Phân tích ảnh hưởng của hoạt tải xe tác động vào tường chắn đất của hố đào

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN KHẮC DŨNG PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA HOẠT TẢI XE TÁC ĐỘNG VÀO TƯỜNG CHẮN ĐẤT CỦA HỐ ĐÀO Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng Mã số: 60580211 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN KHẮC DŨNG PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA HOẠT TẢI XE TÁC ĐỘNG VÀO TƯỜNG CHẮN ĐẤT CỦA HỐ ĐÀO Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng Mã số: 60580211 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2018 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TP.HCM Cán hướng dẫn khoa học: TS LÊ TRỌNG NGHĨA Cán chấm nhận xét 1: GS TS TRẦN THỊ THANH Cán chấm nhận xét 2: TS PHẠM VĂN HÙNG Cán chấm nhận xét 3: TS NGUYỄN NGỌC PHÚC Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP.HCM ngày 13 tháng 07 năm 2018 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: Chủ tịch hội đồng: PGS TS LÊ BÁ VINH Thư ký hội đồng: TS ĐỖ THANH HẢI Ủy viên Phản biện 1: GS TS TRẦN THỊ THANH Ủy viên Phản biện 2: TS PHẠM VĂN HÙNG Ủy viên Hội đồng: TS NGUYỄN NGỌC PHÚC Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG PGS TS LÊ BÁ VINH TS LÊ ANH TUẤN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN KHẮC DŨNG MSHV: 1670170 Ngày, tháng, năm sinh: 25/11/1987 Nơi sinh: Bình Định Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng Mã số: 60580211 I TÊN ĐỀ TÀI: Phân tích ảnh hưởng hoạt tải xe tác động vào tường chắn đất hố đào II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nhiệm vụ: Phân tích ảnh hưởng hoạt tải xe tác động vào tường chắn đất hố đào Nội dung : Phần mở đầu Chương 1: Tổng quan Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 3: Giá trị quan trắc Chương 4: Tính tốn mơ Chương 5: Kết luận kiến nghị III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 15/01/2018 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 17/06/2018 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS LÊ TRỌNG NGHĨA TP HCM, ngày tháng năm 20 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TS LÊ TRỌNG NGHĨA PGS TS LÊ BÁ VINH TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG TS LÊ ANH TUẤN i LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, xin chân thành cảm ơn đến quý thầy cô mơn Địa Nền móng, khoa Kỹ thuật Xây dựng, trường đại học Bách Khoa TP.HCM truyền đạt cho nhiều kiến thức quý báu Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy TS Lê Trọng Nghĩa Thầy định hướng cho nội dung luận văn thạc sĩ dẫn nhiệt tình kiến thức chuyên môn lý thuyết thực tiễn Bên cạnh đó, tơi xin gửi lời tri ân tới TS Thân Trọng Trần Hoan giúp đỡ thực đề tài Cuối cùng, gởi lời biết ơn tới gia đình tơi, bạn bè tơi đồng nghiệp ủng hộ, động viên nhiều thời gian qua Tp Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng năm 2018 Học viên NGUYỄN KHẮC DŨNG ii TÓM TẮT Tường chắn đất tầng hầm chịu tác động gây tải trọng tải trọng khối đất, áp lực nước ngầm, tải trọng công trình lân cận, tải trọng phương tiện giao thơng di chuyển đường gần với tầng hầm, tải trọng thi công bên công trường xung quanh hố đào tầng hầm Trong trình quan trắc hệ giằng chống hố đào, số ghi nhận nêu việc ứng suất hệ giằng chống tăng đột biến có đồn xe chạy ngang qua gần hố đào, sau ứng suất giảm lại vùng cân Về mặt định tính, hoạt tải xe cịn có ảnh hưởng động vào tường chắn đất hố đào, bên cạnh ảnh hưởng tĩnh xét tính tốn phổ biến Cơng trình Lakeside Towers, có tầng hầm, 70 Nguyễn Văn Linh, phường Tân Thuận Tây, quận 7, TP.HCM lựa chọn để nghiên cứu Tải tác động tính tốn với trường hợp, bao gồm trường hợp tải tĩnh trường hợp tải động Kết nghiên cứu rằng:  Giá trị ứng suất hệ giằng tăng 25% xét đến ảnh hưởng động tải trọng xe  Vận tốc xe chạy khoảng 10 km/h đến 30 km/h gây tác động lớn lên tường chắn đất  Khi tính tốn tốn thi cơng tầng hầm, nằm sát đường có xe tải nặng chạy người thiết kế cần xem xét chọn phương án:  Phương án 1: Áp dụng nhân thêm hệ số ảnh hưởng tải động xe 1.25, lên kết tính tốn tốn tĩnh  Phương án 2: Tính tốn thêm toán động tải xe, kết hợp vào giá trị tính tốn tốn tĩnh iii ABSTRACT Retaining wall of a basement is affected by many loads such as the mass of soil, the pressure of groundwater, the load of adjacent buildings, the load of vehicles when moving on the road near the basement, construction loads inside a site and around an excavation During the observation of the shoring system of the excavation, that the stress in