Thiết kế phòng khách hiện đạiThiết kế phòng khách hiện đại
Công Ty Cổ Phần Tư Vấn Đầu Tư Xây Dựng Tầm Cao Mới, văn phòng: Số 45 đường Vườn Lài, phường Phú Thọ Hòa, quận Tân Phú, tp.hcm, điện thoại: 0838 411 522
Quảng cáo

HỖ TRỢ TRỰC TUYẾN

  • Tư vấn xây dựng
  • Hỗ trợ & Báo giá
  • Than phiền

Công ty Cổ phẩn Tư Vấn Đầu Tư Xây Dựng

Tầm Cao Mới

Văn phòng đại diện:

Số 45 đường Vườn Lài, phường Phú Thọ Hòa, quận Tân Phú, Tp. HCM

Điện thoại : 08 38 611 116
Fax : 08 38 611 119
Email : info.tamcaomoi@gmail.com
CNĐKKD : 0310521517
Web : http://www.giaxaydungnha.vn/
http://congtyxaydungnha.vn/
http://tuvanlamnha.vn/
http://denchumcaocap.vn/

Thống kế

 
Đang online :  
Kỹ thuật thi côngTường chắn đất

Tường chắn hay còn gọi là tường vây, tường trong đất (diaphragm wall), tường chắn đất.

Tường chắn đất có nhiều loại được phân chia theo các tiêu chí khác nhau(ví dụ: tường trọng lực, tường công xôn, tường cứng, tường mềm... ngoài ra còn các kiểu đặc biệt như tường làm từ các hàng cọc liên tiếp hay cách quãng, tường Berlin, tường trong đất có dự ứng lực...).

Thiết kế tường chắn 

Các kiến thức cơ bản 

Thiết kế tường chắn cần phải trang bị 3 kiến thức sau :

1 - Ổn định mái dốc hay là lý thuyết trạng thái cân bằng giới hạn

2 - Phương pháp thực hành tính toán áp lực chủ động và bị động lên tường chắn

3 - Thiết kế công trình ngầm

Lý thuyết thì có rất nhiều nhưng được phân ra làm 5 loại:

1- Phương pháp cổ điển (Blum 1931, Rowe 1952)

2- Phương pháp hệ số đàn hồi (Winkler 1867, Terzaghi 1955, Menard 1964, Balay 1985, Monnet 1994)

3- Phương pháp phần tử hữu hạn (Clough and Woodward 1967, Bjerrum 1972)

4- Phương pháp thực nghiệm (Terzaghi 1936, Peck 1943 - 1969, Clough 1990)

5- Phương pháp trạng thái giới hạn bền (Brinch-Hansen 1953)

Tường chắn đất

Nguyên lý thiết kế 

Khi thiết kế tường chắn đất người ta vẫn thường thiết kế theo 2 bước là thiết kế khả năng chịu lực và độ ổn định. Khi thiết kế khả năng chịu lực của tường cũng phải xác định các lực tác dụng lên tường (chủ động, bị động, áp lực nước ngầm....).

Phương pháp trong SGK là phương pháp cổ điển dùng lý thuyết của Rankin và Coloumb là để xác định các áp lực đất tác dụng lên tường chắn và sử dụng phương pháp cân bằng giới hạn để tính nội lực trong tường. Sau đó phải tính độ ổn định của tường để ngăn chặn khả năng xuất hiện biến dạng quá mức cho phép. Thường là tính ổn định cục bộ và tính khả năng trượt sâu theo các phươg pháp tính trượt kinh điển (VD: mặt trượt trụ tròn..., hay một số phươg pháp Spencer, Morgenstern-Price, GLE, Janbu''s Simplified...) hoặc có thể sử dụng phương pháp c-phi reduce.

Hai phương pháp Coulomb và Rankine khác nhau ở những điểm sau đây:

1. Rankine giả thiết ma sát giữa tường và đất bằng không (tường trơn). Coulomb có tính đến ma sát giữa tường và đất. Điều này dẫn đến lực ngang tác dụng lên trường chắn khi tính theo Coulomb sẽ nghiêng một góc alpha so với phương nằm ngang (alpha la hệ số ma sát giữa tường và đất). Nếu sử dụng Rankine, góc alpha sẽ bằng không.

