Phương pháp đào mở - Xây dựng công trình ngầm đô thị: Phần 2

Chia sẻ: Lê Thị Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:185

Thêm vào BST

Báo xấu

141
lượt xem 31
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phần 2 của Tài liệu Xây dựng công trình ngầm đô thị theo phương pháp đào mở trang bị cho các bạn những kiến thức về kết cấu phụ trợ của tường chắn hố đào; hạ mực nước ngầm và đào đất; chuyển vị của tường chắn và công trình lân cận hố đào; công trình thực tế về hố đào sâu tính toán và thi công.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Phương pháp đào mở - Xây dựng công trình ngầm đô thị: Phần 2

( luíonịĩ 9 K Ế T CẤU PHỤ T R O ( ỦA TƯỜNG CHẮN H ố ĐÀO « u . ( ÌI Ớ I T H I Ệ U C H U N G T r o i m n h ữ n g h ố đ à o n ò n g v à n c n đất lót. v ó i d ó s â u t h í c h h ợ p thì t ư ờ n g c h ắ n t h à n h h ố dào cổ the làm việc nh ư dầ m c ô n s x o n \ à du cứnii dế tư ổn dịnh, còn ơ nhỡn lí h ố đào sâu thì c ầ n c ó k é t c â u p h ụ t r ợ đ ế g i ữ t ư ò ì i s . Hộ th òna chắn giữ thành h ố đào sâu do hai bộ phận tạo thành, m ộ t là tường chắn hai là thanh c h ố n s bên trong hoặc là thanh neo vào đất bên nsoài. C h ú n g cù n g với tường c h á n l à m t ă n g t h ê m 011 đ ị n h t ổ n g t h ê c u a két c ấ u c h ẩ n g i ữ , k h ỏ n s n h ữ n s c ó l i ê n q u a n tới độ an toàn của hố đào và côn g việc đào đất, mà còn có ánh hướng rất 1ÓÌ1 tới giá thành và tiến đ ộ c ủ a c ô n g trình h ố đ à o. A p lực nước, đ ấ t c ũ n g n h ư c á c t á c đ ộ n g k h á c l ê n uròìií i c h á n c ó t h ể đ ư ợ c c á c t h a n h c h ố n s bên troim truyền dẫn đi và duv 1rì cân bằng, cũng có ihế d o nco đất đặt ỏ' bên i m o à i d u y trì c à n b à n í i , c h ú n g c ò n c ó t h e l à m l í i á m c h u y ể n d ị c h c ủ a k ế t c ấ u c h ẵ n g i ữ . T h a n h ch ống bên trong có thể trực tiep càn hănu áp lực nuansi cua hai tường chắn đối d i ệ n n ê n c â u t ạ o g i á n đ ơ n , c h ị u l ự c rõ l ànii. N e o đất d ậ t O' p h í a s a u l ư n g c ủ a t ư ờ n g , t ạ o được khòn g gian cho việc đào đất và việc Ihi eòim kết càu corni Irình, có lợi cho việc nán tỉ cao n àn e suất tlii công. T r o n " các vùng đùt yêu, đàc hiệt là tronn thành phố có mật độ xây dựng dày thì ch ố n g bên trong được sử dung nhiều hưn. T r o n c n h i ề u t r ư ừ n o h ợ p c ò n p h ủ i đ ù i m k ct cí ui 111111« g i a n l ỉ ế t r u y c n á p l ự c t ừ t ư ừ i m chán lên thanh c h ốn g hoặc neo - đó là các dam daiìíí dặt ở đấu tường hoặc dầ m đai dặt o' l ư n g l ư ờ n g l ạ o t h à n h k h u n g k í n n ằ m n í i a i ì ” d a n g c h ữ ul i ậ t , đ a g i á c h o ặ c t r ò n t r ê n m ặ t h ã n g ( x e m h ìn h 5 . 4 b c h ư ơ n g 5). Khi h ố m ó n g quá rộng, để đá m báo cho Ỉ1Ộ thanh cliốnií neang k h ô n c bị võnc; 1ỚI1 và n h â m m ụ c đ í c h đ ơ n g i ả n t r o n s t í n h t o á n ( khi x e m c á c t h a n h c h ố n g c h ỉ c h ị u n c n ) n ê n t h ư ờ n 5 d ù i m g i á i p h á p trụ c h ố n g t r u n g >iinn d ữ h ệ t h a n h c h ố n a n ó i t r ê n v à l ú c n à y t h a n l i d i ố n t i ấy xem nh ư d ầm licn tục nliicu nhịp. 9.2. B Ố T R Í, C Ả U T Ạ O V À V Ậ T L IỆ U K Ế T C Â U P H Ụ T R Ơ 9 .2 .1 . H ệ t h a n h c h ò n g T u ỳ theo kích thước hố m ó n a m à bố trí thanh chốim một nhịp (h m h 9 . la ) hoặc nhiều nh ịp (hình 9. lb) do có các irụ đỡ iru ns cian. 153
H ình 9.1. B ố t r í h ệ t h a n h c h ố t i ạ tií> a ỉỉí> ÌÌIỘĨ n h ị p ( u) h o ặ c Ịìhỉêii n h ị p ( b) • C ú c lỉìtìlỉ thức c ơ hán đ ể b ổ trị tha nh choní> T r o n s các trường hợp bình thường có hai hình thức b ố trí hệ thanh ch ố n g là hệ thanh chốns: ng an g và hộ thanh chốns; xiên. 1) Hệ chố ng n g a n g d o d ầ m đ a i /c hố ng n g a n g và trụ đứ ng tạo thành, nh ư hình 9.2. C h ố n g ng an g có thế chi a làm: thanh c h ố n g đối đầu hoặc dàn ch ố n g đối đầu chạy suốt chiều dài hoặc ch iề u rộng c ủ a h ố m ó n g ; tha nh ch ố n g xiên hoặc dàn c h ố n c xiên à ch ỏ góc giữa hai cạn h biên c ủ a h ố m ó n g ; c h ố n g ta m giác ở chỗ dầu củ a thanh ch ố n g hoặc dàn chôníĩ; thanh liên kết giữa các tha nh c h ố n g (hình 9.3). H ìn h 9.2. Hệ ílỉấng chống ỉĩgcíỉìg 1. Tirừng chán; 2. Dầm dai; 3. Thanh c h ố n g đối đẩu; 4. Dàn ch ốn n dối đầu; 5. C h ố n g tam giác; 6. C hốn g c h é o ở góc; 7. Dàn ch ốn g chéo; 8. Dàn bicn; 9. Thanh liên kct; 10. Trụ đứng; 1 1. Dầm giằng dầu tườỉìg. 154
