Nghiên cứu ứng xử đất sau tường cọc bản áp dụng tính toán các công trình ven sông trong vùng đất yếu bằng phương pháp PTHH 06

Nghiên cứu ứng xử đất sau tường cọc bản áp dụng tính toán các công trình ven sông trong vùng đất yếu bằng phương pháp PTHH

NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG BÀI TOÁN CỤ THỂ

Trong chương này sẽ nghiên cứu áp dụng giải bài toán cụ thể với phần

mềm tự viết sau đó so sánh với kết qua của phần mềm “pile_wall” với kết đươc trích ra từ cuốn “ SAGE CRIP PUBLICATIO DIRECTORY”

của một số tác giả trong đó

BÀI TOÁN:

Bài được trích ra từ cuốn “Sage Crisp Publications Directory” do hai tác giả sau :”Powrie, W và Li,ESF ” xuất bản năm 1991 Bài toán được

mô tả như sau:

Tường được thi công bằng phương pháp top-down và được chống đỡ

bằng thanh chống tạm vàhiện nay phương pháp này được dùng rất phổ biến.Trong bài toán này tác giả dùng phần tử hữu hạn chương trình Sage Crisp để nghiên cứu sự ảnh hưởng các yếu tố lên sự ứng xử của tường

Tường chắn, một mặt bên được đào sâu 9 m trong đất quá cố kết xem hình 6.1

Hình 6.1 Mặt cắt ngang

Hình 6.2 Mô Hình tính toán

Hình 6.3 Sơ đồ tính toán

Các thông số của đất:

Các thông số dùng phân tích

0 (1 sinφ') φ

04468.4117.2239.5330.5380.8

Đặt trưng vật liệu của tường:

E=17x103 Mpaν’=0.15

γ=22 KN/m3

Thanh chống

EF/L= 5x105 KN/mCao độ thanh chống 4 m

Trường hợp 1

Tường dày 1.5m, chiều dài tường 18m

Kết quả quá trình phân tích của Powrie và Li như sau:

Moment (KNm/m)Lực thanh chống (KN/m)

Chuyển vị lớn nhất của tường(mm)

Kết quả phân tích từ chương trình tự viết

Hình 6.5 Biểu đồ moment

Hình 6.6 Biểu đồ Moment Mmax=1113.37 KNm/m

Hình 6.7 Biểu đồ lực cắt Qmax=538.88 KM/m

Hình 6.7 Biểu đồ lưc cắt Qmax=538.88 KN/m

Hình 6.8 Chuyển vị ngang của tường 21.733 mm

Hình 6.9 Trường chuyển vị

Trường hợp 2

Bề dày của tường giảm xuống từ 1.5m còn 1.25m

Kết quả quá trình phân tích của Powrie và Li như sau:

Moment (KNm/m)Lực thanh chống (KN/m)

Chuyển vị lớn nhất của tường(mm)

Kết quả phân tích từ chương trình tự viết

Hình 6.10 Lực thanh chống N=-806.33KN/m

Hình 6.11 Biểu đồ moment

Hình 6.9 Trường chuyển vị

Hình 6.12 Biểu đồ moment Mmax=996.59 KNm/m

Hình 6.13 Biểu đồ lực cắt Qmax=511.08 KN/m

Hình 6.15 Trường chuyển vị

Hình 6.14 Chuyển vị ngang của tường 19.435 mm

Chuyển vị lớn nhất của tường(mm)

Hình 6.16 Lực thanh chống Nmax=778.499 KN/m

Hình 5.17 Biểu đồ moment Mmax=1474.49 KN/m

Hình 6.18 Biểu đồ lực cắt Qmax=774.99 KN/m

Hình 6.19 Chuyển vị ngang lớn nhất của tường 27.553 mm

Thanh chống

EF/L= 5x105 KN/mCao độ thanh chống 4 m

Kết quả quá trình phân tích của Powrie và Li như sau:

Moment (KNm/m)Lực thanh chống (KN/m)

Chuyển vị lớn nhất của tường(mm)

Hình 6.22 Biểu đồ moment Mmax=1478.155 KNm/m

Hình 6.23 Biểu đồ lực cắt Qmax=645.6 KN/m

Hình 6.24 Chuyển vị ngang cua tường 77.21 mm

Moment (KNm/m)Lực thanh chống (KN/m)

Chuyển vị lớn nhất của tường(mm)

Hình 6.27 Biểu đồ moment Mmax=1104.35KNm/m

Hỉnh 6.28 Biểu đồ lực cắt Qmax=535.98 KN/m

Hình 6.28 Biểu đồ lực cắt Qmax= 535.9 KN/m

Hình 6.29 Chuyển vị ngang của tường 21.67mm

Hình 6.30 Trường chuyển vị

Hình 6.31 Lực thanh chống Nmax=802.47 KN/m

PHAÀN III

CHÖÔNG 7

7-1 KẾT QUẢ THỰC HIỆNTrường

Theo POWRIE & LI

-Từ kết quả phân tích cho thấy sai số moment so với hai tác giả

Powrie và Li là khoảng 10 % cho nên độ chính xác của chương trình

là đáng tin cậy

-Bước đầu mô hình hoá được sự làm việc đồng thời của hệ kết cấu tường và đất nền theo mô hình Cam-Clay mang lại cho người kỹ sư cái nhìn đầy đủ hơn về ứng xử của cả hệ thống

