Tính toán tường cừ theo phương pháp hệ số nền

 Phạm vi nghiên cứu là nội lực và chuyển vị của tường cừ một lớp bằng bê tông cốt thép hoặc thép hạ trong nền đất được mô hình bằng hệ lò xo rời rạc phi tuyến... Phương pháp nghiên cứu:

lượng tính toán lớn và kiến thức sâu rộng về địa kỹ thuật Do đó việc xây dựng một phần mềm tính toán tường cừ theo phương pháp

hệ số nền là rất cấp thiết hiện nay Nó có thể được dùng để kiểm chứng các phương pháp khác và sử dụng trong thiết kế hố đào

trong thực tế

2 Mục đích nghiên cứu:

 Xây dựng phần mềm tính toán tường cừ bất kỳ hạ theo phương đứng theo phương pháp hệ số nền

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

 Đối tượng nghiên cứu là tường cừ conson, tường cừ có thanh chống và tường cừ neo

 Phạm vi nghiên cứu là nội lực và chuyển vị của tường cừ

một lớp bằng bê tông cốt thép hoặc thép hạ trong nền đất được

mô hình bằng hệ lò xo rời rạc phi tuyến

4 Phương pháp nghiên cứu:

 Nghiên cứu lý thuyết tính toán tường cừ theo phương pháp hệ số nền dựa trên lý thuyết áp lực đất lên tường chắn và phương pháp phần tử hữu hạn hai chiều

5 Hướng kết quả nghiên cứu:

 Các kết quả nghiên cứu của đề tài có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo, nghiên cứu và áp dụng cho việc thiết kế tường cừ cho thi công tầng hầm nhà cao tầng

Nội dung đề tài

 CHƯƠNG I: CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN TƯỜNG CỪCHƯƠNG I

 CHƯƠNG II: ÁP LỰC ĐẤT LÊN TƯỜNG CHẮNCHƯƠNG II

 CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN TƯỜNG CỪ THEO PHƯƠNG PHÁP CHƯƠNG III

HỆ SỐ NỀN

1.1 Giới thiệu chung về tường cừ

 Tường cừ chịu uốn và được thiết kế về kết cấu như dầm chìa (chống đỡ hay không chống đỡ )

 Sự chống đỡ của tường cừ phụ thuộc vào sức kháng bị động của đất.

 Tường cừ có trọng lượng tương đối nhẹ có thể bỏ qua khi tính ổn

định.Tường cừ có thể bị phá hoại do xoay ngay sát trên chân tường hay dịch chuyển về phía trước tại chân tường do sức kháng bị động không đủ.

 Với cát và cuội có độ thấm từ trung bình đến cao, phải dùng phương pháp ứng suất hiệu quả tính cho cả áp lực bị động và chủ động Ở nơi có dòng thấm , phải dùng lưới thấm để xác định áp lực thấm hay xác định áp lực nước động Ma sát hay lực dính của tường xuất hiện do chuyển động tương đối giữa tường cừ và đất thường được bỏ qua trong tính toán

 Căn cứ vào độ sâu hố đào và tình hình chịu lực của kết cấu xác đinh trên

cơ sở các yếu tố đất nền ,độ dày tường ,vật liệu tường và yêu cầu thi

công mà người ta chia ra các loại tường cừ sau:

 Tường cừ conson

 Tường cừ có 1 tầng chống (neo)

 Tường cừ có nhiều tầng chống (neo)

 Hiện nay ,có nhiều phương pháp tính toán ổn định của tường cừ Trong đề tài xin giới thiệu phần mền tính toán tường cừ theo phương pháp hệ số nền

đã được xây dựng theo ngôn ngữ Delphi

1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định tường

sin cos

8 cos

4 ) cos (cos

cos 4

sin cos

2 cos

2 cos

1

'

2 2

2 2

2 2

c z

c

K a

1 cos

sin cos

8 cos

4 ) cos (cos

cos 4

sin cos

2 cos

2 cos

1

'

2 2

2 2

2 2

c z

c

K p

Lý thuyết của CouLomb :

Áp lực đất chủ động : a  z  ka 2 cef kac

p p

1.2.2 Áp lực đất tĩnh

o i

i

z  (   h  q ) k



K0 :hệ số áp lực đất tĩnh của đất tại thời điểm tính toán

q :tải phân bố đều trên mặt đất

ν 1

ν





o

Với đất dính theo Terzaghi có thể lấy gần đúng:

Với đất rời theo jaky đưa ra,sau đó thí nghiệm của Bishop

K0 =1-sin 

Với đất siêu cố kết có thể lấy : 0,5.(OCR)0 , 5

o

K 

 Trọng lượng đơn vị của đất trong vùng dòng Thấm lên

γsu - trọng lượng đơn vị của đất ngập nước ( trọng lượng riêng đẩy nổi

i - gradient thấm trung bình

γw - trọng lượng đơn vị của nước

 

1.3 các loại tường cừ

Hình 1.1: Sơ đồ chuyển vị của cọc bản công xôn và phân bố

áp lực đất.

a) Sơ đồ chuyển vị; b) Sơ đồ phân bố thực tế áp lực đất; c)

Sơ đồ tính cọc bản côngxon; d) Sơ đồ tính theo Blum.

