MỘT CÁCH ĐƠN GIẢN ĐỂ ĐÁNH GIÁ SỨC CHỊU TẢI NGANG GIỚI HẠN CỦA CỌC ĐƠN CÓ ĐẦU LIÊN KẾT NGÀM CỨNG TRONG NỀN ĐÀN HỒI. TS. PHAN DŨNG

Hội thảo Khoa học Áp dụng công nghệ Tiêu chuẩn thiết kế khai thác Cơng trình Cảng biển PORTCOAST MỘT CÁCH ĐƠN GIẢN ĐỂ ĐÁNH GIÁ SỨC CHỊU TẢI NGANG GIỚI HẠN CỦA CỌC ĐƠN CÓ ĐẦU LIÊN KẾT NGÀM CỨNG TRONG NỀN ĐÀN HỒI Người báo cáo: TS PHAN DŨNG Ngày 25/12/2017 Tp HCM _ MỘT CÁCH ĐƠN GIẢN ĐỂ ĐÁNH GIÁ SỨC CHỊU TẢI NGANG GIỚI HẠN CỦA CỌC ĐƠN CÓ ĐẦU LIÊN KẾT NGÀM CỨNG TRONG NỀN ĐÀN HỒI Phan Dũng I GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Về tốn phân tích dẻo [8d] Cọc chịu lực ngang sử dụng rộng rãi xây dựng toán kết cấu phức tạp, đặc biệt việc xác định sức chịu tải ngang giới hạn Lực ngang lớn mà đầu cọc tiếp nhận thời điểm trước sụp đổ hoàn toàn hiểu sức chịu tải giới hạn Mối quan hệ lực ngang với chuyển vị ngang tương ứng hệ lúc sức chịu tải hoàn toàn đáp số quan trọng, đặc trưng cho trình phát triển sức chịu tải ngang thơng tin thiếu để đánh giá khả chịu lực ngang tính tốn thiết kế cọc móng cọc điều kiện động đất Để thu sức chịu tải ngang kết cấu nói chung móng cọc nói riêng, ta phải dùng phương pháp phân tích dẻo trình bày nhiều tài liệu chuyên khảo, ví dụ [1], [4] Dựa phương pháp phân tích dẻo động lực học, Mazurenko Shvarxman, 1971 đánh giá sức chịu tải ngang giới hạn móng gồm hai cọc thẳng đứng phương pháp quy hoạch tuyến tính [6]; cách cho ta biết giá trị lực ngang lớn mà kết cấu chịu Đáng ý phân tích dẻo phương pháp gia số tải trọng (Incremental Method) kết tính tốn cho ta thu đồng thời lực ngang với chuyển vị ngang tương ứng thời điểm kết cấu sụp đổ hoàn toàn Hướng dẫn nguyên tắc chung phương pháp gia số tải trọng cọc móng cọc trình bày số tài liệu [2], [3], [5] Tuy nhiên, nhờ giảng Phân tích dẻo Dr.C Caprani [4] mà ta hiểu cặn kẽ chất học trình tự thực hành phương pháp gia số tải trọng kết cấu siêu tĩnh, từ mở khả ứng dụng vào việc phân tích dẻo cọc móng cọc Bài báo trình bày cách tính tay đơn giản, gần dựa phương pháp gia số tải trọng để thu mối quan hệ lực ngang với chuyển vị ngang cọc toán: đánh giá sức chịu tải nằm ngang giới hạn cọc đơn có đầu liên kết ngàm cứng Trước trình bày lời giải cụ thể ta cần thống số điều kiện toán * Báo cáo Hội thảo Khoa học:”Áp dụng công nghệ Tiêu chuẩn thiết kế khai thác cơng trình Cảng biển” – Portcoast, ngày 25/12/2017 Tp HCM 1.2 Điều kiện làm việc hệ cọc - đất Một số định nghĩa Các hệ: hệ bất biến hình (BBH), hệ biến hình (BH), hệ tĩnh định (TĐ), hệ siêu tĩnh (ST) định nghĩa nêu môn Cơ học kết cấu Khớp dẻo Để đơn giản ta xét dầm tĩnh định hệ BBH, chịu uốn túy mô tả [7] Dưới tác dụng gia tăng tải trọng, trạng thái ứng suất tiết diện phát triển qua hai trạng thái giới hạn đặc trưng: • Giới hạn đàn hồi: ứng suất lớn hai thớ biên đạt giới hạn chảy, tương ứng với trạng thái này, mô men uốn tiết diện đạt giá trị mô men giới hạn đàn hồi, ký hiệu My • Giới hạn dẻo: ứng suất toàn tiết diện đạt giới hạn chảy; tương ứng với trạng thái này, mô men uốn tiết diện dầm đạt giá trị mô men giới hạn dẻo, ký hiệu Mp • Tại tiết diện có mơ men uốn Mp xuất hiên khớp dẻo Khớp dẻo “khớp chiều”, thay khớp thông thường gắn thêm vào cặp ngẫu lực ngược chiều hai phía tiết diện có giá trị mơ men giới hạn Mp • Chiều dài vùng dẻo, lý thuyết chiều dài phần dầm có mơ men uốn đạt giá trị giới hạn từ My đến Mp hai phía khớp dẻo Bản chất học trình tự việc phân tích dẻo phương pháp gia số tải trọng kết cấu siêu tĩnh chịu lực ngang theo [4] mơ tả tóm tắt sau: • Dưới tác dụng ngoại lực không đổi lực ngang cần xét, phương pháp phân tích kết cấu đàn hồi ta xác định sơ vị trí tiết diện có khả xuất khớp dẻo đầu tiên, nơi tiết diện có mơ men uốn lớn kết cấu • Gia tăng lực ngang để mơ men uốn lớn đạt giá trị mô men giới hạn dẻo Mp, nghĩa khớp dẻo tạo thành Chuyển vị ngang tương ứng khớp dẻo tiềm thứ hai xác định Chú ý xuất khớp dẻo nên bậc siêu tĩnh hệ giảm xuống • Thay khớp dẻo khớp thông thường ta nhận hệ có bậc siêu tĩnh nhỏ Tiếp tục gia tăng lực ngang để mô men uốn lớn thứ hai giai đoạn trước đạt đến mô men giới hạn dẻo Mp.v.v • Lặp lại cách làm số định khớp dẻo hình thành đủ để biến kết cấu siêu tĩnh trở thành hệ tĩnh định Và cuối cùng, ta lại gia tăng lực ngang để tạo thành khớp dẻo, biến kết cấu tĩnh định trở thành hệ biến hình Quá trình phân tích dẻo hồn tồn cho phép bước sau ta ln nhận kết cấu làm việc giai đoạn đàn hồi * Báo cáo Hội thảo Khoa học:”Áp dụng công nghệ Tiêu chuẩn thiết kế khai thác công trình Cảng biển” – Portcoast, ngày 25/12/2017 Tp HCM Kết cuối nhận số liệu gồm lực ngang chuyển vị ngang tương ứng đặc trưng cho sức chịu tải ngang hệ Các liên kết ký hiệu quy ước dùng phân tích dẻo cọc Tại tiết diện đầu cọc Tại tiết diện cọc đất, G Một số giả thiết • Trong suốt q trình phân tích dẻo, đất môi trường biến dạng đàn hồi cục đặc trưng mô đun phản lực nằm ngang kh, kN/m2 tăng tuyến tính theo chiều sâu z, m: kh = nhz (1) Ở đây, nh: hệ số phản lực nằm ngang, kN/m • Vị trí xuất mơ men uốn lớn cọc đất xác định sau hình thành khớp dẻo không đổi suốt q trình phân tích dẻo • Bỏ qua ảnh hưởng lực cắt tiết diện đến trạng thái chảy dẻo Điều chấp nhận theo Neal [1], lực cắt ảnh hưởng khơng lớn đến