Nhận xét:
Pmax = 5309.30 (kN) < Rc,u = 5608.06 (kN). Pmin = 1436.24 (kN) > 0.
Cọc thỏa điều kiện không bị phá hủy.
7.10.3. Kiểm tra ổn định nền và độ lún dưới đáy khối móng quy ước Bảng 7.24. Bảng kiểm tra ổn định nền đất dưới đáy móng kiểm tra ổn định nền đất dưới đáy móng
Giá trị Kết quả
Góc ma sát trong trung bình của các lớp đất mà cọc đi qua
II,i l i II,tb l
i II,tb27.39
i là góc ma sát trong từng lớp đất dày li mà cọc xuyên qua
li là bề dày đoạn cọc trong lớp đất i
Kích thước khối móng quy ước
Chiều rộng Bqu (B d) 2Lc tan Bqu = 20.76 (m)
4 Lqu = 23.16 (m)
Chiều dài Lqu (L d) 2Lc tan Hqu = 41.8 (m) 4
Chiều cao Hqu = Lcọc + Hđài
Trọng lượng khối móng quy ước betong = 25 (kN/m3 )
Wqu = Pcọc + đài móng + Pđất sub,tb = 10.11 (kN/m3)
Pcọc + đài móng = [Vcọc + Vđài móng ]× betong Pđất = 203101.43 (kN) + Trọng lượng các lớp đất khối móng quy ước Wqu = 226745.68 (kN)
Pđất = Bqu×Lqu×Hqu× sub,tb
Tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên khối móng quy ước
Ntc103552.65(kN)
Ntt Mtt tt M xtc 54055.21 (kNm)
Ntc ; Mxtc x ; Mytc My
1.15 1.15 1.15 Mtc2961.50 (kNm)
y
Áp lực tiêu chuẩn tại đáy khối móng quy ước
Ptc NtcWqu 6ex 6ey Pmaxtc 718.06 (kN) 1 L B L B max qu qu qu qu Pmintc 656.20 (kN) tc Ntc W qu 6ex 6ey P tc 687.13(kN) P 1 tb L B L B min qu qu qu qu Với ex Mxtc ; ey Mytc Ntc W N tc W qu qu ex = 0.1637 Ptc Pmaxtc Pmintc ey = 0.009 tb 2
Khả năng chịu tải của nền dưới đáy khối móng quy ước
(Theo Mục 4.6.9 TCVN 9362-2012) m1 = 1.2, m2 = 1, ktc = 1 RII m1 m2ABqu II Bh 'II DcII II h0 A = 0.938, B = 4.751, D =
7.241 tc
k
+ m1, m2 (Tra bảng 15) và ktc Mục 4.6.11 II = 10.27 (kN/m3 )
+ A, B, D tương ứng với = 34.86 (tra Bảng 14, TCVN II’
= 10.11 (kN/m3)
9362-2012) h = 49.1 (m)
II, ’ lần lượt là trị trung bình trọng lượng lớp đất nằm h0 = 6.56 (m) phía dưới đáy móng quy ước và trong chiều sâu đặt cọc c = 39.8 (kN/m2) + c là trị tính tốn lực dính lớp đất nằm dưới đáy khối móng RII = 3335.04 (kN) + Chiều sâu đến nền tầng hầm là h0 = h - htd
Pmaxtc 1.2RII
Điều kiện Pmintc 0 thỏa, nên nền đất dưới khối móng quy ước thỏa điều kiện về ổn định. P tc R II
Kiểm tra lún khối móng quy ước:
Chia lớp đất dưới đáy khối móng quy ước thành nhiều lớp có chiều dày hi = 1 (m). Tính ứng suất gây lún cho đến khi nào thỏa điều kiện ibt 5 igl (vị trí ngừng tính lún).
ibt ibt 1 i hi ; igl k0i 0igl
Trong đó:
k0i tra bảng C.1, TCVN 9362 - 2012, phụ thuộc vào tỉ số L
qu và Z. B B qu qu 0bt W qu 471.71(kN / m2 ). B qu L qu 0gl Ntc 115.42(kN / m2 ). B qu L qu
Theo mục C.1.6, TCVN 9362 - 2012, độ lún tính theo phương pháp cộng tác dụng:
S β n σgl ×h i i=0 E i Trong đó: = 0.8 - Hệ số khơng thứ ngun. hi - Chiều dày lớp đất thứ i.
