TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH TƯƠNG TÁC VỚI NỀN ĐẤT BẰNG PHẦN MỀM GEO5

TRNG I HC XY DNG V I N C N G - K T H U T H A N G HI PGS, TS Vn (Ch biờn) KS V Minh Tun, KS Nguyn Hi Nam, KS T i n D n g TNH TON CễNG TRèNH TNG TC VI NN T Bng phỏn mộm geotechnical software suite NH X U T BN XY DNG H NI - 2011 LI NểI U V s p h ỏ t tr i n k h ụ n g n g n g c u a c ụ n g n g h th ụ n g tin, n h i u s n p h m p h n m m r a i ó v a n g c ỏ p d n g r n g k h p trờn t t c c ỏ c ln h v c c ự a i s n g x ó hi T r o n g d , c ỏ c s a n p h õ m p h n m m x õ y d n g cú v a i trũ r t q u a n tr n g p h c v c l c c h o q\ỏ trỡn h th i t k, k iờ m tra, tớn h to ỏ n v k h a i th ỏ c c ụ n g trỡn h M t tr o n g n h n g s n p h õ m l G E O - B c h n g trỡn h c p h i triờ n b i t p o n F IN E , C n g h ũ a S ộ c T o n g c u n s ỏ c h ny, s trỡn h b v c h i tit: c s lý th u y t, c ụ n g n n g , c ỏ c v d m õ u VI h n g d õ n s d n g B c h n g trỡn h G E O h o t r c ụ n g tỏ c tn h to ỏ n th i t k c ỏ c c ỡg trỡn h t n g tỏ c v i n n t v c ỳ c v a k th u t c ụ n g trỡn h C o s lý th u y t c ự a B c h n g trỡn h G E O l c h ỳ n g c l p trỡn h d a trờ n c ỏ c tiờ u c n u ỡn v c ỏ c th ụ n g l q u c t n h : E u ro c o d e s, tiờ u c h u n A n h , M , ỳ c , n C h im d a trờ n c ỏ c lý th u y t n ụ i ti n g v p h ụ b i n n h lý th u y t c h c t c a tỡo u s iie s q u e , C o u lo m b , M cm n clra m , M u lle r-B r e s k a u , C a q o u o t, A b s i, R a n k in , K ộ n s e l, S o k o l/ v s k i lý th u y t n g t nh : M o n o n o b e -O k a b e , A r r a n g o , B is h o p , P e tte r s o n B G E O c h a n g m t p h m v i r n g c a c ỏ c c h n g trỡn h m n h d a trờ n n h i u p h iớ p h ỏ p p h õ n lớc h p h o n g p h C ỏ c p h n g p h ỏ p n y ó c s h ú a th e o p h n g p h ỏ p /h a n t h u h n (F E M ) B c h n g trỡn h b a o g m n h i u m ụ u n r iờ n g bit, d s d n g v i m t d a o d i n th n g n h t t th õ n th i n v i n g i s dng C ỏ c c h n g trỡn h c h a tr o n g B G E O c h y tro n g m ụ i trr n g W indo\vs D liu c n h p vo th eo c a s u v o h o c b n g c ỏ c h s d n g iỏc k ớc h th c n g t n g a y trờn m n hỡnh K h i n g i s d n g i u c h n h c ỏ c k ớc h th c c u a m t k t cu, ta C h u v o h o c c h p h õ n tớc h c c h n b a n g c ỏ c h n h õ n :ỏc n ỳ t th ớc h h p n a m bờn p h ớa ta y p h a i c ự a m n h ỡn h M ụ i c h n g trỡn h d ự n g p h õ n ớch m t c ụ n g tỏ c a k th u t k h ỏ c nhau, tu y n h iờn t t c c ỏ c m ụ u n c k t n o i v i n h u to th n h m t h th n g tớch hp H i n a, G E O c h o p h ộ p n g i s d n g cú th d d n g t o r a g ia o d i n h o v k t