CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN CHO TƯỜNG CHẮN BẢO VỆ THÀNH HỐ ĐÀO BẰNG CỌC XI MĂNG ĐẤT
3.3 Các yếu tố phá hoại tường gia cố hố đào cọc ximăng - đất
3.3.6 Phá hoại do dòng thấm khi hạ mực nước ngầm để thi công
Trong quá trình thi công đào đất hố móng hoặc thi công đào đất các công trình ngầm khác. Khi gặp các lớp đất không ổn định như đất cát, đất yếu dưới nền, đất yếu có kết cấu rời rạc… xuất hiện mối nguy hại do dòng thấm xảy ra khi mực nước ngầm
hạ thấp nhân tạo tạm thời. Lượng nước ngầm có áp chảy vào hoặc thấm vào hố đào không chỉ gây khó khăn cho việc đào đất mà còn dễ tạo ra nguy cơ sụt lở đất, trồi nước, giảm khả năng chịu lực của đất nền do dòng chảy có áp tạo nên khi thi công hạ mực nước ngầm.
Đối với các công trình có mực nước ngầm cao thì việc hạ thấp mực nước ngầm để thi công hố đào sâu là một vấn đề khó khăn cần giải quyết. Bởi vì khi bơm hạ thấp mực nước ngầm xuất hiện sự chệnh lệch cột nước giữa trong và ngoài hố đào rất cao.
Do đó dòng nước (dòng có áp) có xu hướng đẩy ngang thân tường và luồng dưới chân tường để vào bên trong hố đào. Khi với lưu lượng thoát nước càng lớn thì dòng nước vào bên trong hố đào có áp lực càng lớn.
Sự cố công trình tại tòa nhà Pacific đường Nguyễn Thị Minh Khai Quận 1 làm sụt toàn bộ khu nhà gần 100m2 gồm 1 trệt, 1 lầu là văn phòng của Tạp Chí Khoa Học và Xã Hội thuộc Viện Khoa Học và Xã Hội vùng Nam Bộ, Số 49, Nguyễn Thị Minh Khai, Phường Bến Nghé, Quận 1 TP. HCM. Nguyên nhân sự cố là: Trong quá trình thi công đổ bêtông có tồn tại một lổ thủng với đường kính 20cm ở độ sâu 20m so với mặt đất cho nên khi gặp hiện tượng xói ngầm cát theo dòng chảy làm cho địa tầng khu vực công trình lân cận bị rỗng và sụp.
Hình 3.34 Sự cố công trình tòa nhà Pacific Nguyễn Thị Minh Khai Quận 1
Sự cố công trình cao ốc văn phòng Sài Gòn Residences góc đường Thi Sách- Nguyễn Siêu Quận 1, tp.HCM làm chấn động mạnh và nghiêng chung cư Cosaco số 5, Nguyễn Siêu, Phường Bến Nghé, Quận 1, Tp.HCM, lề đường bị lún sụt một hố sâu 4m x 6m ngay trước chung cư. Nguyên nhân là khi thi công gặp mực nước ngầm và chưa có biện pháp thi công hợp lý.
Hình 3.35 Sự cố công trình cao ốc văn phòng Sài Gòn Residences
Sự cố xây dựng cao ốc Sài Gòn M&C làm cho 2 nhà lân cận công trình trên đường Hàm Nghi bị sụp lún và nứt nẻ. Nguyên nhân là sụt đất do tường vây bị thủng.
• Nhận xét và kết luận
Đối với tường cọc ximăng - đất là một kết cấu chịu lực kém hơn so với các loại kết cấu tường cọc bản khác. Cho nên các cơ chế phá hoại cho loại tường cọc ximăng - đất diễn biến rất nhanh và rất phức tạp.
Ngoài ra khi thiết kế hay thi công các công trình có sử dụng các loại cấu kiện này cần phải nghiên cứu, khảo sát, tính toán chính xác các cơ chế phá hoại chính cần phải tìm hiểu them một số tác động khác như: động đất và một số điều kiện tự nhiên khác để tránh các sự cố đáng tiếc có thể xảy ra cho công trình.
CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG VÀ PHÂN TÍCH CÁC YẾU TỐ PHÁ HOẠI TƯỜNG BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS 2D
4.1 Giới thiệu chung về phần mềm plaxis 2D
Phần mềm Plaxis được xây dựng dựa trên lý thuyết biến dạng, lý thuyết dòng chảy ngầm và lý thuyết cố kết trong cơ học đất. Từ các lý thuyết trên trong cơ học đất người ta sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn và quy tắc lấy tích phân cho các phần tử khác để mô phỏng và tính toán nội lực cho các kết cấu ngầm trong đất của các công trình dân dựng, giao thông, thủy lợi …
Các quan điểm sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn trong Plaxis a. Mô hình bài toán
Hình 4.1 Mô hình bài toán phần tử hữu hạn trong Plaxis.
b. Lưới phần tử
Sử dụng phần tử tam giác 6 nút.
Hình 4.2 Mô hình chia lưới phần tử trong Plaxis c. Chuyển vị
Đối với phần tử tam giác 6 nút (nội suy bậc 2)
Hình 4.3 Phần tử tam giác 6 nút.
2 5 4
2 3 2 1
0 a x a y a x a xy a y
a y)
u(x, = + + + + + (4.1)
2 5 4
2 3 2 1
0 b x b y b x b xy b y
b y)
v(x, = + + + + + (4.2)
Hay viết cách khác
[N][u]
u N u N u N u N u N u N
u = 1 1+ 2 2 + 3 3 + 4 4 + 5 5 + 6 6 = (4.3)
[N][v]
v N v N v N v N v N v N
v= 1 1+ 2 2 + 3 3 + 4 4 + 5 5 + 6 6 = (4.4) Tương tự đối với phần tử 15 nút (đa thức bậc 4)
4 15 1
0 a x ... a y a
y)
u(x, = + + + (4.5)
4 15 1
0 b x ... b y b
y)
v(x, = + + + (4.6)
[N][u]
u N u N u N u N u N u N
u= 1 1+ 2 2 + 3 3+ 4 4 + 5 5 + 6 6 = (4.3) [N][v]
v N v N v N v N v N v N
u= 1 1+ 2 2+ 3 3 + 4 4 + 5 5 + 6 6 = (4.4) d. Biến dạng suy ra từ hàm chuyển vị (đối với phần tử 6 nút)
y a x 2a δx a
εxx = δu = 1+ 3 + 4 (4.7)
y 2b x b δx b
εyy =δv= 2 + 4 + 5 (4.8)
)y b (2a )x 2b )(a a δx (b
δv δy
εxy =δu + = 1+ 2 4+ 3 + 5+ 4 (4.9) e. Quan hệ giữa chuyển vị và biến dạng
BUe
ε= (4.10) Trong đó B là ma trận quan hệ giữa chuyển vị và biến dạng
⎥⎥
⎥
⎦
⎤
⎢⎢
⎢
⎣
⎡
=
xy yy xx
ε ε ε
ε ;
⎥⎥
⎥⎥
⎥⎥
⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢
⎢⎢
⎢⎢
⎢⎢
⎣
⎡
=
6 6 1 1
e
V U ...
...
V U
U (4.11)
f. Quan hệ ứng suất và chuyển vị
Định luật Hooke Cε
σ= (4.12) C: ma trận độ cứng của vật liệu.
⎥⎥
⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢
⎢⎢
⎣
⎡
− −
−
= +
2 2ν 0 1
0
0 ν 1 ν
0 0
ν 1 ν) 2νν)(
- (1
C E (4.13)
Trong đó: E: mođun đàn hồi kN/m2).
ν : Hệ số Possion.
g. Ma trận độ cứng vật liệu
Pe: lực nút (do lực khối và lực mặt của phần tử).
Quan hệ giữa lực nút và chuyển vị nút
e e
e*U P
K = (4.14) Trong đó Ke ma trận độ cứng phần tử.
