01 TÍNH TOÁN lựa CHỌN CHIỀU dày TƯỜNG BARETTE CHO TẦNG hầm NHÀ CAO TẦNG

TÍNH TOÁN lựa CHỌN CHIỀU dày TƯỜNG BARETTE CHO TẦNG hầm NHÀ CAO TẦNG TÍNH TOÁN lựa CHỌN CHIỀU dày TƯỜNG BARETTE CHO TẦNG hầm NHÀ CAO TẦNG TÍNH TOÁN lựa CHỌN CHIỀU dày TƯỜNG BARETTE CHO TẦNG hầm NHÀ CAO TẦNG TÍNH TOÁN lựa CHỌN CHIỀU dày TƯỜNG BARETTE CHO TẦNG hầm NHÀ CAO TẦNG TÍNH TOÁN lựa CHỌN CHIỀU dày TƯỜNG BARETTE CHO TẦNG hầm NHÀ CAO TẦNG TÍNH TOÁN lựa CHỌN CHIỀU dày TƯỜNG BARETTE CHO TẦNG hầm NHÀ CAO TẦNG TÍNH TOÁN lựa CHỌN CHIỀU dày TƯỜNG BARETTE CHO TẦNG hầm NHÀ CAO TẦNG TÍNH TOÁN lựa CHỌN CHIỀU dày TƯỜNG BARETTE CHO TẦNG hầm NHÀ CAO TẦNG TÍNH TOÁN lựa CHỌN CHIỀU dày TƯỜNG BARETTE CHO TẦNG hầm NHÀ CAO TẦNG

Trang 1

TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CHIỀU DÀY TƯỜNG BARETTE

CHO TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG

PGS Lê Kiều Trường Đại học Xây dựng

Hiện nay nhiều tác giả thiết kế còn phân vân về cách lựa chọn chiều dày tường barrette Dưới đây, chúng tôi trình bày một cách biện luận cho phương pháp chọn chiều dày tường barrette Mong các bạn đọc tham khảo và góp ý

Các công trình nhà cao tầng ngày càng phát triển mạnh và phổ biến ở nước ta Trong quá trình thiết kế, thi công một trong các bước quan trọng là thiết kế thi công phần ngầm của công trình Khi thiết kế thi công phần ngầm một phần quan trọng là thiết kế tính toán cho tường tầng hầm là tường Barrette,

để tường Barrette có chiều dày chiều sâu hợp lý phù hợp về kinh tế, khả năng chịu lực là rất cần thiết

Khi thiết kế tường barrette bằng BTCT cho tường tầng hầm công trình thường có nhiều dạng, dạng chữ nhật, chữ L, chữ T tùy thuộc vào dạng công trình, chiều sâu mà có thể tăng cường trong tường sườn gia cường bằng khung dầm BTCT hoặc bằng thép trong thân tường để tăng chiều sâu cho tường và làm giảm chiều dày tường

Khi tính toán thiết kế tường Barette là việc tìm chiều dày chiều sâu, tìm ứng suất, biến dạng của tường Trạng thái ứng suất, biến dạng của tường phụ thuộc vào nhiều yếu tố như hệ thống kết chống đỡ, tải trọng tác dụng, kích thước hình dạng hố đào, điều kiện đại chất, biện pháp thi công, chiều dày , chiều sâu tường

Trong khuôn khổ nội dung của luận văn này chỉ nghiên cứu khảo sát một

số yếu tố ảnh hưởng đến chiều dày của tường Barette như sau:

- Chiều cao tầng chống: Chiều dày tường giữ nguyên, ta thay đổi chiều cao tầng chống, chiều cao tầng chống 3,4,5m thì nội lực trong tường thay đổi, biến dạng của tường thay đổi từ đó tiết diện thép thay đổi, vậy nên chọn chiều cao tầng chống cảu các thanh giằng như thế nào là hợp lý

- Thay đổi chiều dày tường: trong trường hợp này ta thay đổi độ cứng của tường bằng cách tăng giảm chiều dày, gia cường sườn dầm thép để nghiên cứu xác định nội lực, chuyển vị của tường;

- Các loại đất: chiều dày tường giữ nguyên, chiều cao tầng chống giữ ổn định,

ta thay đổi tính chất cơ lý của đất để xác định nội lực, chuyển vị của tường;

Công cụ nghiên cứu: Để nghiên cứu sự biến đổi này tôi sử dụng chương trình

Plaxis phiên bản 8.2 của Hà Lan để tính toán

Đối tượng nghiên cứu:

Trang 2

Cao độ (m)

