Phân tích chuyển vị và nội lực trong tường chắn và hệ dầm sàn khi thi công tầng hầm bằng phương pháp semi top down

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRẦN NGUYỄN HỒNG LN PHÂN TÍCH CHUYỂN VỊ VÀ NỘI LỰC TRONG TƯỜNG CHẮN VÀ HỆ DẦM SÀN KHI THI CÔNG TẦNG HẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP SEMI-TOP-DOWN LUẬN VĂN THẠC SĨ XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG & CƠNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH, tháng 05 năm 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRẦN NGUYỄN HỒNG LN PHÂN TÍCH CHUYỂN VỊ VÀ NỘI LỰC TRONG TƯỜNG CHẮN VÀ HỆ DẦM SÀN KHI THI CÔNG TẦNG HẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP SEMI-TOP-DOWN Chun ngành: XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG & CÔNG NGHIỆP Mã số chuyên ngành: 60580208 LUẬN VĂN THẠC SĨ XÂY DỰNG Cán hướng dẫn khoa học TS LÊ TRỌNG NGHĨA TP HỒ CHÍ MINH, tháng 05 năm 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan luận văn “PHÂN TÍCH CHUYỂN VỊ VÀ NỘI LỰC TRONG TƯỜNG CHẮN VÀ HỆ DẦM SÀN KHI THI CÔNG TẦNG HẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP SEMI-TOP-DOWN” nghiên cứu hướng dẫn khoa học thầy TS Lê Trọng Nghĩa Ngoài trừ tài liệu tham khảo trích dẫn luận văn này, tơi cam đoan toàn phần hay phần nhỏ luận văn chưa công bố sử dụng để nhận cấp nơi khác Khơng có sản phẩm/nghiên cứu người khác sử dụng luận văn mà khơng trích dẫn theo quy định Luận văn chưa nộp để nhận cấp trường đại học sở đào tạo khác Tất số liệu, kết phân tích tính tốn luận văn hồn tồn trung thực Tơi xin chịu trách nhiệm công việc thực Tp HCM, ngày 15 tháng 05 năm 2018 Học viên Trần Nguyễn Hồng Ln ii LỜI CẢM ƠN Tơi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy TS Lê Trọng Nghĩa Thầy bảo hướng dẫn giúp tơi hình thành nên ý tưởng đề tài, hướng dẫn tơi cách tìm kiếm tài liệu, phương pháp tiếp cận nghiên cứu Thầy có nhiều ý kiến, nhận xét đóng góp quý báu giúp đỡ tơi suốt thời gian qua Ngồi ra, xin gửi lời cảm ơn đến tập thể lớp giúp đỡ nhiều trình thực luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô Khoa Xây dựng, trường Đại học Mở Tp.HCM tận tình giảng dạy truyền đạt kiến thức cho suốt thời gian học tập trường Mặc dù thân cố gắng nghiên cứu để hồn thiện, nhiên khả có hạng nên khơng thể khơng có thiếu sót định Kính mong Thầy dẫn thêm để em bổ sung kiến thức hoàn thiện thân Xin trân trọng cảm ơn Quý Thầy Cơ iii TĨM TẮT ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ Khi đào hầm khu vực nội thành đô thị, việc đánh giá ứng xử tường vây đến cường độ phân bố chuyển vị đất sau lưng tường phần quan trọng trình thiết kế, chuyển vị mức cho phép làm hư hại cơng trình lân cận gây nguy hiểm đến trình thi công phần hầm Để giảm chuyển vị đất xung quanh chuyển vị tường chắn tầng hầm hệ tường vây (Diaphram wall) hệ kết cấu sàn tầng hầm sử dụng kết cấu để giữ hố đào sâu nhiều ưu điểm Trong luận văn tác giả trình bày nghiên cứu cơng trình quận 1, TP Hồ Chí Minh có hệ tường vây (Diaphram wall) bao quanh thi công phương pháp Semi-Top-Down Để phân tích chuyển vị nội lực tường chắn hệ dầm sàn thi công tầng hầm phương pháp Semi-Top-Down Tác giả giải Bài tốn phân tích ngược sử dụng phần mềm PLAXIS 2D Etabs đồng thời dựa vào kết quan trắc thực tế chuyển vị ngang tường vây để đánh giá phù hợp mô thông số đầu vào Cùng với việc gia cường lỗ mở sàn tầng hầm phục vụ thi cơng cơng trình thực