Bài Tập Lớn Công Nghệ Xây Dựng Đặc Biệt: Thiết Kế Tường Cừ Larsen và Tính Toán Neo

Bài tập lớn công nghệ xây dựng đặc biệt: Tổng hợp các bài tập, giải pháp và kiến thức chuyên sâu về công nghệ xây dựng hiện đại, độc đáo. Tham khảo ngay!

• Tác giả: Vũ Văn Tài
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Huy Cường
• Trường học: Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng
• Đề tài: Thiết Kế Tường Cừ (Cừ Larsen), Thiết Kế Tường Vây Bê Tông Cốt Thép
• Loại tài liệu: Bài Tập Lớn

Mục lục chi tiết

• 1. PHẦN 1: THIẾT KẾ TƯỜNG CỪ (CỪ LARSEN)
• 1.1. Số liệu thiết kế
• 1.2. Yêu cầu
• 1.3. Tính toán bằng phương pháp giải tích
• 1.3.1. Tính toán chiều sâu chôn cừ và chọn tiết diện cừ Larsen
• 1.3.2. Tính toán thiết kế neo
• 1.4. Mô hình mô phỏng số bằng phần mềm Plaxis
• 1.4.1. Thiết lập mô hình và khai báo thông số
• 1.4.2. Quá trình tính toán theo các giai đoạn thi công
• 1.4.3. Kết quả tính toán các sơ đồ ứng suất, biến dạng, chuyển vị và nội lực
• 1.5. Kiểm tra khả năng chịu lực tường cừ Larsen
• 1.5.1. Kiểm tra bền
• 1.5.2. Kiểm tra chuyển vị ngang
• 2. PHẦN 2: THIẾT KẾ TƯỜNG VÂY BÊ TÔNG CỐT THÉP
• 2.1. Số liệu thiết kế
• 2.2. Yêu cầu tính toán và mô phỏng
• 2.2.1. Thiết kế sơ bộ và mô phỏng số thi công phần ngầm
• 2.2.2. Phần nâng cao
• 2.3. Thiết kế tường vây
• 2.3.1. Thông số thiết kế
• 2.4. Mô hình mô phỏng bằng phần mềm Plaxis
• 2.4.1. Thiết lập mô hình bài toán
• 2.4.2. Quá trình tính toán theo các giai đoạn thi công
• 2.4.3. Kết quả tính toán các sơ đồ ứng suất, biến dạng, chuyển vị và nội lực

Tóm tắt

I. Hướng dẫn toàn diện bài tập lớn công nghệ xây dựng đặc biệt

Bài viết này cung cấp một hướng dẫn chi tiết và toàn diện để thực hiện bài tập lớn công nghệ xây dựng đặc biệt, một học phần cốt lõi đối với sinh viên ngành Kỹ thuật Xây dựng. Nội dung tập trung vào việc phân tích, tính toán và mô phỏng các biện pháp thi công tiên tiến cho công trình ngầm và nhà cao tầng. Việc hoàn thành xuất sắc đồ án này không chỉ yêu cầu kiến thức lý thuyết vững chắc về cơ học đất và kết cấu mà còn đòi hỏi kỹ năng ứng dụng phần mềm chuyên dụng như Plaxis. Thông qua việc phân tích một đề tài cụ thể về thiết kế tường cừ Larsen và tường vây bê tông cốt thép, bài viết sẽ làm rõ quy trình từ tính toán giải tích sơ bộ đến kiểm tra lại bằng phương pháp phần tử hữu hạn. Mục tiêu là cung cấp một tài liệu tham khảo chất lượng, giúp sinh viên hệ thống hóa kiến thức, nắm bắt các kỹ thuật thi công đặc biệt và tự tin trình bày thuyết minh bài tập lớn xây dựng của mình. Các giải pháp được đề cập là những công nghệ phổ biến trong thực tế, từ thi công tầng hầm, xử lý nền đất yếu đến các kết cấu phức tạp như cầu dây văng.

