PHẦN MỀM HVT GIẢI PHÁP HỮU ÍCH TRONG THIẾT KẾ TƯỜNG CỪ KS. VŨ MINH TUẤN Bộ môn CTGTTP và CTT Khoa Công trình Trường Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Hiện nay, việc tính toán tường cừ chủ yếu bằng tay theo phương pháp đồ giải trong tiêu chuẩn thiết kế Công trình bến cảng biển 22TCN 207 - 92. Trong quá trình tính toán, thường gặp rất nhiều khó khăn như: Khối lượng tính toán rất lớn dẫn đến sai số nhiều, hơn nữa khi thay đổi các thông số như tải trọng, các chỉ tiêu cơ lý của đất nền, cao trình thanh neo… thì phải tính lại từ đầu, mất nhiều công sức. Đây chính là lý do để chúng tôi tiếp cận nghiên cứu và lập trình về “ phần mềm tính toán kết cấu tường cừ”- HVT software. Summary: Presently, the sheet pile wall is normally calculated by the graphical method according to Vietnamese standard No 22TCN 207 - 92. This consequently poses some problems: the more the calculation, the more errors it makes; moreover, when parameters of load, physical - mechanical characteristics of soil and elevation of tie rods, etc. change, calculation should start again from scratch. So as to solve such problems, sheet pile wall structure calculation software - HVT software has been researched and programmed. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Những năm gần đây, cùng với sự phát triển của nền kinh tế thì mạng lưới giao thông ở nước ta được đầu tư và phát triển. Đóng góp vào những thành tựu đó, không thể không kể đến vai trò của hệ thống cảng Việt Nam. Nhiều cảng cũ được nâng cấp và mở rộng như Hải Phòng, Cần Thơ, Hòn Gai, Cửa Lò, Nhà Bè… Bên cạnh đó, nhiều cảng mới được xây dựng như Dung Quất, Lạch Huyện, Nghi Sơn, cụm cảng Cái Mép - Thị Vải, Vân Phong, Vũng Áng, Chân Mây… TCT2 Vì vậy, việc lập trình và phát triển các phần mềm trợ giúp cho việc tính toán công trình cảng là rất cần thiết, nhằm nâng cao tính chính xác của kết quả tính toán, tăng năng suất lao động, hạn chế việc tính tay, đồng thời cũng phù hợp với xu hướng phát triển chung - tự động hoá trong công tác thiết kế. Trong bài viết này, sẽ giới thiệu một phần mềm được lập trình nhằm hoàn thiện và bước đầu góp phần hỗ trợ công tác tính toán thiết kế kết cấu tường cừ ở Việt Nam - phần mềm HVT. 2. CÁCH GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 2.1. Cơ sở lý thuyết Các công thức và trình tự tính toán sử dụng trong phần mềm này chủ yếu dựa trên cơ sở tiêu chuẩn thiết kế Công trình bến cảng biển 22TCN 207 - 92 và những lý thuyết cơ bản của Cơ học đất. HVT software đượcc viết bằng ngôn ngữ lập trình bậc cao Visual Basic 6.0, chạy trên nền Windows. 2.2. Đặc điểm của phần mềm HVT Phần mềm này có thể hỗ trợ tính toán khá đầy đủ các dạng bài toán thiết kế công trình dạng tường cừ, gồm: - Tường cừ tự do; - Tường cừ không neo; - Tường cừ một tầng neo; - Tường cừ phục vụ thi công hố móng. HVT software có giao diện hài hoà và rất dễ cho người sử dụng có thể hội thoại với chương trình (hình 2). Sau khi chạy, phần mềm đưa ra những kết quả cơ bản phục vụ cho quá trình thiết kế, như: chiều sâu chôn cừ, nội lực của cừ, lực căng thanh neo (với bài toán có neo). Ngoài ra, phần mềm còn có thể tự động chọn chủng loại cừ và đường kính thanh neo sao cho phù hợp với điều kiện thực tế. Người sử dụng hội thoại trực tiếp với chương trình thông qua bảng giao diện với các thanh công cụ hoàn toàn bằng tiếng Việt. Khi tính toán, ta chỉ cần nhập các yếu tố đầu vào vào bảng giao diện và đợi lấy kết quả (hình 3). Kết quả sau khi chạy chương trình được hiển thị không những dưới dạng số mà còn được thể hiện chi tiết thông qua các hình vẽ. Người sử dụng có thể in trực tiếp hình vẽ và kẹp vào hồ sơ thiết kế nếu cần. Điều đó sẽ giúp người sử dụng có cái nhìn trực quan hơn (hình 4, 5). Phiên bản đầu tiên của HVT version 1.0 được hoàn thành vào tháng 5 năm 2007 với việc chỉ tính toán tường cừ một neo. Hiện nay, phần mềm đã nâng cấp đến phiên bản 3.0 bao gồm thêm phần tính toán tường cừ tự do, không neo, một tầng neo và cừ cho thi công hố đào. Cũng giống như HVT version 1.0, việc lập trình HVT version 2.0, 3.0 vẫn sử dụng các công thức và cơ sở lý thuyết dựa trên phương pháp đồ giải theo tiêu chuẩn thiết kế Công trình bến cảng biển 22TCN 207 - 92 và một số tài liệu tham khảo khác. Hiện nay, trước sự đòi hỏi của thực tế sản xuất và giao lưu quốc tế, chúng tôi đã phát triển phần mềm HVT với phiên bản 3.0 trên nền tiếng Anh. Việc Anh ngữ hoá HVT là một bước phát triển quan trọng đối với chương trình. 