 kkEE$E#E E2 ESEeEEEcEe£eEseeerxei |II Ý NGHĨA VÀ GIÁ TRI THỰC TIÊN CUA DE TÀI 5<: |IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 5-5-5 +S+E+E+E+E+ESEeEeEerrerererered 2V NỘI DUNG NGHIÊN CUU - G s6 ESE S312 EEE ke segeexes 2CHƯNG | -G- -E1EEESE 3151511 1111115111 1111111515 11111111111 11111 1511111111 Txrk 3TONG QUAN VE VAN DE NGHIÊN CỨU - 2 5 E2 E9E9E2E£EEeEsEsEeEseeersesed 31.1 — GIỚI THIỆU 2G G G6 39121 1E 1v neo 31⁄2 TINH HÌNH NGHIÊN CỨU TREN THE GIỚI - 2s: 41.3 TINH HÌNH NGHIÊN CỨU Ở VIỆT NAM se cscsesesee 1414 NHẬN XÉT QC TS T ng ng gu 19CHUONG 2

CO 9500:0220 7 202.1 PHAN TÍCH MOI QUAN HỆ GIỮA BIEN DANG CUA TƯỜNG CHAN

VÀ DO LUN BE MAT CUA DAT NEN Quiveecsecscssccsseesescecsescetsessscaserseseseseense 22

24.1 Dạng độ lún bề mặt của đất nén woe ee eeeseeeesesessesceseeeeteeees 22242 Xác định giá trị lớn nhất của độ lún bề mặt đất nên 2322 UNG XỬ KHÔNG GIAN QUA TRÌNH THI CONG TANG HẦM 252.3 _ PHAN TÍCH BÀI TOÁN HO ĐÀO SÂU BANG PHƯƠNG PHAP PHANTU HỮU HAN SỬ DUNG PHAN MEM PLA XIS 5-5 2c sce+scesreei 262.3.1 QUAN HỆ THOÁT NƯỚC VÀ KHÔNG THOÁT NƯỚC TRONG

PLUA XIS SĐT 1151311 1111151111111 151111111511 11 1101151111111 tri 20

2.3.2 MÔ HÌNH TANG BEN DANG HƯỚNG HARDENING SOIL 26

Vil

-233 SO SÁNH GIỮA MÔ HÌNH MOHR-COULOMB VA MO HÌNH

HARDENING SOIL, ceccccccccccccecsssscescessssscesceseesscsscescessssessessessaccsscessssessecsseeseeaes 32

23.4 CHIA LUOI PHAN TU TRONG PLAXIS cccccccccccccsscscecsecsesscesceseeees 32CHUONG 3

PHAN NOI LUC SAN TANG HAM TRONG QUA TRINH THI CONG TANGHAM BANG PHUONG PHAP TOP-DOWN CUA MOT CONG TRINH THUC TEỞ TP HO CHI MINH 5-5 + SE E5 E313 1 1111115111111 11111 krk 363.1 THỰC TRẠNG CONG TRÌNH NGHIÊN CUU - 55-552: 363.1.1 ĐẶC DIEM CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU - - 555555: 363.1.2 VAN DE NGUYEN CỨU - + 5< 2 2 + 2ESEEEEEEEEEEEEkrkrkrkrreree 373.1.3 DIEU KIỆN DIA CHAT CONG TRÌNH 555cc: 393.1.4 TRINH TỰ THI CONG TANG HẦM -c-ccccesxsesesesesees Al3.2 MÔ PHONG BÀI TOAN.Q ccccccccscsesecsessesesscssesstsesscacststsesscasevstseseeaeens 473.2.1 THONG SO ĐẦU VÀO CUA BÀI TOÁN -s-cccccscee 473.2.2 CÁC GIAI DOAN THI CÔNG TANG HẦM 5555: 513.3 PHAN TÍCH KET QUA BÀI TOÁN 66s sx+x vs sEseseseseree 523.3.1 KẾT QUÁ TÍNH TOÁN VA SO SÁNH VOI QUAN TRAC THỰC

2 e ccscscsesscscscscscscscscscscscscssssssscscscscavsvevsvsssescsestsssessesssesscacavavevevenetsnsesesess 52

3.3.2 _ PHAN TÍCH NỘI LUC SAN TANG HAM TRONG QUÁ TRINHTHI CONG TANG HAM BANG PHƯƠNG PHAP TOP-DOWN 61KẾT LUẬN — KIÊN NGHỊ - - =5 E9 93912831 E1 cv rxei 75TÀI LIEU THAM KHẢO G-G G63 539191 3E 9191 1 1 111121 1E 1121 eo 76

DANH MỤC BANG

CHƯƠNG 1 —TONG QUAN VỀ VAN DE NGHIÊN CUU

Bang 1.Bang 1.Bang 1.

1 Tính chat co lý của đất nền công trình ccccccccseseesesesesssesseseseeseseseeees 162 Các giai đoạn thi công hố đảo cceccccescssescssesesessescsessssssesssscsessessseeseseeeees 173 Kết quả lý thuyết và đo thực tế lực dọc tác dụng các lớp thanh chéng 18CHUONG 3 — PHAN NỘI LUC SAN TANG HAM TRONG QUA TRÌNH THICONG TANG HAM BANG PHƯƠNG PHAP TOP-DOWN CUA MOT CONGTRINH THUC TE O TP HO CHI MINH

Bang 3.Bang 3.Bang 3.Bang 3.Bang 3.Bang 3.Bang 3.Bang 3.Bang 3.Bang 3.