PTCB các lực nằm ngang ΣH = 0 ,

PTCB mô men tại chân cọc ΣMc = 0

1.3.1 Tường cừ conson

1.3 Tính tường cừ có nhiều tầng chống

1.3.1 Phương pháp chia đôi tải trọng:

 Đơn giản là lực trong mỗi thanh chống hoặc neo phải chịu tương ứng với trị tải trọng áp lực đất của hai nửa nhịp kề nhau

 Cường độ áp lực đất là q, khi tính theo dầm liên tục ,mô men gối tựa lớn nhất là ( 3 nhịp trở lên ): ,

Mômen giữa nhịp lớn nhất là

 Phương pháp này suy từ sơ đồ tải trọng thường áp dụng đường bao theo kinh nghiệm tính từ lực thực đo trong thanh chống ,cho nên vẫn có ý nghĩa thực dụng nhất định ,có giá trị tham khảo nhất định khi ước tính lực dọc trong thanh chống:

1.4 Tính toán tường cừ theo phương pháp hệ

số nền

hạn,

theo ngôn ngữ lập trình Delphi.

 Hệ thống chống đỡ hố đào bao gồm các kết cấu tường chắn, hệ

thanh chống hay hệ neo trong đất

dầm:

+Mô đun đàn hồi, + Hệ số Poisson, +Mômen quán tính của mặt

cắt.

đặc trưng là độ cứng dọc trục

Ứng xử dọc trục của thanh chống và của neo có thể là tuyến

tính hoặc phi tuyến

 Đất nền được mô tả bằng các phần tử lò xo có ứng xử phi tuyến

 Ở trạng thái tĩnh, lò xo có nội lực do ứng suất ban đầu gây nên trong đất

 Dưới tác dụng của tải trọng, đất nền có thể bị dịch chuyển

 Khi đất nền dịch chuyển về phía hố móng, các phần tử lò xo phía bên trái sẽ có xu hướng giảm nội lực cho đến khi đạt tới trạng thái chủ động Trong khi đó lò xo phía bên phải sẽ có xu hướng tăng nội lực cho đến khi đạt được trạng thái bị động Khi đó ứng xử của lò

xo là phi tuyến Khi nội lực trong lò xo ở khoảng giữa trạng thái chủ động và bị động thì ứng xử của lò xo được giả thiết là tuyến tính Đặc trưng đàn hồi trong giai đoạn này là hệ số nền

Thuật toán tường cừ theo phương pháp hệ số nền

n: là số các giai đoạn thi côngm:là số nút

i:là giai đoạn thi công thứ i

j là lò xo nền tại nút j

ki-1 là độ cứng của thanh chống thứ i-1 i-1 là dịch chuyển của tường tại vị trí thanh chống i-1 trong giai đoạn thi công i-1 trước khi thanh chống i-1 được lắp dựng

Pi-1 là lực nút tạm thời tại vị trí thanh chống i-1

Qj là nội lực lớn nhất trong lò xo thứ j

Rj là phản lực trong lò xo thứ j

Đặc điểm của phương pháp tính toán tường cừ theo phương pháp hệ số nền

dài ,số đoạn chia, E ,, góc nghiêng 

hàng chống ,tiết diện , E, độ sâu của hàng

chống ,khoảng cách giữa các thanh chống trong

một hàng, chiều dài chống

So sánh kết quả tính toán tường cừ sử dụng phần mềm tính toán tường cừ theo phương pháp hệ số nền và phương pháp giải tich.

Kết quả cho thấy sử dụng phần mền cho kết quả chuyển

vị và mô men Trong khi đó tính toán bằng giải tích chỉ cho kết quả biểu đồ mô men.

Kết quả áp lực đất thực tế lớn hơn khi chuyển vị của

tường chưa đạt đến độ lớn để xuất hiện áp lực đất chủ động.Tương tự như vậy ,áp lực đất lên tường phía trong

hố đào cũng chưa đạt tới áp lực đất bị đông.Vì thế kết quả biểu đồ mô men của phương pháp giải tích lớn hơn rất nhiều so với phương pháp hệ số nền.

1 Kết luận

kết cấu dạng bản hoặc thanh trong đất có kể đến sự tương tác với đất nền Phương pháp này cũng đã được ứng dụng trong tính toán tường cừ chắn đất cho hố đào

phương pháp giải tích, lý thuyết áp lực ngang của đất nền lên tường cừ, lý thuyết phương pháp dầm trên nền đàn hồi liên tục

và rời rạc

phương pháp phần tử hữu han, một phần mềm tính toán tường

cừ đã được xây dựng Phần mềm có khả năng phân tích phi

tuyến ứng xử của nền đất, mô tả quá trình thi công và có thể tính toán cho nhiều hàng thanh chống

biến dạng không hoàn toàn đạt tới trạng thái chủ động hoặc bị động trên toàn thân tường như giả thiết của phương pháp giải tích Ngoài ra, chuyển vị của tường cũng được xác định