I lè clìone nuauu co tinh chinh tlìc UM, iruvcn (lần lực đu tin cậy, dộ cứng troim mặt p ] l ã n e t ư ơ n e d ố i c a o , t h í c h h ợ p v ớ i c á c loại h ố m ó n g n ỏ i ì u s â u IỚI1 n h ỏ k h á c n h a u , p h ạ m vi t h í c h đ u n e u r ơ i m đ ố i r ỏ i m . 2} I lệ CỈÌOĨ1U xicn cho urờng thủim dứim tlo dam giũrm/đai, ỉluuih chố ng xicn, móng c hò im xiên l h ư ờ n g tv lẽn dáo ơ uiữa nióim h o ặ c đau cọc xem nhu' mỏim chốim nén, thanh lièn kết imane và Irụ dứnu tạo t h à n h. nlnr hình 9.4n. ỉ ỉì t ĩ l ĩ 9.4(1. H ệ c hom* xiỡỉi c h o íư ờ t ì\ị (ỉứ/ií> I. Tường chắn; 2. D ầ m gia n g; 3. C'hốii” xiên; 4. M óim chốim xiên: 5. Móim d i ố n u nén; 6. Trụ đứim ; 7. Thanh ỉiên két; H. Mái dốc đàt 155
I lệ chốim xiẽn đòi hỏi đất phai đào theo Mhình chậ u ”, tức là trước tiên đ ào đất ở giũa, xung quanh sát tưừnụ lllì ch ừ a lại thành m á i dốc, c h ờ sau khi láp tha nh c h ỏ n u xiên xong mới đào hết phần mái dốc ò' x u n g quanh . Khi đào sâu hơ n thì thay đổi m ó n g CỈ1ỐH2 xien (lan dài y) đế d am báo độ n e h i c n g cua tha nh ch ố n g xiên và m á i đào. Biên d ạ n g cu a hò moiiíỉ phụ thuộc vào hiến d ạ n g củ a mái d ố c và của m ó i m c h ó n g xiên, th ư ờ n e ch 1thích họp với nlnìne nơi có ycu cẩu báo vệ x u n g q u a n h k h ô n g cao, đ ộ sâu đ à o h ố m ó n g k hô ng lớn kìm. Với những h ố m ó n g có kích thước mặt bằ n g tương dối lớn, hìn h d ạ n g phức tạp, áp chum phương án clìốim xiên c h o tường đứ n g có the thu được hiệu q u à kinh tế tương đối cao. CTins có trườnu hợp các thanh ch ố n g n g a n g hoặc xiên dược tv lên kết cấu chính đã thi c ô n g ở lòng hố đào (x em hình 7.24, ch ư ơn g 7), điều này phai kết hợp với việc thi công. Tất cả các thanh c h ố n g phải được lắp vào hào đào trôn mặt đất, với n g u y ê n tác đ ào theo phân tầng thì phài thực hiện bang dược việc láp hệ chốníi trước rồi sau mới dào đi phần đất hcn dưới nó. Sau khi đã hoàn thành hán đáy hoặc hãn sàn củ a kết cấu ch í n h và đã đaĩ được CƯỜIÌG dô tlìiết kc nhất định, có thc n h ờ vào cườnu độ hoặc độ cứn g trong mặt ph ăng c ủ a cấu kiện ban đáy hoặc hán sàn đế llìáo d ỡ một bỏ phận thanh H ìn h 9.4b. L Ợi (lụn ạ kếĩ cáu chính íỉừ n e m c ỉ i ô ỉ i y í ịi ữ í i r ờ ỉ ỉ i > ch án chôim tirơníĩ ứng, nh ư n g tnrớc đ ó nhất thiết phái bố I . Tưừim chán; 2. Tường ngoài tâỉi‘j, trí được nlìLÌnq v;)t truyén lực đủ tin c ậ y giữa kết cấu ngấm; 3. T a n g đ ệ m b ã n g bc lõim; chính vói lường chan nl ur li ình 9.4b. 4 C lioim nụang; 5. Banu BT ciổ lại chỏ; 6. Chom* ngắn; 7. Dầm đai Tu ỳ theo kích t lì ước và hình dạ ng c ủ a mặt bằng liố đ ào mù hệ thanh chố im ng an g có the h ố trí m ộ t chiều, 2 ch iể u và c h ố n g c h é o khác nhau (xem hình 6.2a c hư ơng 6 và hình 9.5 c h ư ơ n g này). \ ĩ (\ íI 1 \ \ Hình 9.5. Bô trí thanlì chổnạ ÌÌÍỊCUI1^ ỉrên ì)ìặí lĩcniíỉ h ổ dào 156
* \ ' ậỉ l i ệ u í h a i ỉ l i c h ổ n q ( ĩ i ì é p v à h ê Ị ù n g C()ỉ ỉlicp) Mặt cãt t h ư ờ n ” d ỉm g củ a thanh chốne và (lẩm đai có thép ốnu, tlỉép ch ữ H, thép chữ I, l:ìép lòn ẹ m á im và cấc mặt cát lổ hợp cua chúnii. như íhé hiện mím hình 9.6. y T — X X— x c n \ — f — - 1 j ' i Ỳ l l ì ỉ ì ì ĩ 9.6. M ặ t cát Ị hườn ạ tlùỉiỉi cua {hanh cl ĩõỉìiĩ ỉhìng thép Dựa trcn kct q ua lính toán nội lực (lực nén, mò men uón) đô chọn th cp hình thích hợp. Hệ thống ehốiìíĩ giữ bãim BTCT pliai dii'0'c đỏ tại ehô trong cùng m ộ t mạ t phắng. Thanh chốimC1 và d a m đai tlurcmu o có mặt cát hình chữ nhát. . Đ .ò cao. măt cắt thanh chốniío neoài o phái ỉhoá m ã n yêu cầu về tí số dài rỏnu cùa cấu kiộn chịu nén (k hông lớn hon 75), còn phái k h ỏ n e nhỏ hơn 1/2 0 nh ịp tính toán trong mặt phẳna dứn e cua [ló (thường lấy bằng cự li trun 1Z tâm hai cột đứ ng kè nhau). Chiéu cao tiết diện cua dám đai (kích thước theo chiêu n e a n u ) khỏiìg được nh ỏ hơn 1/8 nhịp tính toán theo chiều n a m n ga ng của nó. (Tneu rộng tiốt diện của d a m đai (kích thước theo chiều tliắne đirnự) kh ô ng được nhó hơn chieu cao lict diện. (iiữu cium đai b ă n
