Báo cáo khoa học BỐ TRÍ HỢP LÝ NEO CHO TƯỜNG CHẮN CÓ NEO

Trong thực tế xây dựng ngày nay có nhiều công trình có mái dốc lớn, hố đào sâu. Do mật độ xây dựng, xây chen, do giá thành công trình, không cho phép mở rộng mái dốc xây dựng nên tường chắn đứng đang được sử dụng rộng rãi. Đặc biệt là tường chắn mềm do ưu điêm về công nghệ, giá thành và tiến độ thi công. Neo kết hợp với tường chắn mềm, làm phân bố lại mô men trong tường nên giảm kích thước tường, tiếp nhận áp lực ngang từ tường truyền vào khối đất...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Báo cáo khoa học " BỐ TRÍ HỢP LÝ NEO CHO TƯỜNG CHẮN CÓ NEO " BỐ TRÍ HỢP LÝ NEO CHO TƯỜNG CHẮN CÓ NEOPGS.TS. NGUYỄN HÙNG SƠN, ThS. VŨ QUANG TRUNGTrường Đại học Xây dựng1. Mở đầu Trong thực tế xây dựng ngày nay có nhiều công trình có mái dốc lớn, hố đào sâu. Do mật độ xâydựng, xây chen, do giá thành công trình, không cho phép mở rộng mái dốc xây dựng nên tường chắnđứng đang được sử dụng rộng rãi. Đặc biệt là tường chắn mềm do ưu điêm về công nghệ, giá thànhvà tiến độ thi công. Neo kết hợp với tường chắn mềm, làm phân bố lại mô men trong tường nên giảm kích thướctường, tiếp nhận áp lực ngang từ tường truyền vào khối đất ổn định phía sau. Neo cho phép khôngphải đào đất sau tường chắn, cho phép thi công từ trên xuống giảm khối lượng chống đỡ. Tuy nhiênđể tăng hiệu quả việc sử dụng neo cho các tường chắn có neo thì chúng ta cần nghiên cứu bố trí neomột cách hợp lí. Nội dung bài báo này dựa trên các tính toán bằng phương pháp phần tử hữu hạncho một trường hợp tường chắn cụ thể từ đó đưa ra phương pháp đánh giá về sự bố trí hợp lí củacác neo trong tường chắn mềm. 1. Cơ chế làm việc của neo Tường Mặt trượt D tiềm năng Bề mặt tường D Chiều dài tự do nhỏ nhất = 3m (neo thanh) Chiều dài tự do nhỏ nhất = 4.5m (neo cáp) c = 1.5m hay 0.2H hoặc lớn hơn Hình 1. Neo phụt vữa trong hệ thống tường chắn [4] Mục tiêu sử dụng neo là để cải thiện khả năng làm việc của kết cấu tường chắn, tức là giữ chotường chắn ổn định, phân phối lại mô men trên tường. Như vậy neo cần phải thỏa mãn về độ bền(sức chịu nhổ, chịu kéo) và sự làm việc chung của cả hệ thống (tức sự tương tác lẫn nhau). Cấu tạoneo gồm 3 phần sau:- Phần đầu là phần liên kết với kết cấu tường chắn. Nó phải đảm bảo vững chắc đầu neo và không làm biến dạng hay phá hủy cục bộ tường chắn;- Phần cố định là phần cuối cùng của neo được cố định chắc chắn vào nền đất ổn định. Nó phải đảm bảo khả năng dính bám với đất và không làm mở rộng vùng biến dạng dẻo của đất nền bao quanh nó. Vì vậy, vùng này phải có kích thước đủ lớn và cần được củng cố bằng cách mở rộng vùng neo, cải thiện phần đất quanh vùng neo, tăng độ sâu và chiều dài dính bám của neo...