1 Bang phân loại và đặc điểm phân bố các lớp đất hỗ khoan BH1 392 Thông số đầu vào của tường Vây ¿- 562cc rrerrrrerrred 483 Thông số đầu vào của hệ Kingpot cececcsessssesessesesessescsesesesesseseseeseseeeees 464 Thông số đầu vào của sàn tầng ham công trình -55- 5+ 495 Tính chat cơ ly chủ yếu của đất nền công trình -<- 50

6 Các giai đoạn tính (OáT G00 kg 51

7 Chuyên vị của tường vây tại Ống ICL7 ¿5+2 s+x+ecczrsrsred 538 Chuyén vị của tường vây tại Ống ICLB8 oo ccccccccesessesesseseecsesseseseeseseeeees 549 cốt thép gia cường cho sàn ham (phân 1) c.c.cccsesessssessesssesssseseseeseseseees 7310 cốt thép gia cường cho sàn hầm (phan 2) +5 + + s+s+ssscse2 73

viii

-DANH MỤC HÌNHCHƯƠNG 1 - TONG QUAN VE VAN DE NGHIÊN CUUHình 1 1 Minh họa thông tin chi tiết của 26 hồ đào sâu thu thập từ vùng T2 và K14Hình 1 2 Biến dạng của tường 26 trường hop thu thập trong lịch sử - 5Hình 1 3 Ảnh hưởng độ cứng của san đến biến dạng của tường vây 6Hình 1 4 Ảnh hưởng độ cứng của thanh chống đến biến dạng của tường vây 7Hình 1 5 Mối quan hệ giữa chiều sâu hố đào gây biến dạng tường đa và độ sâu hồ

dao cho phép của 2 phương pháp TDM va BUM -Ă se 7

Hình 1 6 Mặt bằng công trình Taipei Enterprise National Enterprise 9Hình 1 7 Mặt cat hồ đào công trình Taipei Enterprise National Enterprise 10

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

Hình 1 9 Mối quan hệ giữa biến dạng lớn nhất của tường, độ cứng hệ chồng và hệsố an toàn chống trương HỞ +: ¿6 + SE SE E9 E1 52111511111 111111111 1111 Ee xe 12Hình 1 10 Mối quan hệ giữa hình dạng của tường bị biến dạng và sự tăng độ cứngthanh ChON - ¿+ +52 SE E93 1219111211111 211111 211111111111 111 111111101011 12Hình 1 11 Mối quan hệ giữa hình dạng của tường bị biến dạng và sự tăng độ cứngthanh ChON - ¿+ +52 SE E93 1219111211111 211111 211111111111 111 111111101011 13Hình 1 12 Độ võng của tường theo phương ngang và độ lún bề mặt hồ đào 13Hình 1 13 Mat bằng công trinh c.cccccseccsscssesesessesesesscsesessesssessesesessesesesesseseseeseses 14Hình 1 14 Mặt cat công trình - - ¿52 +52 SE 3E 2322121112111 11211 .cxye 15Hình 1 15 Hệ tường chan và thanh chồng ¿2 + + 22252 +*+E+S+£s+Ezzezxzxeei 15Hình 1 16 Các kích điều chỉnh chuyển vị của tường . -5- + 55555: 15Hình 1 17 Mặt cắt địa chất công frÌnhh << - s9 vn 16CHUONG 2 - CƠ SỞ LY THUYET

Hình 2 1 Các dạng độ lún bề mặt của đất nn - + + 2 + + £z£z££ererererered 23Hình 2 2 Quan hệ giữa giá trị lớn nhất của chuyển vi tường chăn và độ lún bề mặtđất nÊNn - c1 1 1 1 311511511 1111151111 111111111111 01 15110101 T12001 1111111111711 11117 rk 24Hình 2 3 Ảnh hưởng hiệu ứng vòm trong thi công bê tông tường vây 25Hình 2 4 Các vùng ứng xử biến dạng phang và ứng xử không gian trong hồ dao 25

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

nén 3 trục thOáf HƯỚC - c c0 901 SH ng ng nu nu vớ 27

Hình 2 6 Các đường cong dẻo ứng với các giá tri Up khác nhau - 28

Hình 2 7 Định nghĩa mô đun EceaTM trong thí nghiệm nén cô kết 29

Hình 2 § Các mặt dẻo trong mặt phăng (p—a ) của mồ 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 biên dạng có kế đến sự kết thúc giãn nở - 3lHình 2 11 Định nghĩa tỉ lệ L/B của một phan tử ¿+ 5 xxx +£eEsEeeeeeeced 33Hình 2 12 Lưới phân tử hữu han dùng trong phân tích hỗ đào sâu 34

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

CHƯƠNG 3 — PHAN NỘI LỰC SAN TANG HAM TRONG QUA TRÌNH THICONG TANG HAM BANG PHUONG PHAP TOP-DOWN CUA MOT CONGTRINH THUC TE O TP HO CHI MINHHinh 3.Hinh 3.Hinh 3.Hinh 3.Hinh 3.Hinh 3.Hinh 3.Hinh 3.Hinh 3.Hinh 3.Hinh 3.Hinh 3.Hinh 3.Hinh 3.Hinh 3.1 Mặt bang công trình wo ccccesescssececsseseesevscecessssevevscseeeteeevens 362 Mặt cat tang hầm công trinh ce eccessseseesssscescseevscscecsecevevseeees 373 Mặt bang bồ trí các ông Inclinometer ICLI-ICL§ 37

