LA-Shoring: Thiết kế tiết diện tường vây và hệ văng chống thép – uốn, cắt, vết nứt, độ mảnh, dầm đai, thanh chống góc
Từ bao nội lực đến bố trí thép tường vây theo từng mét chiều sâu, và từ lực tầng chống trên mặt cắt đến lực trong từng thanh chống, dầm đai, thanh chống góc trên mặt bằng. Ví dụ tường vây 0,8 m: uốn dùng 38 %, vết nứt dài hạn 86 % quyết định; hệ chống: cột chống tạm H300 không đạt độ mảnh (λ = 160) nên ví dụ đổi sang H350 (λ = 136).
Các bài trong Module Địa kỹ thuật
Mục lục bài viết
Sau khi có nội lực từ phân tích theo giai đoạn, bước cuối là thiết kế kết cấu: tường (BTCT hoặc thép) và hệ đỡ (thanh chống, dầm đai, cột chống tạm, neo). Bài này đi qua các kiểm tra của LA-Shoring trên ví dụ hố đào 12 m với tường vây dày 0,8 m.
1. Nội lực thiết kế của tường#
LA-Shoring lấy bất lợi giữa hai cách:
| Cách | M_Ed (kNm/m) | V_Ed (kN/m) |
|---|---|---|
| DA3: tính lại với tham số đất M2, nội lực dùng trực tiếp | 915,6 tại −12,50 | 554,8 |
| Nội lực đặc trưng × 1,35 (CIRIA C760) | 925,9 tại −11,76 | 566,7 |
Bao thiết kế: M_Ed = 925,9 kNm/m, V_Ed = 566,7 kN/m.
2. Kiểm tra tường BTCT (EN 1992-1-1)#
Tường vây C30/37, thép Ø32 – 10 thanh/m mỗi mặt (μ = 2,0 %), đai Ø12 a200 4 nhánh.
| Kiểm tra | E_d | R_d | Sử dụng |
|---|---|---|---|
| Uốn + nén: (M_Ed, N_Ed) trong biểu đồ tương tác | 924,7 kNm/m (N = 230 kN) | 2 421,6 kNm/m | 38 % |
| Cắt: V_Ed ≤ max(V_Rd,c; min(V_Rd,s; V_Rd,max)) | 566,7 kN/m | 1 568,9 kN/m | 36 % |
| Vết nứt ngắn hạn: w_k = s_r,max·(ε_sm − ε_cm) | 0,14 mm | 0,30 mm | 46 % |
| Vết nứt dài hạn (E_c,eff = E_cm/(1 + φ), φ = 2,0) | 0,17 mm | 0,20 mm | 86 % |
Hai điểm đáng chú ý:
- Khi kiểm tra uốn, LA-Shoring dùng lực nén nhỏ nhất tại tiết diện (230 kN): với tiết diện chịu nén nhẹ, lực nén nhỏ hơn là bất lợi cho uốn.
- Vết nứt dài hạn quyết định, không phải cường độ. Tường vây thường là tường tầng hầm vĩnh cửu, chịu áp lực đất và nước lâu dài: từ biến làm giảm mô đun bê tông, ứng suất thép tăng, vết nứt mở rộng. Với tường chống thấm, giới hạn 0,2 mm là phù hợp.
Bố trí thép theo chiều sâu#
Thuyết minh lập bảng thép cần theo từng đoạn 1 m. Với mặt phía hố (chịu mô men âm lớn):
Cách đọc hình: ở đoạn nào đường M_Rd bậc thang vẫn bao ngoài M_Ed thì thép đoạn đó đủ; vùng M_Ed nhỏ ở đỉnh và chân tường có thể cắt bớt thanh để tiết kiệm.
| Đoạn | M_Ed phía hố (kNm/m) | Thép cần |
|---|---|---|
| −1 → −6 m | 175 – 408 | 3Ø32/m |
| −6 → −10 m | 531 – 643 | 6 – 7Ø32/m |
| −10 → −14 m | 856 – 926 | 8 – 10Ø32/m |
| −14 → −16 m | 595 – 777 | 3 – 5Ø32/m |
| Dưới −16 m | < 400 | 3Ø32/m (cấu tạo) |
Thép 10Ø32/m chỉ cần trong khoảng 4 m quanh đáy hố. Cắt bớt thép ở các đoạn khác có thể tiết kiệm đáng kể, nhưng phải đảm bảo chiều dài neo và vị trí nối thép phù hợp với lồng thép tường vây.