Ei - Mô đun biến dạng của lớp đất thứ i.
Bảng 7.25. Bảng tính lún móng MLT (X4-Y4)
Lớp hi (m) Zi (m) Z/B k0 i σibt σigl E σibt/σigl Si
phân tố [m] [m] [kN/m3] [kN/m2] [kN/m2] [kN/m2] [cm] 1 1 0 0.00 1 10.27 471.71 115.42 5366 4.09 0.017 2 1 1 0.05 0.997 10.27 481.98 115.07 5366 4.19 0.034 3 1 2 0.10 0.994 10.27 492.25 114.38 5366 4.30 0.051 4 1 3 0.14 0.991 10.27 502.52 113.35 5366 4.43 0.068 5 1 4 0.19 0.988 10.27 512.79 111.99 5366 4.58 0.085 6 1 5 0.24 0.985 10.48 523.27 110.31 4745 4.74 0.104 7 1 6 0.29 0.982 10.48 533.75 108.32 4745 4.93 0.122 8 1 7 0.34 0.979 10.48 544.23 106.05 4746 5.13 0.140 Tổng độ lún S 0.621
7.10.4. Kiểm tra xuyên thủng
Theo mục 6.2.5.4, TCVN 5574-2012, với kết cấu dạng bản chịu tác dụng của lực phân bố đều lên một diện tích hạn chế cần được tính tốn chống nén thủng theo điều kiện:
F F R u h h0 với u 2 h b 2c 0 c xt cx bt m m c c Trong đó: Fxt - Lực xuyên thủng, bằng tổng phản lực các cọc nằm ngoài tháp chống xuyên. Fcx - Lực chống xuyên.
= 1 - Hệ số lấy đối với bê tông nặng.
Rbt = 1.2 (Mpa) - Cường độ chịu kéo của bê tông. hc, bc - Lần lượt là chiều cao và bề rộng cột.
h0 = Hd - a = 2 - 0.05 = 1.95 (m) - Chiều cao tính tốn của móng.
c - Hình chiếu của đường nối giữa cột và hàng cọc đang xét trên mặt phẳng nằm
ngang. c S2 d2 b 2c 9.62 0.82 7.2 2 0.8(m). u m 43.9 (m). Fxt 6 Pmax 119085.55 kN . Fxt Fcx Rbt um h0 h c0 1 1.2 103 43.9 1.95 1. 0.958 250394.63(kN).
Cọc thỏa điều kiện xuyên thủng.
7.10.5. Tính cốt thép cho đài móng
Giả thiết agt = 50 (mm), h0 = h – a = 2000 – 50 = 1950 (mm).
Áp dụng cơng thức tính tốn: α = M , ξ=1- 1-2×α , A = ξ×Rb×b×ho. Rb ×b×ho2
m m s Rs
Hàm lượng cốt thép: hàm lượng bố trí phải thỏa điều kiện sau: μmin 0.05% μ= As
μmax ξR Rb
0.573 17
2.67%.
Moment theo phương layer A Moment theo phương layer B Hình 7.12. Moment đài móng MLT Bảng 7.26. Bảng tính thép đài móng MLT (X4-Y4) M3 Width As/1m Thép chọn As chọn μ Phương Strip [kNm] [m] [cm2] Ø a [cm2] [%] X trên -1402.78 1 19.93 22 100 38.01 0.19 X dưới 2875.15 1 41.34 25 100 49.09 0.25 Y trên -2471.88 1 35.42 22 100 38.01 0.19 Y dưới 655.29 1 9.25 25 100 49.09 0.25
CHƯƠNG 8. THIẾT KẾ TƯỜNG VÂY
THIẾT KẾ TƯỜNG VÂY
Cơ sở tính tốn
Thiết lập ban đầu
Lý thuyết tính tốn Xây dựng mơ hình
tính tốn Các cơ sở nghiên
cứu
Phương án thi công tường vây
Thông số tường vây, thanh chống
Phụ tải
Mực nước ngầm
Trình tự thi cơng
Số liệu đầu vào
Hệ số thấm k Module đàn hồi E ... Tổng hợp thơng số đầu vào Kết quả phân tích Mơ hình tính tốn
Kiểm tra chuyển vị Kiểm tra ổn định
chống trồi Tính tốn cốt thép
Thiết kế thanh chống Shoring
Lưu đồ 8.1. Tổng quan chương 88.1. Thiết lập ban đầu 8.1. Thiết lập ban đầu
Tính tốn hầm sử dụng mơ hình Mohr – Coulomb (mơ hình đàn hồi – dẻo).