-Kiểm chứng lại các kết quả nghiên cứu tính toán của hệ tường cọc bản trước đây, các kết quả của quá trình thi công ảnh hưởng đến nội lực của tường như : chuyển vị, môment , lực cắt…

các thông số đầu vào đối với bài toán dùng phương pháp PTHH là rất quan trọng

7-2 NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN VỀ TÍNH TOÁN TƯỜNG CỌC BẢN

a/ Nhân xét

-Khi giảm chiều dày của tường từ 1.5m xuống 1.25m (giảm đô cứng của tường ) kéo theo sự giảm môment tường khoảng 10 % , lực trong thanh chống giảm khoảng 3%

-Khi tăng hệ số áp lực ngang lên K0=2 môment tường tăng lên 32.44 % , đồng thời lực trong thanh chống tăng khoảng 45 %

- Khi tăng hệ số κ=0.032 (giảm độ ứng của đất ) môment tăng 32.76%, lực thanh chống tăng 14.47 %

-Giảm độ cứng thanh chống xuống 44% môment giam 0.8%,lưc thanh chống giảm 0.48%

b/Kết luận

-Việc chọn lựa mô hình đất phù hợp với loại đất là rất quan trọng nhằm phản ảnh gần chính xác sự làm việc của đất nền với thực tế.-Các thông số đầu vào để giải bài toán là rất quan trọng nó sẽ ảnh hưởng đến kết quả tính toán

- Cần phải xem xét tường cọc bản thi công như thế nào, trình tự thi công ra sao, thời gian thi công, cách thức hạ mực nước ngầm(nếu có),… thì trong quá trình tính toán phải mô phỏng được sự thi công đó do hình thức thi công khác nhau sẽ cho ta những kết quả khác nhau.-Độ cứng của đất ảnh hưởng đến kết quả tính toán

-Tải trọng thanh chống và momen uốn tường phụ thuộc vào hệ số áp lực ngang ban đầu là rất nhiều, hệ số áp lực ngang càng lớn thì

momen và lực thanh chống càng lớn

-Trong bài toán phân tích dùng PTHH việc tính trạng thái ứng suất ban là rất quan trọng, nếu trạng thái ứng suất ban đấu sai thì toàn bộ

suất ban đầu

-Đối với bài toán giải bằng phương pháp ma trận độ cứng tiếp tuyến thì việc chia ra nhiều bước giải cũng rất qua trọng nếu ta chia ra càng nhiều bước thi kết quả tính toán càng chính xác

7-3/HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO

Với thời gian thực hiện luân án có hạn, tác giả chỉ thực hiện moat phần nhỏ công việc nghiên cứu ứng dụng phương pháp PTHH (FEM) vào nghiên cứu tính toán bài toán địa cơ mà cụ thể là bài toán tường cọc bản Từ đó mở ra nhiều hướng nghiên cứu tiếp theo mà có thể tiếp tục thực hiện :

• Cần phải kiểm chứng nhiều hơn kết quả của chương trình với các công trình thực tế

• Chương trình chạy còn chậm so với một số phần mềm có sẵn như Plaxis ,Sage crisp,… tốn nhiều thời gian do đó cần phải cải tiến thời gian giải chương trình

• Giao diện chương trình cần phải được cải tiến chưa vẽ lưới, chọn phần tử được bằng cách dùng chuột

• Chỉ có nghiên cứu một mô hình (mô hình Cam-Clay) cần phải đa dạng hóa mô hình như :Morh –Column , đàn hồi, đàn hồi tuyến tính,…

• Nghiên cứu thêm bài toán cố trong điều kiện không thoát nước, bài toán cố kết, bài toán từ biến

• Xây dựng phần tử tiếp xúc tối ưu hơn • Xây dựng lưới phần tử tam giác bậc cao

TÀI LIỆU THAM KHẢO

3 GS.TSKH.NGUYỄN VĂN THƠ - Tập bài giảng chương trình cao học “ Thổ chất và công trình” Đại học Bách Khoa TP.HCM.

4 GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG -Tập bài giảng chương trình cao học “Tường cọc bản” Đại học Bách Khoa TP.HCM.

5 TS CHÂU NGỌC ẨN- Tập bài giảng chương trình cao học “Ổn định nền” Đại học Bách Khoa TP.HCM.

6 TS NGÔ TRẦN CÔNG LUẬN -Tập bài giảng chương trình cao học” Ứng dụng FEM” Đại học Bách Khoa TP.HCM.

7 CHU QUỐC THẮNG (1997) -Phương pháp phần tử hữu hạn -

Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật.

8 A.B.FADEEV, Người dịch , NGUYỄN HỮU THÁI , NGUYỄN

UYÊN , PHẠM HÀ (1995)- Phương pháp phần tử hữu hạn trong địa cơ- Nhà xuất bản Giáo Dục

9 NGUYỄN HOÀI SƠN, ĐỖ THANH VIỆT, BÙI XUÂN LÂM-

Ứng dụng Matlab trong tính toán kỷ thuật- Nhà xuất bản ĐHQG

xuất bản xây dựng

13.A.M.BRITTO,M.J.GUNN-Critial state soil mechanics via finite elements- Ellis Horwood :Limited

14.JAMES EDMUNDS-Sage-Crisp-Uses Guide and Technical reference guide- Sage Engineering Ltd

LÝ LỊCH HỌC VIÊN

Quê Quán : Gò công- Tiền Giang

Hộ khẩu thường trú : 37 Đồng Khởi, K.1, Phường 4, TX Gò Công, Tiền Giang.

Tel: 073 843 539-091 8384 576.

QUÁ TRÌNH HỌC TẬP

1996.2001 : Học tại trường ĐH Bách Khoa TP HCM Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng

2001.2002 : Công Tác tại Công Ty Cổ Phần Xây Dựng Hoà

Bình

2002 –2004 : Học viên cao học ĐH Bách Khoa TP.HCM