IV. Kết quả đạt được của luận văn:
3.3.1.3.Cỏc bước tớnh toỏn kết cấu trụ pin:
a. Trường hợp tớnh toỏn:
Tớnh toỏn kết cấu cho từng dạng trụ thỡ phải lựa chọn tổ hợp tớnh toỏn bất lợi nhất. + Dạng trụ đặc: tổ hợp tớnh toỏn bất lợi nhất khi cụng trỡnh đi vào vận hành, khai thỏc (như phần tổ hợp tớnh toỏn đó nờu)
+ Dạng trụ phao: tổ hợp tớnh toỏn bất lợi nhất là trong trường hợp thi cụng, đú là trường hợp khi lai dắt trụ phao ra vị trớ cụng trỡnh. Trụ phao trong trường hợp này nằm hoàn toàn trong nước.
b. Sơ đồ tớnh toỏn * Dạng trụ đặc:
+ Phương phỏp sức bền vật liệu: đõy là phương phỏp tớnh toỏn phự hợp và
đơn giản nhất cho dạng trụ đặc. Cỏc bước tớnh toỏn chớnh: - Quy đổi cỏc ngoại lực tỏc dụng vào trụ;
- Tổ hợp cỏc trường hợp tớnh toỏn (tổ hợp tải trọng khi cụng trỡnh vận hành); - Chia tỏch trụ thành cỏc bộ phận riờng rẽ bằng cỏc mặt cắt cắt qua cỏc vị trớ khỏc nhau trờn trụ;
- Tớnh toỏn ngoại lực tỏc dụng trong phạm vi mặt cắt, từ đú tớnh được nội lực trờn mặt cắt đú bằng cỏch cõn bằng giữa ngoại lực và nội lực. Ứng suất trong từng mặt cắt đú được tớnh toỏn bằng cỏc cụng thức sức bền vật liệu ;
- Tớnh toỏn bố trớ thộp trờn từng mặt cắt trong trụ.
+ Phương phỏp phần tử hữu hạn: mụ phỏng bài toỏn khụng gian 3 chiều trờn
phần mềm Sap hoặc Ansys:
- Mụ hỡnh kết cấu thõn trụ và trụ xà mũ là cỏc phần tử dạng thanh (Frame), bản đỏy là phần tử tấm (shell) hoặc solid ; cũn cọc ngàm vào trụ (do trụ là múng đài thấp) được mụ phỏng là cỏc thanh.
- Quy đổi cỏc ngoại lực tỏc dụng vào trụ ;
- Tổ hợp cỏc trường hợp tớnh toỏn (tổ hợp tải trọng khi cụng trỡnh vận hành) ; - Gắn liờn kết cọc với đất nền bằng cỏc liờn kết đàn hồi (lũ xo cú độ cứng Spring)
- Giải quyết bài toỏn ;
* Xỏc định độ cứng lũ xo trong mụ phỏng tương tỏc giữa cọc và nền thụng qua hệ số phản lực nền dọc theo thõn và mũi cọc:
Kn = Ks . B. l
Độ cứng lũ xo theo phương đứng đầu mũi cọc ước lượng theo mụ đun phản lực nền.
Kd = Ks . Ap
Trong đú:
Ks - mụ đun phản lực nền (kN/m3) B – bề rộng cọc
l – khoảng cỏch giữa cỏc lũ xo. Ap – diện tớch mặt cắt cọc;
+ Xỏc định hệ số phản lực nền ngang (mụ đun phản lực ngang nền):
- Phương phỏp xấp xỉ phản lực nền (Reese và Matlock 1956-1960): phộp
xấp xỉ này xem cọc như một dầm trờn nền đàn hồi, trong đú mụ đun phản lực nền đặc trưng cho phản lực và chuyển vị của đất quanh cọc kh. được xỏc định theo cụng thức: s p K y Trong đú:
P là phản lực của đất nền trờn một đơn vị chiều dài của cọc. y là chuyển vị (biến dạng) tương ứng tại điểm đú.
