CHƯƠNG IV: NGHIÊN CỨU CÔNG TRÌNH CỤ THỂ 50
4.6. Giải bài toán gia tải kích theo các trường hợp
4.6.2. Các trường hợp kích
Khi giải bài toán hố đào bằng mô hình plaxis với việc không gia tải kích trong hệ chống ta được giá trị nội lực của 4 tầng chống và lặp dưới bảng sau:
Bảng 4. 18. Nội lực max của hệ chống các giai đoạn thi công bài toán không gia tải kích
Bài toán không gia tải kích
Nội lực Giai đoạn thi công
HG1 (kN/m)
HG2 (kN/m)
HG3 (kN/m)
HG4 (kN/m)
Giai đoạn đi xuống -206 -425 -608 -510
Giai đoạn đi lên -192 -484 -616 0
NL max trong 2 giai đoạn -206 -484 -616 -510
Nội lực Giai đoạn thi công
HG1 (kN)
HG2 (kN)
HG3 (kN)
HG4 (kN)
Giai đoạn đi xuống -1338 -2759 -3953 -3317
Giai đoạn đi lên -1248 -3145 -4006 0
NL max trong 2 giai đoạn -1338 -3145 -4006 -3317
+ Khả năng chịu lực của các hệ chống còn từ (30-41%), áp dụng bài toán gia tải trước trong thanh chống sao cho nội lực hệ chống trong các thanh không vượt qua khả năng chịu lực của từng thanh.
Khả năng chịu lực của các thanh chống so với nội lực của các thanh chống bài toán không gia tải kích được lặp dưới bảng sau:
Bảng 4. 19. Khả năng chịu lực so với nội lực các thanh chống bài toán không gia tải kích Khả năng chịu lực của hệ chống theo TCXDVN 5575-2012
Hệ chống Ghi chú
HG1 HG2 HG3 HG4
H350 2H350 2H400 2H400
Khả năng chịu lực (kN) 2300 4600 6150 6150
Nội lực-lực nén lớn nhất trong hệ
chống (kN) 1338 3145 4006 3317
Tỷ lệ giữa nội lực/KNCL (%) 59% 70% 63% 52%
- Giá trị nội lực này được giả định là giá trị nội lực ban đầu trong các thanh chống dùng để tính toán kiểm tra hệ chống tường vây. Khi giải bài toán gia tải kích dùng những giá trị này để đưa ra mối quan hệ (%) với giá trị cho từng cấp tải kích trong từng thanh chống.
- Đặt:
+ Po1: giá trị nội lực ban đầu hệ chống 1, Po1 = 206 kN/m + Po2: giá trị nội lực ban đầu hệ chống 2, Po2 = 484 kN/m + Po3: giá trị nội lực ban đầu hệ chống 3, Po3 = 616 kN/m + Po4: giá trị nội lực ban đầu hệ chống 4, Po4 = 510 kN/m
Theo Nguyễn Bá Kế (2012) về tác động của việc gia tải trước. Tác giả của sách nêu lên quan điểm của O’ Rourke (1976) hầu hết các trường hợp hệ thanh chống xiên được gia tải trước đến 50% tải trọng thiết kế thì các chuyển vị lớn sẽ giảm tại các cột chống và sự quá tải của hệ khung giằng là không xảy ra khi gia tải trước đạt tới giới hạn 50%
giá trị của tải thiết kế.
- Bài toán sẽ giải cho các trường hợp gia tải trước trong hệ chống với những giá trị khác nhau, các giá trị lực kích trong hệ chống theo từng cấp tải ứng với giá trị nội lực ban đầu của từng thanh chống.
Bảng 4. 20. Bảng giá trị (%) lực kích trong các hệ chống Lực kích
Ghi chú
HG1
(kN/m) HG2
(kN/m) HG3
(kN/m) HG4
(kN/m)
Nội lực ban đầu các hệ chống -206 -484 -616 -510
50% nội lực ban đầu -100 -240 -310 -250
75% nội lực ban đầu -150 -360 -460 -380
100% nội lực ban đầu -200 -480 -620 -510
150% nội lực ban đầu -300 -720 -925 -760
Bảng 4. 21. Nội lực hệ chống giữa bài toán gia tải kích và bài toán không gia tải kích cho giai đoạn đi xuống
Bài toán gia tải kích theo thiết kế
Giai đoạn đi xuống (đào đất, lắp hệ chống)
Nội lực
Giai đoạn TC Bài toán HG1
(kN/m)
HG2 (kN//m)
HG3 (kN/m)
HG4 (kN/m) Đào lần 2, lắp HG Không gia tải kích -171
Kích -189
Đào lần 3, lắp HG Không gia tải kích -206 -321
Kích -179 -383
Đào lần 4, lắp HG Không gia tải kích -171 -425 -463
Kích -140 -373 -602
Đào lần 5 Không gia tải kích -129 -406 -608 -510
Kích -123 -335 -603 -668
Đào lần 6 Không gia tải kích -127 -387 -562 -482
Kích -123 -318 -557 -640
- Ở hai phần trên, mô hình bài toán gia tải kích theo thiết kế và mô hình bài toán không gia tải kích với cùng bộ thông số đất ta nhận thấy:
+ Giá trị nội lực trong thanh chống phụ thuộc vào giá trị tải trọng kích lớn nhỏ, tùy theo giá trị lực kích lớn nhỏ mà nội lực hệ chống tăng lên hay giảm xuống so với bài toán không gia tải kích.