giá trị mơ men giới hạn • Khơng xét ảnh hưởng góc xoay dẻo đến sức chiu tải ngang cọc Các công thức cải biến để tính cọc chịu lực ngang đàn hồi Dùng lời giải cọc chịu lực ngang Matlock – Reese cải biến diễn giải tỷ mỷ [8], trích dẫn cơng thức sử dụng • Hệ số độ cứng tương đối T nghịch đảo hệ số biến dạng αM: αM =  nh  =  T  EI  0, (2) • Chuyển vị - nội lực cọc đất ứng với cọc khơng có chiều cao tự do, chịu lực ngang Q0 M0 y( z ) = ϕ (z) = Ay α EI M Aϕ α EI M Q0 + Q0 + By α M2 EI Bϕ α M EI M0 (3) M0 (4) M(z) = α M−1A m Q + B m M (5) * Báo cáo Hội thảo Khoa học:”Áp dụng công nghệ Tiêu chuẩn thiết kế khai thác cơng trình Cảng biển” – Portcoast, ngày 25/12/2017 Tp HCM Trong (A, B)y, φ, m hệ số ảnh hưởng phụ thuộc z , tra bảng [8a] Từ (3), (4) ta suy cơng thức tính biến dạng ngang mặt đất (điểm 0): 0 (3a) y = δ QQ Q + δ QM M0 0 ϕ = δ MQ Q + δ MM M0 Với = δ QQ A0 ; α M3 EI 0 = δ MQ δ QM (4a) B0 ; α M2 EI = δ MM C0 α M EI (6) Trong z = thì: A0 = Ay; B0 = By; C0 = - Aφ (7) • Biến dạng ngang đầu cọc có chiều cao tự L0 chịu lực ngang Q M A0 B Q+ 20 M α M EI α M EI (8) B0 C0 Q M + α M2 EI α M EI (9) ∆n = ψ= A = A + B0 L + C L 02 + 13 L 03 (10) + C L + 12 L 02 (11) + L0 (12) B0 = B0 C0 = C0 L0 = αML0 Giá trị hệ số (A, B, C )0 tra bảng [8b] (13) Chú ý: cơng thức từ (8) đến (13) dùng để tính biến dạng ngang điểm chiều cao tự cọc biết lực ngang tác dụng điểm • Trường hợp cọc có chiều cao tự L0, đầu liên kết ngàm trượt với mức độ ngàm λ, chịu lực ngang Q, thì: + Mơ men ngàm: −1 Mng = − α M λ D Q D0 = B0 C0 (14) (15) Đầu cọc ngàm trượt λ = 1; Đầu cọc liên kết khớp trượt λ = + Chuyển vị ngang: ∆n = C∆ Q α M3 EI (16) C ∆ = A − λ B0 D (17) Hệ số CΔ tìm thấy bảng [8c] * Báo cáo Hội thảo Khoa học:”Áp dụng công nghệ Tiêu chuẩn thiết kế khai thác cơng trình Cảng biển” – Portcoast, ngày 25/12/2017 Tp HCM + Độ cứng chống chuyển vị ngang đầu cọc xác định từ (16): α M3 EI Q= C∆ (18) + Độ sâu xuất giá trị mô men uốn lớn cọc đất MG zG: zG = zM (19) αM M max = M G = α M−1 N mq Q (20) Ở đại lượng z M Nmq tra bảng [8a], phụ thuộc tham số tq có xét mức độ ngàm đầu cọc λ: tq = L − λ D (21) Chú ý từ (19) ta cần kiểm tra điều kiện ổn định cọc đàn hồi suốt q trình phân tích dẻo Dựa vào cơng thức trình bày ta xây dựng lời giải theo phương pháp gia số tải trọng để đánh giá sức chịu tải ngang giới hạn cọc đơn có đầu liên kết ngàm cứng đàn hồi 1.3 Cách giải Ta xét cọc đơn đóng thẳng đứng đàn hồi, đầu cọc T bị ngàm cứng; chiều cao tự L0, điểm A chịu lực ngang HA (xem hình 1a) Yêu cầu xác định sức chịu tải ngang giới hạn cọc cho, nghĩa là: tìm lực ngang lớn HA