Đang tải... (xem toàn văn)
phương pháp tính toán vách hầm trong đất ngành xây dựng. tường chắn bê tông, liên quan đến thiết kế thi công các công trình phần ngầm trong đất có kết cấu đơn giản. phương pháp gần chính xác nhất cho việc tính toán thiết kế vách tường tầng hầm.
TÍNH TỐN TƯỜNG TRONG ĐẤT Bài viết trình bày điều kiến thức phục vụ cho việc tính tốn tường đất I Tổng quan lựa chọn phương pháp tính tường đất Hiện có nhiều phương pháp đưa để tính tốn tường đất có neo như: • • • • • • • Phương pháp Sachipana (Nhật bản); Phương pháp Đàn hồi có xét đến ma sát đất tường chắn (Quy phạm thiết kế móng cơng trình xây dựng Nhật bản); Phương pháp có xét đến ảnh hưởng lực trục chống tầng chống theo tiến triển việc đào đất; Phương pháp Số gia; Phương pháp phần tử hữu hạn ( đàn hồi, PTHH móng đàn hồi, PTHH có xét quan hệ đất với tường chắn); Phương pháp B.N.Giêmoskin cho phép tính tốn có xét đến liên kết phía kết cấu với nền; Phương pháp Blium-Lomeier xem áp lực đất phía trước tường phân bố đều, độ cứng cứng phân bố phía dưới… Để thuận lợi đơn giản việc xác định áp lực lên tường chắn ta dùng phương pháp Sachipana gần Nhật Bản, với phương pháp tính Lực trục chống Mơmen thân tường khơng biến đổi theo q trình đào đất Một số giả định đưa để tính tốn sau: + Trong đất có tính dính, thân tường xem đàn hồi dài vô hạn + Phản lực chống hướng ngang đất bên mặt đào chia làm hai vùng: Vùng dẻo đạt tới áp lực đất bị động có độ cao l; Vùng đàn hồi có quan hệ đường thẳng với biến dạng thân tường + Sau khi lắp đặt chống xem chống bất động + Sau lắp đặt tầng chống xem trị số lực trục tầng chống khơng thay đổi, cịn thân tường từ lên trì vị trí cũ Phương pháp giải gần dùng hai phương trình cân tĩnh: Với: η - áp lực tĩnh chủ động tác dụng lên mét dài tường (theo chiều cao tường) ∝ - áp lực tĩnh đất tác dụng lên mét dài theo chiều cao tường w - áp lực nước wx + v – trị số áp lực đất phía bị động xm – chiều sâu tường đất tối thiểu giai đoạn đào đất Tường cắm vào lớp đất sau: • • • • • • Lớp đất lấp: có chiều dày 1,2 m Lớp Sét dẻo cứng: có chiều dày 4,6 m γ= 18,2 kN/m3, c = 19, ϕ = 13o Lớp Sét pha dẻo mềm: có chiều dày 3,4 m γ = 17,5 kN/m3, c = 5, ϕ = 11o Lớp Sét pha dẻo chảy: có chiều dày 3,6 m γ = 18,5 kN/m3, c=10, ϕ = 16o Lớp Cát pha dẻo: có chiều dày 6,7 m γ = 19,2 kN/m3, c = 25, ϕ = 18o Lớp Cát bụi chặt vừa: có γ = 19 kN/m3, ϕ = 30o II Xác định sơ đồ tính tường đất: Sơ đồ tính tốn tường đất thể từ q trình thi cơng sau: • • • • Đào đất đến độ sâu - 3,4 m (kể từ mặt đất) ta đặt đợt chống thứ (tổng quát chống neo, sàn tầng hầm bêtông cốt thép hệ chống thép hình) Đào đất đến độ sâu - 7m đặt tiếp đợt chống thứ hai Đào đất đến độ sâu -10,6m đặt tiếp đợt chống thứ ba Và tiếp tục đào đất đến độ sâu đáy đài – 13m – kết thúc trình đào đất Ta thấy rằng: thực tế cơng trình mặt đất xung quanh tường chất vật liệu lán trại xây dựng, có phương tiện nhẹ lại lên mặt đất hố móng cơng trình, chất phần tải trọng phân bố q, giả thiết q = T/m2 = 10 kN/m2 Tưởng tượng kéo dài lưng tường chắn đến chiều cao h Từ xác định trị số áp lực đất theo lý thuyết áp lực đất Raikine, vào mực nước ngầm để tính tốn áp lực nước, lấy 1m theo chiều dài thân tường để tính II.1 Tính áp lực đất nước lên tường: II.1.1 Tính áp lực đất chủ động tác dụng lên tường: o Ở độ sâu Z = 1,2 m: II.1.2 Tính áp lực nước ngầm: Trong q trình thi cơng, phải ln đảm bảo mực nước ngầm thấp mặt đất đào 1m Do chênh áp lực nước tính sau: Giai đoạn 1: đào đến độ sâu - 3,4 m (so với mặt đất) mực nước ngầm tự nhiên độ sâu - 6,5m, đảm bảo điều kiện thi cơng đặt ra, giai đoạn này, áp lực nước ngầm hai bên tường cân Giai đoạn 2: đào đất đến độ sâu –7m (so với mặt đất), hạ thấp mực nước ngầm bên lòng tường xuống 1m so với mặt đất thi cơng, độ chênh lệch mực nước độ sâu Áp lực nước