tế Từ tác giả rút kết luận mối liên hệ độ cứng đất với giá trị NSPT, sức chống cắt khơng nước SU hồ sơ khảo sát địa chất, gia cường chống tạm sàn vị trí có lỗ mở phục vụ thi công thi công tầng hầm phương pháp Semi-Top-Down Qua đó, hướng tới thiết kế tường vây hệ kết cấu chống đỡ thi công tầng hầm biện pháp Semi-Top-Down đạt yếu tố kinh tế an toàn cao, đồng thời dự báo chuyển vị ngang tường qua giai đoạn thi công cho cơng trình có địa chất quy mơ tương tự iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT LUẬN iii MỤC LỤC iv DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ viii DANH MỤC BẢNG xiii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Giới hạn đề tài Phương pháp nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Cấu trúc đề tài CHƯƠNG KHẢO SÁT TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu 1.2 Tổng kết nghiên cứu trước 1.2.1 Tình hình nghiên cứu giới 1.2.1.1 Tổng kết nghiên cứu Peck (1969) 1.2.1.2 Tổng kết nghiên cứu O’Rourke (1981) 1.2.1.3 Tổng kết nghiên cứu Clough and O’Rourke (1989 & 1990) 1.2.1.4 Tổng kết nghiên cứu Ou and Hsieh 1.2.1.5 Tổng kết nghiên cứu Gordon Tung-Chin Kung 1.2.1.6 Tổng kết nghiên cứu Chang Yu Ou đồng sự: Nghiên cứu cơng trình Taipei Enterprise National Center 11 1.2.2 Tình hình nghiên cứu nước 14 v 1.2.2.1 Tổng kết nghiên cứu Nguyễn Khánh Dư Lê Trọng Nghĩa 14 1.2.2.2 Tổng kết nghiên cứu PGS.TS.Châu Ngọc Ẩn, TS Lê Văn Pha: Tính tốn hệ kết cấu bảo vệ hố móng phương pháp xét làm việc đồng thời đất kết cấu 14 1.2.2.3 Tổng kết nghiên cứu PGS TS Nguyễn Minh Tâm, Ths Nguyễn Bửu Anh Thư: Nghiên cứu phương pháp tính áp lực đất phù hợp cho tường vây hố đào sâu .15 1.3 Tổng kết chương 15 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 16 2.1 Cơ sở lý thuyết ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn việc phân tích chuyển vị nội lực tường chắn 16 2.1.1 Các thơng số mơ hình Plaxis 16 2.1.1.1 Loại vật liệu đất “Drained, Undrained, Non-porous” 16 2.1.1.2 Dung trọng khơng bão hồ dung trọng bão hoà 17 2.1.1.3 Hệ số thấm 17 2.1.1.4 Thông số độ cứng đất 18 2.1.1.5 Thông số sức kháng cắt đất 19 2.2 Mơ hình đất sử dụng Plaxis 20 2.2.1 Mơ hình Hardening Soil 20 2.2.2 Những thông số đầu vào đất 24 2.2.2.1 Thông số E, ν 25 2.2.2.2 Hệ số thấm k đất 29 2.2.2.3 Giới hạn vùng nén mơ hình phân tích 30 2.2.2.4 Hệ số bề mặt tiếp xúc Rinter 31 2.2.2.5 Xác định hệ số mũ m 31 2.3 Lý thuyết kéo - nén tâm 31 2.3.1 Khái niệm 31 2.3.2 Ứng suất mặt cắt ngang 32 2.3.3 Biến dạng chịu kéo (nén) tâm 33 vi 2.3.4 Thí nghiệm kéo nén tâm vật liệu dòn 33 2.3.5 Khái niệm sàn phẳng chịu lực thi công hố đào phương pháp Top-Down 34 2.3.6 Các nhân tố ảnh hưởng đến độ cứng sàn theo phương ngang theo nhóm tác giả M Moeini1, B Rafezy2 and W P Howson 34 2.3.6.1 Bề dày sàn 34 2.3.6.2 Vị trí lỗ mở 35 2.3.6.3 Kích thước lỗ mở 35 2.4 Cơ sở lý thuyết ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn để xác định độ cứng theo phương ngang sàn tầng hầm: 37 2.4.1 Cơ sở lý thuyết ứng dụng phần mềm Sap, Etabs 37 2.4.2 Quan hệ ứng suất biến dạng, cách xác định modun độ cứng thực sàn có lổ mở thi cơng 37 2.5 Tổng kết chương 38 CHƯƠNG PHÂN TÍCH CHUYỂN VỊ VÀ NỘI LỰC TRONG TƯỜNG CHẮN VÀ HỆ DẦM SÀN KHI THI CƠNG TẦNG HẦM BẰNG PHƯƠNG PHÁP SEMITOP-DOWN CHO CƠNG TRÌNH THỰC TẾ KHÁCH SẠN MAJESTIC TẠI TP.HCM 39 3.1 Giới thiệu cơng trình 39 3.1.1 Tổng quan cơng trình nghiên cứu 39 3.1.2 Địa chất