Quan hệ p~y
Mô đun cát tuyến
Chuyển vị y P h ả n lự c đ ấ t, p
Hỡnh 55: Quan hệ giữa phản lực và chuyển vị của đất xung quanh cọc - Palmer và Thompson (1948): n s h x K k L Với
kh: giỏ trị của Ks tại x= L hoặc ở đỉnh cọc x : độ sõu tại một điểm nào đú dọc theo cọc (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
n: hệ số, cọc trong cỏt, đất sột cố kết bỡnh thương n=1, sột quỏ cố kết n=0;
Theo Davisson và Prakash thỡ n= 1,5 đất cỏt và n= 0,15 đất sột khụng thoỏt nước.
Với n=1 thỡ kh=nh.z, nh là hằng số phản lực nền theo phương ngang
- Theo tiờu chuẩn xõy dựng TCXDVN 205-1998, giỏ trị mụ đun phản lực ngang của
nền Cz, cũn gọi là hệ số nền Cz, được xỏc định theo cụng thức: Cz = K.z
Trong đú:
K- hệ số tỷ lệ, nếu khụng cú số liệu tra theo bảng G1 (phụ lục G, TCXDVN 285- 1998)
Z: Độ sõu của vị trớ tiết diện cọc, kể từ mặt đất đối với cọc đài cao, hoặc kể từ đỏy đài với cọc đài thấp.
- Theo Bowles (1997)
Mụ đun phản lực ngang hay hệ số nền được xỏc định theo cụng thức: Ks= s1. As + s2 Bs Zn
Trong đú:
Với cọc tiết diện vuụng: s1=s2=1,0 Với cọc tiết diện trũn: s1 = 1,3 đến 1,7
Cỏc thụng số As và Bs xỏc định theo cụng thức sức chịu tải nền Terzaghi (1948), ứng với chuyển vị đất nền tương ứng H= 2,5cm.
As= C (c Nc.sc +0,5 B.N s ) Bs= C ( Nq sq)
Số mũ n xỏc định từ đường cong hiệu chỉnh thớ nghiệm hiện trường theo thớ nghiệm cọc chịu tải ngang (nếu cú)
C - Giỏ trị C = 40; Z - độ sõu tớnh toỏn.
Mụ phỏng kết cấu và cỏc liờn kết trong mụ hỡnh xỏc định nội lực xuất hiện trong cỏc kết cấu, từ đú tớnh toỏn bố trớ thộp cho cỏc bộ phận cụng trỡnh.
* Dạng trụ phao:
+ Trường hợp bất lợi nhất của kết cấu:
- Mụ phỏng từng bộ phận trong kết cấu trụ phao bằng cỏc phần tử dầm, tấm
- Gắn cỏc điều kiện liờn kết, khi trụ phao chỡm trong nước coi liờn kết giữa trụ phao và nước là liờn kết đàn hồi, đặc trưng bởi hệ số phản lực nước. Hệ số phản lực nước Ks =9,81 (kN/m3).
Với mụ hỡnh kết cấu mụ phỏng ở trờn, bản đỏy trụ pin (phần hộp đỏy) là dạng phần tử Shell. Liờn kết giữa trụ pin với nước được tớnh toỏn như sau:
Hỡnh 56: Sơ đồ chia lưới phần tử để tớnh toỏn kết cấu trờn nền đàn hồi
Modun phản lực nước (độ cứng lũ xo đàn hồi) được nhập vào cỏc nỳt của phần tử shell dưới đỏy xà lan là cỏc giỏ trị Ki xỏc định như sau:
Ki=ks x Fvựng ảnh hưởng (KN/m) Diện tớch F vựng ảnh hưởng: như hỡnh trờn
Điểm gúc a: Ka = 1 .( ) 4 s abef K F Điểm biờn b: Kb = 1 . .( ) 4 s abef bcde K F F Điểm bờn trong e: ef 1 Ke . .( ) 4
s abef bcde gh dehi
K F F F F - Đặt cỏc lực tỏc dụng vào trụ pin. - Tớnh nội lực kết cấu - Bố trớ cốt thộp cho trụ.
+ Trường hợp làm việc của trụ phao:
Trụ phao sau khi được đưa tới vị trớ cụng trỡnh, dựng cỏc biện phỏp đỏnh chỡm trụ vào vị trớ đó định, lỳc này cỏc khoang trong trụ phao được bơm đầy bờ tụng. Khi cụng trỡnh đi vào vận hành thỡ làm việc của trụ pin trong trường hợp này giống trụ đặc. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});