1.1. Tầm quan trọng của đồ án công nghệ xây dựng tiên tiến

Trong chương trình đào tạo kỹ sư xây dựng, đồ án công nghệ xây dựng đặc biệt đóng vai trò là cầu nối quan trọng giữa lý thuyết và thực tiễn. Đồ án này giúp sinh viên tổng hợp kiến thức từ nhiều môn học như Cơ học đất, Nền móng, Kết cấu bê tông cốt thép và Tổ chức thi công. Việc giải quyết một bài toán kỹ thuật hoàn chỉnh, ví dụ như thiết kế hệ thống tường chắn cho hố đào sâu, đòi hỏi người học phải vận dụng linh hoạt các tiêu chuẩn thiết kế, phân tích điều kiện địa chất phức tạp và đề xuất biện pháp thi công tiên tiến khả thi. Đây là cơ hội để sinh viên rèn luyện tư duy kỹ thuật, khả năng giải quyết vấn đề và kỹ năng lập luận, bảo vệ phương án thiết kế của mình. Hơn nữa, việc tiếp xúc với các công nghệ như thi công tầng hầm bằng phương pháp Top-down, sử dụng cọc khoan nhồi hay tường vây là những kinh nghiệm quý báu, sát với yêu cầu của các dự án xây dựng quy mô lớn hiện nay.

1.2. Mục tiêu và yêu cầu của một báo cáo chuyên đề xây dựng

Một báo cáo chuyên đề xây dựng thành công phải đáp ứng được hai yêu cầu chính: tính chính xác về kỹ thuật và tính rõ ràng trong trình bày. Về mặt kỹ thuật, báo cáo phải thể hiện được quy trình tính toán chi tiết, từ việc xác định tải trọng, phân tích áp lực đất, đến kiểm tra bền và biến dạng của kết cấu. Các số liệu đầu vào, công thức áp dụng và kết quả phải được trích dẫn và kiểm chứng rõ ràng. Về mặt trình bày, thuyết minh bài tập lớn xây dựng cần có cấu trúc logic, bao gồm phần đặt vấn đề, cơ sở lý thuyết, nội dung tính toán, phân tích kết quả và kết luận. Các bản vẽ biện pháp thi công phải được thể hiện chuyên nghiệp, đầy đủ thông tin và dễ hiểu. Việc sử dụng các công cụ mô phỏng số như Plaxis để kiểm chứng kết quả tính toán tay không chỉ nâng cao độ tin cậy của đồ án mà còn cho thấy khả năng ứng dụng công nghệ hiện đại của sinh viên.

II. Thách thức chính trong kỹ thuật thi công đặc biệt hố đào sâu

Thi công các công trình ngầm và nhà cao tầng có nhiều tầng hầm luôn đối mặt với những thách thức kỹ thuật phức tạp, đặc biệt là giai đoạn đào đất và thi công kết cấu vây giữ. Một trong những vấn đề nan giải nhất là kiểm soát áp lực đất và áp lực nước ngầm tác động lên tường chắn. Việc tính toán sai lệch có thể dẫn đến biến dạng quá mức, gây nứt vỡ tường hoặc thậm chí sụp đổ hố đào, ảnh hưởng nghiêm trọng đến các công trình lân cận. Bên cạnh đó, việc xử lý nền đất yếu là một bài toán khó, đòi hỏi các giải pháp gia cố phù hợp như sử dụng cọc xi măng đất hoặc các phương pháp cải tạo nền khác để đảm bảo khả năng chịu lực. Các kỹ thuật thi công đặc biệt như tường cừ Larsen hay tường vây, dù hiệu quả, nhưng cũng yêu cầu quy trình thi công nghiêm ngặt và công nghệ giám sát hiện đại để đảm bảo chất lượng và an toàn. Những thách thức này đòi hỏi kỹ sư phải có sự am hiểu sâu sắc về địa kỹ thuật và kinh nghiệm thực tế.

2.1. Phân tích áp lực đất và nguy cơ biến dạng nền đất yếu

Áp lực đất là yếu tố quyết định đến sự ổn định của tường chắn. Trong tài liệu phân tích, áp lực đất chủ động và bị động được tính toán dựa trên mô hình Mohr-Coulomb. Ví dụ, hệ số áp lực đất chủ động Ka = 0.326 và bị động Kp = 3.061. Sự thay đổi của mực nước ngầm cũng ảnh hưởng lớn đến áp lực hữu hiệu tác động lên tường. Đối với các khu vực có nền đất yếu, đặc trưng bởi các lớp sét dẻo mềm hoặc cát chảy, nguy cơ biến dạng và trồi đáy hố đào rất cao. Việc thi công có thể làm thay đổi trạng thái ứng suất trong đất, gây lún sụt cho các công trình lân cận. Do đó, việc khảo sát địa chất kỹ lưỡng và lựa chọn mô hình đất phù hợp (như Hardening Soil trong Plaxis) là bước đầu tiên và quan trọng nhất để có được một thiết kế an toàn và kinh tế.

2.2. Kiểm soát chuyển vị và đảm bảo ổn định công trình lân cận

Kiểm soát chuyển vị của tường chắn là yêu cầu bắt buộc trong thi công hố đào sâu, đặc biệt tại các khu đô thị đông đúc. Chuyển vị quá lớn không chỉ ảnh hưởng đến bản thân kết cấu tường mà còn gây nguy hiểm cho các tòa nhà và hạ tầng xung quanh. Tài liệu phân tích cho thấy, chuyển vị ngang lớn nhất của tường cừ sau khi mô phỏng bằng Plaxis là 58 mm. Giá trị này cần được so sánh với giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn để đánh giá mức độ an toàn. Các biện pháp thi công tiên tiến như lắp đặt hệ văng chống (strut) hoặc neo trong đất (anchor) ở các cao độ hợp lý giúp hạn chế hiệu quả chuyển vị này. Việc mô phỏng các giai đoạn thi công trong Plaxis cho phép dự báo chính xác chuyển vị tại từng bước, từ đó đưa ra các điều chỉnh cần thiết cho bản vẽ biện pháp thi công.

III. Phương pháp tính toán tường cừ Larsen cho bài tập lớn xây dựng

Thiết kế tường cừ Larsen là một phần quan trọng trong bài tập lớn công nghệ xây dựng đặc biệt, đặc biệt đối với các hố đào tạm. Phương pháp tính toán bao gồm hai bước chính: tính toán giải tích để xác định các thông số sơ bộ và mô phỏng số để kiểm tra, tối ưu hóa thiết kế. Tính toán giải tích dựa trên các điều kiện cân bằng lực và cân bằng momen để xác định chiều sâu chôn cừ cần thiết và lực trong thanh neo. Đây là bước cơ bản giúp người thiết kế hình dung được sơ bộ về kích thước và khả năng chịu lực của kết cấu. Các công thức kinh điển về áp lực đất được áp dụng để đơn giản hóa bài toán. Dựa trên kết quả momen uốn lớn nhất, người học có thể tra bảng để chọn loại cừ thép phù hợp, đảm bảo điều kiện bền. Việc trình bày logic các bước tính toán này là cốt lõi của một bản thuyết minh bài tập lớn xây dựng chất lượng.

3.1. Tính toán giải tích chiều sâu chôn cừ và lực neo đất

Để xác định chiều sâu chôn cừ (t), phương pháp giải tích thường dựa trên việc cân bằng momen tại vị trí thanh neo hoặc điểm tựa giả định. Theo tài liệu phân tích, một phương trình bậc cao được thiết lập dựa trên sự cân bằng giữa áp lực chủ động và bị động. Giải phương trình, ta có chiều sâu lý thuyết t = 5,399 m, và được chọn làm tròn thành 6 m để đảm bảo an toàn. Tổng chiều dài cừ được tính toán là 13,592 m và chọn Lcừ = 15 m. Tương tự, lực trong thanh neo (F) được xác định bằng cách cân bằng tổng các lực theo phương ngang. Kết quả tính toán cho thấy lực neo cần thiết là F = 71,85 kN/m. Những con số này là cơ sở quan trọng để thiết lập mô hình trong Plaxis và lựa chọn thông số của hệ neo đất.

3.2. Lựa chọn mặt cắt cừ thép dựa trên momen kháng uốn

Momen uốn lớn nhất (Mmax) trong thân cừ là thông số quyết định để lựa chọn tiết diện cừ. Momen này xuất hiện tại vị trí có lực cắt bằng không. Dựa trên biểu đồ áp lực đất, vị trí này được xác định và Mmax được tính toán là 641,265 kNm/m. Từ đó, momen kháng uốn yêu cầu của mặt cắt được tính là Wyc = 2137,55 cm³. Dựa trên giá trị này, tài liệu đã tra catalogue và chọn cừ Larsen loại FSP-IV có momen kháng uốn W = 2270 cm³/m, lớn hơn giá trị yêu cầu, do đó đảm bảo điều kiện bền. Quá trình lựa chọn này thể hiện sự liên kết chặt chẽ giữa phân tích kết cấu và kiến thức về vật liệu xây dựng.

IV. Bí quyết thiết kế tường vây cho công trình tầng hầm sâu

Đối với các công trình ngầm vĩnh cửu như tầng hầm của nhà cao tầng, tường vây bê tông cốt thép là giải pháp được ưa chuộng nhờ độ cứng lớn và khả năng chống thấm tốt. Việc thiết kế tường vây là một nội dung phức tạp trong đồ án công nghệ xây dựng, đòi hỏi sự kết hợp giữa kinh nghiệm và phân tích số. Chiều dày và chiều sâu của tường được lựa chọn sơ bộ dựa trên chiều sâu hố đào và điều kiện địa chất. Ví dụ, với hố đào sâu 10,8m, chiều sâu tường vây được chọn là 27m để đảm bảo ngàm chắc vào lớp đất tốt bên dưới. Phương pháp thi công cũng ảnh hưởng lớn đến thiết kế, trong đó phương pháp thi công Top-Down thường được kết hợp với tường vây, tận dụng các sàn tầng hầm làm hệ văng chống vĩnh cửu. Việc mô phỏng bằng Plaxis giúp tối ưu hóa khoảng cách các tầng chống và hàm lượng cốt thép trong tường.