- Phần thân tự do là phần truyền tải giữa phần đầu và phần cố định. Phần tự do (thân neo) cần có cường độ và tiết diện đảm bảo chịu được sức căng. Chiều dài phần tự do phải đủ để phần cố định của neo nằm vào vùng đất ổn định sau mặt trượt tiềm năng một đoạn  nào đó (hình 1) theo [4] giá trị  được khuyến cáo lựa chọn bằng 1,5m hay 0,2H hoặc lớn hơn (H là chiều cao tường chắn). - Thêm vào đó chiều dài và khoảng cách giữa các neo phải đảm bảo thuận tiện thi công và không phát sinh những ảnh hưởng tương tác làm giảm khả năng chịu lực của neo tính toán. Khoảng cách giữa các neo theo khuyến cáo nên chọn > 1,2m, [4].2. Khả năng dính bám của neo Sự dính bám của neo vào đất phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện đất nền, độ sâu của bầu neo sovới mặt đất, kích thước bầu neo và áp lực phun vữa. Theo điều kiện cải thiện khả năng chịu lực, có thể có một số dạng neo phụt vữa khác nhau, trongnội dung nghiên cứu này, chúng ta chỉ xét đến trường hợp neo lỗ thẳng, phụt vữa áp lực thấp,thường được ứng dụng cho trường hợp nền là đất hạt thô hoặc đất rời hạt mịn, [2]. Theo [2], khả năng dính bám của neo trong đất hạt rời có thể được xác định bằng biểu thức (1)sau đây:  L T f  DL  z  l sin   sin  .n.tg (1)  2  Trong đó: ’- dung trọng hữu hiệu của đất; L  z  l sin   sin    h (độ sâu điểm giữa bầu neo) 2  z - chiều sâu đến điểm đầu của neo; l - chiều dài đoạn tự do; L - chiều dài bầu neo; D - đường kính bầu neo;  - góc nghiêng của neo so với phương ngang; n - tỷ số giữa áp lực phun vữa với giá trị ’h trên bầu neo; ’ - góc ma sát trong có hiệu của đất. Từ biểu thức trên chúng ta có thể rút ra nhận xét là sức dính bám của neo không chỉ phụ thuộcvào bản chất của đất nền và kích thước của neo (đường kính bầu neo D, chiều dài thân neo l và bầuneo L) mà còn phụ thuộc nhiều vào vị trí đặt neo và góc nghiêng của neo so với phương ngang. Dướiđây với sự trợ giúp của phần mềm Plaxis, chúng ta sẽ phân tích ảnh hưởng của các đại lượng và z tới hệ số an toàn của mộtcông trình tường chắn cụ thể, từ đó xác định được các tham số  và z hợp lý nhất sao cho công trìnhđạt được hệ số ổn định cao nhất.3. Tính toán bố trí hợp lý neo3.1. Sơ đồ và các số liệu tính toán Chúng ta xét một hố đào rộng 30m, sâu 8m, được giữ ổn định bằng tường chắn thẳng đứng bêtông cốt thép mác 300 dày 0,4m có hệ số poisson  = 0,17 và mô đun đàn hồi E = 2,9.10 7 kN/m2. Tường chắn ngàm sâu xuống dưới đáy hố đào 5m và được gia cường bằng một tầng neo. Dọctheo chiều dài tường chắn, các thanh neo được bố trí đều và cách nhau 2m. Các neo đều được tạoứng lực trước p = 300kN/m.- Phần tự do của neo được mô hình bằng phần tử neo (node- to - node anchor) với độ cứng chịu 5 kéo của mỗi neo là EA = 2.10 kN. 6- Bầu neo được mô tả bằng phần tử geotextile có độ dài 4m với độ cứng chịu kéo EA = 1,91.10 kN/m. Lớp đất trên cùng là lớp đất lấp có bề dầy trung bình 1m, được thay thế bằng tải trọng phân bốđều có cường độ 20kN/m2, lớp đất dưới là cát đồng nhất có các chỉ tiêu cơ lí như sau: dung trọng tựnhiên  = 17 kN/m3, mô đun biến dạng E = 28000kN/m2, hệ số poi ...