q iỏ u d i d n g v n bn N ú c t o r a th e o m t th m c cõy, m c h o p h ộ p l n g v ỡo c ỏ c h ỡn h a n h c ự a u T r o n g c c h n h p li u c n g n h p h õ n tớch, n g i s d n g cú th th m m t h a y n h i u h ỡnh n h v o tr o n g d a n h s ỏ c h ỏnh H ỡn h ỏrh C( th c c h ỡn h s a , m r n g v tụ m u C ỏc h ỡn h ỏ n h t n g c n h p v o tirog l n g b ỏ o p h õ n tớc h k t c õ u v c c p nht, n u cú s th a y ụ i c ự a d li u ỏ u v o B c h n g trỡn h G E O l s n p h õ m c ự a c ụ n g ty F in e - m t c ụ n t y p h ỏ t ớr iờ i v n g d n g c ỏ c c h n g trỡn h p h õ n m m a k th u t v k t c õ u c ự a C n g hiũc s>ộc S p h ỏ t tr iờ n c ự a c ỏ c m ụ u n l s h p tỏ c g i a c ỏ c tr n g i h c c ụ n g n i (c ia C r c h , S lo v a k ia v c ỏ c c h u y n g ia x u õ t s c tro n g c ỏ c ln h v c khoci h c c ụ n g ngih Cỏc mụun ca B chong trỡnh GEO 5, bao gm: Phõn tớch a k thut bng phng phỏp phn t hu hn (FEM) F E M : M ụ h ỡn h hoỏ cỏc b i toỏn a k thut a d n g b ó n g p h n g : p h ip FEM T u n n e : P h õ n tớc h n g hm b n g p h n g p h ỏ p p h n t h u ihn (FEM ) Thit k múng ỡ B e a m : D m trờ n n n d n h i D P ile s : K i m tra m t c c n P la te: P h õ n tớch m ú n g v bỏn vũm b n g p h n g p h ỏ p p h n t hiru hm FlEh) _ |D J S p r e a d F o o tin g : Thit k v k i m tra m n g Thit k tng cc c n , , d _ j S h e e tin g d e s ig n : Thiờt kờ kụt , , cõ u t n g d n g tõ m - U S h e e tin g c h e c k : P h õ n tớc h t n g c Thit k tng chn A b u tm e n t: K iờ m tr a cỏc m tr c õ u C a n tile v e r w a ll: K i m tra v tớn h to ỏ n t n g c h n cú u c o n s a n E a r th p r e s s u r e s : P h õ n tớch ỏp l c t G - G a b io n : K i m tr a t n g c h n r l J G r a v ity w a ll: K i m tra v tớnh to ỏ n t n g c h n tr n g l c - ^ b) a) c) H ỡn h 1.4: Biờu d tỏi trng tỏc dng lờn m úng f / 2n l b /.b.z - - - + = = = = = = arctg zV /2 + b + z z \J l2 + b + z /.b z n1 = 2-tt l.z R - V / + z R ( z + b 2) + b.R / l +z / + b ( 1- 10) +z R = V/2 + b + z (1-11) q l.b l.z R -V /2+z2 (1- 12) 1.2 P L C C A T C h n g t r ỡ n h G E O x ộ t n c ỏ c lo i ỏ p l c t s a u : - p l c c h n g c a t - p l c b n g ca t - p l c tnh c a t K h i t n h t o ỏ n ỏ p l c c a t, G E O c h o p h ộ p p h õ n b i t g i a t r n g th ỏi rniớ s u t h u h i u , n g s u t t n g v c u n g c p m t vi t h i t l p c h o t n h t o ỏ n ỏ p l c d y nụi c a t N h n g i u k i n t h m v o t ớn h ln c a ỏ p l c t: - A n h h n g c a t i t r n g - A n h h n g ỏ p l c c u a nc - n h h n g c a a h ỡn h - L c m a s ỏ t c ỳ a t v c ụ n g trỡn h - D b ỏ m d ớn h v i t n g - n h h n g c a rrộm d õ t ti c ỏ c b c c h ia - A n h h n g c a