4.1. Nguyên tắc chọn chiều dày và chiều sâu tường vây BTCT

Việc lựa chọn sơ bộ kích thước tường vây là bước khởi đầu quan trọng. Chiều dày tường (d) thường được chọn trong khoảng (1/10 - 1/15) chiều sâu hố đào. Trong tài liệu tham khảo, chiều dày tường được chọn là 1m, phù hợp với hố đào sâu 10,8m. Chiều sâu tường (htường) cần đảm bảo đủ chiều sâu ngàm bên dưới đáy hố đào để chống lại áp lực đất bị động, thường được chọn bằng (2 - 2,5) lần chiều sâu hố đào. Với htường = 27m, tường vây có khả năng chống lại sự trồi đáy và hạn chế chuyển vị. Các lựa chọn này sau đó sẽ được kiểm tra lại thông qua mô phỏng phần tử hữu hạn để đảm bảo an toàn và tối ưu về kinh tế. Bê tông dự ứng lực cũng có thể được xem xét cho các tường vây chịu tải trọng lớn.

4.2. Biện pháp thi công Top Down và hệ văng chống tạm

Mô hình mô phỏng trong tài liệu áp dụng trình tự thi công tương tự phương pháp thi công Top-Down. Sau khi thi công tường vây và cọc khoan nhồi (nếu có), đơn vị thi công sẽ đào đất đến một độ sâu nhất định, sau đó thi công sàn tầng hầm và lắp đặt hệ văng chống. Quá trình này được lặp lại cho đến khi đạt đến đáy hố đào. Các sàn tầng hầm đóng vai trò là hệ giằng ngang, giúp giảm đáng kể chuyển vị của tường vây. Trong mô hình Plaxis, các thanh chống (strut) được kích hoạt ở từng giai đoạn đào đất tương ứng. Ví dụ, ở giai đoạn 3, sau khi đào đến cốt -2.8m, sàn hầm 01 và thanh chống được thi công. Việc mô phỏng chính xác các giai đoạn này giúp phân tích nội lực và biến dạng của tường một cách thực tế nhất.

V. Cách mô phỏng Plaxis trong công nghệ xây dựng đặc biệt

Phần mềm Plaxis là công cụ không thể thiếu trong việc phân tích và kiểm chứng các bài tập lớn công nghệ xây dựng đặc biệt. Nó cho phép mô phỏng tương tác phức tạp giữa đất và kết cấu qua các giai đoạn thi công khác nhau. Quy trình mô phỏng bắt đầu bằng việc xây dựng mô hình hình học của hố đào, tường chắn và các lớp đất. Tiếp theo là khai báo đặc trưng cơ học của từng loại vật liệu xây dựng và các lớp đất, ví dụ như mô hình Hardening Soil cho đất cát và Mohr-Coulomb cho đất sét. Việc thiết lập điều kiện biên và chia lưới phần tử hữu hạn cũng là các bước quan trọng ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả. Cuối cùng, các giai đoạn thi công được định nghĩa tuần tự để mô phỏng quá trình thực tế. Kết quả thu được bao gồm biểu đồ biến dạng, chuyển vị, ứng suất và nội lực (momen, lực cắt, lực dọc) trong kết cấu, cung cấp cái nhìn trực quan và toàn diện về sự làm việc của hệ thống.

5.1. Quy trình thiết lập mô hình và khai báo vật liệu xây dựng

Trong tài liệu, mô hình Plaxis được thiết lập với các biên hợp lý để tránh ảnh hưởng của hiệu ứng biên. Biên hông được mô hình hóa dạng ngàm trượt (cho phép chuyển vị đứng), trong khi biên đáy là ngàm cứng (không cho phép chuyển vị). Các lớp đất được khai báo với đầy đủ thông số như trọng lượng riêng, góc ma sát trong (φ), lực dính (c), và module đàn hồi (E), dựa trên Bảng 1 và Bảng 2. Kết cấu tường cừ và tường vây được mô hình hóa bằng phần tử Plate, với các đặc trưng độ cứng (EA) và độ cứng uốn (EI) tương ứng. Thanh neo (anchor) và thanh chống (strut) cũng được khai báo với độ cứng và lực ứng trước (nếu có). Việc khai báo chính xác các thông số này là yếu tố tiên quyết cho một mô phỏng đáng tin cậy.