hơn 6 50 m m (cũng có thế lợi d ụ n g cọc c ô n g trình), c ù n g c ó thế đ ừn q cọc thép ổ n g hoặc cọc thép chữ H có tiết diện b ằng vói phần trụ ở bên trên. Khi dùníỊ cọc k hoa n nhói thì chân trụ c h ố n e ở bên trên nỏ phải c h ô n vào trone cọc khônsĩ n hỏ hơn 4 lan cạ n h dài của trụ chốim thép và phải hàn nối với lồng cốt thép ở trong cọc ( x c m hình 7. 23 b chươnsí 7). Đc đc phòng trụ chòYig bị lún hoặc sự đàn hồi của đất ở đáy h ố câ y ra ánh hư ơn g bất lợi cho kết cấu c h ó n g ciĩr thì chân trụ c h ố n g phái đặt vào tầng đất tưưnu dối tốt. ơ vừng đất mcin yếu độ sâu clìân trụ c h ố n g kế từ đá y hố đ ào trờ xuốrm k h ò n g nên nh ỏ hơn 2 lán độ sâu h ố đào. Dám dai. như trên đã nói, thường đặt ở lưng tườníỉ íhco yêu cầu c ủ a tlìict kế. thườnu làm bằim thép ch ữ u iihcp với nhau (x em hình 9.3 và hình 9.8). VỊ trí của d á m cííim lìlìiĩ số lầng dầm dai được b ố trí và lựa ch ọ n theo kôt q u à tính toán, n h ư n c thirừne đè đơn tíián trong tính toán, trừ 2 tầng d ầ m ở phía đáu và ch ân tườim, các tầng dá m ơ phấn giữa tirờng nên bó trí các h đéu nhau, lúc ấy ta có thể XCIIÌ trụ cứng hoặc bán/ cọc của tường (trong phạm vi kh oán g cách giữa các thanh c h ốn g) làm việc như d á m licn tục có nhịp bằim nhau (xem ví dụ 9.1 ở ch ư ơn g này) . Trong trường họ p tường ch án là cọc nhồi BTCT thì dầ m đai có thể làm bàng BTCT, có chức năn g như d ầ m dằ ng, nó tăng độ cứng cho tườnỉì và làm chỏ tỳ cho neo hoặc tha nh chống. Dấm vùng ở đầu tưừng thường làm bảng bê t òng cốt thép, c ó d ạ n g n h ư I11Ũ tường, c ó tác dụno íiiám ch u yế n vị n ga n g cúa dầu tường (ví ỉ l ì n h 9.8. Dầm dai cùa ỉườnìị cọc bchỉ ỉliCỊ) du x e m hình 4 . 1 8 và hình 4 . 1 9 c h ư o im 4 , hình 1. Tluuih keo, 2. Cọc ban ihcp; 5 .4 h c h iĩo ìv 7 5). ' ưn£ tường 9 .2 .2 . N e o đ ấ t /đ á Thanh nco trong đất được phát triển trẽn cơ sở củ a thanh nco tr o ne đá, trước nhữnu nãm 50, thanh nco trong đá dược ứng d ụ n g trong kết cấu vo áo đ ư ờ n g hầm. N ă m 1958 một c ỏ n s ty của Đức lần dầu tiên d ù n g vào việc nco giữ urờng ch án đất trong thi cònu hố nióiic SÍÌU, thanh nco đ à d u a vào tr o nc tầng dất k h ô n g phái là sct. T h a n h n e o t r o n Sĩ đ ấ t c ó rất n h i ề u ư u đ i ể m , s a u l ầ n ứ n g d ụ n i i t h à n h c ô n g n ă m 1 9 5 8 dã dược các nước chú ý và tiếp tục ứng d ụ n g trong việc nco giữ c ác loại kết cấu, đ ổ n s thời tập trung lìlìiổu cô n g sức vào nghi ên cứu phát triển, làm c h o số lượng còim trình ứiiiỊ dụ ng tăng lèn rất nhanh, cò n g nghệ thi c ô n g ngày cà n g được ho àn thiện và hình thành các thiết hị thi côim đ ồn g bộ. Từ 1970, nhiều nước dà soạn ra các q u y trình thiết k ố và thi công thanh neo trong đất. ơ Trung Q uốc đáu tiên d ù n g vào cô n g trình đư ờn g hầ m xe điện n g ẩ m , n ă m 1980 thì dù ng vào nco giữ h ố m ó n g sâu nhà c ao tầng. Nói chunQ bầu n e o được hình thành như 158
b ơ m vữa áp lực, c ũ n g c ó khi b ơ m vữa hai lần CÒI) thanh I1C0 là cốt thép thỏ hoặc dây th é p xoắn, từ neo 1 tầ n e đ ến neo hô sâu 4 lầna. Đốn nay, thanh r.co trong đất đã được ứny dụ ng tương đối p hổ biến và đểu là thanh I1CO dư ứng lưc. • C á c lììnỉì thứ c cấu lạ o neo '['hanh n eo có ihể b ố trí k há c nh au tuỳ theo ycu cầu chống ạiĩr tường chắ n và tình hình đất nền (hình 9.9), có thể m ộ t ho ặc nhiéu tẩnc neo phụ thuộc vào độ sâu c ủ a h ố đào. N eo ngang có th a n h g iữ N e o g iư b à n g Neo bản Neo kèp có tru n e o th a n h g iữ H ì n h 9 . 9 . C ú c h ì n h t hứ c b ò t n nc o d ê 1Ị ỉ ữt ườ ỉi i ’ c hư n ìỉâ d à o Thanh n eo dược cấu tạo bởi các thành phàn là đàu neo, quả neo, báu neo, cốt neo (cốt t h é p thỏ, dây thép xoắn , d ày thép bó), ònu vo bàng nhựa (hoặc \ ạ t liệu khác) và d ầm s ườn/đai, x e m lừ hìn h 9 . 10 đến hình 9.15. q kN /rn ' Kẹp neo Đ iề m á p lự c đ ấ t bằng không H ìn h 9.10. Thanh neo liên kết với cọc Iifờng chán dãĩ và neo giữ trong đất 159