cọc bị phá hoại Dưới tác dụng lực ngang HA ta dễ dàng nhận biết mô men uốn cọc T, A G; độ lớn xếp theo thứ tự sau: MT > MA > MG Điều cho phép nhận định rằng: hệ siêu tĩnh cho trở thành hệ BH sau xuất ba khớp dẻo T, đến A sau G tác dụng gia tăng lực ngang HA Theo tiến trình hình thành khớp dẻo ta chia trình phân tích thành ba giai đoạn: + Giai đoạn I: xuất khớp dẻo T (hình 1); + Giai đoạn II: xuất khớp dẻo A (hình 2); + Giai đoạn III: xuất khớp dẻo G (hình 3) Trên ba hình biểu diễn: a) Sơ đồ tính tốn ban đầu; b) Sơ đồ cọc xuất khớp dẻo * Báo cáo Hội thảo Khoa học:”Áp dụng công nghệ Tiêu chuẩn thiết kế khai thác cơng trình Cảng biển” – Portcoast, ngày 25/12/2017 Tp HCM Hình Sơ đồ tính tốn giai đoạn I: xuất khớp dẻo đầu cọc T Hình Sơ đồ tính tốn giai đoạn II: xuất khớp dẻo A Hình Sơ đồ tính tốn giai đoạn III: xuất khớp dẻo đất G Đặc điểm tính tốn giai đoạn giới thiệu tiếp sau II NỘI DUNG LỜI GIẢI 2.1 Giai đoạn I Xác định phản lực liên kết ngàm QT MT Có thể dùng nhiều cách khác để tìm QT MT: Phương pháp lực; Phương pháp Ma trận độ cứng; Phương pháp Ma trận chuyển tiếp , ta chọn dùng giải pháp Zavriev (1970) [6] mơ tả hình * Báo cáo Hội thảo Khoa học:”Áp dụng công nghệ Tiêu chuẩn thiết kế khai thác cơng trình Cảng biển” – Portcoast, ngày 25/12/2017 Tp HCM Hình Sơ đồ tính tốn cọc theo ý tưởng Zavriev,1970 Từ điều kiện liên tục biến dạng ngang cọc mặt đất (điểm 0) ta lập hệ phương trình sau:    AQ TI + BM TI = EH IA CQ TI + DM TI = − F H IA (22) Nghiệm (22) là: DE + BF AD − CB A F + CE M TI = M TI H IA ; M TI = − AD − CB Q TI = QTI H IA ;      QTI = (23) Trong đó: A= C=       L2 L30 0 ; B = − δ QM − δ QQ − L 0δ QM EI 6EI L20 EI E =δ QQ 0 ; D= + L 0δ MM + δ QM + bδ QM b3 − ; 6EI A EI F =δ Nội lực biến dạng ngang A Q I − = Q I − H IA ; Q I + = Q TI H IA ; A L0 A QM + δ MM + bδ MM b2 + 2EI Q I − = + QTI A M IA = M AI H TI ; M AI = a QTI + M TI y IA = y IA H TI ; A A A A + δ QQ + aδ QM y IA = δ QQ Q TI + δ QM M TI ϕ AI = ϕ AI H TI ; ( ) A A A )QTI + δ MMA M TI ϕ AI = δ QM + (δ QQ + aδ MM (24) (25) (26) (27) (28) (29) * Báo cáo Hội thảo Khoa học:”Áp dụng công nghệ Tiêu chuẩn thiết kế khai thác cơng trình Cảng biển” – Portcoast, ngày 25/12/2017 Tp HCM Nội lực biến dạng ngang Q 0I = Q0I H IA ; Q0I = Q I − (30) A M 0I = M 0I H IA ; M 0I = b + L QTI + M TI (31) y 0I = y 0I H IA ; 0 y 0I = δ QQ Q0I + δ QM M 0I (32) ϕ 0I = ϕ 0I H IA ; 0 ϕ 0I = δ QM Q0I + δ MM M 0I (33) Vị trí điểm G giá trị mô men lớn cọc đất với biến dạng ngang tương ứng: M 0I tq = I Q0 (34) Tra bảng 4PL, z M Nmq zG = zM αM M GI = I MG = M GI H IA ; N mq αM Q0I ϕ GI = ϕ GI H IA ; ; (35) G G y GI = δ QQ Q0I + δ QM M 0I ; (36) G G Q0I + δ MM M 0I ϕ GI = δ MQ (37) Lực ngang H IAP để đầu cọc T xuất khớp dẻo Từ (23b) ta có: H IAP = Mp (38) M TI I tính theo cơng Lúc này, nội lực biến dạng ngang A: Q IAP , M IAP , y IAP ϕ AP I I I thức từ (26 ) tới (29); điểm G: zGP, M GP , y GP ϕ GP tính từ (35) tới (37) với lực I thu từ (38) ngang A H AP 2.2 Giai đoạn II Xác định gia số phản lực gối tựa ∆Q TII phương pháp lực theo sơ đồ mơ tả hình II ∆Q TII = ∆Q T ∆H IIA II ∆Q T = − Chuyển vị xoay đầu cọc: δ T QQ (δ A QQ (39) A + aδ QM ϕ TII = ϕ TII ∆H IIA ) (40) (41) II A A ϕ TII = δ QM + δ QQ ∆Q T (42) * Báo cáo Hội thảo Khoa học:”Áp dụng công nghệ Tiêu chuẩn thiết kế khai thác cơng trình Cảng biển” – Portcoast, ngày 25/12/2017 Tp HCM Hình Sơ đồ tính tốn cọc theo phương pháp lực Nôi lực biến dạng ngang A Các lực ngang: ∆Q II + = ∆Q TII ; A A II ∆ϕ AII = ∆ϕ A ∆H IIA ; ) (43) II ∆M A = a ∆Q T Biến dạng ngang: II II II II ∆M IIA = ∆M A ∆H IIA ; ∆y IIA = ∆y A ∆H IIA ; ( ∆Q II − = + ∆Q T ∆H IIA II ( + (δ (44) ) )∆Q II A A A ∆y A = δ QQ + δ QQ + aδ QM ∆Q T II A ∆ϕ A = δ QM A QM A + aδ MM II T (45) (46) Tính đại lượng phụ thêm G: Mô men biến dạng ngang Các lực ngang mặt đất 0: II ∆Q 0II = ∆Q ∆H IIA ; II ∆M 0II = ∆M ∆H IIA ; II II ∆M = b + L ∆Q T (47) Gia số mô men biến dạng ngang: II ∆M IIA = ∆M G ∆H IIA ; II ∆y GII = ∆y G ∆H IIA ; II ∆ϕ GII = ∆ϕ G ∆H IIA ; II ∆M G = ϕM II II A m ∆Q + B m ∆M II II II II II II G G ∆y G = δ QQ ∆Q + δ QM ∆M G G ∆ϕ G = δ MQ ∆Q + δ MM ∆M (48) (49) (50) Gia số lực ngang ∆H IIAP để A xuất khớp dẻo Gia số mơmen uốn cần có để khớp dẻo thành tạo A: ∆M Ap = M p − ∆M IIA (51) Thế (51) vào vế trái (44b) ta được: * Báo cáo Hội thảo Khoa học:”Áp dụng công nghệ Tiêu chuẩn thiết kế khai thác cơng trình Cảng biển” – Portcoast, ngày 25/12/2017 Tp HCM 10 ∆H AII p = ∆M A p ∆M (52) II A Biến dạng ngang A chảy dẻo: II II II ∆ϕ Ap = ∆ϕ A ∆H IIAp II ∆y IIAp = ∆y A ∆H Ap ; (53) 2.3 Giai đoạn III Sơ đồ tính tốn giai đoạn III biểu diễn hình Hình Sơ đồ tính tốn giai đoạn III Đến thời điểm này, tổng mơ men uốn cọc đất (điểm G) là: M GIII = M GI + ∆M GII (54) Xác định gia số lực ngang ∆H AIIIp để tiết diện G chảy dẻo Gia số mô men cần thiết để điểm G xuất khớp dẻo bằng: ∆M GIIIp = M p − M GIII Mặt khác, biết: (55) III III ∆M G = ∆M GIII = ∆M G ∆H III A ; Am αM + bB m (56) Đồng (55) với (56b) ta được: ∆H III Ap = ∆M GIIIp (57) III ∆M G Biến dạng ngang phụ thêm A A III III A III ∆y III A p = δ QQ ∆H A p ; ∆ϕ A p = δ QM ∆H A p (59) Biến dạng ngang phụ thêm G III III ∆y III A p = ∆y G ∆H A p ; III ∆y G = III A ∆ϕ GIIIp = ∆ϕ G δ QM ∆H III ∆ϕ G = Ap ; III (A y + bB y ) α M3 EI (60) (Aϕ + bBϕ ) α EI (61) M * Báo cáo Hội thảo Khoa học:”Áp dụng công nghệ Tiêu chuẩn thiết kế khai thác cơng trình Cảng biển” – Portcoast, ngày 25/12/2017 Tp HCM 11 III VÍ DỤ Hãy xác định sức chịu tải cọc ống thép đường kính ngồi 700mm, dày 10mm; đầu ngàm cứng; chiều cao tự L0 = 10m; đóng sâu L = 15m cát đồng nhất, chịu lực ngang HA, cách mặt đất b = 4,0m; biểu diễn hình EI = 270 900kNm2; ze = 3,687.10-3 m3; zp = 4,761.10-3 m3; fy = 315 000 kPa; My = 1161,405 kNm; Mp = 1499,715 kNm; Hình Sơ đồ cọc ống thép ví dụ Lời giải αm = 0,432 m-1; L = 6,48; b = 1,728; L = 4,32 Các kết trình bày bảng Bảng Giá trị hệ số A, B, C Hệ số A0 B0 Điểm 2,43148 Điểm A 14,977 Điểm T 71,088 C0 1,62142 1,74882 5,686 3,477 18,507 6,069 D0 - - 3,049 Chú ý: Giá trị tuyệt đối mô men A điểm T đạt giới hạn đàn hồi đạt giới hạn dẻo (xem bảng 1) cho thấy: 947,373kNm < My < 1223,337kNm Điều chứng tỏ hai trạng thái nói đầu cọc T, A xảy trạng thái giới hạn đàn hồi; kết tính tốn bổ sung cho cột thứ tư bảng * Báo cáo Hội thảo Khoa học:”Áp dụng công nghệ Tiêu chuẩn thiết kế khai thác cơng trình Cảng biển” – Portcoast, ngày 25/12/2017 Tp HCM 12 Bảng Kết tính toán giai đoạn I Đại lượng Giá trị đơn vị T đạt My I H A , kN 563,242 I I Q T = -0,624 Q T , kN -351,463 I I M T = 2,062 M T , kNm 1161,405 Q Q I A+ I A− , kN Q , kN Q I A A+ I A− 211,779 259,624 273,469 -947,373 -1161,405 -1223,337 38,638 47,368 49,893 -4,321 -5,297 -5,580 211,779 259,624 273,469 -100,257 3,836 488,894 -122,907 3,836 599,345 -129,461 3,836 631,306 3,755 4,600 4,848 -2,654 -3,254 -3,427 -5 ϕ = -7,672.10 Q = 0,376 M = -0,178 z M = 1,675 M GI = 0,868 y GI = 6,666.10-6 ϕ GI = -4,7.10-6 -6 Bảng Kết tính toán giai đoạn II Đại lượng Giá trị đơn vị II ∆ H A p , kN - ∆Q A II A− II A II A II A II II , kN ∆ M , kNm ∆ y , mm ∆ϕ (10 rad.) -3 ∆Q , kN ∆ M , kNm zG, m ∆ M GII , kNm ∆ y GII , mm ∆ϕ (10 rad.) II G -3 1499,715 = 0,376 ϕ (10 rad.) Q , kN M , kNm zG, m M GI , kNm y GI , mm ϕ GI (10-3 rad.) ∆ψ TII (10-3 rad.) ∆Q II + , kN 1423,790 -453,842 y = 6,86.10 ∆Q TII , kN -453,842 -430,366 y , mm -3 -430,866 -351,463 M = -1,682 I A I A I I T đạt Mp 727,311 = -0,624 I A M , kNm I A I A I I I A dạt My 690,490 II ∆Q T = -0,418 II ∆ψ T = -1,71.10-4 A đạt Mp 110,199 -46,063 -19,186 II -46,063 II 64,136 -276,379 ∆Q A + = -0,418 ∆Q A − = 0,582 II ∆ M A = -2,508 II ∆ y A = 1,169.10-4 II ∆ϕ A = -9,038.10-6 II ∆Q = 0,582 M 0I = -0,180 z M = 1,675 II ∆ M G = 0,883 II ∆ y G = 6,666.10-6 II ∆ϕ G = -4,712.10-6 12,882 -0,996 64,136 -19,836 3,836 