Nội dung bài toán

Một phần của tài liệu Tính toán thiết kế công trình trên nền đất yếu bằng phần mềm Plaxis (Trang 32)

Hố đào rộng 30 m, sâu 20 m. Hố đào ở vị trí gần sông, để thi công khô cần sử dụng tường cừ chống thấm sâu 30 m với các thanh chống đặt cách nhau 5 m. Tải trọng trên bề mặt hố đào cách vị trí tường chắn 2 m là tải trọng phân bố đều trong phạm vị bề mặt 5m xung quanh hốđào. Xem hình dưới đây.

2 2

Hình 3.1 Mt ct ngang hốđào

Địa tầng gồm 2 lớp: Đất sét bên trên dày 20 m, bên dưới là lớp cát. Chỉ tiêu các lớp như bảng sau:

Bng 3.1 Thông s các lp đất nn

Thông số Ký hiệu Đất sét Cát chặt Đơn vị

Mô hình vật liệu Model Coulomb Mohr- Coulomb Mohr- - Loại ứng xử vật liệu Type Drained Drained - Trọng lượng riêng trên MN ngầm γunsat 16.00 17.00 kN/m3 Trọng lượng riêng dưới MN ngầm γsat 18.00 20.00 kN/m3 Hệ số thấm theo phương ngang kx 0.001 1.00 m/day Hệ số thấm theo phương đứng ky 0.001 1.00 m/day Moduyn đàn hồi (const) Eref 10 000 40 000 kN/m2 Hệ sô Poisson ν 0.35 0.30 - Lực dính (const) Cref 5.00 1.00 kN/m2 Góc ma sát trong ϕ 25.00 32.00 ° Góc trương nở ψ 0.00 2.00 ° Hệ số giảm cường độ Rinter 0.50 0.67 -

Phạm vi chiều sâu ảnh hưởng của hố móng khoảng 40 m, phạm vi ảnh hưởng theo chiều ngang có thể xét như hình vẽ trang trước. Hốđào được chia làm 3 giai đoạn thi công. Tường chắn là cừ thép, thanh chống được mô hình bởi phần tửđàn dẻo, có các đặc trưng thông số như bảng sau:

Bng 3.2 Thông s tường chn và thanh chng

T CHƯỜẮNG N (CỪ) THANH CH

ỐNG Đơn vị

Mô hình vật liệu Material type Elastic Elastic -

Độ cứng dọc trục EA 7.5·106 2·106 kN/m

Độ cứng chịu uốn EI 1.0·106 kNm2/m

Chiều dày tương đương d 1.265 m

Khối lượng riêng w 10 kN/m/m

Hệ số Poisson ν 0 - Khoảng cách đặt neo Ls 5 m Fmax,comp 1·1015 kN Lực lớn nhất Fmin,comp 1·1015 kN 3.2.2. Trình t gii

3.2.2.1.Bước 1: Thiết lp tng th bài toán

Sau khi khởi động chương trình Plaxis 8.2 sẽ xuất hiện hộp thoại Create/Open Poject . Chọn New Project

như hình 3.2.

Hình 3.2 Chn New project t

hp thoi Create/Open

project

Click <OK> . Xuất hiện hôp thoại General Settings như hình 3.3.

Trong thẻ Project của hôp thoại General Settings, đặt tên bài toán trong vùng Title, trong Model chọn Plain strain và chọn kiểu Element là loại 15 nút. (hình 3.3).

Hình 3.3 Các mc chn trong th Project ca hp thoi General Settings

Chuyển sang thẻ Dimesions của hôp thoại General Settings, các mục chọn như hình sau:

Hình 3.4 Các mc chn trong th Dimesions ca hp thoi General settings

- Trong Units: Giữ nguyên các đơn vị đã mặc định (Chiều dài = m, Đơn vị lực = kN, Thời gian = day).

- Trong Grids: Giữ nguyên các giá trị đã thiết lập về khoảng chia lưới (Spacing =1; Number of intervals=1).