Bó ơáy thép 1 Tường bé tống B a n c h iu .ực b ằ n g ĩh é p H ìn h 9 J Ỉ . Đầu neo cổĩ íìĩép H ìn h 9.12. Dầu neo bó dây thép H ìn h 9.13. Kẹp neo, qua neo và bản ỉìeo cùa tlỉép .xoáìì và bó thép a) Dây thép xoắn kẹp chụt trong kẹp neo; b) Kẹp bó thép nhiêu sợi D ằm đai D ầm đai t ám Dằng như a b) I lìn h 9.14. C''()' cấl( cíịtìlì H ìn h 9.Ỉ5. Dám đai âlưtìíỊ tườnq tàm thanh neo a) Dám đai íhẳiìg; b) Dầm dai nạìùẽnq 0 P h ù n loại thanh neo Có ba loại chính, xe m hình 9.16. Loại thứ nhất n h ư hình 9 . lóa , là loại trụ tròn, b ơ m vữa xi m ă n g hoặc vữa xi m ă n g cát (áp Iưc bơm 0,3 - 0,5 M P a) vào trong lỗ, thích hợp cho nh ững thanh n eo có tính tạm thời, lực kéo k hôn g lớn. Loại thứ hai n h ư hình 9. 16b là loại trụ tròn có m ở to ờ phẩn chân (hau neo) hoặc là một hình kh ôn g quy củ, bơ m vữa dưới áp lực từ 2 MP a (bơm vữa hai lần) đến bơm vữa 160
;ao áp kh o an g 5 MPa, trong đât sct hình thanh vùíììi mờ rộiìg lươne đối nhỏ, trong dất dioni: cỏ tính séí có thè m ơ ra khá rộn
120 kPa) còn đối với đất sét có cư ờng độ c h ố n g cắt 20 0 kPa thì sức chịu nhổ lần lượt là 66 0 kPa và 1640 kPa. • B ổ trí thanh ÌÌCO (hình 9 . 1 8 ) Sô tầng neo: tuỳ theo loại đất, nếu là đất cát, sét, nếu h ố đào sâu 12 - 13m thì d ùn g 1 tầng neo (lúc này có tường cô n g x o n 5 -6 m ), nếu đất yếu có khi neo phải đặt ngay ỏ' d ầ m dằnq đầu tường. Kh o án g cách giữa các neo tối thiêu từ 1,5 - 2,0 m và kh ôn g nho hơn 4 D (D - đường kính lớn nhất c u a bầu neo). G ó c ngh iê ng của neo k h ò n ạ nh ỏ hơn 13° và kh ông lớn hon 45°, thường trong k h o ả n g 15° - 35°. aj b) H ìn h 9.18. Bó tri neo đất cho tườnq chắn ho dào (theo ị 19]) a) Neo Iiliiều tầnạ; b) Khoảng cách giữa các neo cùa một tâng 162
9.3. TÍN H T O Á N C ÁC K ẾT C ẢU PHI TRỢ 9 .3 .1 . T í n h to á n d á m đai và th a n h chóng Dám dai ơ lưng tường có chức nàim í _ỉ Ấ L truycn ấp lực n u a n s từ cọc hoặc tru cứne l u i i T \ v \ \ VV lèn t h a n h c h ố n g h oặ c t h a n h neo, XCĨ1Ì như nh ững dầ m liên tục nhiều nhịp với dỏ dài " n r ~ I” M l I nhịp b ằ n e k h o ả n e cách giữa các trục thanh ìp 1 ì, ;P cliốne hoặc neo. tp ' ( [7 7 7 Ncu k h o á n s cách / giữa các truc coc 'i r k h ỏ n ẹ trùng với kh oán g cách / giữa các trục thanh hoặc trục neo (hình 9.19) thì cọc Uinh 9J
PCI = (9 .2) Trong đó: / - nhịp tính toán; EI- độ cứng của thanh. 1. K h ả n ă n g c h ịu lự c g i ó i h ạ n c ủ a t h a n h n é n Thanh nén chỉ chịu lực nén dọc trục, bỏ qu a ản h h ư ở n e trọng lượng bán thân cua thanh, khi đó ứng suất nén dương trên mặ t cắt phân b ố đều, do đ ó kh ả năng chị u lực giói hạn có thế tính theo cô ng thức sau: P g h = f y F (9 .3 ) Trong đó: Puh - kh ả nâng chịu lực giới hạn của thanh; f - cường độ giới hạn ch ảy (cường độ khuất phục) c ủ a vật liệu; F - diện tích tiết diện ng an g c ủ a thanh. Khá n ã n s chịu lực của thanh nén phái là trị số n à o đó n h ỏ hơn trong hai trị số tái trọng cực hạn Pu và khả n ă n g chịu lực giới hạn Pgh. 2. T ín h tả i t r ọ n g c ự c h ạ n c ủ a th a n h n é n liê n tụ c c ó n h ị p k h ô n g b ằ n g n h a u Nếu bé rộng của nhịp hoặc độ cứng c ủ a các nhịp k h ỏ n g b ằn g n h a u thì khi mấ t ổn định mỏ me n uốn của (n-1) gối tựa ở giữa k h ô n g ho àn toàn b ằn g kh ông . Tro ng trường hợp này ta xét ổn định của d ầm thông qua p hư ơng trình 3 m ồ m e n [7]. Theo phương phá p này ở đây ta chỉ đưa ra kết q u a tính lực cực hạ n cho 2 trường hợp đơn gian sau: - Đối với thanh ch ố n g chịu nén có trụ c h ố n g k h ô n g n ằ m giữa thanh, ta xem như d ẩ m 2 nlìịp có bé rộng nhịp lần lượt là /j và L: p ,= ^ - (9.4) *] Trong dó U| phụ thuộc tỷ số /|//2 , c h o ở b ản g 9.1. Trị tải trọng giới hạn của thanh p h n ằm giữa Pcr, (cho /,) và P cr2 (cho L). Bàng 9.1. Trị Uj cúa thanh nén liên tục có nhịp khác nhau 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 u, 0,4352 0,8445 1,2299 1,5915 1,9280 0,6 0.1 0,8 0,9 u, 2,2372 2,5154 2,7596 2,96X1 - Đối với thanh ch ị u nén liên tục 3 nhịp: U fE I Pcr (9 .5 ) 164
