Thạc Sĩ Nghiên cứu thiết kế tính toán kết cấu tường biên tầng hầm nhà cao tầng tại thành phố Nam Định thi cô

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
NĂM 2011

MỤC LỤC
mở đầu 1
CHƯƠNG1. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP TƯỜNG TRONG ĐẤT VÀ THIẾT KẾ KẾT CẤU TƯỜNG BÊN TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG THI CÔNG THEO PHƯƠNG PHÁP TƯỜNG TRONG ĐẤT . 4
1.1 Sự phát triển của phương pháp tường trong đất trên thế giới và tại Việt Nam . 4
1.2 Tường trong đất và phạm vi ứng dụng . 5
1.2.1 Tường trong đất . 5
1.2.2 Phạm vi ứng dụng 6
1.3 Các loại tường trong đất 7
1.3.1 Tường chắn bằng cọc trộn xi măng - đất . 7
1.3.2 Tường chắn bằng cọc hàng 9
1.3.3 Tường liên tục trong đất . 10
1.4 Các phương pháp tính toán tường liên tục trong đất đang được áp dụng 12
1.4.1 Phương pháp giải tích . 13
1.4.1.1 Tính toán tường liên tục trong đất theo phương pháp Sachipana – Nhật 13 1.4.1.2 Tính toán tường liên tục trong đất theo phương pháp đàn hồi: 13
1.4.1.3 Tính toán tường liên tục trong đất theo phương pháp tính lực trục thanh chống, nội lực thân tường biến đổi theo quá trình đào: . 14
1.4.1.4 Phương pháp gia số: . 14
1.4.2 Phương pháp phần tử hữu hạn 15
1.5 Điều kiện địa chất tại thành phố Nam Định: 17
1.5.1. Khái quát về địa chất tại thành phố Nam Định . 17
1.5.2. Giới thiệu tóm tắt quy mô công trình và tài liệu khảo sát địa chất của công trình được thi công tại thành phố Nam Định . 17
1.5.2.1. Quy mô công trình Toà nhà Nam Hải Minh Tower . 17
1.5.2.2. Tài liệu khảo sát địa chất tại khu vực xây dựng công trình 19

CHƯƠNG 2. CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TƯỜNG LIÊN TỤC TRONG ĐẤT CÓ KỂ ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA NỀN . 21
2.1 Các dạng tải trọng và cách xác định . 21
2.2 Tính toán thiết kế tường liên tục trong đất: . 25
2.2.1. Phương pháp giải tích (phương pháp Sachipana - Nhật) . 26
2.2.2. Liệt kê các phương pháp giải tích khác . 27
2.2.2.1 Phương pháp đàn hồi . 27
2.2.2.2 Phương pháp tính lực trục thanh chống, nội lực thân tường biến đổi theo quá trình đào móng . 28
2.2.3 Phương pháp phần tử hữu hạn 30
2.3.2.1 Giới thiệu phần mềm Plaxis (Hà Lan) . 33
2.3.2.2 Giới thiệu một số phần mềm khác . 37
2.3 Phân tích lựa chọn phương pháp tính toán cho bài toán cụ thể với các điều kiện đã chọn, đánh giá tính chính xác của phương pháp chọn . 37
2.3.1 Ví dụ . 37
2.3.2 Tính theo phương pháp giải tích (phương pháp Sachipana - Nhật) . 38
2.3.3 ứng dụng phần mềm Plaxis . 40
2.4 Đánh giá so sánh phương pháp chọn với những phương pháp khác 47

CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN KẾT CẤU TƯỜNG TRONG ĐẤT VỚI ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT TẠI THÀNH PHỐ NAM ĐỊNH THEO PHƯƠNG PHÁP LỰA CHỌN, NGHIÊN CỨU KHẢO SÁT SỰ LÀM VIỆC CỦA TƯỜNG TRONG CÁC GIAI ĐOẠN THI CÔNG VÀ KHAI THÁC SỬ DỤNG CÔNG TRÌNH . 49
3.1 Tính toán kết cấu tường bên của tầng hầm nhà cao tầng tại thành phố Nam Định thi công theo phương pháp tường trong đất: . 49
3.1.1. Trình tự thi công, mặt cắt hố đào 49
3.1.2 Một số đặc trưng vật liệu 50
3.1.3. Tính toán kết cấu tường bên tầng hầm nhà cao tầng trong giai đoạn thi công bằng phần mềm Plaxis 8.5 . 54
3.1.3.1 Nhập dữ liệu đầu vào . 54
3.1.3.2 Tính toán tường trong đất 55
3.1.3.3 Kết quả tính toán . 55
3.2 Nghiên cứu phân tích sự làm việc của kết cấu tường bên trong giai đoạn thi công . 61
3.2.1 Nghiên cứu các trường hợp làm việc của tường . 61
3.2.1.1 Trường hợp 1: (Thay đổi chiều sâu ngàm của tường vào trong đất) . 61
3.2.1.2 Trường hợp 2: (Thay đổi chiều dày của tường) . 65
3.2.1.3 Trường hợp 3: (Thay đổi vị trí mực nước ngầm) . 69
3.2.2 Phân tích đánh giá các trường hợp khảo sát . 73
3.3 Khảo sát sự làm việc tường bên của tầng hầm nhà cao tầng trong giai đoạn khai thác sử dụng công trình 74
3.3.1 Phân tích đánh giá chung hệ kết cấu của công trình 74
3.3.2 Tính toán sự làm việc của tường bên tầng hầm trong giai đoạn khai thác sử dụng 75
3.3.2.1 Tính toán tải trọng . 75
3.3.2.2 Tổ hợp tải trọng . 77
3.3.2.3 Tính toán sự làm việc của tường bên tầng hầm bằng phần mềm Etab9.7 . 77
3.3.3 Đánh giá sự làm việc của tường bên tầng hầm trong giai đoạn khai thác sử dụng . 79
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80
Danh mục tài liệu tham khảo: . 82