4 Kết quả quan trac chuyên vị ngang của tường VAY - 385 Mat bang định vị hỗ khoan công trình -««««<<<<+ 396 Mặt cắt địa chất công tTÌnH - + ss + + + + <xxssssssssssssse 407 Mặt bang thi công tang hầm (bước 1) -s- +s+s+e£s£sesesezxd 418 Mat bang thi công tang hầm (bước 2) - ¿5 + + se £sEsesesezed 419 Mặt bang thi công tang hầm (bước 3) ¿-s se csxsesesezed 4210 Mặt bang thi công tầng hầm (bước 4) -¿-ss ssssxsesecseseee 4211 Mặt bang thi công tầng hầm (bước 5) s- sex secseseee 4312 Mặt bang thi công tầng hầm (bước 6) -¿ 5s xxx sesecseseee 4313 Mặt băng thi công tầng hầm (bước 7) ¿sex se serseseee 4414 Mặt băng thi công tầng hầm (bước 8) -s- s ssssxsesecseseee 4415 Mặt bang thi công tầng hầm (bước ©) -c «sex cv sevseseee 45

Vill

-Hình 3 16 Mặt băng thi công tang hầm (bước 10) 2 2 5+s+cc<2 45Hình 3 17 Mặt băng thi công tang hầm (bước I [) : - 2 s+s+cc<2 46Hình 3 18 Mặt băng thi công tang hầm (bước 12) - 2 5+s+ccs¿ 46Hình 3 19 Module đàn hồi bê tông theo thời gian cesses eee 49Hình 3 20 Mô hình phân tích bài toán bằng chương trình Plaxis 3D Foundation

¬ 51

Hình 3 21 Dang chuyên vị của tường VAY c.eececcccccesesesscsescsesesessseeeesesees 52Hình 3 22 So sánh kết quả chuyên vị tường vây tại ng ICL1, ICL4 55Hình 3 23 So sánh kết quả chuyên vị tường vây tại ng ICL7, ICL8 56Hình 3 24 Chuyến vị sàn LI ở phase 6, phase 9 ¿2-5 2 2+s+x+zece2 57Hình 3 25 Chuyến vị sàn LI ở phase 6, phase 12 2 25+s+cz 552 58Hình 3 26 Chuyến vị sàn B1 ở phase 5, phase 9 ¿- - c2 cs+cszcce2 59Hình 3 27 Chuyến vị sàn B1 ở phase 5, phase I2 - ¿555525552 60

Hình 3 28 Hướng của nội lực c 132211111111 131 18111111111 xe, 62Hình 3 29 Nội lực NI sàn LÍ phase 6 .c S113 rseeee 61Hình 3 30 Noi lực NI sàn LÍ phase 9 0 S2 1xx re, 62Hình 3 31 Nội lực NI sàn LÍ phase l2 - 555 23c s+sssssssssesss 63Hình 3 32 Nội lực N2 sàn LÍ phase 6 (c2 13+ xsree, 64Hình 3 33 Nội lực N2 sàn L1 phase 9 0 2+ 13x xxx, 65Hình 3 34 Nội lực N2 sàn L1 phase l2 - 55 22+ SS<**+sssexsssesse 66Hình 3 35 Nội lực NI sàn BI phase 5.0 cceccccesseeceeesseeeeeeteeeesetseeeseees 67Hình 3 36 Nội lực NI sàn BI phase 9 2G 2S 1 xxx re, 68Hình 3 37 Nội lực NI sàn BI phase 12.00 ccceseeceeesseeeeeeteeeeseeeeeeeees 69Hình 3 38 Nội lực N2 sàn BI phase 5 S113 se 70Hình 3 39 Nội lực N2 sàn BI phase 9 0 n2 xxx re, 71Hình 3 40 Nội lực N2 sàn BI phase 12.0 cccseeceeesteeeeeeteceesetseeeeeees 72

Il.

CHƯƠNG MỞ ĐẦUTINH CAP THIET CUA DE TÀI

Trong những năm gan day, nhu cầu sử dung phan không gian dưới mặt datdé xây dựng công trình ngày càng pho biến và bức thiết, nhất là trong các thànhphố lớn như thành phố Hồ Chí Minh Các công trình xây dựng này có phân kếtcầu ngâm sâu trong đất

Quá trình dao đất và thi công kết cau ngầm làm phát sinh chuyên vị tườngchăn nên việc làm thế nào đề hạn chế chuyền vị này có ý nghĩa hết sức quan trọng.Với điều kiện mặt bang thi công chật hẹp va sự hiện hữu của các công trình lâncận như hiện nay, việc đảm bảo không gian thi công điều kiện về chuyền vị củatường chắn cũng như biến dạng của đất nên là van đề rất phức tạp và yêu cầu cao.Chính vì vậy, hệ kết câu chống đỡ hố dao mà ở đây là sàn trong phươngpháp thi công Top-down là thật sự cần thiết và có ảnh hưởng lớn đến chuyền vitường chắn trong quá trình thi công tang ham Vấn dé phân tích nội lực sàn tangham trong quá trình thi công tang ham bằng phương pháp Top-Down, cũng nhưviệc bố trí, kiếm tra hệ kết cầu sàn ham theo từng giai đoạn thi công tang hamsao cho kinh tế và thỏa mãn các điều kiện trên là mục đích chính của đề tài này.MỤC TIỂU NGHIÊN CUU

Luận văn sẽ phân tích và so sánh kết quả tính toán lý thuyết với kết quảquan trắc thực tế trong quá trình thi công của một công trình ở thành phố Hồ ChíMinh Bên cạnh đó, luận văn cũng phân tích những thay đổi trong ứng xử của santầng 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 thé ứng dụng cho các công

trình khác.