-0.000 -9.000 Cát hạt trung, màu vàng, dày 9,0m

-9.000 -19.00 Cát hạt bụi pha sét màu đen, dày 10,0m

-19.00 -34.00 Sét pha cát màu vàng xám, dày 15,0m

Các đặc trung vật liệu của đất cát hạt trung màu vàng dày 9,0m

Trọng lượng đơn vị đất trên mực nước

Các đặc trung vật liệu của đất cát hạt bụi pha sét màu đen dày 10,0m

Các đặc trung vật liệu của đất sét pha cứng màu vàng đỏ dày 15,0m

Trang 3

Trọng lượng đơn vị đất dưới mực nước

Bên dưới lớp đất sétt pha cứng nàu vàng đỏ có chiều sâu không xác định

Các đặc trưng vật liệu của tường cừ dày 600 Bt mác 300

Các đặc trưng vật liệu của thanh chống/ neo thép hình H 400

Các thanh chống/ neo được biểu thị bằng neo tạo có mặt sàn các tầng hầm

Các giai đoan đào đất được đào đến cốt các tầng với các số liệu như trên đưa vào chương trình để tính có kế quả nội lực như sau:

- Chiều sâu hố đào H= 11.0m

- Kích thước hố đào như hình vẽ

- Tường Barette làm bằng BTCT mác 300 có chiều dày 600 cắm xuống sâu dưới đáy hố ;

- Bê tông mác 300 có modun đàn hồi Ebt= 290000 kg/cm2

Trang 4

*Khoảng cách thanh chống 3,0m

Trang 5

Khoảng cách thanh chống, neo 3,0m

Xây dựng các giai đoạn tính toán đào đất cho tường barrette

• Giai đoạn 1: Thi công xong tường Barrette, chất tải trên mặt đất xung quanh tường Barrette

• Giai đoạn 2: Đào đất đợt 1, chiều sâu hố đào 2,0m,

• Giai đoạn 3: Chống đỡ tường bằng thanh chống/ neo, điểm đặt thanh chống có cao độ -2,0m

• Giai đoạn 4: Đào đất đợt 2, chiều sâu đợt đào 3,0m, kết hợp hạ mực nước ngầm

• Giai đoạn 5: Chống đỡ tường bằng thanh chống/ neo đợt 2, điểm đặt thanh chống có cao độ -5,0m

• Giai đoạn 6: Đào đất lần thứ 3, chiều sâu đợt đào 3,0m, kết hợp hạ mực nước ngầm,

• Giai đoạn 7: Chống đỡ tường bằng thanh chống/ neo đợt 3, điểm đặt thanh chống có cao độ -8,0m

• Giai đoạn 8: Đào đất lần thứ 4, chiều sâu đợt đào 3,0m, kết hợp hạ mực nước ngầm, đáy hố đào đạt cốt -11.000m

Trang 6

Sơ đồ tính toán của mô hình thanh chống có khoảng cách 3m trên chương trình Plaxis

Kết quả tính toán:

Trang 7

Biểu đồ bao momen Mmax=154,61kN/m Biểu đồ chuyển vị Umax=

2,48cm

Lưới biến dạng giai đoạn cuối Biến dạng của đất theo phương ngang

Trang 8

Lớ p đấ t 2 dà y 10m

Lớ p đấ t 3 dà y 15,0m

Xây dựng các giai đoạn tính tốn đào đất cho tường barrette

• Giai đoạn 1: Thi cơng xong tường Barrette, chất tải trên mặt đất xung quanh tường Barrette

• Giai đoạn 3: Chống đỡ tường bằng thanh chống/ neo, điểm đặt thanh chống cĩ cao độ -3,0m

• Giai đoạn 5: Chống đỡ tường bằng thanh chống/ neo đợt 2, điểm đặt thanh chống cĩ cao độ -7,0m

Trang 9

Sơ đồ tính toán của mô hình khi thanh chống có khoảng cách 4m trên chương trình Plaxis

Biểu đồ bao momen Mmax=191,75kN/m Biểu đồ chuyển vị Umax=

2,48cm

Trang 10

Biến dạng của đất theo phương đứng

Trang 11

Xây dựng các giai đoạn tính tốn đào đất cho tường barrette

• Giai đoạn 1: Thi cơng xong tường Barrette, chất tải trên mặt đất xung quanh tường Barrette

• Giai đoạn 3: Chống đỡ tường bằng thanh chống/ neo, điểm đặt thanh chống cĩ cao độ -1,0m

• Giai đoạn 5: Chống đỡ tường bằng thanh chống/ neo đợt 2, điểm đặt thanh chống cĩ cao độ -6,0m

Trang 12

Sơ đồ tính toán của mô hình khi thanh chống có khoảng cách 5m trên chương trình Plaxis