d n g ộ t 1.2.1 Cỏc quy úc - T7 D ụ c c a m t t (3 l d n g , m t t c n õ n g lốn d o t n g -ch n - d ụ c c a p h ớa sau k t cu a l d n g , k h i c h õ n t n g (t i m t s a u ) c t t h e o p h n c ự a t n n k hi c a n n h c v i c x õ y d n g n g t h n g n g t i ố m trờn c ự n g c a k t cu - G ú c m a s ỏ t g i a t v s a u t n g ụ l d n g , n u ỏp l c t v h ỡn h d n g p h ớa sau c a k t c u h p vi n hau m t gúc theo c h i u k im n g h ' y /// H ỡ n h 1.5 : Cỏc quy c tinh toỏn ỏp lc cua dai 1.2.2 p lc t ch ng p l c c h ỳ d n g c a t c t ớn h t o ỏ n t h e o c ỏ c lý t h u v t s a u : - Lý th u y t M az in d n i - L ý th u y t C o u lo m b - L ý th u y t M u lle r - B rcslau 10 - L ý thuyt C aq o u o t - L ý thuyt A bsi i vi t d n h x ộ t n c l c k ộ o t r o n g i u k i n c t k h i t 1.2.2.1 Ap lc t cli ng - Lý thuyt M aiỡndrani A p lc õ t c h n g a b i c ụ n g th c: a = zK a = y-z - K C0SP (1-13) t r o n g ú: , - ỏ p lc d t tn h ; a - ỏ p lc c h n g c a t; K a - h s ỏ p lc t c h n g t h e o R a n k i n ; p - g ú c d c; Y - t r n g l n g r i n g c a t; z - s õ u g i ỏ n h ; K'u - h s ỏ p l c t c h u n g t h e o M a z i n d r a n i H sũ ỏ p l c t c h n g t h e o M a z i n d r a n i : ( K', 2cos2 p + c \ coscpsinq) (1-14) 4cos" pcos" p - cos2 cpj + cos2 + c cos Psin(|)cos(p vYZy t r o n g o: (p - g ú c n i m a s ỏ t c ự a t; c - l c d n h c a t G i th it t k h ụ n g d n h (c = 0), t n m n g a n g v i p = 0, ỏ p lc t c h ự n g b n g : a = a zK a (1-1 5) T h a ' v o b i u th c trờ n t a cú: = tg : - (1 -1 ) T h n h p h n ỏ p lc c a t t h e o p h n g n g v p h n g n g a n g b n g : ax = a c o s ( a + ụ) (1 -1 ) az = a s i n ( a + ụ) t r o n g i : ụ - g ú c m a sỏt g i a c ụ n g tr ỡ n h v t; a - g ú c d c ti b m t b n c ự a c ụ n g trin h 1.2.2.2 p lc ch ng ca t - Lý thuyt Coulomb p lc c h u n g c a t c tớ n h t h e o c ụ n g th c : a (^zK a 2cefK ac (1-18) t r o n g dũ: / - ỏ p lc tn h t h e o p h n g n g ; c ef - l c d n h h u h i u c ự a t; 11 Nn t vi hai lp t cú cỏc c trng c lý nh sau: B ng 3.58: c trng vt liu ca t nn Ký hiu Thụng sụ Trng lng n v t Trng thỏi ng sut Lc dớnh Gúc ni ma sỏt Gúc ma sỏt gia tũng v t Trng lng on v t bóo hũa Y Effective cef ck Wall [C:\Program Fles\Rne\GeoS\DemoOO.grr*] F iie E d il In p u l A ớ'.a lys ii$ R>|C1UIôS H e lp BjejB|_Mk H&KSSiU iBBHOl* sằ rt(jr o / construrtHnn: =ớ^> ( - j PằOKf-.t Ê ýớ&itks jf >ô'ô*> PicHe rometry B ^ >:ôố 02Atfớ\jn ( ( lu * Hỡnh 3.314: Ca s "Front face resistance" 3.16.14 T rỡn h o n n p u tte d ớbrces Trong ca s A pplied Forces kớch chut phi vo nỳt A d d v ca s Nevv ớbrce xut hin Nhp cỏc thụng s v ti trng