the brace suddenly increases when the vehicle passes near the excavation, and then stress reduces to the equilibrium In qualitative term, vehicle performance has also the dynamic impact on the retaining wall, beside the static impact as seen in the popular calculation Lakeside Towers project, a two-basement building, at 70 Nguyen Van Linh street, Tan Thuan Tay ward, District 7, HCMC was selected to study The impact load is calculated in two cases, including the static case and the dynamic case Research results show that:  The stress in the brace can increase by 25% considering the dynamic impact of the vehicle load  The speed of about 10 km/h to 30 km/h will cause great impact on the retaining wall  When calculating the construction method of basement, near the road with heavy trucks, a designer should consider choosing one option:  Option 1: Apply multiplicative coefficients by the dynamic load of the vehicle by 1.25, on the calculation results of the static analysis  Option 2: Calculate the dynamic analysis of the vehicle load, combine to the calculated value of the static analysis iv LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác Tơi xin chịu trách nhiệm cơng việc thực Tp Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng năm 2018 Học viên NGUYỄN KHẮC DŨNG v MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii ABSTRACT .iv LỜI CAM ĐOAN .v MỤC LỤC vi DANH MỤC HÌNH ẢNH viii DANH MỤC BẢNG xi KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT xii PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu đề tài Phương pháp nghiên cứu Tính thực tiễn đề tài Giới hạn nghiên cứu đề tài CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Thực trạng nghiên cứu nước 1.2 Nhận xét chương 11 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 12 2.1 Lý thuyết đàn hồi tuyến tính 12 2.2 Mơ hình tải động 12 2.3 Sự truyền tải động môi trường liên tục đàn hồi đẳng hướng 17 2.4 Nhận xét chương 17 CHƯƠNG QUAN TRẮC CƠNG TRÌNH 18 3.1 Giới thiệu cơng trình .18 3.2 Thiết kế biện pháp thi công 18 3.3 Bố trí quan trắc .31 3.4 Quan trắc ứng suất hệ giằng 32 3.5 Giá trị quan trắc 38 3.6 Nhận xét chương 62 vi CHƯƠNG TÍNH TỐN MƠ PHỎNG 63 4.1 Tính tốn biện pháp thi cơng hố đào 63 4.2 Tính tốn áp lực động tải xe 83 4.3 Tính tốn ứng suất hệ giằng 104 4.4 So sánh kết tính tốn mơ giá trị quan trắc .109 4.5 Nhận xét chương 112 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 113 5.1 Kết luận 113 5.2 Kiến nghị 113 TÀI LIỆU THAM KHẢO .114 vii Luận văn thạc sĩ GVHD: TS Lê Trọng Nghĩa clc % Xoa man hinh %% Input % Constants/ Hang so E = 3.2e6; % Module dan hoi (N/m2) nu = 0.495; % He so Poisson rho = 1500; % Khoi luong rieng (kg/m3) G = E/(2*(1+nu)); % Module cat (N/m2) psisig = 2/sqrt((1-nu)*(2-nu)); psie = sqrt((2-nu)/(1-nu)); delta = 0.1; % He so nhot H = 6.15; % Chieu sau dao (m) L = 20; % Khoang cach tu tuong vay den vi tri dat tai (m) omega1 = pi/2/H*sqrt(G/rho); % Tan so goc cua dat H1 = 5.45; % Khoang cach tu he giang den cao trinh dao H2 = 2.95; % Khoang cach tu he giang den cao trinh dao %% Calculate/ Tinh toan % Preliminary/ Co ban xi = L/H; eta = linspace(0,H/H,101); % Chia 100 khoang, ma tran [1x101] vitkmh ma tran f [1x101] omega vitms = linspace(0,100,101); % Van toc xe tu den 100 (km/h), [1x101] = 0.45*vitkmh; % Tan so xe gay len mat duong, ma tran = 2*pi*f; % Tan so goc cua xe, ma tran [1x101] = vitkmh/3.6; % Van toc xe (m/s), ma tran [1x101] vectK = linspace(0,100,101); % Tao vector so tu nhien lien tiep, ma tran [1x101] vectN = 2*vectK+1; % Tao vector so tu nhien le, ma tran [1x101] vect1N = 1./(2*vectK+1); % Tao vector nghich dao cua so tu nhien le, ma tran [1x101] matNN = ones(length(omega),1)*vectN; % Ma tran [101x101] phiN = omega'*vect1N./omega1; LambdaN = 1-(phiN.^2/(1+1i*delta)); alphaN = pi/2/psie*( sqrt(LambdaN).*matNN ); % Sigma for jomega = 1:length(omega) F3(jomega)=0; Fq(jomega)=0; M(jomega)=0; for jeta = 1:length(eta) % Tinh ap luc dat don vi len tuong vay vectSinN= sin(pi/2*eta(jeta)*vectN); sigmaN(jomega,jeta) = -(8*psisig/pi^2) * (1+1i*delta)* sum ( HVTH: Nguyễn Khắc Dũng Trang 100 Luận văn thạc sĩ GVHD: TS Lê Trọng Nghĩa vectSinN.*(vect1N.^2) / (1phiN(jomega,:).^2+1i*delta).* ( (sqrt(LambdaN(jomega,:))).* exp(alphaN(jomega,:).*xi) ) ) ; % Tinh ap luc dat len tuong vay sigma(jomega,jeta) = -(8*psisig/pi^2) *(rho*H*vitms(jomega).^2)* (1+1i*delta)* sum ( vectSinN.*(vect1N.^2) / (1phiN(jomega,:).^2+1i*delta).* ( (sqrt(LambdaN(jomega,:))).* exp(alphaN(jomega,:).*xi) ) ) ; if jeta