Trạng thái ban đầu của mơ hình bao gồm trạng thái về áp lực nước lỗ rỗng và trạng thái ứng suất ban đầu trong nền đất.
8.2. Trạng thái áp lực nước lỗ rỗng
Nhìn chung, phần mềm Plaxis dùng ứng suất hữu hiệu để phân tích nên phân biệt rõ ràng giữa áp lực nước lỗ rỗng và ứng suất hữu hiệu.
Áp lực nước lỗ rỗng bao gồm hai thành phần: áp lực nước ở trạng thái ổn định (trạng thái tự nhiên ban đầu) và áp lực nước thặng dư: u u0 u.
Áp lực nước lỗ rỗng thặng dư xảy ra do tải trọng cơng trình gây ra.
Ở trạng thái ban đầu của cơng trình theo hồ sơ địa chất, mực nước ngầm được đo là nằm ngang và ổn định ở cao trình Z = -0.5m nên dễ dàng xác lập được trường áp lực nước trong tồn miền tính tốn theo quy luật thủy tĩnh.
8.3. Trạng thái ứng suất ban đầu trong nền đất
Trạng thái ứng suất này trong từng lớp đất chịu ảnh hưởng do trọng lượng và lịch sử chịu tải của nó. Ở trạng thái ban đầu, ta thương quan tâm đến ứng suất hữu hiệu theo phương đứng 'v0 và
' ' 'hiu
. Ta có: v0 i .
theo phương ngang h 0
K '
'
Trong đó:
i' - dung trọng của lớp đất thứ i. hi - chiều dày của lớp đất thứ i.
K0 - hệ số áp lực ngang ở trạng thái tĩnh. u - áp lực nước lỗ rỗng.
Trong mơ hình Mohr – Coulomb, nhân tố lịch sử chịu tải được diễn tả thông qua tỷ số tiền cố kết
OCR, để thiết lập trạng thái ứng suất ban đầu OCR ''p .
0
Theo kết quả nghiên cứu hệ số Ko của một số tác giả: Jáky (1948): K0 1 sin .
Alpan (1967): K0 OC K0 NC OCRm1 | m1 0.54exp Ip / 281 .
Tavenas et al (1975): K0 min 0.95 sin ' ; K0 max 0.95 sin ' OCR.
8.4. Xây dựng mơ hình tính tốn
Phần mềm Plaxis 2D được sử dụng để xây dựng mơ hình tính tốn. Lúc này, ta cần giải quyết các vấn đề sau:
Xây dựng mơ hình tường vây quy đổi dưới dạng tưởng cọc vây. Đưa ra các thông số đất nền phù hợp.
Đưa ra hệ thống tạo áp lực ngang phù hợp
Với các vấn đề trên, ta lựa chọn để đảm bảo các điều kiện sau:
Điều kiện 1: Tính cân bằng theo phương ngang và cân bằng trượt, tức đảm bảo điều kiện trượt tổng thể.
Điều kiện 2: Chuyển vị đỉnh và chuyển vị tường bụng tường vây trong giới hạn cho phép nhằm đảm bảo điều kiện phục vụ các cơng tình lân cận hố đào cũng như phải thỏa mãn điều kiện sử dụng, nhằm thỏa mãn khả năng sử dụng bình thường của cơng trình. Điều kiện 3: Tính bền về kết cấu và điều kiện ổn định nền (nếu có) đối với hệ thống tạo áp lực ngang.
Điều kiện 4: Tính bền về kết cấu của tường vây.
Điều kiện 5: Điều kiện về thủy động lực học liên quan đến thốt nước hố đào. Sau khi mơ hình được xây dựng, việc mô phỏng các giai đoạn thi công được tiến hành. Trong Plaxis Calculation, tùy chọn Staged Construction được chọn để mơ phỏng q trình thi cơng tường, đặt tải, đào đất, hạ mực nước ngầm, lắp đặt thanh chống,…
Song song với quá trình đào đất là quá trình hạ mực nước ngầm từ bên trong hố móng. Việc này sẽ được thực hiện trong phần Staged Construction, khi chọn mục Water Pressure, lúc đó ta gán cao trình của mực nước bên trong hố móng khoảng 0.5-1m, rồi tiến hành tính áp lực nước lúc này.