trung vo cỏc trng d liu ca ca s nh sau: -Name: Tai tap trung - X = -4,0 ft; z = 5,0 ft - Fx - 10 kip/ft; Fz = 10 kip/ft; M = kipft/ft Kớch nỳt Add xỏc nhn ti trng trung Kớch nỳt Cancel thoỏt ca s hi thoi Nevv force F Geo - Redi Rock Wall [C:\Program Files\Fine\Geo5\Demo3.grr*] File Edit Input Anolysis F->ô'es Setongs Help Sớogeol comtrutltcai: ô5ằ 5Ê|[J1 amaECinmimnni Ptotat Hỡnh 3.315: Ca sụ "Inputtedforces " 417 3.16.15 Trỡnh n Earthquake Trong ca s E arthquake kớch chut phi vo ụ trng ca trỡnh n Analyze earthquake v cỏc trng ụ trng ca trỡnh on ny xut hin phớa di Nhp cỏc thụng s v ng t nh sau: kh 0,5; kv = 0,4 Chn mc Restricted water trinh n W ater nớlence Geo - Redi Rock Wali [C:\Program Files\Fine\Geo5\Demo03.grr*] - * File Edit Input A/iafy*is Piures Seihngs Help t t đL a ỏiQ stô g e of cooU ructioit: c> tl * ([j] Ê Ê y Pằo*ct ttocly Srtbcki J O em otiy (Đ>FooflnQ PttớB Ê1 Sc* Asằgn /1 To ran ễ w *e r 01 / U ôutt d OTCM cothomrt: coartcmri d K,ccntớlô*SITằC !' ! VcrtK* M em c : Inpu pont 5 cao Dnw*ằonằ*3 - õ c* * * y ACJi-rt Plclums StớHinys Hiớlp ^ ConUriKtion aqr B* a a 'Q o , # * I * l PrCIKt lnterfôce Gi Sub 83AlKT cÊ] AncNxt r\ PtW(v[...]... h< hi _ i_ n M h, L I 7777777777777 77777777777777777 Tầng đất khcng thâm nước Tầng đất khòng thâm m rn n ìì 77777777777777777777777 777 77777777777777777777777777777777 M hwV /w hwY* / / ì/í/i 7 7 / : Tác đ ộ n g cùa áp lực thuỳ tĩnh /////// 1.12: Túc dộng cùa úp lực inuỳ tĩnh nước ngâm p h ía sau công trình nước ngâm p h ía sau công trình với h-) nhỏ 1.2.7.4 Ả p lực thuỷ động K h i t í n h t o á... i ể n t r o n g s u ố t q u á t r ì n h t í n h t o á n á p lự c c h ủ đ ộ n g v à bị đ ộ n g c ủ a đất c h ư ơ n g t r ì n h đ ư a ra đ ề n g h ị l ự a c h ọ n “m in im a l c lim e n s io n in g p r e s s u r e " t r o n g p h â n tích Á,p lực đất Á p lực tính toán nhỏ nhất H ình 1.17: Ap l ụ t tính toán nhò nhát Đ e x á c đ ịn h áp lự c n h ỏ n h ất, c h ư ơ n s trìn h s ử d ụ n g h ệ số b iế n đ... b ố h ì n h t a m g i á c r i ê n g lẻ trên c ô n g trình 22 77777777777 7fĩ77ĩ7ĩ77777777ĩ7777777Ti77? 7777777777777777 Hình 9: Nguyên lý tính toán áp lực cua iiủt írtỉig trưòvg hợp đáỉ gẩy khúc J3< ọ Hình 1.10: Nguyên lý tinh toán áp lực cùa đất trong trường hợp đất gãy khúc /3 >ạ> 1.2/ Ảnh hưồìig của nước ngầm A n h h ư ơ n g c ủ a n ư ớ c n g ầ m có th ể đ ư ợ c th ể h i ệ n th ô n g q u a m ộ t... n à y , c h ư ơ n g t r ì n h s ẽ t ự đ ộ n g lự a chọn K a = 26 0 1.29 Phân bố áp lực đất hình nêm Hình 1.18: Tính toán khi có và khủng có Hình 1.19: Xúc định cua phân bổ áp lực đất hình phân bồ áp lực (1(11 dạng liêm nêm