Ý NGHĨA VÀ GIÁ TRI THỰC TIEN CUA DE TÀIThiết lập mối quan hệ giữa chuyển vị ngang của tường vây với nội lực phátsinh của sàn, trong toàn bộ quá trình thi công phan hầm của công trình

Ngoài việc đảm bảo điều kiện chuyển vi, 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

IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Sử dụng phần mềm Plaxis 3D Foundation dé mô phỏng toàn bộ quá trình lắpđặt thi công toàn bộ phan ham của dự án Đối chiếu với kết quả thực tế quan trac.Tiến hành đánh giá nội lực sàn ham qua các giai đoạn thi công cũng như xem xét các

vi trí có ứng xử phức tap.

V._ NOLDUNG NGHIÊN CỨU

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

1.1. GIOI THIEU

Một trong những van dé co ban khi thi công tang ham nhà cao tang là giảipháp ôn định hỗ dao trong quá trình thi công Trong thực tế có nhiều phươngpháp giữ thành hó đào phụ thuộc vào chiều sâu hố đào, điều kiện địa chất, mặtbăng thi công Với những công trình có chiều sâu đảo tương đối lớn, để có thé thicông tầng hầm một cách nhanh chóng và an toàn việc lựa chon phương phápthi công Top Down là cân thiết Vấn dé thiết kế đảm bảo an toàn thi công dao sâutrong nên đất luôn là bài toán khó vì vậy cần phải tính toán thiết kế cơ cau giữ 6nđĩnh tường chăn:

e Phuong pháp tính toán 6n định hệ giàn chống bằng thép hình

e Phương pháp tính neo phụt

e Tính toán kiểm tra ôn định kết cầu tường vây — sàn ham bằng phương

pháp thi công Top Down.

Hệ chịu lực của nhà cao tầng được cau tạo từ các kết cau đứng (lõi, vách,khung chịu lực) với sự tham gia hỗ trợ của kết cấu ngang (dầm, sản) để tạo nênmột hệ thông không gian thống nhất

Trong thi công bang phương pháp Top Down thì van chuyền vị tường vâygây ra ứng suất trong sàn tang ham là một van dé rat đáng quan tâm dé đạt đượchiệu quả cao nhất về thi công, cũng như về tính toán thiết kế Kiểm tra 6n định,và khả năng chịu lực của sàn ham dùng dé giữ ôn định lực xô ngang của tườngtầng ham bang phần mém tính toán kết cầu không gian (Etabs, Sap )

aw ° Hg là độ sâu thanh chống hoặc sàn

s 4á - T FR

ioe ° Hạ là chiêu sâu hồ đào gây biên dạng tôi

2 da trong tuong

af ^ e Ho là độ sâu hố dao cho phép

Diaphmym = @ L là chiêu dài tường vây

wall

° H là khoảng cách giữa 2 thanh chống

Â-Hình 1 1 Minh hoa thông tin chỉ tiết

cua 26 hồ đào sáu thu thập tu vung

T2 và Ki

Độ sâu (m) 8) ‘ae ekeer rere ee ee

‘eae ees ==

Độ sâu (m)“w⁄p os Án ấu “ng aA.

60

\ |-_ b 4

9 3 20 39 €

se ee _* >1th ®Độ sâu (m) = oe |

ee

=

Độ sâu (m)

Stage 58 Stage b

= ees Stage 7

& A Nianhranm wall

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

-6-Dựa vào hình 1.2 ta thay chuyển vị trung bình 5hm/Ho của phương phápTDM lớn hơn phương pháp BUM không phân biệt địa chất

Độ cứng thanh chống sàn và bản sàn trong 26 trường hop của bài báo

được tính như sau:

S = EA/LsTrong đó:

e S là độ cứng của thanh chống hoặc sàne Ela modulus đàn hôi

e A ladién tich mat cat ngange S là nhịp của thanh chỗng hoặc sàne L là chiều dài của thanh chống

= la chinh š

gE 9+1 = i”

>4 R =f~ 18-4 ——— -Ö-+Ý 00- ¬ —=

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

1 = v^* rl

(4 ® Zœœe 12(HL cases) — se

2s | & Zome TOCTD coms) `4 4

ư-« Zone KI(BL cases) , w“ 4

s+ ”.

4 ⁄ ,

l Ấñ <2===r>>>>m>>>—>>—>>—>>>z—r>m—m

0 5 10 15 2 3 349

ti, Um)

Hình 1 5 Mỗi quan hệ giữa chiêu sâu hồ đào gáy biến dạng tường da và độ sâu hỗ

đào cho phép của 2 phương pháp TDM và BUM

Dựa vào kết quả quan sát từ các trường hợp hồ đào thu thập trong lịch sửvà 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 hồđào 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).

-8-e Thông qua việc x-8-em xét các yêu tô ảnh hưởng đên chuyên vi của

tường chăn hồ đào, 5 yếu tố xác định là quan trọng có thé dẫn đến sựkhác biệt vê chênh lệch chuyển vị của tường vây trong 2 phương

pháp TDM và BUM là

OOOOO

Độ sâu hồ đào qua từng bước daoĐộ cứng của hệ chống và bản sànHệ chống ứng lực trước

Thời gian thi công hệ chống bản sàn

Độ co ngót của sàn bê tông

° Các kết quả của thông số nghiên cứu cho thay rang tỷ lệ chuyển vịtrung bình Shm khi thi công băng phương pháp TDM bang xấp xi 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 trongtrường hop thứ 23 của nghiên cứu này Sự khác biệt này có thé do

xét đên ảnh hưởng của độ co ngót của bê tông san.1.2.2 Theo nghiên cứu của tác giá Chang Yu Ou và các công sự: Nghiên cứucông trình Taipei Enterprise National Center Công trình Taipei Enterprise National

Enterprise có mặt bằng dạng hình thang với cạnh dai 60 — 105m, cạnh ngắn 43m,gom 6 toa nhà A, B, C, D, E, F ké cán công trình lân cán