tính sau: Giai đoạn 3: đào đất đến độ sâu –13,3 m (so với mặt đất), hạ thấp mực nước ngầm bên lòng tường xuống 1m so với mặt đất thi công, độ chênh lệch mực nước độ sâu Áp lực nước tính sau: II.1.3 Tính áp lực đất bị động Ở độ sâu –7m III Xác định độ sâu chôn tường, lực dọc chống mômen thân tường Khi xác định chiều sâu tường đất việc tường làm việc cách bình thường cần ý đến việc hạ sâu thêm để ngăn nước Trị số phần cắm sâu thêm lấy sau: Trong đá chặt: 0,5 - 1m, đá biến chất sét chặt: 0,75 – 1,5m, sét dẻo sét dẻo: 1,5 - 2m Với cơng trình này, đào đất đến cốt –13,3m (lớp cát pha dẻo) nên ta chọn độ cắm thêm xm Giai đoạn I Đào đất đến độ sâu -3,4m (tính từ mặt đất) đặt hàng chống thứ Sau đào đất đến độ sâu –3,4m (so với mặt đất), ta tiến hành đặt hàng chống thứ Gọi lực dọc chống thứ Tại thời điểm này, áp lực đất chủ động tác dụng lên tường cịn bé, nên coi Mơmen uốn thân tường độ sâu là: Tiếp tục đào đất áp lực đất chủ động tăng dần áp lực đất bị động giảm dần, xuất lực nén hàng chống Giai đoạn II Đào đất đến độ sâu -7m (tính từ mặt đất) đặt hàng chống thứ hai Tại giai đoạn này, gọi lực dọc hàng chống thứ Số chống k = 1, hok = 7m, hkk = h1k = 3,6m, Nk = Dùng cơng thức (2a) tìm xm: Xét thấy, x = 5,64m chân tường Diaphramg nằm lớp Cát pha dẻo, mà lớp lớp yếu, có N = 21 Nên ta phải kéo dài cho chân tường nằm lớp Cát bụi chặt vừa (có N = 30) đoạn 2,5 m Các lý khác cho lựa chọn là: Bản thân tường đất không chịu tải trọng công trình, mà chịu trọng lượng thân phần tải trọng từ sàn tầng hầm Tường đất không phép lún, xảy lún phá vỡ liên kết với sàn tầng hầm cùng, điều dẫn đến nước ngầm thẩm thấu vào hầm… Vậy tổng độ dài tường Diaphramg là: H = 22cm IV Xác định sơ kích thước tiết diện tường Diaphramg: Các kích thước sơ tường sau: - Chiều dầy tường chọn theo sở sau: + Theo yêu cầu chống thấm + Từ Mơmen tường, ta tính chiều cao làm việc tường (h0) thông qua công thức: Trong toán này, chọn b = 0,8m (theo chiều cao tường) + Căn vào công nghệ phương tiện thi công thực tế Thường thi công cạp tường gầu ngoạm, có kích thước gầu: 600, 800, 1000mm + Chọn theo kinh nghiệm V Kiểm tra ổn định kết cấu chắn giữ: Kiểm tra chống trồi đáy hố móng có xét đồng thời c theo công thức sau: (Công thức kiến nghị nhà nghiên cứu Uông Bỉnh Giám - Đại học Đồng Tế - Trung Quốc có tham khảo từ cơng thức xét khả chịu lực đất Prandtl Terzaghi) Trong đó: KL ≥ 1,2 –1,3, bỏ qua tác dụng chống trồi lên cường độ chịu cắt phía sau tường Với điều kiện đất cơng trình nêu phần I, ta chọn KL = 1,3 (thiên an tồn) D- Độ chơn sâu thân tường xác định theo công thức chống lật (So sánh với tiêu chuẩn hướng dẫn thực hành móng - Tiêu chuẩn BS 8004:1986 Anh, Nhà xuất Xây Dựng 2002) Như tính tốn trên, có D = 8,7m q = 1T/m2: Siêu tải đặt mặt đất γ 1: Trị bình quân trọng lượng tự nhiên lớp đất phía ngồi hố đào (từ mặt đất đến đáy tường) VI Tính tốn cốt thép chịu lực cho tường: - Xác định cốt thép chịu lực: Cắt dải tường Diaphramg có chiều rộng 1m theo chiều dài tường, coi vị trí neo gối tựa Từ đó, coi dải dầm đơn giản liên tục gối lên gối tựa vị trí bố trí hàng chống Cốt thép ngang chọn theo cấu tạo φ 20a300 - Phía lồng thép bố trí ngang φ 20 có khoảng cách: > đường kính ống Tremie A = ≥ 200mm ≥ 10D chịu lực ≤ 1,5B – Với B chiều dày tường Vậy chọn khoảng cách thép ngang A = 800mm Tại vị trí cao độ sàn vị trí đài móng, ta phải đặt thêm cốt thép chịu lực cắt, cụ thể: Trong chiều cao 1m vùng cao độ mức sàn 3,7m vị trí đài móng, ta đặt xen kẽ thêm thép φ 20 vào hai φ 32a200 Trong vùng này, cốt thép ngang đặt dày hơn, φ 20a200 Hình vẽ bố trí thép tường Diaphramg sau: VII Tính chuyển vị tường phần mềm Sap 2000 _8.3.2: Sơ đồ tính tốn: Ta thấy chuyển vị lớn tường đỉnh tường, có trị số 6,12mm, trị số nhỏ, nên phương án bố trí hệ thống chống đỡ tường hợp lý