- Trong Geometry dimensions: Chọn các kích thước Left Right lần lượt là 0 và 45; kích thước BottomTop lần lượt là 0 và 40.

Chọn OK để tắt hộp thoại General settings, đồng thời mở ra cửa sổ giao diện để thực hiện các tác vụ xây dựng mô hình hình học.

Ghi chú:

- Vì mt ct ngang hốđào (hình 3.1) có tính đối xng, do đó theo phương ngang cn 45 m và phương đứng cn 40 m.

- Khi cn gi hp thoi General settings để hiu chnh các thông s, vào menu File s nhìn thy mc này. Ngoài ra, còn có thể double click chut trong vùng thước đứng hoc thước ngang (bên trái hoc bên trên vùng v).

3.2.2.2.Bước 2: Xây dng mô hình hình hc

1) Vẽđường bao

Sau khi thiết lập tổng thể xong và nhấn OK trong hộp thoại General settings,

màn hình giao diện sẽ mở ra như hình 2.6; để vẽ đường (line), trên menu chính, vào mục Geometry\Geometry Line hoặc chọn biểu tượng .

Xây dựng mô hình hình học theo một trong hai cách sau:

Phương pháp click chut :

Màn hình giao diện hình 2.6 có thể hiện vị trí con trỏ chuột tương tự như màn hình AutoCad. Sau khi chọn lệnh vẽ (ví dụ vẽ đường bao - Geometry Line), di chuyển con trỏ đến gốc toạ độ (0; 0), click chuột. Lúc này trên màn hình sẽ xuất hiện một điểm có toạ độ (0; 0). Di chuyển con trỏ về bên phải (nhìn vào thanh trạng thái ở đáy màn hình sẽ thấy các giá trị toạ độ (x; y) thay đổi tương ứng với vị trí con trỏ trên màn hình – tương tự như AutoCad), đến vị trí toạ độ (45; 0) click chuột. Tương tự click chuột ở các vị trí (45; 40), (0; 40). Cuối cùng quay về điểm đầu tiên (gốc toạđộ), click chuột và click chuột phải để kết thúc.

Phương pháp nhp toạđộđim :

Hoàn toàn tương tự như trong môi trường AutoCad, sau khi chọn lệnh vẽ, nhập toạ độ điểm tại dòng đáy màn hình (Point number and coordinates). Lưu ý toạ độ điểm được nhập theo cú pháp (x; y) hoặc (x _ y) (giữa x và y cách nhau dấu chấm phẩy hoặc khoảng trắng). Nhấn Enter, điểm sẽ xuất hiện tương ứng trên màn hình. Nhấn ESC kết thúc lệnh.

Chú ý:

− − −

Nếu dùng phương pháp click chut, kết thúc lnh v bng click chut phi.

− − − − Nếu dùng phương pháp nhp toạđộđim, kết thúc lnh v bng phím ESC. − − −

2)Vẽ đường phân lp địa tng

Tương tự như trên, dùng menu lệnh Geometry Line hoặc công cụ để vẽ đường ngang phân chia giữa lớp đất sét và lớp cát chặt (bằng phương pháp click chuột hoặc phương pháp nhập toạ độ điểm). Đường phân chia lớp địa tầng đi ngang qua 2 điểm có toạ độ (0; 20) và (45; 20).

3)Vẽ đường phân chia gia các giai đon thi công

Tương tự như trên, dùng menu lệnh Geometry Line hoặc công cụ để vẽ đường ngang phân chia giữa các giai đoạn thi công (bằng phương pháp click chuột hoặc phương pháp nhập toạ độ điểm). Đường ngang phân chia giữa các giai đoạn thi công gồm 2 đường: Đường trên đi ngang qua 2 điểm có toạ độ (30; 38) và (45; 38). Đường dưới đi ngang qua 2 điểm có toạđộ (30; 30) và (45; 30).

