Những vấn đề trong thiết kế kết cấu tường cừ .TS. BÙI VIỆT ĐÔNG. TS.NGUYỄN ĐỨC MẠNH

PHỐI HỢP GIỮA CÔNG TY CPTV CẢNG – KỸ THUẬT BIỂN & BỘ MÔN XD CẢNG - ĐƯỜNG THỦY, ĐHXD HỘI THẢO KHOA HỌC ÁP DỤNG CÔNG NGHỆ VÀ TIÊU CHUẨN MỚI TRONG KHẢO SÁT, THIẾT KẾ VÀ KHAI THÁC CƠNG TRÌNH CẢNG CHUN ĐỀ Những vấn đề thiết kế kết cấu tường cừ TS B Ù I V IỆT ĐÔNG TS NGUY ỄN ĐỨC MẠ NH TP HỒ CHÍ MINH, 25/12/2017 NỘI DUNG BÁO CÁO 1.Tổng quan thiết kế tường cừ 2.Phương pháp phần tử hữu hạn 3.Vấn đề lựa chọn mơ hình phân tích 4.Trao đổi NỘI DUNG BÁO CÁO Ứng xử đất – tường cừ nào? Lựa chọn phương pháp thiết kế? Lựa chọn thông số đất để thiết kế điều kiện Việt Nam? TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ TƯỜNG CỪ Ứng xử đất – tường cừ nào? Làm để tính tốn? Phương pháp tính nên chọn? TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ CƯỜNG CỪ Chiều sâu trước tường Quá trình thi công cừ Đất San lấp Tải trọng Chống đỡ, neo Nước Tường 1.1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ CƯỜNG CỪ ▪ Là vấn đề phức tạp, bao gồm: trình dỡ tải – chất tải; ▪ Đất luôn trạng thái biến dạng dẻo (Delattre, 2004); ▪ Tồn 04 vùng có ứng xử khác xung quanh cừ Zhu and Liu (1994) 1.1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ CƯỜNG CỪ 1.1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ Phương pháp cổ điển Phương pháp hệ số Phương pháp phần tử hữu hạn Phương pháp kinh nghiệm TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ CƯỜNG CỪ Grande (1998) ▪ So sánh phương pháp cổ điển phương pháp hệ số nền: - Trong trường hợp, phương pháp cổ điển cho giá trị lớn hơn; 1.2 SO SÁNH CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ CƯỜNG CỪ 1.3 tính tốn phương pháp 1.2.So SOsánh SÁNHkết CÁC PHƯƠNG PHÁP TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ CƯỜNG CỪ Phương pháp cổ điển thường cho giá trị nội lực lớn mô men lực cắt Giá trị nội lực phương pháp hệ số hay phần tử hữu hạn không chênh nhiều; Biến dạng tường cừ nhỏ phương pháp cổ điển, lớn với phương pháp phần tử hữu hạn; Chỉ có phương pháp phần tử hữu hạn tính tốn lún đất sau cừ; Khuyến nghị dùng phương pháp cổ điển hệ số giai đoạn phân tích ban đầu, phương pháp phần tử hữu hạn giai đoạn 1.3 KẾT LUẬN 10 GIẢI CỪ BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN • Có thể tính tốn thành vấn đề riêng: mà nước sinh tĩnh tải tác dụng lên tường (tương tự phương pháp trước); • Nước ảnh hưởng đến trình cố kết: cần sử dụng pp PTHH 2.3 ĐẤT DƯỚI NƯỚC 14 GIẢI CỪ BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN Holt and Griffith, 1992 Chiều cao đào theo vận tốc đào hệ số thấm 2.3 ĐẤT DƯỚI NƯỚC 15 GIẢI CỪ BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN ▪ Gồm hai kiểu: kiểu khối (solid) kiểu dầm (beams); ▪ Đối với phần tử dầm: hình dạng mơ hình khác nhiều hình dạng thực tế; ▪ Về mặt học: ứng suất tiếp đất lên tường có xu hướng; ▪ Mô men kết cấu lớn trường hợp phần tử dầm; 2.4 PHẦN TỬ CỪ 16 GIẢI CỪ BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN 2.5 LIÊN KẾT VỚI HỆ KẾT CẤU NEO-CHỐNG 17 GIẢI CỪ BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN Xem xét có kể đến tiếp xúc đất tường 2.6 VẤN ĐỀ TIẾP XÚC ĐẤT VÀ TƯỜNG 18 GIẢI CỪ BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN 2.6 MƠ HÌNH 2D HAY 3D 19 LỰA CHỌN MƠ HÌNH PHÂN TÍCH Mơ hình lựa chọn phân tích gì? Các thơng số lựa chọn? 20 LỰA CHỌN MƠ HÌNH PHÂN TÍCH Mục tiêu phân tích: - Chuyển vị tường cừ; - Nội lực cừ (mô ment, lực cắt); - Lún đất sau cừ Kết phân tích phụ thuộc: - Kiểu phân tích - Mơ hình ứng xử đất; - Các thông số đất lựa chọn; 3.1 TỔNG QUAN 21 LỰA CHỌN MƠ HÌNH PHÂN TÍCH ĐẤT THỐT NƯỚC HAY KHƠNG THỐT NƯỚC ▪ - Phân tích kiểu nước: ▪ Phân tích kiểu khơng nước: Điều kiện phân Thoát nước - Hệ số thấm Khơng nhỏ; nước Hệ số thấm lớn; tích - Tốc độ chất tải cao; Tốc độ chất tải thấp; Ngắn hạn hạn khôngỨng hữu hiệu Ứng suất tổng - Chiều dài đường thấm lớn Ứng xử ngắn quásuất - Ứng ngắn hạnsuất cầnhữu phảihiệu xem xét quan Dài trọng hạn Ứng suất hữu xử hiệu Ứng đến Vermeer and Meier (1998) K: hệ số thấm (m/s); Eoed: mô đun biến dạng từ thí nghiệm nén trục khơng nở hông; D: chiều dài đường thấm; t=: thời gian xây dựng; U: độ cố kết 3.2 MƠ HÌNH PHÂN TÍCH 22 LỰA CHỌN MƠ HÌNH PHÂN TÍCH Ứng suất hữu hiệu • Kiểu A • Thơng số hữu hiệu: c’, ’, ’, E’, ’ • Kiểu B • Thơng số hữu khơng nước: c=cu, =0, =0 • Thơng số hữu hiệu:E’, ’ Ứng suất tổng • Kiểu C • Thông số tổng: c=cu, =0, =0 • Thông số khơng nước:Eu, u=0.495 3.2 MƠ HÌNH PHÂN TÍCH • Khi có đủ số liệu thí nghiệm; • Ứng xử đất luôn sinh ứng suất hữu hiệu; • Sự tăng lên cường độ kháng cắt q trình cố kết tính đến; • Phù hợp với mơ hình đất nâng cao • Sử dụng mà khơng có thơng số hữu hiệu đất; • Khơng phù hợp với mơ hình đất nâng cao (Soft Soil Soft Soil Creep) • Khơng có thông tin phân bố áp lực nước lỗ rỗng tăng 23 LỰA CHỌN MƠ HÌNH PHÂN TÍCH Các mơ hình đất: - Mơ hình Morh-Coulomb: mơ hình đàn dẻo hồn hảo (elastic perfect-plastic); - Mơ hình Hardening Soil Hardening Soil Small : xem xét phụ thuộc ứng suất độ cứng đất (soil stiffness) - Mơ hình Cam-Clay Cam-Clay cải tiến (SSC): dựa lý thuyết trạng thái giới hạn ứng xử cố kết thường đất sét; - Mơ hình Đất sét khơng nước - Undrained Soft soil (USC): đường ứng suất phụ thuộc ứng suất tổng 3.3 MƠ HÌNH ỨNG XỬ CỦA ĐẤT 24 LỰA CHỌN MƠ HÌNH PHÂN TÍCH 3.3 MƠ HÌNH ỨNG XỬ CỦA ĐẤT 25 LỰA CHỌN MƠ HÌNH PHÂN TÍCH Cắt phẳng (cố kết, thoát nước): c' - Lực dính nước (hữu hiệu)  ' - góc ma sát nước Cắt nhanh c - lực dính  - góc ma sát Thí nghiệm UU (khơng cố kết, khơng nước) cuu, uu 3.4 THƠNG SỐ ĐẦU VÀO Thí nghiệm CU (cố kết, khơng nước): ccu, cu c’cu, ’cu Thí nghiệm CD (cố kết, nước): c', phi' 26 LỰA CHỌN MƠ HÌNH PHÂN TÍCH THẢO LUẬN VỀ VIỆC SỬ DỤNG MƠ HÌNH - Mơ hình Morh Coulomb: sử dụng giai đoạn đầu phân tích, số liệu địa chất khơng đầy đủ; - Mơ hình HS HSS mơ hình nâng cao: khuyến nghị dùng – có đầy đủ số liệu; - Khi khơng đủ số liệu thí nghiệm: cần có phân tích tương quan số liệu có để đưa vào mơ hình tính 3.4 THƠNG SỐ ĐẦU VÀO 27 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ - Trong giai đoạn đầu dự án, sử dụng phương pháp tính tay hệ số - Phương pháp phần tử hữu hạn nên sử dụng cần phân tích sâu, với toán phưc tạp mà phương pháp khác khơng giải - Việc chọn mơ hình phân tích cần phải ý đến ứng xử thực tế đất, số liệu đầu vào có - Trong thiết kế, tùy theo mức độ quan trọng cơng trình mà kỹ sư thiết kế cần có u cầu thơng số địa chất đủ để phân tích tính tốn 28