97,306 0,735 -0,519 * Báo cáo Hội thảo Khoa học:”Áp dụng công nghệ Tiêu chuẩn thiết kế khai thác cơng trình Cảng biển” – Portcoast, ngày 25/12/2017 Tp HCM 13 Bảng Kết tính tốn giai đoạn III Đại lượng Điểm G dạt Giá trị đơn vị ∆ H III A , kN - ∆ y III A , mm ∆ y A = 6,587.10-4 ∆ϕ AIII (10-3 rad.) ∆ϕ A = 1,125.10-4 III III My Mp 191,671 298,877 126,0 196,0 21,0 33,0 Q 0III , kN - 191,671 298,877 M 0III , kNm - 766,684 1195,508 ∆ M GIII , kNm ∆ M G = 2,258 432,793 771,103 ∆ y GIII , mm ∆ y G = 1,62.10-5 3,10 4,84 ∆ϕ GIII (10-3 rad.) ∆ϕ G = 2,484.10-5 4,761 7,424 III III III Bảng Quan hệ lực ngang HA với chuyển vị ngang yA Đại lượng T đạt My A đạt My T đạt Mp A đạt Mp G đạt My G đạt Mp HA, kN 563,242 690,490 727,311 837,510 yA , mm 38,6 47,4 49,89 62,77 1029,181 1136,387 188,77 258,77 Dựa vào số liệu bảng 5, mối quan hệ HA yA biểu diễn dạng đồ thị (xem hình 8) * Báo cáo Hội thảo Khoa học:”Áp dụng công nghệ Tiêu chuẩn thiết kế khai thác cơng trình Cảng biển” – Portcoast, ngày 25/12/2017 Tp HCM 14 Hình Đồ thị biểu diễn sức chịu tải ngang cọc phương pháp “gia số tải trọng” IV KẾT LUẬN 1- Xác định sức chịu tải ngang giới hạn cọc đầu bị ngàm cứng đóng đàn hồi tốn nhỏ phức tạp có lời giải đơn giản-gần đúng, cho phép người tính chi cần máy tính tay thu kết mong muốn 2- Hệ thống cơng thức cải biến để tính cọc chịu lực ngang đàn hồi tỏ có hiệu việc phân tích cọc móng cọc có xét tương tác với đất 3- Từ kết cho phép mở rộng lời giải toán phức tạp cọc đơn chịu lực ngang phi tuyến, móng cọc có cọc xiên, gối cọc chéo * Báo cáo Hội thảo Khoa học:”Áp dụng công nghệ Tiêu chuẩn thiết kế khai thác công trình Cảng biển” – Portcoast, ngày 25/12/2017 Tp HCM 15 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] B g Neal: The Plastic Methods of Structural Analysic Chapman & Hall L T D., London, 1956 [2] OCDC (2002): Technical Standards and Commentaries for Port and Harbour Facilities in Japan [3] International Navigation Association: Seismic Design Guideline for Port and Structures A A Balkema Publishers, 2001 [4] Dr Colin Caprani (2010): Plastic Analysic 3rd Year Structural Engineering [5] L B Mazurenko, D A Shvarxman: “Tính tốn sức chịu tải móng cọc Phương pháp quy hoạch Tuyến tính” Tuyển tập No 30 (36), Viện Nghiên cứu Thiết kế biển tồn Liên bang (Xơ viết cũ), Matxcova, 1971; trang 3-9 (Tiếng Nga) [6] K X Zavriev, G X Shpiro: Tính tốn móng sâu trụ cầu Nhà xuất “Vận tải”, Matxcova, 1970 (Tiếng Nga) [7] Lều Thọ Trình: Cơ học kết cấu Tập I, III Nhà xuất Đại học Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội, 1986 [8] Phan Dũng: a) “Chuyển