3. Từ mặt cắt đến mặt bằng: lực trong hệ văng chống#
Phân tích mặt cắt cho lực tầng chống trên 1 m dài tường (q). Hệ văng chống trên mặt bằng gồm dầm đai chạy dọc tường, thanh chống chính vuông góc, thanh chống góc nghiêng 45° ở các góc hố. LA-Shoring tính dầm đai là dầm liên tục trên các gối lò xo (thanh chống), tải q thiết kế.
Tầng S1, cạnh dài 30 m, q_d = 237,3 kN/m (đặc trưng × 1,35):
| Điểm tựa | Loại | Dải chịu tải | Phản lực R (kN) | Lực thanh |
|---|---|---|---|---|
| Góc | Góc hố | 0 → 1,5 m | 283 | Truyền dọc vào dầm đai cạnh vuông góc |
| G1 | Chống góc, cách góc 3 m | 1,5 → 4,5 m | 800 | N = R/cos45° = 1 132 kN |
| G2 | Chống góc, cách góc 6 m | 4,5 → 7,8 m | 736 | N = 1 041 kN |
| C1 – C4 | Chống chính | 7,8 → 22,2 m | 846 – 893 | N = R |
Thanh chống góc chịu lực dọc lớn hơn thanh chính 1,41 lần (chia cho cos45°) và truyền thêm lực dọc vào dầm đai; đây thường là cấu kiện quyết định.
Kiểm tra cấu kiện (EN 1993-1-1, TCVN 5575:2012)#
| Cấu kiện | Kiểm tra quyết định | E_d | R_d | Sử dụng |
|---|---|---|---|---|
| Chống chính C1 – C4 | Độ mảnh λ = L_cr/i | 138 | 150 | 92 % |
| Chống góc G1 | Ứng suất pháp σ = N/A + M/W | 100,2 MPa | 345 MPa | 29 % |
| Chống góc G2 | Độ mảnh | 84 | 150 | 56 % |
| Dầm đai S1 | Ứng suất tương đương √(σ² + 3τ²) tại chỗ nối bụng – cánh | 215,9 MPa | 345 MPa | 63 % |
| Cột chống tạm H300×300×10×15 (phương án đầu) | Độ mảnh | 160 | 150 | 107 % – không đạt |
| Cột chống tạm H350×350×12×19 (phương án chọn) | Độ mảnh | 136 | 150 | 91 % |
Thanh chống thép dài thường bị độ mảnh cấu tạo quyết định trước cường độ. Cột chống tạm (đỡ thanh chống giữa nhịp, đứng từ đáy hố) cao gần bằng chiều sâu hố nên rất mảnh. Ở ví dụ, cột chỉ được thanh chống S1 (−1,0) giữ ở đỉnh và ngàm quy ước 1 m dưới đáy hố (−13,0), nên L_cr = 12 m; với H300×300 (i ≈ 7,5 cm) λ = 160 vượt giới hạn cấu tạo 150. Hai cách sửa: thêm hệ giằng giữa các cột để giảm L_cr, hoặc tăng tiết diện. Ví dụ đi kèm phần mềm (bản 03/11/2026) chọn H350×350×12×19 (i ≈ 8,8 cm): λ = 136, dùng 91 %; tải đứng N_Ed chỉ 90,6 kN nên cường độ không quyết định.
4. Kiểm tra đối chiếu theo TCVN#
Thuyết minh LA-Shoring kèm kiểm tra theo tiêu chuẩn Việt Nam để thuận tiện thẩm tra:
| Kiểm tra | Kết quả |
|---|---|
| Bề rộng vết nứt dài hạn, TCVN 5574:2018 §8.2.2.3 | 0,13 ≤ 0,30 mm (43 %) |
| Sức chịu tải nén của tường theo TCVN 10304 | 702 ≤ 2 169 kN/m (32 %) |
5. Tóm tắt#
- Nội lực thiết kế = bất lợi của DA3 và đặc trưng × 1,35.
- Với tường vây vĩnh cửu, vết nứt dài hạn thường quyết định hơn cường độ.
- Bố trí thép theo bao nội lực từng đoạn để tiết kiệm.
- Hệ văng chống: thanh chống góc và cột chống tạm là các cấu kiện hay không đạt; kiểm tra độ mảnh trước cường độ.