4)V tường c

Dùng menu lệnh Geometry Plate hoặc dùng công cụ để mô hình hoá kết cấu từng cừ (bằng phương pháp click chuột hoặc phương pháp nhập toạ độ điểm như đã trình bày ở trên). Tường cừ đi qua 2 điểm có toạ độ: (30; 40) và (30; 10).

Vì tường cừ là dạng bề mặt, cần khai báo bề mặt (phần tử tương tác) như sau:

Dùng menu lênh Geometry\ Interface hoặc công cụ , di chuyển con trỏ chuột đến vị trí đỉnh tường (30; 40), click chuột, di chuyển con trỏ chuột xuống vị trí đáy tường (30; 10), click chuột. Theo hướng mũi tên đi xuống, phần tử tương tác được tạo phía trái tường. Tương tự như vậy, theo hướng mũi tên đi lên, click chuột tại đáy tường rồi dịch chuyển con trỏ lên phía đỉnh tường, click chuột, click chuột phải để kết thúc.

5)V thanh chng

Dùng menu lệnh Geometry\ Fixed end anchor hoặc dùng công cụ

để mô hình hoá thanh chống. Thanh chống gắn vào tường cừ tại điểm (30,39). Di chuyển con trỏ đếm điểm này và click chuột, hộp thoại

Fixed end anchor sẽ xuất hiện. Nhập chiều dài thanh neo 15 m (một nửa bề rộng đào do tính chất đối xứng của mặt cắt) và nhấn nút OK (chấp nhận góc định hướng là 0o ).

Chú ý:

Trong quá trình xây dng mô hình hình hc, đểđược chc năng tự động bt dính đim (như trong AutoCad), cn chn:

- Click chut vào menu View, sau đó chn Grid (hoc bm Ctrl + G);

- Click chut vào menu View, sau đó chn Snap to grid (hoc bm Ctrl + S); - Khi to đim rt gn vi đường, đim này thường bt dính vào đường, bi vì vic to lưới (the mesh generator) không th nhn biết đim không trùng khp vi đường khi có khong cách nh.

- Nói chung chđim tn ti trong h toạ độ hin hành và chđường tn ti gia 2 đim (In general, only one point can exist at a certain coordinate and only one line can exist between two points). Đim hoc

đường trùng khp s tự động hiu là mt đim hoc mt đường (Coinciding points or lines will automatically be reduced to single points or lines). Th

tc kéo đim vào đim đang tn ti có thể được áp dng để khử đim (hoc

đường) tha (The procedure to drag points ontoexisting points may be used to eliminate redundant points (and lines)).

3.2.2.3.Bước 3: Khai báo ti trng

Trước tiên cần vẽ tải trọng.

Dùng menu lệnh Loads\ Distributed load – static load system A hoặc dùng công cụ để vẽ tải trọng. Click chuột tại 2 điểm có toạ độ (23; 40) và (28; 40),

click chuột phải để kết thúc lệnh vẽ. Khai báo tải trọng bằng cách click chuột vào công cụ selection , sau đó double click chuột vào đường mặt đất trong phạm vi có tải trọng, hộp thoại Select sẽ hiện ra bên cạnh mô hình.

Hình 3.6 Hp thoi Select

Chọn mục này Click chuột vào

khu vực này sẽ xuất hiện hộp thoại Select

Hộp thoại Select có 2 lựa chọn, click chuột vào mục Distributed Load (system A), nhấn OK , hộp thoại Distributed load – static load system A xuất hiện. Nhập vào 2 ô Y-value cùng một giá trị - 5 kN/m2 (vì là lực phân bố đều nên 2 giá trị Y này bằng nhau). Xem hình dưới đây:

Hình 3.7 Hp thoi Distributed load – static load system A

Ghi chú:

Nhm thun li hơn trong vic khai báo ti trng, cn chn công cụ Zoom in

, quét chn khu vc lc phân b va v (thao tác tương t như trong môi trường AutoCad) để phóng to hình dng lc phân b lên, sau đó mi dùng công cụ Selection để double click chut vào đường mt đất trong phm vi có ti trng.

3.2.2.4.Bước 4: Thiết lp điu kin biên

Dùng menu lệnh Loads\ Stanđard fixities hoặc công cụ để thiết lập điều kiện biên. Kết quả là chương trình tạo cố định tại đáy và thanh cuộn đứng tại các phương đứng. Điều kiện biên này thích hợp trong mô hình đối xứng tại đường biên phải (đường tâm hốđào).

Mô hình hình học sau khi thiết lập như hình sau:

3.2.2.5. Bước 5: Khai báo đặc trưng vt liu

1) Khai báo đặc trưng vt liu cho các lp địa tng.

Trên menu chính, vào mục Materials\ Soil & Interface hoặc chọn biểu tượng . Hộp thoại

Material sets hiện ra như hình 3.9.

Đầu tiên khai báo đặc trưng vật liệu cho lớp đất sét, trong mục Set type chọn Soil & Interface, chọn nút Newđể tạo thông tin cho bộ dữ liệu mới. Hộp thoại Mohr- Coulomb hiện ra như hình 3.10 (Khi chưa đặt tên lớp, tên hộp thoại là Mohr- Coulomb -<Noname>).

Hộp thoại Mohr- Coulomb -<Noname> có 3 thẻ:General , ParametersInterface.

Hình 3.9 Hp thoi Material set

- Trong thẻ General nhập DAT SET trong ô Indentification (hộp thoại lập tức được đổi tên là Mohr

Coulomb-DAT SET). Chọn

Mohr Coulomb trong ô

Material model.

Trong ô Material type có 3 lựa

chọn: Drained (khô ráo);

UnDrained (không thoát nước) và Non-porous (không xốp). Vì ảnh hưởng lâu dài của hố đào được xem xét, ta không tính với ứng xử UnDrained (không thoát nước) và Non-porous

(không xốp), chọn mục

Drained (khô ráo).

Hình 3.10 Hp thoi Mohr Coulomb - th General

Từ bảng 3.1, nhập các giá trị trọng lượng riêng và hệ số thấm váo các mục

General propertiesPermeability.

- Trong thẻ Parameters nhập Moduyn đàn hồi Eref và hệ số Poisson ν trong ô Stiffness, nhập lực dính Cref và góc ma sát trong ϕtrong ô Strength.

Tham số Rinter xét đến ma sát bề mặt tương tác và sự cố kết tương tác giảm so với góc ma sát và sự cố kết của đất liền kề.

Các gí trị khác, chọn theo mặc định.

Chọn nút OK để đóng hộp thoại Mohr Coulomb-DAT SET. Lúc này hộp thoại Material set

xuất hiện có thêm dấu hiệu nhận biết lớp DAT SET và ô thể hiện mầu lớp như hình 3.11 (Ta gọi đây là

b d liu DAT SET)

Ghi chú:

Trên hp thoi này, ta có th:

- Hiu chnh mt thông s nào đó bng cách nhn nút Edit.

- Sao chép các thông s qua mt lp khác bng cách nhn nút Copy.

- Xoá d liu mt lp nào đó bng cách nhn nút Del.

Hình 3.11 Hp thoi Material set sau khi nhp xong s liu lp đất sét

Để gán bộ dữ liệu DAT SET vừa khai báo vào mô hình, tại hộp thoại

Material set, click chuột vào bộ dữ liệu, kéo và thả (drag and drop) vào khu vực lớp đất sét của mô hình hình học. Lập tức khu vực lớp đất sét đổi màu theo màu của bộ dữ liệu.

Đối với lớp cát bên dưới, khai báo hoàn toàn tương tự như vừa thực hiện đối với lớp đất sét

2) Khai báo đặc trưng vt liu cho tường c và thanh chng

Trên menu chính vào mục Materials\ Plates hoặc chọn biểu tượng Sau khi hộp thoại Material sets hiện ra như hình 3.9, chọn Plates

trong mục Set type, click nút

New, hộp thoại Plate properties mở ra.

Hình 3.12 Hp thoi Plate properties

Nhập TUONG CU tại ô Indentification. Trên cơ sở số liệu ở bảng 3.2, nhập các thông số trong hộp thoại như hình 3.12 . Nhấn nút OK. Hộp thoại Material set xuất hiện có thêm bộ dữ liệu TUONG CU. Click vào bộ dữ liệu TUONG CU kéo và thả (drag and drop) vào tường cừ trên mô hình hình học ngay khi con trỏ cho biết việc thả (drop) là có thể.

Khai báo đặc trưng vật liệu cho thanh chống cũng tương tự như đối với tường cừ. Khi hộp thoại Material sets hiện ra, chọn Anchor trong mục Set type, click nút

New, hộp thoại Anchor properties mở ra. Nhập THANH CHONG tại ô

Indentification. Trên cơ sở số liệu ở bảng 3.2,

nhập các thông số trong hộp thoại như hình 3.13

Hình 3.13 Hp thoi Anchor properties

3.2.2.6. Bước 6: Chia lưới phn t

Trên menu chính, vào mục Mesh\Global coarseness hoặc chọn biểu tượng để tự động phát sinh lưới phần tử tính toán. Sau một vài giây, một lưới thô

(coarse mesh ) xuất hiện trên cửa sổOutput như hình sau:

Hình 3.14 Ca s Out put Click nút Update để đóng cửa sổ Output và quay lại mô hình hình học

Chú ý:

•Để điu chnh độ mn ca lưới, t

menu chính chn Mesh \ Global coarseness, hp thoi Mesh generation setup xut hin (hình

3.15). Trong mc Element

distribute có danh sách x xung, gm các mc độ như sau:

Hình 3.15 Hp thoi Mesh generation setup

- Very coarse (rất thô); - Coarse (thô);

- Medium (trung bình); - Fine (mịn);

- Very fine (rất mịn).

Sau khi chn mt trong các mc độ mn t danh sách Element distribute,

Click nút Generae, lp tc toàn b lưới phn t trong mô hình hình hc sẽ được cp nht trong ca sổ Output theo ý mun. Click nút Update để đóng ca sổOutput và quay li mô hình hình hc (xem hình 3.14).

• Đim góc ca phn t kết cu có thGradient chuyn v ln (large

displacement gradients). Để nâng cao độ chính xác ca bài toán, ti các khu vc này cn chia lưới mn hơn so vi các khu vc khác trong mô hình hình hc. Cách thc hin như sau:

Ti ca sốInput, dùng công cụSelection Click vào tường c (tường c

s biến thành màu đỏ), từ Menu chính chn Mesh \ Refine line, lúc này xung quanh tường c s xut hin lưới phn t mn hơn so vi các vùng khác. Click nút Update để đóng ca sổ Output và quay li mô hình hình hc.

La chn Reset all trong menu Meshđể to lưới đã mc định.

3.2.2.7. Bước 7:Thiết lp điu kin v mc nước nước

Từ menu chính, chọn Initial \ Initial

condition hoặc click vào nút có

sẵn trên thanh công cụ, xuất hiện hộp thoại

Water weight như hình 3.16, trong đó: chấp

nhận dung trọng nước 10 kN/m3 (hoặc thay đổi giá trị khác). Click nút OK.

Kiểu Goundwater conditions sau đó sẽ hoạt động, trong đó nút Phreatic level đã được lựa chọn. Theo mặc định, một mực nước ngầm tổng quát được thiết lập ởđáy mô hình.

• Để thiết lập mực nước ngầm ở mức cách mặt đất tự nhiên 2 m, thực hiện như sau:

Di chuyển con trỏ đến vị trí

Một phần của tài liệu Tính toán thiết kế công trình trên nền đất yếu bằng phần mềm Plaxis (Trang 32)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(90 trang)