Depth (mi \

34

4*SX

Ï sua silty

chyNMx*”-á4

Eoose silty vara

Msá~L

WK

Soft te

moc uitsully chy

N=2.5

————— ”

Àd-¿:$:., mà inane 4

Compactto dense

Heave gauge ~o——e fs arth water pressure coll

Hình 1 7 Mặt cắt hô dao công trình Taipei Enterprise National EnterpriseBước đầu tiên đào tới độ sâu -2.8m, quá trình đảo 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 lắpđặt lớp cây chống thứ 1 (H300x300x10x15 chiều dài 6-1 1mm 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 hồđào Cốt pha được lap dựng dé thi công tầng BI tại cao độ -3.5m, khi tang B1 đã hoànthành và đạt cường độ, việc thi công bắt dau tiễn hành song song, thi công kết cau

bên trên và thi công các tâng hầm.

Tang | và các kêt cầu bên trên sẽ được thi công cùng lúc bat đầu bước dao

thứ 3 (tới cao độ -8.6m) Sau đó các bước đào đất và thi công sẽ được lặp lại cho đếnkhi hoàn thành tầng B4F (bước thi công thứ 10)

Sau bước thi công thứ 10, biến dạng của tường vây đã lên tới 8cm, dé giảmbiến dang của tường vay, phương pháp đào theo từng vùng đã được chấp thuận, vùnggiữa được đào trước Vùng giữa được đào tới độ sâu -17.3m, lớp cây chống thứ 2được được lắp ở cao độ -16.5m Vùng phía đông và phía tây được đào sau và lắp câychống vào vùng trung tâm Vì lý do đó, bước 11 và bước 12 được chia thành 11A11B 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 dao thứ 7

(bước thi công thứ 13) chạm tới đáy hồ đào với độ cao -19.7m, bước cuối cùng là thi

".“ịe:8 _ eee

L-t97

(d)} ie} (f)Hình 1 8 Biện pháp thi công toa nha Taipei Enterprise National Enterprise

hiện tương mat can băng lực càng lớn; hệ sô an toàn trương nở càng giảm.

Sheet piles [m-thick diaphragm walk)_â=35m hadsm

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

so an toàn chong trương nở

Bước dao đầu tiên, chuyển vị của tường đã được tạo ra với dạng đầu thừa.Bước đảo thứ 2 sẽ bắt đầu sau khi lắp hệ chống đầu tiên Nếu độ cứng của thanhchống đủ lớn, lực nén tác dụng lên thanh chống sẽ nhỏ hơn vì vậy tường chăn sẽ xoayquanh điểm tiếp xúc giữa thanh chống và tường, biến dạng của tường được tao ra

Biên dạng lớn nhât của tường sẽ xảy ra gần bê mặt hô đào.

k<— Retaining

wall

ta) (bị tc}

Hình 1 10 Moi quan hệ giữa hình dang cua tường bị biến dang va sự tăng độ cứng

thanh chóng (a) Bước đào đáu tiên, (b) Bước đào thir 2, (c) Bước đào thứ 3

Sau khi lắp hệ chống thứ 2 thì bước dao thứ 3 sẽ bat đầu Giả đĩnh ranghệ chống ở level 2 cũng đủ lớn, tường chắn sẽ tiếp tục xoay quanh điểm tiếp xúc vớihệ chống ở level 2, độ biến dạng của tường xảy ra lần nữa Vị trí biến dạng lớn nhấtxảy ra gần bé mặt hỗ đào như hình 1.10c Nếu đất bên dưới hồ đảo là đất yếu, phảnlực đây từ tường chắn sẽ giảm và vị trí biến dạng lớn nhất hầu như xảy ra bên dướihồ đào

Được suy ra từ phép ngoại suy, hố đào trong đất cứng sẽ hầu hết xảy rabiến dạng lớn nhất bên trên mặt hồ đào

!( t

Struts ¿| '

'''

Excavatton surface \ +

'\ «- Retaining

wall

'\

A

(a) (h) {c)

Hình 1 11 Mỗi quan hệ giữa hình dang cua tường bị biến dạng va sự tăng độ cứng

thanh chồng (a) Bước dao dau tiên, (b) Bước đào thir 2, (c) Bước dao thứ 3

Như hình 1.11 biéu đồ biến dạng ngang của tường chăn ở mỗi bước đào

TNEC Khi biện pháp TDM được sử dung trong trường hợp này, độ cứng dọc trục

của sàn thì khá lớn và ứng xử biến dạng thì tương tự hình 1.11, trong đó biến dạnglớn nhất xảy ra gần bề mặt hồ đảo

Biên dạng ngang của tưởng (cm) Khoảng cách từ mặt sau của tường (m)

2 0 lũ 20 30 40 SO q4— 0

-14-1.2.3 M.Moeinil, B.Rafezy2 and W.P.Howson: Investigation Into The FloorDiaphragm Flexibility In Rectangular Reinforced Concrete Buildings And ErrorFormula.