2. Rankine sử dụng phương pháp giới hạn cận dưới (lower bound solution) còn Coulomb sử dụng phương pháp giới hạn cận trên (upper bound solution). Hai phương pháp này khác nhau cơ bản ở chỗ:

(a) Phương pháp giới hạn cận trên giả thiết mặt phá hoại trước sau đó xác định lực tác dụng dựa trên mặt phá hoại giả thiết kết hợp với cân bằng tĩnh;

(b) Phương pháp giới hạn cận dưới giả thiết toàn bộ đất sau tường đều ở trạng thái giới hạn (Rankine''s limits), ứng suất ngang hữu hiệu ở trang thái tới hạn được tính từ ứng suất đứng hữu hiệu nhân với hệ số Rankine.

Như vậy, có thể thấy rằng cả hai phương pháp nêu trên đều không hoàn thiện. Rankine thỏa mãn điều kiện cân bằng ứng suất (stress equilibrium) song không thỏa mãn điều kiện biến dạng liên tục (strain compatibility) khi giả thiết toàn bộ đất sau tường đều ở trạng thái giới hạn. Coulomb thì ngược lại, điều kiện biến dạng thỏa mãn (do giả thiết trước mặt phá hoại) song điều kiện cân bằng ứng suất lại không được đáp ứng (lưu ý là Coulomb chỉ giải ra được lực chứ không ra được ứng suất). Hai phương pháp này có thể hội tụ trong một số trường hợp đặc biệt (ví dụ như khi tường thẳng đứng + ma sát giữa đất và tường bằng không + mái dốc bề mặt bằng không). Nhược điểm của cả hai phương pháp là không giải được những bài toán có điều kiện hình học hoặc địa chất phức tạp (vi dụ nhiều lớp đất, mực nước ngầm nằm giữa thân tường, mái dốc bề mặt khác không...) .

Sử dụng các phần mềm trong thiết kế 

Hiện nay do sự phát triển của máy tính và phương pháp số nên có thể thiết kế tường chắn đất bằng các phần mềm sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn. Một số phần mềm này đã được thương mại hóa và xuất hiện ở Việt nam như Geostudio, Plaxis, SageCrisp... Các phần mềm này sử dụng lý thuyết cơ học môi trường liên tục để tính toán trạng thái ứng suất- biến dạng của nền đất và tường chắn.

Dùng bộ GeoStudio thì có thể thiết kế được tường chắn bằng cách sử dụng môđun SIGMA/W, SEEPAGE/W, QUAKE/W để tìm và trạng thái ứng suất-biến dạng của hệ tường-đất và nội lực của tường chắn (có thể xác định được lực cả trong hệ thanh chống, neo, cốt gia cố cho đất...) sau đó dùng môđun SLOPE/W để kiểm tra khả năng trượt.

Ngoài ra còn một số chương trình chỉ dùng để tính riêng khả năng chịu lực của tường chắn như STAAD Foundation, GEO5... các chương trình này không dự báo được khả năng biến dạng của môi trường đất nền sau tường chắn.

Ưu điểm 

Ưu điểm của việc sử dụng các chương trình PTHH để thiết kế tường chắn là có thể mô phỏng trạng thái làm việc của hệ tường-đất một cách chính xác và nhanh chóng.

Phương pháp phần tử hữu hạn khắc phục được các nhược điểm của Rankine và Coulomb vì các điều kiện cơ bản như cân bằng ứng suất và biến dạng liên tục đương nhiên thỏa mãn .

Tường chắn được coi là tường mềm, cho dù nó được làm bằng BTCT hay thép vì các chương trình không phân biệt tường cứng hay mềm.

Nhược điểm 

Nhược điểm là phải thiết lập các thông số đầu vào của đất nền và tường chắn cho chương trình khá phức tạp .

Ngoài ra, kết quả tính toán bằng chương trình tính cần được hiệu chỉnh và kiểm tra bằng nhiều cách tính toán khác, kể cả tham khảo các bài báo liên quan và kinh nghiệm nước ngoài về các công trình nhiều tầng hầm đã làm.

Tường chắn đất

Một vấn đề cần lưu ý 

Chiều sâu chôn tường đảm bảo điều kiện cân bằng lực và mômen (chưa xét tới trường hợp ổn định hố đào). Với trường hợp 1 tầng chống việc tính toán còn đơn giản. Trường hợp có nhiều tầng chống để tính chiều sâu chôn tường rất phức tạp.

Áp lực đất chủ động, bị động phát sinh khi tường chuyển vị hoặc biến dạng. Tới độ sâu nào đó thì 2 thành phần này "tắt".

Nhưng nếu sử dụng phần mềm Plaxis để tính toán thì thấy kết quả không hợp lý:

1. Khi khai báo chiều sâu chôn tường là 28m (mục đích chịu thêm cả tải trọng đứng) 2 tầng chống (-2,5m và 6m) hố đào sâu 9m thì mômen rất lớn (90Tm/m ở độ sâu 20m). Theo như dạng biểu đồ thì chủ yếu do phần áp lực bị động gây ra.

2. Khi khai báo chiều sâu chôn tường ngắn hơn  là 18-20m thì mômen giảm đi nhiều (60Tm/m)

Các bước thực hiện bài toán tường chắn trong Plaxis 

Mô tả các lớp đất mà tường chắn đi qua.

Dùng chính các phần tử đất (loại tam giác) để thiết lập sơ đồ hình học, sau đó thay thế các đặc trưng cơ lý của phần tử này bằng đặc trưng cơ lý của loại vật liệu sử dụng làm tường chắn. Không nên dùng phần tử dầm vì tường trọng lực làm việc chủ yếu bằng trọng lượng bản thân (kích thước hình học khá lớn). Vì vậy khi tính tường trọng lực quan tâm chính là chuyển dịch của tường còn phần chịu lực thì phần lớn là đạt yêu cầu. Phần tử beam trong Plaxis chủ yếu dùng cho các cấu kiện chịu uốn như tường cừ ván thép hay tường chắn đất bê tông cốt thép (là các cấu kiện có độ mảnh).

Nếu có xét sự tương tác giữa kết cấu và đất bạn dùng phần tử tiếp xúc .

Phát sinh các điều kiện biên .

Gán đặc trưng cho lớp đất và cho kết cấu tường chắn ( với tường chắn bạn cần khai báo E : mô đun đàn hồi ; I : Mô men quán tính ; A: diện tích mặt cắt ngang kết cầu tường để tính EI : khả năng chống uốn EA: khả năng chịu lực dọc .

Với mô hình đất nếu bạn chọn mô hình MC là ok rồi .

Phát sinh mắt lưới 2D .

Phát sinh các điều kiện ban đầu như cao độ mực nước ngầm , trọng lượng bản thân đất .

Lập các giai đoạn tính toán ( tính theo C,φ để kiểm hệ số an toàn ).

Chọn một vài điểm cần xem kết quả .

Tính toán và xem kết quả qua đồ thị ......

Chú ý:

Việc lựa chọn chiều sâu chôn tường trong Plaxis phải dùng phương pháp thử dần nhưng có thể tính sơ bộ hoặc lấy chiều sâu chôn theo kinh nghiệm để rút ngắn quá trình thử và tìm ra độ sâu chôn tối ưu.

Có thể sử dụng Plaxis để đánh giá ổn định của hố móng sâu khi chưa sử dụng tường chắn bằng cách xem xét biến dạng của hố móng khi đào mà chưa có tường chắn (thường nếu bị phá hoại thì Plaxis sẽ đặt giá trị False cho giai đoạn đào này và có thông báo lỗi là đất nền bị collapse) hoặc có thể sử dụng chức năng phi-c reduce để đánh giá hệ số ổn định hố móng sâu khi chưa có tường chắn.

Thiết kế tường trọng lực 

Khi tính toán tường chắn cứng (gravity walls), các điều kiện sau đây cần phải được kiểm tra:

1. Ổn định lật (overturning): Moment lật do áp lực ngang của đất gây ra phải nhỏ hơn moment chống lật do trọng lượng bản thân của tường.

2. Ổn định trượt (sliding): Lực sinh ra do áp lực ngang của đất phải nhỏ hơn lực ma sát tại đáy tường.

3. Ổn định cục bộ của nền đất dưới tường (bearing capacity): ứng suất đứng sinh ra do trọng lượng bản thân của tường phải nhỏ hơn sức chịu tải của nền.

4. Ổn định tổng thể (overall stability): hệ số an toàn của các mặt trượt sâu đều phải lớn hơn 1.

Khi tính toán tường mềm (sheet pile walls, tied-back walls...) các điều kiện sau đây cần được kiểm tra:

1. Độ sâu chôn tường: Được tính từ điều kiện cân bằng lực ngang ở 2 bên tường.

2. Cường độ: ứng suất trong kết cấu tường do moment uốn gây ra phải nhỏ hơn cường độ của vật liệu tường.

Để thực hiện được quá trình tính toán nói trên, điều kiện tiên quyết là phải xác định được áp lực ngang của đất tác dụng lên tường. Các điều kiện 1,2,3 (của tường cứng) cũng như 1,2 (của tương mềm) hoàn toàn có thể kiểm tra được bằng PTHH (SIGMA/W, Plaxis). Điều kiện thứ 4 (ổn định tổng thể) có thể kiểm tra bằng các phần mềm chuyên về ổn định mái dốc (SLOPE/W). 

Nguồn: TCM sưu tầm



Các dịch vụ khác :