+ Giai đoạn đi xuống: nội lực hệ chống bài toán (đào, lắp hệ chống-kích, đào) lớn hơn nội lực bài toán (đào, lắp hệ chống, đào) cho cây chống vừa lắp rồi kích, còn nội lực các cây chống bên trên của bài toán gia tải kích nhỏ hơn bài toán không gia tải kích, bảng 4.21.
+ Giai đoạn đi xuống, bài toán kích: nội lực tầng chống thứ n (n>2, tính từ trên xuống) khi lắp hệ chống–kích–đào cho giai đoạn thứ k, thì nội lực của tầng chống thứ
(n-1) giai đoạn thứ (k-1) lớn hơn của cây chống thứ (n-1) giai đoạn thứ k, bảng 4.21.
- Bài toán hố đào với 4 hệ chống, khi giải bài toán gia tải kích theo thiết kế và bài toán không gia tải kích, ta nhận thấy chuyển vị lớn nhất là ở các cao độ đào lấp hệ chống 3, hệ chống 4 và đào đến cao độ đào lần 5 (-15.5mGL), lần 6 (-18.15mGL). Hơn nữa ở bài toán không gia tải kích, tầng chống 1-H350 chỉ mới chịu được 59% khả năng chịu lực và nội lực mômen đỉnh tường vây (gần tầng chống 1) không ảnh hưởng nhiều đến kết quả bài toán. Nên để giảm bớt các trường hợp giá trị kích, ta chỉ xét các trường hợp tổ hợp với giá trị lực kích thay đổi ở các tầng chống 2, 3 và tầng chống 4, cố định giá trị lực kích ở tầng chống 1.
+ Giá trị lực kích ở hệ chống 2, 3 và 4 lấy từ 50% giá trị nội lực tương ứng của trường hợp bài toán không gia tải kích trở lên.
+ Nhận thấy các trường hợp lực kích trong tầng chống 3 có giá trị lớn khi kích với tải 100% tương ứng lực kích 620kN/m, thì nội lực mômen bên ngoài tường vây không thỏa điều kiện chịu lực. Nên các trường hợp lực kích tầng chống 3 có giá trị lực bằng 620kN/m không xét.
+ Để mômen bên trong tường vây giảm thỏa điều kiện chịu lực của tường vây ta có thể tăng lực kích tầng chống 4 lên 760kN/m tương ứng với 150% lực P04.
Các trường hợp tổ hợp giá trị lực kích trong các hệ chống được lặp dưới bảng sau:
Bảng 4. 22. Các trường hợp giá trị lực kích (%) trong các hệ chống
TH Hệ chống
Tổ hợp I Tổ hợp II
TH1 TH2 TH3 TH4 TH5 TH6 TH7 TH8
HG1 (%) 100 100 100 100 100 100 100 100
HG2 (%) 50 50 50 50 50 50 50 50
HG3 (%) 50 50 50 50 75 75 75 75
HG4 (%) 50 75 100 150 50 75 100 150
TH Hệ chống
Tổ hợp III Tổ hợp IV
TH9 TH10 TH11 TH12 TH13 TH14 TH15 TH16
HG1 (%) 100 100 100 100 100 100 100 100
HG2 (%) 75 75 75 75 75 75 75 75
HG3 (%) 50 50 50 50 75 75 75 75
HG4 (%) 50 75 100 150 50 75 100 150
Bảng 4. 23. Các trường hợp giá trị lực kích (kN/m) trong các hệ chống
TH Hệ chống
Tổ hợp I Tổ hợp II
TH1 TH2 TH3 TH4 TH5 TH6 TH7 TH8
HG1 (kN/m) 200 200 200 200 200 200 200 200
HG2 (kN/m) 240 240 240 240 240 240 240 240
HG3 (kN/m) 310 310 310 310 460 460 460 460
HG4 (kN/m) 250 380 510 760 250 380 510 760
TH Hệ chống
Tổ hợp III Tổ hợp IV
TH9 TH10 TH11 TH12 TH13 TH14 TH15 TH16
HG1 (kN/m) 200 200 200 200 200 200 200 200
HG2 (kN/m) 360 360 360 360 360 360 360 360
HG3 (kN/m) 310 310 310 310 460 460 460 460
HG4 (kN/m) 250 380 510 760 250 380 510 760
Khi áp dụng bài toán gia tải kích trước trong hệ chống để thiết kế biện pháp thi công hố đào sâu (đào mở kết hợp hệ giằng chống). Giải bài toán gia tải kích sao cho thỏa các điều kiện:
+ Hệ chống đủ khả năng chịu lực trong các giai đoạn thi công.
+ Chuyển vị ngang nằm trong “chuyển vị cho phép” hm = (0.2 – 0.5)%.He với He chiều sâu đào (tham khảo Ou. và cộng sự, 1993).
+ Tường vây đủ khả năng chịu lực.
Nghiên cứu này dựa trên các thiết kế hệ chống và tường vây đã thiết kế và thi công.
Để xét được nhiều trường hợp hơn cho những trường hợp kích cụ thể ta chỉ so sánh kết quả các trường hợp kích với nhau về chuyển vị, nội lực tường vây và nội lực hệ chống mà không quan tâm nhiều đến khả năng chịu lực của tường vây cũng như hệ chống.
Kết quả chuyển vị ngang, mômen tường vây các giai đoạn đào đất lần 4 lắp hệ chống 4-kích (chu kỳ 25), đào lần 5 (chu kỳ 56), đào lần 6 (chu kỳ 88) và nội lực hệ chống, xem phần kết quả bên dưới.