3. VÍ DỤ TÍNH TOÁN SỬ DỤNG PHẦN MỀM HVT CT 2 Tính toán với công trình kè bảo vệ bờ sử dụng kết cấu tường cừ không neo của nhà mày nhiệt điện Phú Thọ (nằm cạnh sông Lô). Đây là tuyến kè quan trọng của nhà máy, nó không chỉ có chức năng giữ đất mà còn góp phần ổn định dòng chảy. Khi thiết kế, các kỹ sư đã sử dụng phương pháp đồ giải trong tiêu chuẩn 22 TCN-207-92 và thực hiện bằng tay. Một số kết quả của phương pháp đồ giải: t: độ sâu chôn cừ theo tính toán đồ giải, tính từ đáy bến đến giao điểm phía dưới giữa đường khép kín với đa giác dây là: t = t 0 + Δt = 1,1.t 0 = 1,1.3,13 = 3,45 (m) M max : mômen lớn nhất ở nhịp tường mặt theo tính toán đồ giải. M max = η. y max = 20.1,0 = 20,1 (T.m) Tuy nhiên, với nhiều hạn chế khi giải tay theo phương pháp đồ giải cũng như muốn rút ngắn thời gian thiết kế, chúng tôi đã áp dụng phần mềm HVT để tính toán cho tường cừ. Dưới đây là một số hình ảnh của bài toán. Để thấy rõ sự tương quan của hai phương pháp, ta có bảng so sánh sau: Bảng 1. So sánh kết của của hai phương pháp giải Thông số tính toán Phương pháp đồ giải Phần mềm HVT Sai số (%) Mômen lớn nhất M max (T.m) 20 20,4 2 Chiều sâu chôn cừ t (m) 3,45 3,29 4,64 q = 1T/m o 2 ϕ = 30° γ = 1,8t/m3 ϕ = 42° γ = 2,0t/m3 c¸t san ®¾p k=0.95 ®¸ héc ®æ ϕ 1 = 42° γ 1 = 2,0t/m3 Líp ®Êt 1 h1 = 1,5m° ϕ 2 = 22° γ 2 = 1 ,85t/m3 Líp ®Êt 2 h2 = 7,1m° ϕ 2 = 20° γ 2 = 1 ,98t/m3 Líp ®Êt 3 h2 = 5m° a) b) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 y = 1.0m max t = 3,13m 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 c) e) 1 2 3 4 0 1 1 2 3 4 4 5 0 2 5 6 78 9 10 11 6 7 8 9 10 11 d) 0 d) Hình 1. Tính toán tường cừ không neo bằng phương pháp đồ giải a) Sơ đồ tính toán; b) Biểu đồ áp lực đất tổng hợp c) Các lực tập trung tương đương của áp lực đất; d) Đa giác lực; e) Đa giác dây TCT2 Hình 2. Giao diện của chương trình Hình 3. Bảng hiển thị kết quả Hình 4. Đa giác lực Hình 5. Đa giác dây CT 2 4. KẾT LUẬN Từ kết quả thu được, ta thấy kết quả giữa hai phương pháp có sự chênh lệch không đáng kể và nhỏ hơn 5%. Nhưng với phần mềm HVT, ta có thể rút ngắn thời gian tính toán rất nhiều, đồng thời có thể thay đổi tuỳ ý các thông số đầu vào mà kết quả cũng tương đương với việc giải tay theo phương pháp đồ giải. Trong thời gian sắp tới, nhóm tác giả sẽ cố gắng nâng cấp và hoàn thiện phần mềm hơn nữa. Để phần mềm HVT trở thành công cụ hữu ích trợ giúp cho người thiết kế công trình bến cảng nói riêng và trong ngành xây dựng và giao thông nói chung. Hy vọng, phần mềm HVT sẽ góp phần nhỏ bé trong việc tự động hoá thiết kế trong học tập, nghiên cứu cũng như thực tế sản xuất. Tài liệu tham khảo [1]. Phạm Văn Giáp, Nguyễn Hữu Đẩu, Nguyễn Ngọc Huệ. Công trình bến cảng. Nhà xuất bản Xây Dựng, năm 1998. [2]. 22TCN - 207 - 92 - Tiêu chuẩn thiết kế Công trình bến cảng biển. Hà Nội, năm 1992. [3]. 22TCN - 219 - 94 - Tiêu chuẩn thiết kế Công trình bến cảng sông. Hà Nội, năm 1994. [4]. U.S. army corps of engineers. Design of sheet pile walls. Washington, D.C, năm 1994 ♦ . PHẦN MỀM HVT GIẢI PHÁP HỮU ÍCH TRONG THIẾT KẾ TƯỜNG CỪ KS. VŨ MINH TUẤN Bộ môn CTGTTP và CTT Khoa Công trình Trường Đại học Giao thông Vận tải Tóm tắt: Hiện nay, việc tính toán tường. phần mềm hơn nữa. Để phần mềm HVT trở thành công cụ hữu ích trợ giúp cho người thiết kế công trình bến cảng nói riêng và trong ngành xây dựng và giao thông nói chung. Hy vọng, phần mềm HVT sẽ. Khi thiết kế, các kỹ sư đã sử dụng phương pháp đồ giải trong tiêu chuẩn 22 TCN-207-92 và thực hiện bằng tay. Một số kết quả của phương pháp đồ giải: t: độ sâu chôn cừ theo tính toán đồ giải,