MỞ ĐẦU
Lý do chọn đề tài:
Ngày nay, khi dân cư tại các thành phố Nam Định trở nên đông đúc, đất đai chật hẹp, đắt đỏ, để tiết kiệm đất đai, đồng thời với việc xây dựng nhiều nhà cao tầng, người ta triệt để khai thác và sử dụng không gian dưới mặt đất cho nhiều mục đích khác nhau về kinh tế, xã hội, văn hóa môi trường và cho cả mục đích phòng thủ dân sự. Bên cạnh việc phục vụ cho dân dụng, một số ngành công nghiệp, các công trình thuỷ lợi cũng đưa một phần dây chuyền sản xuất, kho và các bể chứa vào sâu dưới đất như: dây chuyền tuyển quặng trong nhà máy luyện kim, cán thép, các lò trong nhà máy xi măng, các trạm bơm, bể chứa, ụ tàu . diện tích lên đến hàng chục ngàn mét vuông và sâu đến hàng chục mét. Trong quốc phòng cần rất nhiều các công trình ngầm phục vụ cho các mục đích khác nhau như kho chứa vũ khí trang bị, các hầm trú ẩn, hầm thử vũ khí .
Khi xây dựng các công trình ngầm thường kéo theo hiện tượng lún bề mặt, làm biến dạng các công trình lân cận, làm rối loạn sinh hoạt và giao thông đô thị đặc biệt là trong điều kiện thành phố đã dày đặc các công trình dân dụng, công nghiệp, hệ thống giao thông và các công trình ngầm khác. Việc xây dựng các công ngầm này sẽ phức tạp và khó khăn hơn rất nhiều khi gặp nền đất yếu bão hoà nước.
Để khắc phục những khó khăn trên, thi công công trình ngầm bằng phương pháp tường trong đất là một phương pháp rất hiệu quả thích hợp với mọi điều kiện địa chất và địa chất thuỷ văn. Đặc biệt, phương pháp này áp dụng được trong điều kiện thành phố tránh tối đa việc gây lún cho các công trình lân cận, đồng thời cho phép tiết kiệm nhân lực, nguyên vật liệu, thiết bị . Một số nhà cao tầng ở Việt Nam đã áp dụng phương pháp tường trong đất để xây dựng tầng hầm nhưng trong quá trình thiết kế và thi công còn gặp nhiều hạn chế như quy phạm chưa chặt chẽ, phụ thuộc vào nước ngoài.
Vì vậy luận văn “Nghiên cứu thiết kế tính toán kết cấu tường bên tầng hầm nhà cao tầng tại thành phố Nam Định thi công theo phương pháp tường trong đất ” nhằm mục đích nghiên cứu một số giải pháp tính toán tường trong đất đáp ứng nhu cầu xây dựng cho các công trình được xây dựng tại thành phố Nam Định và các vùng có điều kiện địa chất tương tự.
Mục đích nghiên cứu:
Nghiên cứu các phương pháp tính toán tường trong đất, so sánh lựa chọn phương pháp tính chính xác và hiệu quả nhằm đáp ứng nhu cầu xây dựng cho các công trình nhà cao tầng có tầng hầm tại thành phố Nam Định.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Nghiên cứu tài liệu địa chất tại Nam Định.
- Tính toán thiết kế tường trong đất cho tầng hầm nhà cao tầng với điều kiện địa chất tại thành phố Nam Định.
- Nghiên cứu khảo sát sự làm việc của tường trong các giai đoạn thi công và khai thác, sử dụng công trình.
Nội dung nghiên cứu:
Luận văn gồm 3 chương:
- Chương 1: Tổng quan về phương pháp tường trong đất và thiết kế kết cấu tường bên tầng hầm nhà cao tầng thi công theo phương pháp tường trong đất
- Chương 2: Các phương pháp tính toán thiết kế tường liên tục trong đất có kể đến sự làm việc của nền.
- Chương 3: Tính toán kết cấu tường trong đất với điều kiện địa chất tại thành phố Nam Định theo các phương pháp lựa chọn, nghiên cứư khảo sát sự làm việc của tường trong các giai đoạn thi công và khai thác sử dụng công trình
Hướng kết quả nghiên cứu:
Các kết quả nghiên cứu của đề tài luận văn có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo, nghiên cứu và áp dụng cho chuyên ngành địa kỹ thuật, thi công và xây dựng công trình ngầm đô thị, và nếu được hoàn thiện thêm, sẽ là cơ sở khoa học để kiến nghị sử dụng rộng rãi phương pháp gia cố thành hố đào bằng công nghệ tường trong đất trong thực tiễn xây dựng các công trình có quy mô ở thành phố Nam Định.