∫
= B CBdν
Ke T (4.15) C: ma trận độ cứng vật liệu
B ma trận tương quan giữa biến dạng và chuyển vị
⎥⎥
⎥⎥
⎥⎥
⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢
⎢⎢
⎢⎢
⎢⎢
⎣
⎡
=
6y 6x 1y 1x
e
P P ...
...
P P
P (4.16)
* Trong cơ đất, ứng suất và biến dạng là hai thành phần chính cần phải xác định được trong quá trình tính toán nền móng và các công trình ngầm.
Xét về mặt ứng suất: Xét một phân tố đất chịu tác dụng của trọng lượng bản thân và tải trọng ngoài tác dụng vào. Chúng ta xét trên một mặt phẳng đi qua khối đất
có hai thành phần ứng suất: ứng suất pháp σn và ứng suất tiếp τ trên mặt phẳng đó.
Nếu xét trên ba mặt phẳng thẳng góc nhau đi qua một điểm O của khối phân tố đất M.
thì trạng thái ứng suất lúc này là tenxơ ứng suất có các thành phần sau:
[ ] ⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢
⎢
⎣
⎡
=
z zy
zx
yz y
yx
xz xy
x
σ τ
τ
τ σ
τ
τ τ
σ
σ (4.17)
Nhưng xét về khía cạnh các mặt phẳng này thẳng góc với nhau thì chỉ có một và các thành phần ứng suất tồn tại chỉ có một là thành phần ứng suất pháp chính σ không có thành phần ứng suất tiếp.
[ ]
⎥⎥
⎥
⎦
⎤
⎢⎢
⎢
⎣
⎡
=
z y
x
σ 0
0
0 σ
0
0 0
σ
σ (4.18)
Các trục ứng suất pháp cũng là trục ứng suất chính. Nếu quy ước (mô hình vòng tròn Morh) σ1 >σ2 >σ3: Tacó: σ1ứng suất chính cực đại,σ3ứng suất chính cực tiểu, σ2ứng suất chính trung gian. Các ứng suất bấc biến bậc 1,2,3 (khi hệ trục tọa độ x,y,z quay bất kỳ hướng nào thì các thành phần này không đổi).
3 2 1
1 σ σ σ
I = + + (4.19) )
σ σ σ σ σ σ (
I2=− 1 2 + 2 3+ 3 1 (4.20)
3 2 1
3 σσ σ
I = (4.21) Trong cơ học đất thành phần ứng suất pháp và ứng suất tiếp trung bình được xác định như sau:
3 ) I σ σ 3(σ
σtb =1 1+ 2 + 3 = 1 (4.21)
2 1 3 2 3 2 2 2 1
tb (σ σ ) (σ σ ) (σ σ )
2
σ = 1 − + − + − (4.22)
2 2 1
tb 2I 6I
τ = − (4.23)
Nhưng trong thực tế đất là môi trường rời và theo Terzaghi nhận định rằng ứng xử của đất do một tác động nào đó cũng đều được chi phối bởi ứng suất có hiệu σ' và được định nghĩa là hiệu số giữa ứng suất tổng σ và áp lực nước lỗ rỗng u.
u σ
σ'= − (4.24 a) Vì áp lực lỗ rỗng không ảnh hưởng đến sức chống cắt nên có thể viết lại:
u)tgφ (σ
τ= − (4.24b)
[ ] ⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢
⎢
⎣
⎡
=
z zy
zx
yz y
yx
xz xy
x
σ τ
τ
τ σ
τ
τ τ
σ σ
⎥⎥
⎥
⎦
⎤
⎢⎢
⎢
⎣
⎡
−
⎥⎥
⎥
⎦
⎤
⎢⎢
⎢
⎣
⎡
=
u 0
0
0 u
0
0 0
u σ' τ
τ
τ σ' τ
τ τ
σ'
z zy
zx
yz y
yx
xz xy
x
(4.25) Xét về mặt biến dạng: Dưới tác dụng của tải trọng làm thai đổi cấu trúc đất, cấu trúc hạt đất được sắp xép lại theo một quy luật nhất định gọi là biến dạng của đất. Tùy theo từng loại đất khác nhau mà mỗi loại đất có các đặc điểm biến dạng khác nhau.
Trong đất ngoài biến dạng đàn hồi còn có biến dạng dư. Biến dạng dư xuất hiện trong trường hợp cất tải (vẽ hình). Khi chịu tác dụng tải trọng, khối phân tố đất M bị biến dạng và trạng thái biến dạng tại một điểm được xác định bằng ma trận biến dạng sauP:
[ ]
⎥⎥
⎥⎥
⎥⎥
⎥
⎦
⎤
⎢⎢
⎢⎢
⎢⎢
⎢
⎣
⎡
=
z zy zx
yz y
yx
xz xy
x
ε 2γ γ 1 2 1
2γ ε 1
2γ 1
2γ γ 1 2 ε 1
ε (4.26)
Cũng như các thành phần ứng suất chính thì biến dạng chính cũng có các thành phần như sau:
[ ]
⎥⎥
⎥
⎦
⎤
⎢⎢
⎢
⎣
⎡
=
3 2
1
ε 0
0
0 ε
0
0 0
ε
ε (4.27)
Và biến dạng thể tích được xác định dựa vào biểu thức sau:
εz
ε ε ε ε ε
εv = 1+ 2+ 3 = x + y + (4.28) 4.2 Bài toán ví dụ cụ thể
Mục đích xây dựng các ví dụ cụ thể là: nghiên cứu, xây dựng các yếu tố chính làm ảnh hưởng tới biến dạng, chuyển vị của tường và đất nền tại khu vực thi công dựa trên phần mềm mô phỏng plaxis 2D, phần mềm Sap2000, phương pháp tính toán cổ điển.
Các yếu tố đầu vào cho các bài toán ví dụ Mô hình thiết kế hố đào
Hình 4.4 Mặt cắt hố đào Hình 4.5 Bố trí cọc cho tường Tiêu chuẩn áp dụng:
TCXDVN 385: 2006 “Gia cố nền đất yếu bằng cọc xi măng”.
22 TCN 207-92 “Tiêu chuẩn thiết kế công trình cảng biển”
TCXDVN 194: 2006 “Nhà cao tầng – Công tác khảo sát địa kỹ thuật”
Thông số kỹ thuật:
Chiều sấu hố đào H = (m) thay đổi cho tất cả các phương án (từ 1-8).
Tải trọng ngoài q = kN/m2 thay đổi cho tất cả các phương án (từ 1-8).
Chiều dài tường thiết kế là: D = 9.0 (m) cho tất cả các phương án (từ 1-8).
Đường kính cọc tường d = 1000 (mm) cho tất cả các yếu tố. Trừ yếu tố 6 (d thay đổi từ 0.6mặ1.2m).
Độ sâu mực nước ngầm tại Code: - 1.0 (m) cho tất cả các yếu tố. Trừ yếu tố 2 (thay đổi từ -2.0m ặ -5.0m).
Hàm lượng xi măng trong cọc là : 220kg/m3 cho tất cả các yếu tố. Trừ yếu tố 5 (thay đổi từ 150kg/m3 ặ 240kg/m3).
Độ cứng khi nén EA = 52333KN/m2 cho tất cả các yếu tố. Trừ yếu tố 6,7.
Độ cứng khi uốn EI = 3270 KN/m2 cho tất cả các yếu tố. Trừ phương án 6,7.
Các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất tại khu vực hố đào thuộc địa chất công trình Pacific, Quận 1, Tp.HCM đã được khoan khảo sát và thí nghiệm.
Đặc trưng địa chất
Bảng 4.1 Đặc trưng vật liệu của lớp đất 1 có chiều dày 16.7 (m).
Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị
1 2 3 4
Khối lượng đơn vị đất trên mực nước ngầm γdry 15.8 kN/m3 Khối lượng đơn vị đất dưới mực nước ngầm γwet 16.1 kN/m3
Hệ số thấm theo phương ngang kx 0,021 m/ng. đ
Hệ số thấm theo phương dọc k y 0,021 m/ng. đ
Môđun đàn hồi (không đổi) Eref 4400 kN/m2
Hệ số Possion ν 0.35 -
Lực dính (không đổi) c 7.3 kN/m2
Góc ma sát trong ϕ 8.27 0
Góc trương nở ψ 0 0
Hệ số giảm cường độ Rinter 1 -
Bảng 4.2 Đặc trưng vật liệu của lớp đất 2 dày 16 (m)
Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị
1 2 3 4
Khối lượng đơn vị đất trên mực nước ngầm γdry 20.2 kN/m3 Khối lượng đơn vị đất dưới mực nước ngầm γwet 20.4 kN/m3
Hệ số thấm theo phương ngang kx 0,00578 m/ng. đ
Hệ số thấm theo phương dọc k y 0,00578 m/ng. đ
Môđun đàn hồi (không đổi) Eref 5300 kN/m2
Hệ số Possion ν 0.27 -
Lực dính (không đổi) c 14.1 kN/m2
Góc ma sát trong ϕ 27.58 0
Góc trương nở ψ 0 0
Hệ số giảm cường độ Rinter 1 -
Bảng 4.3 Đặc trưng vật liệu của lớp đất 3 dày 16 (m)
Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị
1 2 3 4 Khối lượng đơn vị đất trên mực nước ngầm γdry 20.9 kN/m3
Khối lượng đơn vị đất dưới mực nước ngầm γwet 21.02 kN/m3
Hệ số thấm theo phương ngang kx 0,016 m/ng. đ
Hệ số thấm theo phương dọc k y 0,016 m/ng. đ
Môđun đàn hồi (không đổi) Eref 5500 kN/m2
Hệ số Possion ν 0.32 -
Lực dính (không đổi) c 8,04 kN/m2
Góc ma sát trong ϕ 21.3 0
Góc trương nở ψ 0 0
Hệ số giảm cường độ Rinter 1 -
Bảng 4.4 Đặc trưng vật liệu của tường chắn cọc ximăng - đất (kết quả thí nghiệm) hàm lượng ximăng 220 kg/m3
Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị
1 2 3 4
Độ cứng khi nén EA 52333 kN/m
Độ cứng khi uốn EI 3270 kNm2/m
Bề dày tương đương của tường d 1.0 m
Trọng lượng tường W 0.5 kN/m/m
Hệ số possion ν 0,25 -
4.2.1 Các yếu tố nghiên cứu
YẾU TỐ 1: Khảo sát khả năng chịu lực của tường chắn đất sơ đồ: có neo, không neo bằng phương pháp.
x Lý thuyết cổ điển.
x Phần mềm Sap 2000.
x Phần mềm plaxis 2D.
Các yếu tố đầu vào: mô hình tính toán, tiêu chuẩn áp dụng, thông số kỹ thuật như trên.
Phương pháp cổ điển: Giả thuyết rằng tường từ mặt đất nạo vét đến mặt đất tự nhiên coi như là phần tử dầm chịu áp lực đất ngang và áp lực nước. Phần tường từ mặt nạo vét trở xuống xem như dầm trên nền đàn hồi tuyến tính và được mô phỏng bằng mô hình Winkler. Ta có phương trình tính toán moment tại độ sâu z.
3 bd
0 3 0 3 0 b bd 3 0 b 2 bd
z D
α C H M B Iψ E α A Iy E α
M = − + + (4.29)
A3, B3, C3, D3 tra bảng G3 TCXD 205 của Bộ Xây Dựng.
I E α Kb
b c
bd = : Hệ số biến dạng.
bc: chiều rộng quy ước của cọc (tường). Với bc=d+1m khi d>0.8m, bc=d+0.5m khi d ≤0.8m.
ze: chiều sâu tính đổi. Với ze =αbdz.
HM 0 HH 0
0 H δ M δ
y = + (chuyển vị ngang tại cao trình đáy hố đào).
MM 0 MH 0
0 H δ M δ
ψ = + (góc xoay cao trình đáy hố đào).
0 b 3 bd
HH A
I E α δ = 1
0 b 2 bd MH
HM B
I E α δ 1
δ = =
0 b bd
MM C
I E α δ = 1
A0, B0, C0: Tra bảng G2 TCXD 205 của Bộ Xây Dựng.
Lực cắt H0 là lực cắt của tường tại độ sâu đáy hố đào.
Moment M0 là moment uốn của tường tại độ sâu đáy hố đào.
K =3000 kN/m4 hệ số nền cho đất sét, á sét dẻo mềm tại z = 0 m.
Bảng 4.5 Kết quả tính toán giá trị moment cho hệ tường không neo theo lý thuyết.
Độ sâu (m) 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 4.849 5.981 6.830 7.962 Moment (kN.m) 0.00 0.00 0.35 8.77 30.9 92.87 53.17 15.1 -18.8
Kết quả đối với hệ tường không neo
Hình 4.6 Biểu đồ moment cho hệ tường không neo theo phương pháp tính tay
-40 -20 0 20 40 60 80 100
0123456789
M (kNm)
Z(m)
Bảng 4.6 Kết quả tính toán giá trị moment cho hệ tường có neo tính theo lý thuyết.
Độ sâu (m) 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 4.85 5.98 6.83 7.96 Giá trị moment
(kN.m) 0.0 0.35 -5.1 2.16 25.9 45.49 27.82 5.33 -12.0
Kết quả đối với hệ tường có neo
Hình 4.7 Biểu đồ moment cho hệ tường có neo theo phương pháp lý thuyết 14.377KN
P P
Fneo = a − p =
Kết luận: Từ các số liệu tính toán từ công thức trên ta thấy đa phần các dữ liệu được lấy từ thực nghiệm, chỉ có thể áp dụng cho những điều kiện địa chất khuôn mẫu điển hình mà thôi. Cho nên, phương pháp lý thuyết cổ điển này không có độ chính xác cao và khụng thể ỏp dụng cho điều kiện địa chất phức tạp của luận văn này ặPhương pháp tính toán theo lý thuyết cổ điển không khả quan.
-20 -10 0 10 20 30 40 50
0123456789
M(KN.m)
Z(m)
Dùng phần mềm Sap 2000: Theo Bowles xem tường làm việc như dầm trên nền đàn hồi, ứng dụng hệ số nền Bowles, kết hợp với Sap.2000 để tính toán moment uốn cho tường chắn.
Công thức tính toán hệ số nền như sau:
Z]
N γ N B γ 0.5 40[cN
Ks = c+ γ+ q (4.30) Chia độ sâu từ dưới mặt nạo vét trở xuống chân tường thành các đoạn có chiều dài 1.0 m ứng với các Ksi .
Bảng: 4.7 Giá trị hệ số nền theo độ sâu của hệ tường có neo tính theo lý thuyết.
Độ sâu (m) 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 Ks(kN/m2) 2269.1 2758.8 3248.4 3738.1 4227.7 4717.3 Bảng 4.8 Giá trị moment theo của hệ tường không neo và có neo tính theo phần mềm Sap 2000.
Hệ tường không neo Hệ tường có neo
Hình 4.8 Biểu đồ phân phối moment cho tường không neo tính bằng phần mềm Sap2000
Hình 4.9 Biểu đồ phân phối moment cho tường có neo Tính phần mềm Sap.2000
-20 0 20 40 60 80
0123456789
M(kN.m)
Z(m) Z(m)
M(kN.m)
NHẬN XÉT
Ks: hệ số nền.
c: lực dính của đất
γ: Trọng lượng riêng cuả đất phía trên điểm tính ks
φ: góc ma sát trong của đất D: chiều sâu tính ks
B: bề rộng cọc.
Các giá trị Nc; Nq; Nγ tra bảng theo φ .
Thứ nhất: Từ đó cho thấy, các số liệu Nc; Nq; Nγ lấy theo thực nghiệm chỉ phù hợp với một số điều kiện địa chất đơn giản nhất định. Các số liệu này lại phụ thuộc vào gúc ma sỏt trong φ. Cho nờn, khi khảo sỏt địa chất khụng chớnh xỏc ặ Nc; Nq; Nγ
không chính xác.
Thứ hai: Khi tính hệ số nền Ks bài toán được mô phỏng bằng Sap 2000 xa rời với thực tế làm việc.
KẾT LUẬN
Từ hai vấn đề này cho thấy phương pháp sử dụng phần mềm Sap 2000 để tính toán tường chắn đất là không phù hợp, độ chính xác không cao và xa rời thực tế của bài toỏn ặ khụng nờn sử dụng Sap 2000 để giải bài toỏn này.
Dùng phần mềm Plaxis 2D để mô phỏng bài toán
Hình 4.10 Mô hình tường không neo
Excel Plaxis
Hình 4.11 Biểu đồ phân phối moment tường không neo M(kN.m)
Z(m)
-15 -10 -5 0 5 10
0123456789
Hình 4.12 Mô hình tường có neo q = 10 (kN/m2), D = 9.0 (m)
Excel Plaxis Hình 4.13 Biểu đồ phân phối moment tường có neo
M(kN.m)
-12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4
0123456789 Z(m)
NHẬN XÉT
Đối với phần mềm Plaxis: Phương pháp tính toán này dựa trên lý thuyết biến dạng, lý thuyết cố kết trong cơ đất, lý thuyết cân bằng áp lực đất. Sau đó người ta dùng phương pháp phần tử hữu hạn, quy tắc lấy tích phân cho các phần tử để mô phỏng và tính toán nội lực cho kết cấu. Bài toán được phân tích rất gần với thực tế làm việc của tường, độ chính xác, cao. Cho nên, việc sử dụng phần mềm Plaxis để mô phỏng và tính toán tường chắn đất là hợp lý và có độ chính xác cao so với hai phương án còn lại.
Biểu đồ so sánh ba phương pháp: tính bằng lý thuyết, phần mềm Sap.2000, phần mềm Plaxis 2D.
Hình 4.14 Moment tường không neo Hình 4.15 Moment tường có neo
Ghi chú:
Phương pháp tính bằng lý thuyết
Phương pháp tính bằng phần mềm Sap.2000 Phương pháp tính bằng phần mềm Plaxis 2D
-20 -10 0 10 20 30 40 50
00.5123456789
-40 -20 0 20 40 60 80 100
00.5123456789
KN.
m m
KN.
KIẾN NGHỊ
Từ kết quả nhận xét cho yếu tố 1: Ta thấy phương pháp dùng phần mềm plaxis 2D để tính toán nội lực của tường chắn cọc xi măng – đất thì có độ chính xác, độ tin cậy cao hơn so với hai phương án còn lại. Cho nên, trước khi tính toán, thiết kế, thi công kết cấu ngầm nói chung và kết cấu tường chắn đất cọc ximăng - đất trong việc gia cố hố đào sâu nói riêng. Chúng ta cần phải phân tích các tác động bên trong và bên ngoài ảnh hưởng tới cấu kiện một cách chính xác và hiệu quả nhất. Từ đó chúng ta lựa chọn phương pháp tính toán thật kỹ gần với thực tế làm việc của cấu kiện. Nhằm hạn chế sai sót, hư hỏng trong quá trình làm việc của cấu kiện.
Đồng thời trong luận văn này, Plaxis 2D là phần mềm chính để phân tích và tính tính toán các yếu tố phá hoại chính cho tường chắn cọc ximăng - đất.
YẾU TỐ 2: Khảo sát sự biến thiên
• Ứng suất của đất nền.
• Chuyển vị theo phương ngang Ux
• Moment uốn M.
trong kết cấu tường cọc ximăng - đất không neo khi thay đổi tải trọng ngoài.
Các yếu tố đầu vào: mô hình tính toán, tiêu chuẩn áp dụng, thông số kỹ thuật như trên.
Sử dụng số liệu đặc trưng địa chất ở bảng (4.1), (4.2), (4.3) và đặc trưng vật liệu tường chắn cọc ximăng - đất ở bảng (4.4).
Tải trọng ngoài thay đổi từ 0 kN/m2 đến 30 kN/m2 (tải trọng phá hủy). Độ rộng phân bố tải trọng ngoài là 5 m.