Các tác giả đã sử dung phương pháp phan tử hữu han dé phân tích anhhưởng của biến dạng của sàn lên tường trong kết cầu tường vây sàn băng bê tông cốtthép, thông số sử dụng là sàn bê tông cốt thép hình chữ nhật và có lỗ mở Tiếp theođó, các tác giả sử dụng giả định kết cau tuyệt đối cứng để xác định công thức sai lệch.Công thức này được sử dung dé xác định sai lệch khi tính toán các kết cau tương tựtrong đó có giả định kết câu chống đỡ tuyệt đối cứng

1.3 TINH HÌNH NGHIÊN CỨU O VIỆT NAM1.3.1 Châu Ngọc Ấn (Bộ môn Địa cơ Nền Móng - Đại học Bách KhoaTP.HCM) và Lê Văn Pha (Ủy Ban Nhân Dân Quận 5) với dé tài "Tinh toán hệ kếtcầu bảo vệ hồ móng sâu bằng phương pháp xét sự làm việc dong thời giữa đất nênvà kết cấu" đã trình bày nghiên cứu việc tính toán kiểm tra hệ kết cau chống đỡ hồđào đối với công trình trạm bơm nước sinh hoạt thuộc hệ thống xử lý nước thải NhiêuLộc - Thị Nghè (TP Hồ Chí Minh) Tác giả sử dụng phần mềm Plaxis dé kiểm tra ônđịnh, biễn dạng của đất nền và hệ kết cầu ở các giai đoạn khác nhau trong quá trìnhthi công Mô hình bài toán được sử dụng là Mohr — Coulomb (mô hình đàn hồi dẻo

¥ > anal an | h s9

Ate, Pet Te ` TẾ TÚASF Sak l ¥ r1

NA ©J oth ey tờ i) me a À

Hình 1 15 Hệ tường chắn và thanh chong

Hình 1 16 Các kích điều chỉnh chuyển vi của tường

REAR WA

-16-^<“SS———

"`

~h»»¬šŠ ¬ SSSA SSS

Layer 3 kxsx*xxš*xxSS= BARR 2o

WAS SS See

SAANvEsoSÊcsd+9<es2Ase+ Mat

`» ` Š<xẰS|

a Fu ‘ `` ‘ \feet: LA0,

Beas œ7‹Stet TU z*¿t

S4 6060 v0.Âx \e

xxx“ ¿+sy

***

Tên chỉtiêu

Loại đất

Trạngthái

Chiều dài

(m)

Dungtrọng ướt

(g/cm?)

SPTN

E (kN/m’)

Hình 1 17 Mặt cắt địa chất công trìnhBảng 1 1 Tính chất cơ lý của đất nên công trình

Lớp 1Sét

Rất mém,mém

72—11.21.552

21532

Lop 2Cat minChat vua

12-9.1.981

1511490

Lớp 3

A sét

Deo cứng,nửa cứng

2.8—8.51.999

1713022

Lop 4CatChat

vua6.3 —

15.91.896

2317618

Lớp5 Lớp6Sét CátNửa cứn k scứng, °* Rất chặt

13 92—15.2 193

-2.007 1.99232

24512

5743662

Modul đàn hồi E được tác giả lay theo công thức tương quan thực nghiệm của

Michel, Gardner (1975) và Schurtmanm (1970): E= 766N (kN/m2)

Bang 1 2 Các giai đoạn thi công hồ đào

Phase Nội dung

0 Trang thái ban dau của đất nênI1 Thi công hệ tường chăn BTCT2 Tải trọng phân b6 tác dụng trên bê mặt3 Đào dat và hạ mực nước ngâm trong hỗ móng tới cốt -1.504 Lap đặt tang chồng | cốt -1.00

5 Đào dat và ha mực nước ngâm trong hỗ móng tới cốt -3.506 Lap đặt tang chong 2 cốt -3.00

7 Đào dat và ha mực nước ngâm trong hỗ móng tới cốt -6.008 Lap đặt tang chong 3 cốt -5.50

9 Đào đất và hạ mực nước ngâm trong hỗ móng tới cốt -7.0010 Đào đất và hạ mực nước ngâm trong hỗ móng tới cốt -8.0011 Lắp đặt tang chong 4 cốt -7.50

12 Đào đất và hạ mực nước ngâm trong hỗ móng tới cốt -9.0013 Đào dat và hạ mực nước ngâm trong hỗ móng tới cốt -10.5014 Đào đất và hạ mực nước ngâm trong hỗ móng tới cốt -1 1.50l5 Lắp đặt tang chong 5 cốt -11.00

16 Đào dat và hạ mực nước ngẫm trong hỗ móng tới cốt -13.5017 Lắp đặt tang chống 6 cốt -13.00

18 Đào đất và hạ mực nước ngâm trong hỗ móng tới cốt -15.5019 Đào đất và hạ mực nước ngâm trong hỗ móng tới cốt -17.5020 Lắp đặt tang chông 7 cốt -17.00

21 Đào đất và hạ mực nước ngâm trong hỗ móng tới cốt -19.5022 Đồ lớp BTCT đáy móng cốt -19.50

23 Tháo dỡ tang thanh ching 6, 7

2 -3.000 -130.17 -160 $22.90 -91.50 -76 -16.943 -5.500 -146.02 -480 = +228.72 | -123.82 -506 +308.654 -7.3500_ -254.91 -266 +7.88 -33945 -512 +50.835 -11.000 -4541.55 -483 +6.26 - -982 -11.836 -13.000 -870.26 -778 -10.60

7 -17.000 -659.39 -767 +16.32San -19.500 -773 36

Ghi chú: + Dau (-) 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 tri lý thuyếtTừ kết quả tính toán theo lý thuyết ở trên theo từng giai đoạn thi công hỗ đàovà giá trị quan trắc được, tác giả đã rút ra một số kết luận quan trọng như sau:

1 Sau khi tháo dé tang thanh chống 6, 7 (phase 23), lực dọc tác dụng lêntầng 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, làmcho tầng chống 3 làm việc ở trạng thái rất nguy hiểm Do đó cần cóphương án tăng cường dự phòng hoặc chỉ tháo dở tầng chống 7 và giữlại tầng chống 6