5.2. Phân tích kết quả biến dạng nội lực từ mô phỏng số

Kết quả từ Plaxis cung cấp một lượng lớn thông tin để đánh giá thiết kế. Đối với tường cừ Larsen, kết quả mô phỏng cho thấy momen uốn lớn nhất là 126,03 kNm/m và chuyển vị ngang lớn nhất là 58 mm. Các giá trị này được dùng để kiểm tra lại điều kiện bền (ứng suất σ = 55,52 N/mm² < [σ] = 210 N/mm²) và điều kiện biến dạng. Tương tự, đối với tường vây, biểu đồ momen và chuyển vị được xuất ra ở từng giai đoạn thi công, cho thấy sự phát triển của nội lực và biến dạng. Phân tích các biểu đồ này giúp xác định các vị trí nguy hiểm nhất trên kết cấu và đánh giá hiệu quả của hệ văng chống. Đây là những bằng chứng thuyết phục để bảo vệ phương án thiết kế trong báo cáo chuyên đề xây dựng.

VI. Tương lai của các biện pháp thi công tiên tiến trong ngành

Việc nghiên cứu và áp dụng các biện pháp thi công tiên tiến là xu hướng tất yếu của ngành xây dựng hiện đại, đặc biệt trong bối cảnh không gian đô thị ngày càng bị thu hẹp và các công trình có quy mô ngày càng lớn. Các kỹ thuật thi công đặc biệt như tường vây, Top-Down, ván khuôn trượt không chỉ giải quyết các bài toán về không gian và tiến độ mà còn nâng cao chất lượng và độ an toàn cho công trình. Sự phát triển của khoa học vật liệu mang đến các loại vật liệu xây dựng mới với cường độ cao và trọng lượng nhẹ, mở ra nhiều khả năng thiết kế đột phá. Đồng thời, việc ứng dụng công nghệ số và các phần mềm mô phỏng mạnh mẽ như Plaxis giúp các kỹ sư dự báo và kiểm soát rủi ro tốt hơn. Tương lai của ngành xây dựng sẽ gắn liền với việc tích hợp các giải pháp công nghệ thông minh, tự động hóa và các phương pháp thi công bền vững, thân thiện với môi trường.

6.1. Tổng kết kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Thông qua việc phân tích hai ví dụ điển hình trong bài tập lớn công nghệ xây dựng đặc biệt, có thể thấy rằng việc kết hợp giữa tính toán giải tích và mô phỏng số là phương pháp luận hiệu quả nhất. Tính toán giải tích cung cấp các thông số thiết kế sơ bộ nhanh chóng, trong khi mô phỏng số giúp kiểm tra, tối ưu hóa và đánh giá chi tiết sự làm việc của kết cấu trong điều kiện thực tế. Các kết quả cho thấy tường cừ Larsen và tường vây bê tông cốt thép, khi được thiết kế và thi công đúng kỹ thuật, là những giải pháp tin cậy cho hố đào sâu. Các thông số như chuyển vị và nội lực tính toán đều nằm trong giới hạn cho phép, khẳng định tính khả thi của các phương án đã đề xuất.

6.2. Xu hướng ứng dụng công nghệ ván khuôn leo và kết cấu thép

Bên cạnh các giải pháp cho công trình ngầm, công nghệ xây dựng đặc biệt còn bao gồm các kỹ thuật thi công phần thân cho nhà cao tầng. Công nghệ ván khuôn trượt và công nghệ ván khuôn leo là các giải pháp thi công hiệu quả cho các kết cấu lõi bê tông và tường vây có chiều cao lớn, giúp đẩy nhanh tiến độ và đảm bảo chất lượng bề mặt. Ngoài ra, việc sử dụng kết cấu thép trong các công trình nhà cao tầng và các công trình nhịp lớn như thi công cầu dây văng đang trở nên phổ biến. Vật liệu thép với khả năng chịu lực cao, linh hoạt trong chế tạo và lắp dựng giúp giảm tải trọng công trình và rút ngắn thời gian thi công đáng kể. Sự kết hợp giữa bê tông và thép sẽ tiếp tục là xu hướng chủ đạo trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