Chọn vị trí khảo sát chuyển vị, ứng suất rồi tiến hành bài toán.
8.5. Các cơ sở nghiên cứu8.5.1. Modun biến dạng đất 8.5.1. Modun biến dạng đất
Giáo sư Braja M.Das của trường đại học Illinois giới thiệu trong tác phẩm của ông, năm 1984, đặc trưng biến dạng của một số loại đất thông dụng trong bảng dưới đây:
Bảng 8.1. Module biến dạng một số loại đất theo nghiên cứu của giáo sư M.Das
Loại đất Module biến dạng E (Mpa) Hệ số Poisson
Cát rời 10.35– 24.15 0.20 – 0.40 Cát chặt vừa 17.25– 27.60 0.25 – 0.40 Cát chặt 34.50– 55.20 0.30 – 0.45 Cát lẫn đất bột 1.035– 17.25 0.20 – 0.40 Cát sỏi 69.00 – 172.50 0.15 – 0.35 Sét mềm 2.07– 5.18 0.20 – 0.50 Sét dẻo trung bình 5.18 – 10.35 0.20 – 0.50 Sét cứng 10.35– 24.15 0.20 – 0.50 8.5.2. Hệ số phần tử tiếp xúc Rinter
Phần tử tiếp xúc được gắn liên kết với bề mặt của tường, nhằm xét đến ảnh hưởng tương tác qua lại giữa tường và đất xung quanh. Thơng số diễn tả đặc tính này là Rinter, hệ số giảm cường độ sức chống cắt giữa bề mặt tường và đất xung quanh so với sức chống cắt nội tại của đất rời.
Bảng 8.2. Bảng tra hệ số Rinter
Loại vật liệu tiếp xúc Rinter
Cát và thép 0.6-0.7
Sét và thép 0.5
Cát và bê tông 1.0-0.8
Sét và bê tông 1.0-0.7
Đất và Lưới địa kỹ thuật 1
Đất và vải địa kỹ thuật 0.9-0.5
8.5.3. Hệ số Poisson
Đây là thông số ảnh hưởng đến biến dạng của đất nền.Tuy nhiên, do không yêu cầu nên trong hồ sơ khảo sát địa chất khơng có giá trị poisson. Ta sử dụng bảng tổng hợp của các nhà nghiên cứu.
Bảng 8.3. Bảng tra hệ số PoissonLoại đất Loại đất Cát rời 0.2-0.4 Cát có độ chặt trung bình 0.25-0.4 Cát chặt 0.3-0.45 Sét mềm 0.15-0.25 Sét có độ cứng trung bình 0.2-0.5 Đất và vải địa kỹ thuật 0.9-0.5
8.5.4. Hệ số thấm kx, ky
k w
Xác định kx, ky: Cv a v 1 e0 ky .
k x 2ky
Không cần nhập hệ số thấm trong các trường hợp:
DRAIN: không tạo ra áp lực nước lỗ rỗng thặng dư, phù hợp với đất cát, thốt nước hồn tồn do hệ số thấm cao.
Khơng thay đổi chiều cao cột nước.
8.5.5. Hệ số góc giãn nở
Theo manual của Plaxis: với đất có <30 . với đất có >30 .
8.6. Phương án thi công tường vây
8.6.1. Thơng số tường vây cọc khoan nhồi đường kính 400mm
Dựa vào địa chất và chiều sâu tầng hầm, chọn cọc khoan nhồi D400, chiều dài 15m.
Bảng 8.4. Thông số tường vây cọc khoan nhồi D400 cho 1m bề rộng
Mô tả Ký hiệu Đơn vị Giá trị
Loại vật liệu tác động - - Elastic
Module đàn hồi E kN/m2 3.00E+07
Độ cứng dọc trục EA = 3/1.2(EAcoc) kN/m 9.42E+06
Độ cứng kháng uốn EI = 3/1.2(EIcoc) kNm2/m 9.60E+04
Trọng lượng w kN/m/m 6.45
8.6.2. Thông số hệ thanh chống Shoring và KingpostHệ thanh chống H350×350×12×19. Thép sử dụng làm thanh chống có mác CCT42 có: Hệ thanh chống H350×350×12×19. Thép sử dụng làm thanh chống có mác CCT42 có: Module đàn hồi: E = 2.1 ×106 (kN/m2). Cường độ tính tốn: f = 2450 (kG/cm2). Giới hạn chảy: fy = 1350 (kG/cm2). Bảng 8.5. Thơng số thanh chống H350×350×12×19
Đặc trưng chịu lực Ký hiệu
Tính chất vật liệu Material type
Độ cứng dọc trục EA
Bước chống Ls
8.6.3. Phụ tải mặt đất (Load surcharge)
Giá trị Linear Elastic 3.58E6 12.9 Đơn vị - kN m
Tính tốn phụ tải dựa vào đặc điểm của các cơng trình hiện hữu liền kề và tải trọng thiết bị thi cơng xung quanh hố đào.