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

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

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

Công trình Vieteombank Tower, Phường Bến Nghé, Quận 1, TPHCMgom 35 tang, 4 tang hầm nên có 5 san: BO, BI, B2, B3, B4, mỗi sàn dày 0.3m riêngsàn B4 dày 2.9m Kích thước trung bình hỗ đào: 50mx50m, chiều sâu dao lớn nhất(4 tang ham) 157m, mực nước ngần -1m, biện pháp thi công Top Down

Nội dung bài báo chủ yếu tập trung nghiên cứu tổng quan phương phápphân tử hữu hạn Plaxis xác định áp lực tác dụng lên tường chắn cũng như mô hìnhphu hợp trong Plaxis để sử dụng cho mô phỏng các lớp đất Qua việc so sánh giữacác kết quả tính toán phân tích băng Plaixs với số liệu quan trắc thực tế, rút ra kếtluận như sau: Mô phỏng Plaxis băng các mô hình Harderning Soil và Mohr Coulombcho kết quả biéu đồ biến biến dạng của tường vây theo độ sâu khá phù hợp với thựctế Tuy nhiên, về độ lớn chuyền vị ngang thì vẫn còn chênh lệch Kết quả phân tíchtheo mô hình Harderning Soil lớn nhơn 1.1 — 2 lần; còn Mohr Coulomb thì gấp 2 — 6lần kết quả thực tế

1.4 NHAN XET

Qua các nghiên cứu trên thế giới cũng như ở Việt Nam, các tác giả đều nhânmạnh tầm ảnh hưởng quan trọng của hệ chống đỡ hồ đảo trong quá trình thi côngtầng hầm Với hệ thanh chống là sàn trong thi công Top Down có độ cứng đủ lớnvà các biện pháp kích tải thích hợp, chuyển vi của tường chăn sẽ giảm đáng kétrong quá trình thi công đảo đất

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

án bồ trí, kiểm tra tiết điện sàn cũng ứng suất phát sinh trong sàn tang hầm trongtừng giai đoạn khác nhau của quá trình thi công Van dé về ứng xử của tường chantheo kết cầu sàn chống đỡ cũng chưa được xét đến

Do đó, luận văn nay sẽ phân tích chi tiết về mối quan hệ ứng xử giữa kếtcau sàn có lỗ mở và chuyển vị của tường chan và ứng suất phát sinh trong sànham, đồng thời trình bày phương án bố trí, kích thước cũng như vị trí lỗ mở sao

cho hợp ly và dam bao an toàn khi thi công.

-20-CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYÉT2.1 QUAN HE THOÁT NƯỚC VA KHÔNG THOÁT NƯỚC TRONG PLAXIS2.1.1 QUAN HE THOÁT NƯỚC (DRAINED)

Phân tích "Drained" được sử dung nhằm mục đích không phát sinh áp lực nướclỗ 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 datnên theo ứng suất hữu hiệu, có kế đến quá trình phát triển áp lực nước lỗ rỗng thangdư trong đất theo lý thuyết cô kết của Terzaghi:

G=G+Ơ, (2.1)Phân tích "Undrained" trong Plaxis cho phép xác định kha năng chịu tải của

đất nền dựa vào 2 thành phan 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 đản hỏi thể tíchtong Ku (cho khung hat đất + nước lỗ rỗng trong đất):

K, =K't+ Kw (2.2)

n

với n là độ rỗng của đấtDựa 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:

Ap = K Ae, (2.3)

Ứng suất hữu hiệu:

Ap'=(1—B)Ap = K'Ae, (24)

Áp lực nước lỗ rỗng thặng dư:

KAp, = BAp=—`*Ae, (2.5)

Bộ thông số hữu hiệu cần được nhập vào cho quá trình tính toán là E’", v', c', @'

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

K = 2Gqd+v,) (28)3d _—2V,)

VỚI

= E (2.9)2(1+v')

v„ =0.495 - khi chọn chế độ tính toán "Standard"

hoặc vị = svt BUH 2v) - khi chọn chế độ tính toán "Manual""3-B(-2v)= Mô đun độ lớn của nước 16 rỗng sẽ được tính toán như sau:

Thông thường, kết quả tính toán Kw,rer/n vẫn còn nhỏ hơn độ cứng thực sự củanước là Ky° = 2.10 (KkN/m”).

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

-2)-Kw - Ru Nai + (2.11)n SK,,,+d—S).KY n

Dé chon lựa quan hệ "Undrained" hay "Drained" trong phân tích hố đào sâu,theo Vermeer va Meier ( 1998), dựa vào yếu tố thời gian cô kết T:

T =— HH (2.12)

VwVới T < 0.10: Chon quan hệ không thoát nước "Undrained".Với T>0.40: Chọn chức năng thoát nước "Drained".

Trong đó :

k - Hệ số thắm của đấtEoea - Mô đun tổng biến dạng của đất

yw - Trọng lượng riêng nướct - Thời gian thi công

D - Chiều dai đường thoát nướcT - Hệ số thời gian không thứ nguyênU - Mức độ có kết

2.2 PHAN TÍCH MOI QUAN HỆ GIỮA BIEN DANG CUA TƯỜNGCHAN VA DO LUN BE MAT CUA DAT NEN

2.2.1 Dạng độ lún bề mặt của đất nền

Hình dạng độ lún bề mặt của đất nền gây bởi quá trình đào đất có thé được

chia thành hai loại: dạng vòm (spandrel type) và dạng lõm (concave type) Các

yếu tô chính quyết định hai dạng độ lún bề mặt này là độ lớn chuyền vị và hìnhdạng biến dạng của tường chan

Nếu giai đoạn đào đầu tiên làm phát sinh chuyền vị tường chăn lớn hơn cácgiai đoạn dao sau đó hay quá trình dao ở các giai đoạn sau tiếp tục làm cho chuyểnvi tường chăn có dạng consol thì độ lún bề mặt dạng vòm nhiều khả năng xảy ravà giá trị lớn nhất của độ lún sẽ được tìm thấy tại vị trí gần với tường chắn Trongtrường hợp chuyển vị của tường chắn lớn nhất xuất hiện tại xung quanh bê mặt

của hồ đảo, khi đó giá trỊ lớn nhất của độ lún bé mặt đất nền sẽ được tìm thay tạimột khoảng cách nào đó sau lưng tường chăn và độ lún này có dạng lõm.