5/3/24, 3:59 PM Bai Tap Lon VU VAN TAI 192504553 Cnxddb BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VÂN TẢI KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG BÔ MÔN KẾT CẤU XÂY DỰNG ---------------------------------------------------------- BÀI TẬP LỚN CÔNG NGHỆ XÂY DỰNG ĐẶC BIỆT Giáo viên hướng dẫn : TS Nguyễn Huy Cường Sinh viên thực hiện : Vũ Văn Tài Lớp : XDDD&CN1-K60 Mã sinh viên : 192504553 1 about:blank 1/42 5/3/24, 3:59 PM Bai Tap Lon VU VAN TAI 192504553 Cnxddb THIẾT KẾ TƯỜNG CỪ (CỪ LARSEN) Số liệu Hố đào có kích thước mặt cắt ngang như Hình 1. Thông số các lớp địa chất được cho ở Bảng 1. Thành hố đào được giữ bằng cừ thép (cừ larsen) có 1 tầng neo. Mặt cắt thể hiện cao độ của các mặt sàn tầng hầm và đáy đài.

Thông số của các lớp đất Lớp đất Lớp 1: nền Lớp 2: cát Lớp 3: Cát Lớp 4: Sét Đặc trưng đất cũ, bê tông, trạng thái lẫn bùi, chặt lẫn bụi, cứng. Mô hình Mohr- Hardening Hardening Hardening Coulomb soil soil soil Trạng thái Drained Drained Drained Drained Chiề (m) 1  0, 2 X (X= 2  0,2 X 15  0, 2 X Rất sâu u dày 5) 3 16 2 kN / m 19  0,1X 15  0,1X 20  0,1X 20  0,1X 19.5 kN / m 19  0,2 X 15  0, 2 X 20  0,2 X 20  0, 2 X 20 16 21 21 2 about:blank 2/42 5/3/24, 3:59 PM Bai Tap Lon VU VAN TAI 192504553 Cnxddb k x k m/n 86 86 x 10-3 86 86 x 10-4 gày  Độ 28  0,1Y (Y 15  0,1Y 30  0,1Y 29  0,1Y =5) 15.5 20,5  Độ 0 0 0 0 (v) - 0,3 0,35 0,3 0,35 n ur ref E 50 kPa 20000 4000 15000 30000 E ref oed kPa 2000 3000 15000 30000 ref E ur kPa 60000 12000 45000 9000 m - 0,5 0,9 0,6 0,9 p ref kPa 100 100 100 100 K nc - 1  sin  1  sin  1  sin  1  sin  0 0.503 Rinter 0,7 0,7 0,7 Rigid   10  0,1Z  Mực nước ngầm nằm cách mặt đất .1 Yêu cầu  Hãy tính toán bằng phương pháp giải tích để tìm được chiều sâu chôn cừ cần thiết thỏa mãn yêu cầu về khả năng chịu lực của đất quanh hố đào. 3 about:blank 3/42 5/3/24, 3:59 PM Bai Tap Lon VU VAN TAI 192504553 Cnxddb - Hệ số áp lực đất chủ động và bị động = 0.326 = 3,061 + Tính áp lực đất: = 19,5.0,326 = 33,219 kN/m2 4 about:blank 4/42 5/3/24, 3:59 PM Bai Tap Lon VU VAN TAI 192504553 Cnxddb - Tính khoảng cách từ cao độ hố đào đến điểm xoay O u = = 0,592 m - Tính tổng áp lực chủ động sau tường Ea: = 0,5. 33,219 = 151,516 kN/m - Tính khoảng cách từ điểm đặt lực Ea đến điểm có áp lực đất bằng không (tâm quay) y.(3,601-0,326) = 406,687 kN/m2 Giải phương trình: Có A = 1 B = = 7,25 C = = -21,619 D = = -194,746 E = = -309,01 => PT: => t = 5,399 m => Chọn t = 6 m 5 about:blank 5/42 5/3/24, 3:59 PM Bai Tap Lon VU VAN TAI 192504553 Cnxddb = 2+3+0,8+0,592+1,2.6 = 13,592 m => Chọn Lcừ = 15 m - Tính độ sâu b mà tại đó lực cắt trong tường bằng 0 Qb = - = 0 =>.