Tron 2 đó: L'| - ch ỉ có q u a n hộ với /, //_, /ị//, (/, là ĩihịp Ihứ ha dài /|), cho ớ bảng 9.2 Báng 9.2. Trị II, cua thanh nén lién tục ba nhịp (lối xứng 0,2 0, 3 0.4 0,5 u, 1,1038 1.5497 1.9294 2,2463 0,6 0, 7 0.8 u, 2.5060 2.7168 2,8875 Tính tai trons cực hạn cùa thanh nén liên tục nhiéu hơn ba nhịp cũng tương tự như thế. T ro n e thực tế thiết kế, dựa vào tai lron CÔI l h i ’i> Miện nay, kích thước mặt bằng cua hố dào sâu n s à y càng lớn. lại có hình dạn g không q u i cu, bé rộnu h ố đốn m ấ y chục mét. có khi đcn cà tràm mét. Độ sâu hố đà o cũng ngày c.àim lớn, nnrời m ấ y mét, có khi đèn cần ha chục mét. Nêu ta vần áp dụ n g kiêu thiết kế V'ới phưưnsí ph áp tính toán phàn chia hệ thống chốnu niữ thành những thanh chịu nén riẽi m rẽ thì kliỏiiií the đ á p ứne đươc véti cầu cua c ò n " trình. G ặp klii hệ thống thanh c hốim thiết k ế thiếu đ ỏ ciínu tổng ilic thì tính an loàn sẽ khỏng thê bao đả m , dicu này dã đỉươc chứnsi m i n h trong nhiều cỏnt; trình thực lién. Hệ thanh chống bằng BTCT sẽ khãc p>huc các nhược cliem nói trên. Hệ tliốim ch ắn giữ h ố đ à o sáu thườníi íiõm hai bỏ phàn tổ ihành là hệ thống tường c:hun VÍI hệ ch òi m đỡ. Nói một cách chặl cliẽ là, kết Cấu tưừng chắn dât và kết câu chống tlỉỡ khép kín c ù ng nhau tạo lliành một hệ lliôiiL’ kết cấu k h ô n ” uian; hai loại kết cấu này C”ÙI1S nhau gánh chịu sự chèn đày của khỏi đấ! va tác động của tái trọng, do đó, chuyến v ị ngang cua hệ thanh c h ố n g bao ỉỉổni hai phán: một lù dưới lác dộng của tải trọng, hệ li hanh ch ốn g biến dạng; hai là sự chuyên vị cua hệ cứng (bao gồm cá dịch chu yê n ngang V'à chu y ển dộníỉ xoay), là vì trong quá trình dào. tai trọne ở các mạt bèn của h ố đào sẽ k.hỏng đcu, nên gây ra c h u y ế n vị cứa hộ cứim va từ đó sẽ dẫn đến sự phân phối lại tải lirone ở các mặt bên cù a h ố ch o đến khi cân ban£. Đõ đơn giàn trong tính toán ta tính riêng rẽ hộ tường và hệ khung chố ng sau khi kể đỉcn tác độ n g tưưng hỗ giữa clúmc. Đối với kết cấu k hu n g k hé p kín này, phai tính theo tổ họp nội lực bấí lợi và chu y ến vị nmaimc lớn nhất do tác đ ỏ. n uo của tai trons • c bất lơi . nhất siĩìh ra. Phải tính toán theo các Cíỏne đoạn khác nha u củ a từim ạiai đoạn đàọ clất khác nhau và từng phương thức đào đất k;hác nhau. Vói tái trọng bất lơi, trong từim con
• Trình tự và vên cưu tính toán (1) Lựa chọn thông số hình học phù hợp c ủ a kết cấu, lính độ cứng biến clạne n e a n e K cứa thanh chống bằng BTCT: Kc = 1 (9.6) 0 T r o n s đó: 5 - độ m ề m biến d ạ n s của thanh c h ố ng BTCT, ý nc h ĩa vât lý của nó là: chuyển vị n gan g của đi ểm c h ố n g (tức dầm đai) khi thanh c h ố n ẹ BT CT theo chu vi của h ố đ à o chịu lác dụ ng của lực đơn vị phàn bố đều R = 1. N hằ m khống c h ế c h u y ể n vị n gan g lớn nhất củ a thân tường, khi tính toán ncn thiên vé an toàn, do đó có thể lấy c h u y ế n vị ngang lớn nhất của d ầm đai bằng bê tỏng cốt thép làm độ m ề m biến dạ n g ngang. (2) Căn cứ vào các chỉ tiêu tính năng cơ lý củ a lớp đất, theo trình tự của phương pháp phần tử hữu hạn hệ thanh, tính nội lực của tường chắ n và ch uy ến vị n gan g lớn nhất Am„ của thân tường, đồ ng thời tìm lực c h ốn g N của thanh c h ốn g đối với kết cấu thân tường. (3) Kiếm tra ch uy ển vị n ga ng lớn nhất của thân tường h ố m ó n g theo điều kiện: [AmJ < IAJ (9.7) Trong đó: [A] - ch u yế n vị ng ang lớn nhất ch o phép ở m é p biên hố móng; Tuỳ theo yêu cầu k h ố n g c h ế ch uyế n vị n ga ng của cô ng trình lân cận mà chọn ỊA| thích hợp (xem mục 11.3 chươ ng 1 1). Khi công thức (9.7) kh ông thoả mãn, đế điều chính độ cứng của toàn bộ hệ kết cấu chán giữ llurừng có thổ áp dụ n g các biện pháp n h ư sau: a) Điéu chỉnh cốt cao cu a hệ ch ống giữ ; b) Tăng thcm kích thước tiết diện của thanh chốn g, tức tăng tlicm độ cứng biến dạng n gan g của hệ thống chống; c) Tăng thcm độ dày tường chắn, hoặc tăng thêm độ chôn sâu của tường. Trong ba phương pháp điều chỉnh nói trên, điều chinh cốt cao của hệ thống chống là có hiệu quá nhất dối với việc khố ng c h ế biên dạ ng n gan g của hô đào, nếu vẫn chưa có cách nào tlioả mãn được thì lại điều chỉnh theo các bước b, c ch o đến khi thoả mãn công Ihức (9.7). (i) Dùng phương pháp phần tủ' hữu hạn đê tính nội lực của thanh chống bê lông cốt thép và tính toán việc đặt thép. 9 .3 .2 . T ín h trụ n h iề u n h ịp Khi hố m ó n g sâu trên lOm đê giữ ổn định của tường chắn thì hợp lý nhất là d ùng Ihanh chống hoặc neo đặt thành nhiều tầng. Lúc này nếu thanh c h ố n g của tần? dưới c ù n s đặt cách đáy h ố đào 30 - 4 0 cm thì k h ô n g cần ch ô n sâu châ n tường vào đuới đáy 166
hô. Nếu k h ỏ n g the làm được điểu này do phức lap trong thi công thi chân của trụ címg ho ặc tường nói chu ng phái chôn sàu vào đáy hố dào. Thanh c h ốn g và nco pliài bố trí sao cho mỏ men uốn trong tất cả các tiết diện tính toáĩì cua trụ cứnỉĩ hoặc của tườne là bầnu nhau. Đicu này eũne la n h ấ m là m cho các lực truyén lên thanh c h ố n c hoặc nco là eán bans nhau. Tuv nlìién íhoả mã n đầy đủ đồn g thời cá 2 điều kiện vừa nêu là khống thế. Tài troim nga ng truyển lên tườníĩ £Ìữa 2 tru cứnc có nhịp là / (hoac giữa các trục thanh c h ố n s /p) lấy íhco bâng 5.5 của chưưiìíi 5. ví dụ theo Flaat: - Đối với đất cát: q = 0,65 / Hytg: (45" -
Chiểu dài của nhịp c ô n q x o n trên c ù ng và nhịp cuối tính theo nhịp trung gian là h 0 = 0,35411 và h n = 0,808h. Nếu trụ cứng (hoặc tường chắn nói c h u n g ) được chia làm n nhịp g ồ m có nhịp dưới cù ng nhưn g k h ố ng x em là c ô n g x o n để đặt tha n h c h ố n g hoặc neo thì chiều cao toàn phần (còn gọi là chiều cao tính toán) củ a trụ là: H = (n - l ) h + h 0 + h„ = (n - 1 )h + 0 ,3 54h + 0 ,8 0 8h = (n + 0, 16 2)h Ta có chiều dài củ a nhịp: h = H/(n + 0,162) (9.9) Nội lực tính toán trong các thanh ch ố n g h oặ c neo: - Th anh trên cùn g S 0 = q (h 0 + 0,5h) = 0 , 8 5 4 qh; - Các thanh ở giữa, trừ 2 thanh dưới cù n g, s = qh; - T h an h gần thanh dưới c ù ng (kể từ trên xu ố ng ) s n., = q (0,5h + 0 , 5 6 2 6 h n) = 0,9545 qh; - Tlianh dưới cùn g Sn = 0,4375 q h n = 0, 3 5 4 qh. Trong trường hợp đất sét: M 0 = 0,1 6 7 q h 20; M = 0 ,0 62 5 q h :; M n = 0, 09 57 q h n: ' h 0 = 0 , 6 1 2h ; hn = 0 ,8 08 h ; h = H/(n + 0,42); [ (9.10) s () = 0,8 0 6 qh; s = qh; Sn., = 0,9545 qh; Sn = ơ,354qh . Phưong pháp tính toán trên đâ y dù ng để chọn tiết diện củ a trụ khi x e m xét ờ giai đoạn phá hoại, với hệ số điều kiện làm việc m = 0,75. Nếu ch ân trụ chô n vào trong đất chặt thì n g à m cứng này đặt ở cốt từ 1/3 đ ế n 1/2 chiều sâu h 2 dưới đáy h ố d à o (hình 9.2 lb). Tr on g trường hựp này nhịp cuối c ù n g h n là khoảng cách lừ tầng thanh ch ố n g hoặc táng ne o dưới cùn g đên ng àm qu y ước tại tiét diện n, còn m ô m e n uốn ở nhịp h n và gối tựa n sẽ n h ư các nhịp tính toán trên đây. Đ ộ sâu của trụ cứ ng (hoặc tường) trong đất cần phải đủ đê cân hằng với áp lực bị độ ng s = 0,5 qh. Khi nò đào có nước n g ầ m , ta xét các trường họ p sau: a) Nước cách tầng c h ố n g trên c ùn g lm ; b) Lắp các thanh chống phía trên, đất và nước cách tầng chống thứ hai l m kể từ trcn xuống; c) Đặt 2 tầng chống phía trên, đất và nước cách tầng chống thứ ba l m kế từ trên xuống. Phương pháp tính toán d ầ m đai và tha nh c h ố n g hoặc neo nói trên, n h ư đã thấy, là bài toán kết cấu thông thường. Việc này sẽ đơn giản hơn nhiều khi xây d ự n g phẩn m ề m ihích ứng. Với sự trợ giúp của m á y tính ta ho àn toàn có thể dựa vào biếu đ ổ m ò men và lưc cắt khi tính tường ch ắn đế tính d ầ m đai, thanh ch ố n g hoặc neo. Trong trường hợp k h ô n g chia được theo phương pháp trên khi đặt các tầng thanh ch ố n g / n eo (tức khi các k h o ả n g h k h á c nh au ) thì có thể tính trụ cứng n hư sau (theo 13 7 1): 168