trong inrờììg hợp úp lực đ ấ t M Ịt t r ư ợ t c ủ a á p lực đ ấ t h ì n h n ê m lệch so với đ ư ờ n g n ằ m n g a n g m ộ t chú đ ộ n g góc u a được d ư a ra b ơ i c ô n g t h ứ... 30 (1-90) h, 77777777777777771' Hình 1.23: Biêu âỏ áp lực đát chu động lương úvg với lai trụng J hoạt động trên mặt đất 1.2.10.6 Anh hưởng của tái trọng bề mặt tron" đất klìông cố kết lên áp lực đất chủ dộng Đ ố i v ớ i đ ấ t k h ô n g c ố k ế t c h ú n g ta tiế n h à n h n h ư s au : - T ín h to án góc c h o m ỗ i lớp đất đirợc đ ư a ra - X á c đ ị n h đ ộ l ớ n c ủ a l ự c s a va k ích th ư ớ c c... lực đắt th â n g đ im g liên tục trên mặt đat chu dụng tương ihiiĩ với phân bỏ g ián đoạn Đ o ạ n t r ê n đ ư ợ c x á c đ ị n h bởi đ i ể m c ắ t s i ữ a c ô n g trình v à đ o ạ n t h ắ n g v ẽ t ừ đ i ể m b i c n c ủ a d a i t ả i t r ọ n g v ớ i g ó c d ố c đ ư ợ c t ín h n h ư sau: ỡ a = cp + e S ự g ia tă n g áp lực phân bô theo hình thang VỚI: 28 (1-81) / i> K í ]+ A ơ i's = Aơn = hí a + b fab... ó n g , v.v (Tz = IYh CTZ= y - Ỵ H 7 77 77 77 77 7 77 77 77 7 4 - 7777777777 ////////// h ////////// Hĩnh 1.7: Sự xác định img suất pháp lương ủvg với sự biến đỏi cùa góc nội ma sát cùa đất Hình 1.8: Xác định sự thay đỏ ì g( ÓL nội ma sát cùa đất đổi với đát liínìh G ó c n ộ i m a sá t c ủ a đ ấ t đ ư ợ c x á c đ ịn h n h ư sau: c + ơ 7tgcp tg (P„ ( 1-73) ơ K h i t í n h t o á n á p lự c t ĩ n h c... ( 1 - 1 0 7 ) 1.2.12 Anh huòìig của lực ma sát giữa đất và công trình l ) ộ lớn c u a á p lự c đ ấ t c h u đ ộ nu h o ặ c á p lực đ ấ t bị đ ộ n g t ư ơ n g ứ n g k h ô n t i c h i p h ụ t h u ộ c v à o lý t h u y ế t t í n h to á n m à c ò n p h ụ th u ộ c v à o g ó c m a s át g i ữ a đ à t v à c ô n g t r ì n h v à đ ộ h á m d í n h c ủ a đ â t với bè m ặ t c u a c ô n u trin h ( ỗ ) N ê u ỗ = 0... c đ ấ t bị đ ộ n g với ô = -cp ( x e m t r o n g b ả n g 1.1 ); vị; - h ệ s ố g i á m , Vị/ với |ô| < (p ( x e m t r o n g b ả n g 1.1) T h à n h p h ầ n đ ứ n g ơ pv v à n g a n g ơ ph c ủ a á p lự c bị đ ộ n g c ủ a đ ấ t đ ư ợ c t í n h b à n g : 15 ơ =ơ p c o s ( a + S) p ( 14 9) ơ ph = ơ p.sin (a + Ô) a) H ệ s ỏ á p lự c b ị đ ộ n g c ù a đ á t K p Hệ số áp lực bị đ ộ n g của đất Kp tronu trường... h é p hoặc tài tr ọ n g h o à n to à n triệt tiê u 1.2.10 7 Anh hưởng của tái trọng bề mặt tói áp lực tĩnh của đất S ự lỉia t ă n u c ủ a á p lự c t ĩ n h c í u đất p h â n b ố đ ề u A ơ r g â y ra b ở i tả i t r ọ n g b ề m ặ t h o ạ t d ộ n g t r ê n m ặ t đ ấ t đ ằ n g s a u c ô n g trình ( h ìn h 1 24) đ ư ợ c tín h t o á n b ớ i c ô n g t h ứ c s a u : Aơr = f.K r (1-91) 1.2.10.8 Anh hưởng cùa