Biểu đồ bao momen Mmax=217,73kN/m Biểu đồ chuyển vị Umax= 2,50cm

Trang 13

Biến dạng của đất theo phương đứng

* Khoảng cách thanh chống 5,0m

Trang 14

Lập biểu đồ so sánh chuyển vị ta thấy Phần tử Nút X Y

d60 2320 20 24,5 0,011334107 0,013734707 0,014293632

2319 20 24 0,012236851 0,014603546 0,015258768

Trang 15

2318 20 23,5 0,013108972 0,015416219 0,016150503

2317 20 23 0,013939619 0,016166733 0,016961402

8 2317 20 23 0,013939619 0,016166733 0,017689563 tuong

Trang 16

Biểu đồ chuyển vị của tường Barrette khi khoảng cách tầng chống thay đổi

Ghi chú: Series 1: Trường hợp tầng chống cách nhau 3 mét

Series 2: Trường hợp tầng chống cách nhau 4 mét

Series 3: Trường hợp tầng chống cách nhau 5 mét

Trang 17

Lập biểu đồ so sánh momen ta thấy

M thanh chống cach 3,0m

Trang 18

d60 700 20 10,5 26,17159 24,20782 22,9224

Trang 19

701 20 10 16,06544 14,95502 14,1936

Trang 20

Biểu đồ momen của tường Barrette ở giai đoạn cuối khi khoảng cách tầng chống thay đổi

Ghi chú: Series 1: Trường hợp tầng chống cách nhau 3 mét

Series 2: Trường hợp tầng chống cách nhau 4 mét Series 3: Trường hợp tầng chống cách nhau 5 mét

Nhận xét:

- Trong trường hợp khi chiều sâu hố đào không đổi, độ cứng của tường không đổi, thay đổi tăng khoảng cách chiều cao tầng chống ta thấy biến đổi chuyển

vị ở đỉnh tường tăng ít do đỉnh tường dạng conson, còn thân tường chuyển

vị tăng rõ rệt chứng tỏ áp lực đất tác dụng lên thân tường ảnh hưởng lớn khi khoảng cáh 2 tầng chống càng lớn, chuyển vị ở chân tường không thay đổi khi thay đổi chiều cao tầng chống, chân tường dịch chuyển nhiều chứng tỏ chân tường dịch chuyển do áp lực đẩy ngang của đất lớn Nên khi thiết kế tính toán chú ý đến chiều sâu của tường để hạn chế chuyển vị không vượt quá giới hạn cho phép

- Khi tăng khoảng cách tầng chống thì moomen trong thân tường tăng lên rõ rệt trị số càng lớn khi khoảng cách càng cao, do vậy cần phải tính toán xác định khoảng cách phù hợp để tính toán hàm lượng cốt thép không vượt quá hàm lượng cho phép, và khoảg cáh tầng chống đảm bảo việc thi công thuận lợi, không hẹp hoặc rộng quá

*Chiều cao tầng chống 4.0m, tường dày 400, 500, 600, 700, 800

• Tường Barette làm bằng BTCT mác 300 có chiều dày 400 dài 25.0m;

• Bê tông mác 300 có modun đàn hồi Ebt= 290000 kg/cm2

• EAbt= 2900.100.40=1,16x107 KN/m; (chiều dày khác tính tương tự)

• EIbt= 2900x100x403/12=1,54x105 kNm2/m (chiều dày khác tính t.tự)

Trang 21

KHOẢ NG CÁ CH THANH CHỐ NG, NEO 4.0 m

• Thanh chống tường cừ đặtở độ sâu 3m và 7m tính từ mặt đất, được làm bằng thép hình chữ H 400 dày 1,5cm diện tích thanh 194cm2

• Thép cĩ modun đàn hồi Et=2100000 kg/cm2, thanh neo bằng thép hình H400

cĩ EA=21000x194=4,074x106 KN

Trang 22

Trang 23

Kết quả tính toán tường cừ dày 400

Trang 24

Trang 25

Kết quả tính toán chuyển vị

Ux tường d40cm

Ux tường d50cm

Ux tường d60cm

Ux tường d70cm

Ux tường d80cm

Trang 27

Ghi chú: Series 1: Trường hợp tường có chiều dày 0,4m

Series 2: Trường hợp tường có chiều dày 0,5m Series 3: Trường hợp tường có chiều dày 0,6m Series 4: Trường hợp tường có chiều dày 0,7m Series 5: Trường hợp tường có chiều dày 0,8m Kết quả tính toán momen trong trường hợp cuối cùng

Node X Y

Mtường d40cm

M tường d50cm

M tường d60cm

M tường d70cm

M tường d80cm [m] [m] [kNm/m] [kNm/m] [kNm/m] [kNm/m] [kNm/m]

Trang 29

Ghi chú: Series 1: Trường hợp tường có chiều dày 0,4m

Series 2: Trường hợp tường có chiều dày 0,5m Series 3: Trường hợp tường có chiều dày 0,6m Series 4: Trường hợp tường có chiều dày 0,7m