Tải trọng cơng trình liền kề và thiết bị thi công được qui đổi thành tải phân bố đều với cường độ lấy q = 15 (kN/m2) và cách mép ngoài tường vây là 1.0 (m), đặt tại mặt đất tự nhiên.
8.6.4. Mực nước ngầm
MNN tại cao trình -0.500. Được hạ thấp hơn so với cao trình hố đào trong các giai đoạn thi cơng tại cao độ -2.500, -4.800, -8.100.
8.6.5. Trình tự thi cơng tầng hầm
Sinh viên lựa chọn biện pháp thi công Bottom Up.
Cao trình mặt đất hiện hữu là 0.000.
Cao trình MNN -0.500. Các giai đoạn thi công:
Giai đoạn 1: Thi công tường vây cọc nhồi D400 sát nhau và đặt tải trọng. Giai đoạn 2: Hạ mực nước ngầm từ -0.500 đến -2.500.
Giai đoạn 3: Đào đất đến cao độ -1.500.
Giai đoạn 4: Lắp hệ thanh chống 1, H350×350×12×19, tại cao độ -0.500. Giai đoạn 5: Hạ cao độ MNN từ -2.500 đến -4.800.
Giai đoạn 6: Đào đất đến cao độ -3.800.
Giai đoạn 7: Lắp hệ thanh chống 2, H350×350×12×19, tại cao độ -2.800. Giai đoạn 8: Hạ MNN từ -4.800 đến -8.100.
8.7. Số liệu đầu vào
Các lớp đất cọc tường vây đi qua gồm:
Lớp 1: Sét dẻo, màu nâu đỏ-xám trắng, trạng thái dẻo cứng - cứng. Lớp 2a: Sét pha, màu xám trắng, trạng thái nửa cứng.
Lớp 2: Cát bụi, màu nâu vàng, trạng thái chặt vừa.
8.7.1. Tính tốn hệ số thấm k
Cơng tác tiến hành đổ nước trong hố khoan được tiến hành tại hố khoan BH1, BH2, BH3, BH4.
Mỗi giếng kết cấu đổ nước thí nghiệm nằm cách hố khoan thăm dị khoảng 1m.
Hố khoan BH2-BH4: Tiến hành nghiên cứu hệ số thấm của cát pha lẫn sạn sỏi laterit, trạng thái dẻo cứng-nữa cứng từ 1.0m dến 9.5m.
Hố khoan BH1-BH3: Tiến hành nghiên cứu hệ số thấm của lớp cát pha từ 9.5m đến 15.0m.
Bảng 8.6. Kết quả các hố khoan đổ nước thí nghiệm
Chiều Đường Chiều Đường Chiều Đường
Số hiệu Độ sâu Độ sâu đặt dài kính cao kính dài kính
ơng ống hố khoan (m) ống lọc (m) ống ống ống ống lắng lắng lọc lọc tạo áp tạo áp cát cát BH1 10 5 9 4 0.06 1 0.06 1 0.06 BH2 10 5 9 4 0.06 1 0.06 1 0.06 BH3 15 10 14 4 0.06 1 0.06 1 0.06 BH4 15 10 14 4 0.06 1 0.06 1 0.06
Thí nghiệm đổ nước trong hố khoan (theo M.E Harr, Mc Graw-Hill - 1962): phương pháp cột nước hạ thấp dần là quan trắc tiến hành hạ thấp cột nước theo thời gian sau khi đổ nước vào trong hố khoan đến chiều cao H1.
D D ln( 2 L )
Hệ số thấm tương đương K được xác định theo biểu thức: K D .
8 L T
Trong đó:
K - Hệ số thấm (m/ph). D - đường kính ống lọc