- = 0 => b = 2,8 m => Momen max tại vị trí Qb = 0: M= = .3,061] = 641,265 kNm/m dài => Wyc = = 2137550 mm3 = 2137,550 cm3 Tra bảng chọn cừ Larsen FSP-IV có: Chiều rộng: b = 400 mm, Chiều cao : h = 170mm, Độ dày : t = 15,5mm, Diện tích mặt cắt : A = 242,5cm2/m, Momen quán tính : I = 38600 cm4/m, Khối lượng : (w) g = 190 kg/m = 1,9 kN/m, Mômen kháng uốn mặt cắt : W = 2270 cm3/m > Wyc EA = 2,1.1013 Nmm2 = 81060 kNm2/m  Tính toán bằng phương pháp giải tích về lực tác dụng lên neo (phản lực N) từ đó đề xuất khoảng cách đặt neo theo phương ngang và chiều dài của neo. *Thiết kế neo: - Các chỉ tiêu cơ học trung bình của khối đất trong phạm vi độ sâu hố đào = = 22,83o = = 17,84 kN/m3 6 about:blank 6/42 5/3/24, 3:59 PM Bai Tap Lon VU VAN TAI 192504553 Cnxddb = = 0,327 kN/m3 = 0,44 = 2,82 - Góc mặt trượt: = 45 – 22,83/2 = 33,585o 34o = 45 + 22,83/2 = 56,415o 57o L = h.tg (34o) = 4,31 m Chọn hđặt neo = H1 = 1m,  = 30o => H2 = 1,6 m => tg H2/x => x = H2/ tg= 1,6 / tg30 = 2,77 m + Độ dài đoạn neo tự do trong đất (lf): = 3,2 m => lf = L1 + h/5 = 3,2 + 6,392/5 = 4,478 m => chọn lf = 5,5 m - Chiều dài bầu neo: - Tính lực neo thiết kế: Td Lực căng trong thanh neo tính trên 1 đơn vị chiều dài tường (F): Áp lực đất bị động tại điểm có độ sâu hđào + u + t = 5,8+0,592+6 = 12,39m với = 21 – 10 = 11 kN/m3 => Pp = 6. (3,061 - 0,326) = 180,51 kN/m2 Điều kiện cân bằng lực: F + 1/2. 6 = -390,014 kN/m => Ep > Ea => Thiết kế lại theo phương pháp dần tương đương = 45,09 kN/m2 u = = 1,108 m - Tính phản lực (F) Ra của kết cấu chống giữ = 0 => F.(1+5) +1,108] = 0 => F = 71,85 kN/m => = = 82,97 kN/m - Lực cắt của đất: 7 about:blank 7/42 5/3/24, 3:59 PM Bai Tap Lon VU VAN TAI 192504553 Cnxddb = 1.82,97 = 58,079 kN/m => chọn N =60 kN/m - Thông số neo đất: Phần tự do neo (anchor) có EA = 2.105 kN Bầu neo (geotextile) có EA = 1,9.106 kN/m  Hãy thiết lập mô hình mô phỏng số bằng phần mềm phần tửu hữu hạn Plaxis để tính toán kiểm tra biện pháp thi công hố đào đã cho.

Hãy sử dụng đầu vào là các thông số của mặt cắt cừ, chiều sâu chôn cừ, khoảng cách neo từ các tính toán lý thuyết. Mô hình Plaxis 8 about:blank 8/42 5/3/24, 3:59 PM Bai Tap Lon VU VAN TAI 192504553 Cnxddb Hình 1 - Khai báo vật liệu và tải trọng 9 about:blank 9/42 5/3/24, 3:59 PM Bai Tap Lon VU VAN TAI 192504553 Cnxddb Hình 2 - Thiết lập tương tác giữa đất và bề mặt của tường (lực ma sát, lực dính (phụ thuộc loại đất/ loại vật liều làm tường) Hình 3 - Thiết lập điều kiện biên (phần đất chịu ảnh hưởng của các tác động được xét đến quanh khu vực có công trình được xây dựng) +Biên hông: cho phép chuyển vị theo phương đứng (dạng ngàm trượt) + Biên đáy: ngăn chặn chuyển vị theo các phương (ngàm, coi như ở độ sâu này thì đất không có biến dạng 10 about:blank 10/42 5/3/24, 3:59 PM Bai Tap Lon VU VAN TAI 192504553 Cnxddb Hình 4:Ngăn chạn chuyển vị theo các phương - Chia lưới phần tử (Generate mesh) và khai báo điều kiện ban đầu Hình 5:Chia lưới phần tử hữu hạn - Thiết lập điều kiện mực nước ngầm và tính ứng suất 11 about:blank 11/42 5/3/24, 3:59 PM Bai Tap Lon VU VAN TAI 192504553 Cnxddb Hình6:Mực nước ngầm. Hình7: Sinh áp lực Nước. 12 about:blank 12/42 5/3/24, 3:59 PM Bai Tap Lon VU VAN TAI 192504553 Cnxddb Hình8: Sinh ứng suất ban đầu.

b,Quá trình tính toán - Quá trình thi công được mô phỏng bằng nhiều giai đoạn khác nhau: + GĐ1: Thi công tường cừ (hình 09). + GĐ2: Đào đất đến cốt -1. + GĐ3: Thi công neo (hình 11). + GĐ4: Đào đất đến cốt đáy hố đào -5.