Concave type of settlement

Spandrel type of settlement

Hình 2.12 cho thay mối quan hệ giữa biến dạng tường chắn và độ lún bêmặt đất nền đạt được từ quá trình thi công hỗ đào ở Teipei, Chicago, San Franciscova Oslo (Mana và Clough, 1981; Ou et al., 1993) Qua hình vẽ, có thé nhan thaySym “ (0.5 — 0.75)8hm đối với hau hết các trường hop, trong đó giá tri cận dưới chođất cát, cận trên cho đất sét Đối với các loại đất rất yếu, vm ~ Sim (Svm — giá trị

độ lún be mat dat nên, ðnm — giá tri chuyên vi ngang của tường chăn).

đó ước lượng độ lún bê mặt dựa vào môi quan hệ giữa chúng.

2.3 ỨNG XỬ KHÔNG GIAN QUÁ TRÌNH THỊ CÔNG TẢNG HẢM

Hình 2.4 thé hiện một hồ đào hình chữ nhật trong đó biến dạng của tườngvây gan tiết diện trung tâm của cạnh dài (mặt cắt A-A) gần giống nhau Do đó, ứngxử có thể được xem như biến dạng phăng Trái lại ứng xử biến dạng tại tiết diện trungtâm của cạnh ngăn (mặt cắt B-B) do bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng vòm của bê tông (ứngxử không gian) nên chuyển vị của tường vây và đất nên 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 khônggian (vùng C, D trong hình vẽ) nên chuyền vị của tường vây và đất nền cũng nhỏ honso với tại tiết diện trung tâm Riêng đối với vùng E thì ngược lai, chuyển vi của tường

và dat đều lớn hơn so với vùng D.

-“

a»2 Q.oO°53&E.© i=]

<=——=

NI DiaphragmBông ~ wall

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

>A

C_ D

¿.— “=>

! f † ìxÍ| / | NI

Hình 2 4 Các vùng ứng xử biến dang phang va ứng xử không gian trong hỗ 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 sheetpiles, column piles do không có độ cứng theo phương ngang nên không xét đếnhiệu ứng vòm Vì vậy đối với tường vây, dé thu được kết quả chính xác, việc phântích bài toán không gian dé xét đến hiệu ứng vòm của bê tông cần được thực hiện.Van dé này chỉ có thé thực hiện được bằng phương pháp phân tử hữu hạn (FEM)

-26-2.4 PHAN TÍCH BÀI TOÁN HO ĐÀO SAU BẰNG PHƯƠNG PHAP PHAN

TU HỮU HAN SỬ DỤNG PHAN MEM PLAXIS2.4.1 MÔ HÌNH TANG BEN ĐĂNG HUONG HARDENING SOIL

Mô hình tăng bên đăng hướng Hardening Soil (HS) là mô hình đất nâng caodùng dé mô phỏng ứng xử của nhiều loại đất khác nhau, dành cho ca đất mềm va đất

cứng (Schanz, 1998).

Khác với mô hình dan dẻo lý tưởng MC, mặt ngưỡng dẻo cua mô hình HS

không cô định trong không gian ứng suất chính mà có thé mở rộng ra tùy thuộc vàomức độ biến dạng dẻo của đất Mô hình HS tích hợp cả 2 loại ứng xử tăng bền củađất nên, đó là tăng bền chống cắt va tăng bền chống nén

Tăng bên chống cắt dùng để mô phỏng các biến dạng không hôi phục của đấtnên khi chịu ứng suất lệch (ứng suất cắt) ban đầu Tăng bên chống nén dùng dé môphỏng các biến dạng không hồi phục của đất nền khi chịu tải nén 1 trục ban đầu (néncô kết hay nén đăng hướng)

Trong thí nghiệm nén 3 trục thoát nước, mỗi quan hệ giữa biến dạng dọc trụcvà ứng suất lệch có dạng hyperbolic (Kondner, 1963) và về sau đã được ứng dụngtrong mô hình hyperbolic nồi tiếng của Duncan va Chang (1970) Tuy nhiên, mô hìnhHS đã vượt xa mô hình hyperbolic vì mô hình này xây dựng trên cơ sở lý thuyết dẻothay vì lý thuyết đàn hồi và thêm nữa mô hình HS có xét đến góc giãn nở của đất và

jos m

xí | CCOS@—G, Sin

Trong đó Eso’ 1a mô dun bién dạng tham chiếu trong thí nghiệm nén 3 trụcứng với áp lực nén tham chiếu là pTM', số mũ m thé hiện sự thay đối phi tuyến của môđun biến dạng Eso theo Eso’ (với 0.5 <m < 1 tùy theo loại đất nên)

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

Hình 2 5 Quan hệ giữa ứng suất và biến dang theo ham Hyperbolic trong thí

nghiệm nén 3 trục thoát nướcĐôi với lộ trình ứng suat lúc do tải và gia tải, một mô đun độ cứng khác phụthuộc vào ứng suât được sử dụng: