CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ TƯỜNG VÂY
C. TÍNH TOÁN THỰC HÀNH
II. THIẾT KẾ TƯỜNG VÂY TRONG GIAI ĐOẠN THI CÔNG
5. THÔNG SỐ THIẾT LẬP MÔ HÌNH
Chung cư Spirita có 14 tầng nổi và 2 tầng hầm, kích thước tầng hầm là 54m x 51,2m.
Tường vây lựa chọn có chiều dày 800.
Mặt bằng tầng hầm công trình
3200
300 300
8700
2450 300 2600 300 2450
HƯỚNG DI CHUYỂN Ô TÔ HƯỚNG DI CHUYỂN XE MÁY
LOÁI LEÂN XUOÁNG HAÀM
300 2450 3200 2450 300
3200
32002300
UP
UP
7000840060008400600084007000
6000 8400 8400 8400 8400 6000
54000
51200
8400
A B C D E F
1 2 3 4 5 6
F1
A1
1A 6A
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 226
b. Thiết lập chung
Sinh viên sử dụng phần mềm PLAXIS 2D v8.2 để mô phỏng tính toán tường vây.
Kết quả tính toán cho 1m chiều dài tường vây.
Chọn mô hình nền Morh – Coulomb cho tất cả các lớp đất.
Các lớp đất dính: dùng ứng xử không thoát nước (UnDrained).
Các lớp đất rời: thoát nước (Drained).
Mô đun biến dạng của từng lớp đất có thể có đƣợc từ: thí nghiệm trong phòng (nén một trục_Oedometer, nén ba trục), từ các thí nghiệm hiện trường (CPT, SPT), với các hệ số quy đổi và hiệu chỉnh đƣợc quy định trong các quy phạm. Trong bài, sinh viên lấy theo kết quả báo cáo khảo sát địa chất có đƣợc.
Mực nước ngầm ngoài hố đào giả định ổn định ở độ sâu -1,0m so với mặt đất tự nhiên. Mực nước ngầm trong hố đào được bơm hút, giả định luôn thấp hơn mặt đất tự nhiên 1m.
Hệ số Rinter kể đến mức độ thô ráp/trơn nhẵn của bề mặt tiếp xúc tường-đất chi phối sự làm việc đồng thời của tường và đất. Theo kinh nghiệm, với bề mặt bê tông – sét:
Rinter = 1,0 ÷ 0,7; với cát – bê tông: Rinter = 1,0 ÷ 0,8. Đơn giản, chọn Rinter = 0,8 cho tất cả các lớp đất.
Giải thích ý nghĩa của các ký hiệu dùng trong mô hình:
TT Thông số Ký hiệu Đơn
1 Mô hình vật liệu Model vị -
2 Dạng ứng xử Type -
3 Dung trọng trên mực nước ngầm
unsat kN/m3
4 Dung trọng bảo hoà sat kN/m3
5 Hệ số thấm theo phương x kx m/day
6 Hệ số thấm theo phương y ky m/day
7 Mô đun biến dạng Eref kN/m2
8 Hệ số poisson -
9 Hệ số tương tác đất – kết cấu Rinter -
10 Lực dính c kN/m2
11 Góc ma sát Deg
12 Góc giản nở Deg
c. Các thông số nền
TÊN
LỚP LOẠI ĐẤT BỀ DÀY (m) CAO TRÌNH ĐỈNH LỚP ĐẤT
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 227
TÊN
LỚP LOẠI ĐẤT BỀ DÀY (m) CAO TRÌNH ĐỈNH LỚP ĐẤT
A Cát san lấp 0,7 -0,3m
1 Sét pha, dẻo mềm 25,0 -1,0m
2B Sét pha dẻo cứng 1,6 -26,0m
2C Sét, nửa cứng 6,0 -27,6m
3 Cát pha dẻo 6,4 -33,6m
4 Sét, nửa cứng 3,1 -40,0m
5 Cát pha dẻo 8,5 -43,1m
6 Sét pha, nửa cứng 7,5 -51,6m
7 Cát pha dẻo 14,5 -59,1m
8 Sét pha, nửa cứng 2,8 -73,6m
9 Cát pha dẻo 14,2 -76,4m
Bài toán tường chắn chủ yếu xét các tác động và hệ quả của tác động theo phương ngang. Theo phương ngang, tường chủ yếu chuyển vị do đất bị nở ngang. Đúng nhất, cần chọn mô hình tính toán là Soft Soil để phân biệt đầy đủ quá trình dở và gia tải. Tuy nhiên, với số liệu địa chất chƣa đầy đủ, sinh viên chọn mô hình nền Morh – Coulomb cho tất cả các lớp đất. Thông số địa chất các lớp đất đƣợc khai báo nhƣ sau:
Lớp đất Type unsat sat kx ky Eref Rinter c
kN/m3 kN/m3 m/day m/day kN/m2 kN/m2 Deg Deg Lớp 1 UnDrained 14,80 14,9 1,0E-04 0,5E-04 1,08E+04 0,3 0,8 10,7 10,20 0,00 Lớp 2B UnDrained 19,50 19,9 1,0E-06 0,5E-06 6,45E+04 0,3 0,8 22,8 13,67 0,00 Lớp 2C UnDrained 18,80 19,0 1,0E-06 0,5E-06 7,44E+04 0,2 0,8 34,1 13,65 0,00 Lớp 3 Drained 20,20 20,6 1,0E-02 0,5E-02 1,25E+05 0,3 0,8 9,0 23,75 0,00 Lớp 4 UnDrained 19,90 20,1 1,0E-06 0,5E-06 8,13E+04 0,2 0,8 45,6 15,00 0,00 Lớp 5 Drained 19,60 19,9 1,0E-02 0,5E-02 8,56E+04 0,3 0,8 9,4 23,42 0,00 Lớp 6 UnDrained 19,80 20,0 1,0E-06 0,5E-06 6,85E+04 0,2 0,8 34,9 15,90 0,00 Lớp 7 Drained 20,10 20,5 1,0E-02 0,5E-02 1,24E+05 0,3 0,8 9,0 24,80 0,00 Lớp 8 UnDrained 20,00 20,2 1,0E-06 0,5E-06 7,60E+04 0,3 0,8 26,0 13,60 0,00 Lớp 9 Drained 20,2 20,6 1,0E-02 0,5E-02 1,23E+05 0,2 0,8 9,0 24,52 0,00
d. Thông số tường vây:
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 228
Khai báo Plates
Tường làm việc theo mô hình đàn hồi (Elastic)
Độ cứng dọc trục EA = 3,25E7×1×0,8=2,6E7kN/m
Độ cứng chống uốn: EI = 3,25E7×0,83×1/12=1,39E6kNm2/m
Dung trọng W= (25-14,9)×0,8×1 = 8,08kN/m
Hệ số Poisson μ = 0,2
Thông số Kí hiệu Giá trị Đơn vị
Mô hình Model Elastic
Chiều dày d 0,8 m
Độ cứng dọc trục EA 2,6E7 kNm/m
Độ cứng chống uốn EI 1,39E6 kNm2/m
Dung trọng W 8,08 kN/m/m
Hệ số poisson μ 0,2 -
e. Thông số sàn tầng trệt, tầng hầm 1:
Sàn làm việc theo mô hình đàn hồi (Elastic)
Độ cứng dọc trục EA = 3,25E7×1×0,2=6,5E6kN/m
Độ cứng chống uốn: EI = 3,25E7×0,23×1/12=2,17E4kNm2/m
Dung trọng W= (25-14,9)×0,2×1 = 2,02 kN/m
Hệ số Poisson μ = 0,2
Thông số Kí hiệu Giá trị Đơn vị
Mô hình Model Elastic
Chiều dày d 0,2 m
Độ cứng dọc trục EA 6,5E6 kNm/m
Độ cứng chống uốn EI 2,17E4 kNm2/m
Dung trọng W 2,02 kN/m/m
Hệ số poisson μ 0,2 -
f. Thông số sàn tầng hầm 2:
Tường làm việc theo mô hình đàn hồi (Elastic)
Độ cứng dọc trục EA = 3,25E7×1×0,7=2,275E7kN/m
Độ cứng chống uốn: EI = 3,25E7×0,73×1/12=9,29E5kNm2/m
Dung trọng W= (25-14,9)x0,7 = 7,07 kN/m/m
Hệ số Poisson μ = 0,2
Thông số Kí hiệu Giá trị Đơn vị
Mô hình Model Elastic
Chiều dày d 0,70 m
Độ cứng dọc trục EA 2,275E7 kNm/m
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 229
Độ cứng chống uốn EI 9,29 E5 kNm2/m
Dung trọng W 7,07 kN/m/m
Hệ số poisson μ 0,2 -
g. Thông số cọc khoan nhồi đường kính 800mm:
Do Plaxis 2D mô phỏng phần tử ở dạng mặt cắt dọc 1m nên tối ƣu nhất là quy đổi cọc khoan nhồi d800 thành phần tử tấm có sức chịu uốn tương đương (do ở mô hình này ưu tiên khảo sát kingpost ở trạng thái làm việc chịu uốn đồng thời với sàn tầng hầm):
Phương trình cân bằng độ cứng chống uốn:
1 1 2 2
E I E I 13 24
12 64
d d
b
1 3 12 24 3 12 0,84
0, 62
64 64 1
d d m
b
Khai báo Plates
Cọc làm việc theo mô hình đàn hồi (Elastic)
Độ cứng dọc trục EA = 3,25E7×1×0,62=2,015E7kN/m
Độ cứng chống uốn: EI = 3,25E7×0,623×1/12=6,45E5kNm2/m
Dung trọng W= (25-14,9)×0,62×1 = 6,262 kN/m
Hệ số Poisson μ = 0,2
Thông số Kí hiệu Giá trị Đơn vị
Mô hình Model Elastic
Chiều dày d 0,62 m
Độ cứng dọc trục EA 2,015E7 kNm/m
Độ cứng chống uốn EI 6,45E5 kNm2/m
Dung trọng W 6,262 kN/m/m
Hệ số poisson μ 0,2 -
h. Thông số Kingpost:
Do Plaxis 2D mô phỏng phần tử ở dạng mặt cắt dọc 1m nên tối ƣu nhất là quy đổi Kingpost thành phần tử tấm có sức chịu uốn tương đương (do ở mô hình này ưu tiên khảo sát cọc ở trạng thái làm việc chịu uốn):
Tùy vào vị trí Kingpost trên mặt bằng mà chọn tiết diện phù hợp. (Chí tiết tính toán kingpost xem ở phần Thi công).
Kingpost loại 1: vị trí cột giữa
Dùng loại cột rỗng bản giằng có các đặc trƣng
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 230
A Ix Iy Wx Wy ix iy λx λy
cm2 cm4 cm4 cm3 cm3 cm cm
123,8 32724,8 26760,0 1636,2 1486,7 16,3 14,7 14,6 16,2
Kingpost loại 2: vị trí cột biên, góc
A (cm2)
IX (cm4)
IY (cm4)
WX (cm3)
WY (cm3)
rX (cm)
rY
(cm) X Y 174,24 78491 13875 3488 925 21,22 8,92 11,21 26,67
Phương trình cân bằng độ cứng chống uốn:
73
360 1212336
465
73 73 175 73
320
300
450 2131212213
63 12 75 63 12 75
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 231
1 1 2 2
E I E I 3 1 E .s 1 12
KP
b KP
E bd I
1 312E .s 1 3 12 21 107 32725 107 8 0,3 3 10 1
KP KP
b
d I m
E b
1 1 2 2
E I E I 3 2 E .s 2 12
KP
b KP
E bd I
7 8
s 2 3
2 3 7
12E . 12 21 10 13875 10
0, 227 3 10 1
KP KP
b
d I m
E b
Khai báo Plates
Kingpost làm việc theo mô hình đàn hồi (Elastic)
Độ cứng dọc trục:
+ KP1: EA = 3,25E7×1×0,3=0,975E+7kN/m + KP1: EA = 3,25E7×1×0,227=0,738E+7kN/m
Độ cứng chống uốn:
+ KP1: EI = 3,25E7×0,33×1/12=7,31E+4kNm2/m + KP2: EI = 3,25E7×0,2273×1/12=3,17E+4kNm2/m
Dung trọng W= 0 kN/m
Hệ số Poisson μ = 0,3
Thông số Kí hiệu Kingpost1 Kingpost2 Đơn vị
Mô hình Model Elastic Elastic
Chiều dày d 0,30 0,227 m
Độ cứng dọc trục EA 0,975E7 0,738E7 kNm/m
Độ cứng chống uốn EI 7,31E4 2,923,17E4 kNm2/m
Dung trọng W 0 0 kN/m/m
Hệ số poisson μ 0,3 0,3 -
i. Tải trọng
Tường vây tiếp giáp công trình 5 tầng hiện hữu kết cấu móng nông, xem tải trọng như phân bố đều trên mặt đất với giá trị: q =q0. n.k0=16.5.1,2= 96 kN/m2 trong phạm vi từ mép hố đào trở đi 20m.
Trong bài toán không xét đến trường hợp xảy ra sự cố đặc biệt, không xem xét ảnh hưởng của tải trong gió đến việc thi công (do không thi công phần thân).
Trong quá trình thi công, tải trọng phát sinh đối với từng kết cấu: sàn trệt không vƣợt quá 20kN/m2, sàn hầm 6 kN/m2
j. Mô phỏng quá trình thi công:
Quá trình thi công tầng hầm được mô phỏng thông qua 12 bước trong phần mềm Plaxis 2D nhƣ hình sau:
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 232
Các giai đoạn được miêu tả chi tiết qua 11 hình ảnh chuyển vị tương ứng với 11 gia đoạn thi công, nhƣ sau:
Giai đoạn 1: Đặt tải nhà 5 tầng liền kề.
Tải trọng công trình lân cận được mô phỏng nhằm tạo cho nền đất đưới công trình có độ lún ổn định, tạo ra trạng thái đất nền cạnh hố đào trước khi tiến hành thi công
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 233
Giai đoạn 2: Thi công tường vây Barret và cọc khoan nhồi
Chú ý rằng ở giai đoạn mô phỏng này phải chọn khôi phục chuyển vị đất nền về 0 (hết chuyển vị) sau khi đất xung quanh chịu tải.
Giai đoạn 3: Thi công sàn trệt
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 234
Giai đoạn 4: Hạ mực nước ngầm lần 1
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 235
Giai đoạn 5: Đào đất lần 1 (cao trình -3,6m)
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 236
Giai đoạn 6: Thi công tầng hầm 1
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 237
Giai đoạn 7: Hạ mực nước ngầm lần 2
Giai đoạn 8: Đào đất lần 2 (cao trình 7,5m)
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 238
Giai đoạn 9: Thi công sàn tầng hầm 2
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 239
Giai đoạn 10: Thi công hoàn thiện (ramp dốc, cột, vách)
Giai đoạn 11: Cố kết
GVHDKC: THẦY HOÀNG THIỆN TOÀN GVHDTC: THẦY NGUYỄN AN NINH
SVTH: NGUYỄN DUY LINH – LỚP: XD07A1 240