Hình 9: Mô hình tính toán GĐ1 13 about:blank 13/42 5/3/24, 3:59 PM Bai Tap Lon VU VAN TAI 192504553 Cnxddb Hình 10: Mô hình tính toán GĐ2 Hình 11: Mô hình tính toán GĐ3 14 about:blank 14/42 5/3/24, 3:59 PM Bai Tap Lon VU VAN TAI 192504553 Cnxddb Hình 12: Mô hình tính toán GĐ4 -Chọn điểm Hình 13: Chọn điểm để xây dựng biểu đồ quan hệ 15 about:blank 15/42 5/3/24, 3:59 PM Bai Tap Lon VU VAN TAI 192504553 Cnxddb c, Kết quả tính toán. Các sơ đồ ứng suất , biến dạng , chuyển vị. Hình 14: Sơ đồ biến dạng của cả mô hình ở giai đoạn 4 Hình 15: sơ đồ lưới chuyển vị tổng của cả mô hình ở giai đoạn 4 16 about:blank 16/42 5/3/24, 3:59 PM Bai Tap Lon VU VAN TAI 192504553 Cnxddb Hình 16:Sơ đồ chuyển vị của tường cừ. 17 about:blank 17/42 5/3/24, 3:59 PM Bai Tap Lon VU VAN TAI 192504553 Cnxddb Hình 17:Sơ đồ ứng suất tổng của mô hình giai đoạn 4.

Hình 18:Sơ đồ ứng suất hữu hiệu của mô hình giai đoạn 4. 18 about:blank 18/42 5/3/24, 3:59 PM Bai Tap Lon VU VAN TAI 192504553 Cnxddb Hình 19:Biểu đồ momen của tường cừ ở giai đoạn 4. Hình 20:Biểu đồ lực cắt của tường cừ ở giai đoạn 4. Hình 21:Biểu đồ lực dọc của tường cừ ở giai đoạn 4.

19 about:blank 19/42 5/3/24, 3:59 PM Bai Tap Lon VU VAN TAI 192504553 Cnxddb Các giá trị biến dạng-chuyển vị, ứng suất, nội lực Hình 22:Một phần bảng giá trị chuyển vị của mô hình ở giai đoạn 4. 20 about:blank 20/42 5/3/24, 3:59 PM Bai Tap Lon VU VAN TAI 192504553 Cnxddb Hình 23:Một phần bảng giá trị ứng suất của mô hình ở giai đoạn 4. Hình 24:Một phần bảng giá trị ứng suất của mô hình ở giai đoạn 4. 21 about:blank 21/42 5/3/24, 3:59 PM Bai Tap Lon VU VAN TAI 192504553 Cnxddb * Kiểm tra khả năng chịu lực tường cừ Larsen 1.

Kiểm tra bền Momen uốn lớn nhất xuất hiện trong tường cừ là 126,03 (kNm/m). σ = = 55,52 N/mm2 < [σ] = fγc = 210 N/mm2 Vậy tường cừ đảm bảo điều kiện bền trong quá trình thi công. Kiểm tra chuyển vị ngang Chuyển vị ngang lớn nhất của tường cừ: ux = 13,61.5,8 = 0,058 m = 58 mm Ta có: ux < ux] => Vậy tường cừ đảm bảo điều kiện chuyển vị ngang trong quá trình thi công. 22 about:blank 22/42 5/3/24, 3:59 PM Bai Tap Lon VU VAN TAI 192504553 Cnxddb THIẾT KẾ TƯỜNG VÂY BÊ TÔNG CỐT THÉP 1.2 Số liệu Mặt bằng kết cấu móng của công trình nhà nhiều tầng được thể hiện như bản vẽ (bản vẽ lấy theo số hiệu).

Công trình nhà có 3 tầng hầm. Các thông số về cao độ của mặt sàn tầng hầm được thể hiện trên Hình 2. Phần ngầm của công trình có sử dụng kết cấu tường vây bằng bê tông cốt thép. Thông số các lớp địa chất được cho ở Bảng 2.

Mã sinh viên: 192504553; X=5; Y=5 ; Z=3 2,8 5,8 8,8 10,8 Hình 1: Mặt cắt thể hiện cao độ của các mặt sàn tầng hầm và đáy đài. 23 about:blank 23/42 5/3/24, 3:59 PM Bai Tap Lon VU VAN TAI 192504553 Cnxddb Bảng 2.