- K h i xem là dam liên tuc: (9.1 Oa) 10 - Khi x e m là d á m dơn giản: (9.10b) Tính tha nh c h ố n g xiên theo sơ đồ trên hình 9.2 lc; Dùng hệ sò áp lực đất chủ động K, và bị độnsĩ theo lí thuyết Coulomb, xem là dầm đơn iĩián, m ò m e n lớn nhất nằm giữa chàn thanh chống và điểm có Pp = P ;1 tính từ I M n = 0: Páy2 - P py,/Fs - M B = 0 Tr o ng đó: \ 1 B - m ò m c n cho phé p tại B; F s - hộ số lây kh oả ng 1,5; p - á p lực bị động; P| - áp lực chủ đ ộ n g ở dưới dièni B. Biết M b, ta ch ọ n được tiết diện thanh chốnc xièn, V í d ụ 9.1. Tí nh các kết cấu phụ trơ cua urờng chắn h ố dào bằng trụ cứ ng có bản cài ngang, sau H = 2()m, đ ào trong đất cál chặt có dung trọnii tính toán y = 18 k N / m 3 và góc ma sát trong tính toán (p - 40°. Các trụ đật cách nhau l - l m và số nhịp của nó theo độ sâu n - 5 (xcm hình 9.21 b). Các thanh chốnịĩ dặt cách nhau / = 3in dọc theo trục h ố đào. ( ì i ( i i : D ì m u b i ế u đ ổ ấ p l ư c đ ấ t c ủ a K. Flaat: K a = tg: (45° - 4 0 7 2 ) = 0 ,2 1 7 Tính áp lực đất: q = 0,65 K j l \l = 0,65 X 0.217 x 1 8 , 0 X 20 X I = 50,7 78 kPa. a) T ín h bê d à y bản cài Từ điổu kiện R > M maxAV ta lìm được chi ó 11 dày bản cài: Tr o ng đó: R - cường độ tính toán khi uốn của gỗ, lấy bàna 1,5 X 104 kPa; M m;lx - m ô m e n uốn lớn nhất cua nhịp giữa 2 trụ; w - m ò men chống uốn của tiết diện ngang bản ìỉỗ có chiều dày ỗ và rộng là b, w - bỗ:/ 6 . Khi R = 1,5 X IO4 kPa thì chiểu dàv cua bàn £ỗ cài sẽ là: ô = 0,5/ 0.5 X 1. ^ 3 x 5 0 , 7 8 8 /(1,5 X ! 0 4 ) = 0,0 5 04 m ~ 5c m 169
b) T ín h trụ cứ/ìíỊ củ a tườnq N hịp tính toán củ a trụ theo phương ph áp d ầ m liên tục và đ ộ tự do cu a cò n g x o n : h = H: (n + 0,16 2) - 20: 5,162 = 3,8 74 m; h 5 = 0 ,8 O 8 h = 0 ,8 0 8 X 3 ,8 7 4 = 3 ,1 3 0 m ; h„ = 0,354h = 0 ,3 5 4 X 3 , 8 7 4 = l, 3 7 1 m . Mô me n uốn trong tất cá các nhịp và gối tựa: M max = 0,0625 q h : = 0, 06 25 X 50 ,7 78 X 3 , 87 42 - 4 7 , 6 2 9 k N m Chọn trụ tròn đư ờng kín h trong d () = 2 0 0 m m , chiều d ày thà n h t = lO mm , b ă n s thép C38/23 có cường độ c h ố n g uốn tính toán R = 2,1 X10 5kPa d ù n g hệ số điều kiện làm việc m = 0,75 ta tìm w và ơ m.,x: w = 7 it(d 0 + t)2 : 4 = 3 ,1 4 X 1 (2 0 + [ ỷ : 4 = 3 4 6 ,1 8 5 c n r ; ơ m ax = M m a*: ( m W ) = 4 7 ,6 2 9 : (0 ,7 5 X 3 4 6 ,1 8 5 X 1 0 ' * 1) = = 1,834 X 105 kPa < R = 2,1 X 105 k P a . Trụ cứng của tường đã ch ọn đạt yêu cầu thiết kế. c) T ín h d ầ m da i ở lưng tườtìíị Nội lực tính toán truyền lén d ầ m đai dọc tường đặt tại các cốt k h ác nhau: - D ầm đai trên cùng: p 0 = 0 ,8 54 qh = 0,854 X 50,778 X 3,X74 = 167,99 kN; - D ầ m đai ở giữa: p = qh = 50 ,778 X 3,874 = 196,71 kN; - Dầm dai gần cuối: p4 = 0 ,9 5 4 5 qh = 0 ,9 54 5 X 50 ,7 78 X 3 , 8 74 = 179,22 kN; - D ầm đai cuối cùng: p4 = 0 , 35 4 qh = 0,354 X 50 ,7 78 X 3,874 = 6 9 , 6 4 kN. Mô mc n uốn lớn nhất trong dầ m đai liên tục ở dọc lưng tường: M max = P/p: 6 = 196,71 X 3: 6 = 98 ,3 55 k N m . Mô men chống uốn yêu cầu với hệ số điều kiện làm việc m = 0,75: w = M max: (m R ) = 9 8 ,3 5 5 : (0 ,7 5 X 2 ,1 X 1 0 5) = 6 ,2 4 5 .1 0 4 m 3 = 62 4 ,5 3 3 c m 3. C họn thép hình chữ I số N H36 có m ô m e n c h ố n g uốn w = 743 c n r làm d ầ m đai lưng tường. d) T ín h thanh chố nq nqcmíỊ Nội lực tính toán trong các tầng thanh ch ố n g ở giữa khi / = 3m: s = P/p = 196,71 X 3 = 59 0, 13 k N 170