công trình 40 3.1.3 Trình tự thi cơng hố đào 44 3.2 PHÂN TÍCH CHUYỂN VỊ VÀ NỘI LỰC TRONG TƯỜNG CHẮN HỐ ĐÀO CƠNG TRÌNH THEO PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH NGƯỢC (BACKANALYSIS) 50 3.2.1 Chuyển vị ngang thực tế tường vây 50 3.2.2 Phân tích hố đào chương trình Plaxis 54 3.2.2.1 Thông số tường vây 55 3.2.2.2 Thông số đầu vào hệ chống tường vây tính tốn từ etabs 55 3.2.2.3 Tải trọng cơng trình xung quanh nhập vào mơ hình tính 64 vii 3.2.2.4 Q trình tính tốn mơ thi cơng hố đào 72 3.2.3 Kết tính tốn chuyển vị ngang mơ hình plaxis-so sánh kết tính tốn với quan trắc thực tế 80 3.2.4 Kết tính tốn Momen max mơ hình plaxis 89 3.2.5 Phân tích Nhận xét 92 3.2.5.1 Phân tích 92 3.2.5.2 Nhận xét 95 3.3 PHÂN TÍCH CHUYỂN VỊ VÀ NỘI LỰC TRONG HỆ DẦM SÀN 95 3.3.1 Phân tích chuyển vị nội lực hệ dầm sàn 96 3.3.1.1 Mơ hình tính tải trọng tác dụng 96 3.3.1.2 Kết chuyển vị trường hợp tính tốn 100 3.3.1.3 Kết nội lực trường hợp tính tốn 101 3.3.2 Nhận xét 105 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 106 TÀI LIỆU THAM KHẢO 108 viii DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Quan hệ độ lún khoảng cách đến tường vây Hình 1.2 Quan hệ độ lún khoảng cách đến tường vây loại đất (Clough and O’Rourke, 1989 & 1990) a:cát, b:sét cứng, c:sét mềm Hình 1.3 Mối quan hệ biến dạng lớn tường, độ cứng hệ chống hệ số an toàn chống trương nở Hình 1.4 Quan hệ độ lún khoảng cách đến tường vây (Ou and Hsieh,2000; Ou et al,2005) Hình 1.5 Thơng tin chi tiết 26 hố đào sâu thu thập từ vùng T2 K1 Hình 1.6 Ảnh hưởng độ cứng sàn đến biến dạng tường vây 10 Hình 1.7 Ảnh hưởng độ cứng chống đến biến dạng tường vây 10 Hình 1.8 Mối quan hệ chiều sâu hố đào gây biến dạng tường tối đa độ sâu hố đào cho phép phương pháp Top-Down Bottom Up 10 Hình 1.9 Mặt cơng trình Taipei Enterprise National Center 11 Hình 1.10 Mặt cắt hố đào cơng trình Taipei Enterprise National Center 12 Hình 1.11 Mối quan hệ hình dạng tường bị biến dạng tăng độ cứng chống (a) bước đào đầu tiên; (b) bước đào thứ 2; (c) bước đào thứ 12 Hình 1.12 Mối quan hệ hình dạng tường bị biến dạng giảm độ cứng chống (a) bước đào đầu tiên;(b) bước đào thứ 2;(c) bước đào thứ 13 Hình 1.13 Độ võng tường theo phương ngang độ lún bề mặt đất hố đào TNEC: (a) độ võng tường theo phương ngang (b) độ lún bề mặt đất 13 Hình 2.1 Quan hệ ứng suất biến dạng theo hàm Hyperbolic thí nghiệm nén trục thoát nước 21 Hình 2.2 Các đường cong dẻo ứng với giá trị trung bình khác 22 Hình 2.3 Định nghĩa mơ đun Eoedref thí nghiệm nén cố kết 23 Hình 2.4 Các mặt dẻo mặt phẳng (p-q) mơ hình HS 23 Hình 2.5 Mặt dẻo khơng gian ứng suất mơ hình HS (c=0) 24 Hình 2.6 Đường cong biến dạng có kể đến kết thúc giãn nở thí nghiệm trục thoát nước 24 Hình 2.7 Quan hệ Eu/ cu theo số OCR Ip (Duncan & Buchigani) 27 ... tế để phân tích chuyển vị nội lực tường chắn hệ dầm sàn thi công tầng hầm phương pháp Semi- Top- Down - Phân tích ảnh hưởng chuyển vị nội lực sàn tầng hầm vị trí lỗ mở đến chuyển vị nội lực tường. .. Chí Minh có hệ tường vây (Diaphram wall) bao quanh thi công phương pháp Semi- Top- Down Để phân tích chuyển vị nội lực tường chắn hệ dầm sàn thi công tầng hầm phương pháp Semi- Top- Down Tác giả... điểm phương pháp Semi- Top- Down thi công hố đào sâu Xác định chuyển vị nội lực tường chắn hệ dầm sàn Qua đó, Có biện pháp gia cố vị trí lỗ mở sàn tầng hầm phục vụ thi công thi công phương pháp SemiTop-Down