Trang 30

-Khi thay đổi chiều dày của tường chắn mà hệ chống vẫn giữ nguyên, áp lực đất tác dụng lên tường không đổi ta nhận thấy chuyển vị ở thân tường thay đổi lớn( Tại vị trí đáy hố đào, khoảng giữa 2 tầng chống), chuyển vị ở chân tường vẫn lớn nhất, do đó cần chú ý đến chiều dài của tường

- Khi thay đổi chiều dày của tường thì trọng lượng của tường tăng lên, momen tác dụng lên tường cũng tăng theo, lúc này ta cần xem xét đến chiều dày tường sao cho hàm lượng cốt thép trong tường không vượt quá qui định và chiều dày tường phải đảo bảo được yêu cầu chống thấm, yêu cầu về thuận tiện thi công

Trang 31

3.3 Bài toán dạng 3: Vấn để được xử lý là ảnh hưởng của các loại đất đến tường chắn

Trong trường hợp này chiều dày tường giữ nguyên, chiều cao tầng chống giữ ổn định, giả thiết tường nằm trong các loại đất khác nhau, tính chất cơ lý của đất thay đổi khảo sát sự thay đổi chuyển vị và momen tường;

*Chiều cao tầng chống 4.0m, tường dày 600, các loại đất gây áp lực lên

tường chắn có chỉ tiêu cơ lý giả định như sau: Ở đây ta xem tường cắm vào trong đất, đất chỉ có 1 lớp có chiều sâu không xác định, các chỉ tiêu cơ lý của đất được giả định

Các đặc trưng vật liệu của đất cát

Trọng lượng đơn vị đất trên nước ngầm γ dry 16 kN/m3Trọng lượng đơn vị đất dưới mực nước

Mô hình ảnh hưởng của đất cát

lên tường chắn

Trang 32

Các đặc trưng vật liệu của đất cát pha sét

Mô hình ảnh hưởng của đất cát

Pha sét lên tường chắn

Trang 33

Kết quả tính toán

Trang 34

Các đặc trưng vật liệu của đất sét pha màu vàng đỏ

Mô hình ảnh hưởng của

đất sét lên tường chắn

Kết quả tính toán

Trang 35

Kết quả tính toán chuyển vị

Phần tử nút X Y

Ux đất cát

Ux cát pha sét Ux đất sét

1 2736 20 34

(0,00061)

0,00447

0,00279 tuong

(0,00011)

0,00509

0,00439

0,00040

0,00571

0,00600

0,00090

0,00633

0,00761

0,00140

0,00695

0,00921

2 2843 20 32

0,00140

0,00695

0,00921 tuong

d60 2846 20 31,75

0,00166

0,00726

0,01002

0,00191

0,00758

0,01082

0,00216

0,00789

0,01162

Trang 36

tuong

0,00294

0,00885

0,01404

0,00346

0,00951

0,01566

0,00399

0,01017

0,01728

0,00453

0,01085

0,01892

4 2862 20 29

0,00453

0,01085

0,01892 tuong

0,00507

0,01156

0,02057

0,00563

0,01230

0,02227

0,00621

0,01309

0,02401

0,00684

0,01395

0,02584

5 2757 20 27

0,00684

0,01395

0,02584 tuong

d60 2686 20 26,75

0,00718

0,01442

0,02679

0,00754

0,01491

0,02777

0,00790

0,01541

0,02876

0,00826

0,01592

0,02977

6 2683 20 26

0,00826

0,01592

0,02977 tuong

d60 2434 20 25,75

0,00863

0,01643

0,03077

0,00900

0,01695

0,03179

0,00936

0,01746

0,03280

0,00972

0,01797

0,03380

7 2433 20 25

0,00972

0,01797

0,03380 tuong

0,01042

0,01896

0,03579

0,01108

0,01989

0,03772

2176 20 23,5

Trang 37

0,01171 0,02076 0,03959

0,01228

0,02157

0,04140

8 2175 20 23

0,01228

0,02157

0,04140 tuong

0,01282

0,02230

0,04314

0,01334

0,02297

0,04481

0,01383

0,02358

0,04643

0,01433

0,02415

0,04800

9 1991 20 21

0,01433

0,02415

0,04800 tuong

0,01482

0,02469

0,04952

0,01532

0,02520

0,05100

0,01583

0,02571

0,05243

0,01634

0,02621

0,05381

10 1721 20 19

0,01634

0,02621

0,05381 tuong

0,01687

0,02671

0,05514

0,01739

0,02720

0,05643

0,01792

0,02769

0,05766

0,01844

0,02818

0,05883

11 1517 20 17

0,01844

0,02818

0,05883 tuong

0,01895

0,02866

0,05994

0,01945

0,02913

0,06098

0,01993

0,02959

0,06196

Định dạng
Số trang	41
Dung lượng	428,91 KB