Chọn thanh c h ố n g tròn có d = 2()0mm, t h à n h dày t - lOmm bă n g thép C38/23 có R = 2,1 X 1()5kPa, tính m ỏ men quán l í n h J, diện lích F và bán kính q u á n tính r của tiết diôn imanc: J = 71 ( d 0 + t ) :' X t : s = 3 . 1 4 ( 2 0 + 1 ) 3 X 1 ,0 : X = 3 6 3 4 , 9 4 c m 4; F = Tt(d0+ t) t = 3.14 (20 + 1) X 1 , 0 = 65.94 c n r ; T= • = yx /Jj J7 / F f " = = V3634.94 : 65 .9 4 = 7.425 cm. Khi chicu dài c ủ a tha nh chốim L = 9m thì độ m á n h của nó là: À = L/r = 900: 7,425 = 1 2 1 , 2 1 T h eo tiêu c h u á n SNi P II.3 -77, ứne với Ã vừa tính sẽ có hệ số uốn dọc (p = 0,442. Đ ộ m á n h quv ước c ủ a tha n h chống: X = / - V r 7 ẽ = 12 ị . 2 \ \ j l , 1X 1o 5 : 2 , 1 X 10 x = 3,832 Tải (rọ 112 phản b ố đều của trọng lượng ban thân thanh chốns q = Y. F = 78,5. 65,94.10' (3,5 18 kN/m iĩây ra m ỏ m e n uốn: M - q/7 s - 0,518 X 9 :/8 - 5,245 k N m Đ ộ l ộ c l ì tủm tương đối: M F _ 5 , 245 X65,94 X ] o 6 ẽ = — = - = 0.161 s w ~~ 5 9 0 . 13 X346,185x1 o 4 Tlico SNiP 11-3-77, từ c nội suy la lìm (p nên lấy (p = 0 ,4 42 trong lính toán, theo c ò n c thức (9.1) la có: ơ = S: ( ọ F ) = 5 9 0 . 1 3 : ( 0 , 4 4 2 X 6 5 , 9 4 X 1 0 ‘) = 2 , 0 2 5 . 1 0 ' kP;t< R = 2,1 .1 o 5 kPa, Th anh ch ối m đ ã c h ọ n đạt yêu cấu cúa thiốt kế. 9 .3 .3 . T í n h n e o Tlianli neo có thô n eo chặt ở tronu đất làm thành I1CO chịu kéo là ch ủ yếu vì thanh neo ứ tron SI dâì có m ộ t lực c h ố n g nhổ nhất định, Iihir hình 9.22. Lớp đất ma sát T Nguyên lý chịu lực ỉ l l >ì h 9 -2 2 - ------------J— của thanh neo ọ. “ sz [ Lực bó ch ặt ụ d — ' ■' ' I v 1 Lực kéo V i c T - ứ im s u â t ỈƯC c á n ma sát c iữ a th à n h 4 - i a g5 o - 1 . . 1 u Ệ £ ỉí) VỚI vữa Xỉ mung; VửaXM _____________ L ? Ịi - ứ im su ất b ỏ c h ặ t b ì n h q u â n c ủ a v ữ a 7 //iệ ///ỵ - — ^ - — ///J ///J ///J ' d ố i với cố t ih c p Đc đơn uián trong tính toán, ta xét báu neo hình trụ tròn theo IÌIÔ hình làm việc nhir trình bày trên hình 9-22, theo các siã thiết sau (điều 6 .2.3.2.. BS 8081: 1989): (a) Sự truyén tài trọng tù' háu neo sanc đât/dá xày ra bãnc ứ ns suất phàn b ố đéu tác đ ộ n s trôn toàn bộ chu vi c ủ a báu nco; 171
(b) Các đường kính của lổ khoan và bầu n e o là n h ư n h au (tức vữa c h è n đay lỗ khoan); (c) Phá hoại xay ra theo kiểu trượt tại gia o diện đất/đ á với vữa (lỗ k h o an n h ẵ n ) hoặc theo kiểu cắt sát bên ciao diện đất / đá với vữa tr o n e m ô i t r ư ờ n 2 vếu hơn (lỗ k h o a n khỏns: nhẵn); (d) K h òn g có sự k h ôn g liên tục nào hoặc các m ặ t p h ả n g vỏn dĩ bị yếu n ào có th ể gây ra phá hoại; (e) K h ô n g có sự k h ô ng dính b á m cục b ộ nào (bị tách) tại gi a o diện đ ất /đ á với vữa. Khá n ă n c chịu lực của thanh neo b ơ m vữa bình t h ư ờ n e (tức lực c h ố n g nhổ, áp lực bơm vữa 0,3 - 0,5 M P a) có liên qu an với đ ư ờn g kính lỗ k h oa n , đ ộ dài và c ư ờ n g đ ộ ch ịu cắt cua đất, thc hiện bằng c ò n g thức sau clây: (9.1 la) L m- độ dài hầu neo (m); D - đư ờng kính lỗ nco (m m ); T - cường độ chịu cắt c ủ a đất (MPa). Từ cô n g thức này có thể thấy, k há n ă n g chịu lực c ủ a th an h n eo là h à m sô c ủ a đ ộ dài báu neo và cường độ chịu cắt c ủ a đất. T r o n g thiết kế, k h á n ă n g ch ịu lực c ủ a th a n h neo xác định lừ yêu cẩu, chỉ cần biết cườn g đ ộ chịu cắt cưa đất là có thể tính ra được đ ộ dài của bầu neo, vì thế, cường độ chịu cát c ủ a đất là m ộ t k h â u q u a n trọng. Trong tiêu ch uá n BS 8081: 1989 kiến nghị c ô n g thức tính n eo tro ne đất có khá c m ộ t ít so với công thức trẽn và có dạ n g sau: T - L m.7i D a C u (9.1 1b) Tron u dỏ: C tl - sức ch ô n g cắl k h ô n g thoát nước của đất lấy tru ng hình trén L m; a - hệ số bá m dính phụ thuộc vào tính chất đất, lấy giá trị n h ư sau: Khi c u > 90 k N / n r , a - 0,3 -ĩ- 0,35 (sct cứng); Cu - 270 k N / n r , a = 0,28 - ỉ - 0 , 3 6 (sét c ứ n g q u á c ố kết); C u - 287 k N / n r , a = 0,48 -7- 0 , 6 0 (sét vôi cứng); Cu = 95 k N / n r , a = 0,45 (sét bù n cứng); Thườn g lấy a < 0,45 khi a > 0,45 - c ần thử neo. Cường độ chố n g cắt củ a đất T có thể xác địn h trên c ơ sở th ố n g kê các kết q u ả thừ neo hoặc có thế theo định luật cắt cu a C o u l o m b và khi n eo c h ô n sâu vào đấ t thì th ườ ng tính: X = K 0yh tgcp + c (9.12) Trong dó: K, - hệ số lấp đất, với cát lấy K 0 = 1, đất sct lấy K u = 0,5; Y - trọng lượng thể tích đơn vị (dung trọn g) c ủ a đất, ( k N / n v ); h - độ cao đất phía bên trên n eo tính từ tr ung tâm bầu n eo đ ế n m ặ t đất (m); c - lực dính của đất (kPa);