vị - nội lực cọc chịu lực ngang theo TCXD 205: 1998 – Mối liên hệ lời giải URBAN với MATLOCK – REESE ứng dụng” Tạp chí Biển & bờ, No 5+6/2009; Hội Cảng - Đường thủy – Thềm lục địa Việt Nam, VAPO, Hà Nội, trang 38 – 49 b) “Chuyển vị nằm ngang chuyển vị xoay cọc mức đáy đài theo TCXD 205: 1998 – Một dạng khác công thức tính ứng dụng” Tạp chí Biển & bờ, No 3+4/2009; Hội Cảng - Đường thủy – Thềm lục địa Việt Nam, VAPO, Hà Nội, trang 50 – 58 c) “Xét mức độ ngàm đầu cọc tính toán cọc chịu lực ngang theo TCXD 205: 1998” Tạp chí Biển & bờ, No 1+2/2010; Hội Cảng - Đường thủy – Thềm lục địa Việt Nam, VAPO, Hà Nội, trang 77 – 92 d) “Một cách đơn giản để xác định sức chịu tải giới hạn cọc chịu lực ngang đàn hồi” Tạp chí Tài nguyên nước,số chuyên đề 2017,Hội Thủy lợi Việt nam,tr.9-15 * Báo cáo Hội thảo Khoa học:”Áp dụng công nghệ Tiêu chuẩn thiết kế khai thác công trình Cảng biển” – Portcoast, ngày 25/12/2017 Tp HCM 16 PHỤ LỤC BẢNG Bảng PL1 Giá trị hệ số ảnh hưởng (A, B)y,φ,m L = 5,0 ; chân cọc tự z 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 3,8 Ay 2,43148 2,26951 2,10853 1,94951 1,79339 1,64105 1,49327 1,35078 1,21421 1,08410 0,96088 0,84490 0,73641 0,63555 0,54240 0,45694 0,37906 0,30863 0,24540 0,18911 0,13944 0,09603 0,05851 0,02646 -0,00052 -0,02286 -0,04098 -0,05530 -0,06622 -0,07413 -0,07940 -0,08239 -0,08342 -0,08280 -0,08079 -0,07765 -0,07360 -0,06884 -0,06351 By 1,62142 1,45153 1,29165 1,14174 1,00177 0,87166 0,75129 0,64050 0,53909 0,44680 0,36335 0,28841 0,22160 0,16253 0,11076 0,06586 0,02735 -0,00523 -0,03236 -0,05453 -0,07219 -0,08582 -0,09585 -0,10272 -0,10683 -0,10857 -0,10829 -0,10633 -0,10299 -0,09854 -0,09324 -0,08729 -0,08088 -0,07419 -0,06734 -0,06044 -0,05360 -0,04686 -0,04029 Aφ -1,62142 -1,61643 -1,60157 -1,57717 -1,54373 -1,50191 -1,45247 -1,39626 -1,33422 -1,26730 -1,19646 -1,12269 -1,04693 -0,97007 -0,89299 -0,81646 -0,74122 -0,66790 -0,59708 -0,52924 -0,46477 -0,40401 -0,34717 -0,29444 -0,24591 -0,20160 -0,16150 -0,12550 -0,09350 -0,06531 -0,04075 -0,01958 -0,00156 0,01358 0,02610 0,03628 0,04439 0,05071 0,05548 Bφ -1,74882 -1,64882 -1,54891 -1,44930 -1,35026 -1,25219 -1,15550 -1,06063 -0,96803 -0,87814 -0,79137 -0,70812 -0,62872 -0,55346 -0,48258 -0,41627 -0,35464 -0,29778 -0,24570 -0,19836 -0,15569 -0,11756 -0,08381 -0,05424 -0,02863 -0,00674 0,01171 0,02698 0,03937 0,04915 0,05662 0,06206 0,06574 0,06793 0,06888 0,06883 0,06800 0,06659 0,06478 Am 0,00000 0,09961 0,19697 0,29015 0,37750 0,45770 0,52972 0,59281 0,64645 0,69041 0,72462 0,74923 0,76456 0,77107 0,76932 0,75999 0,74380 0,72155 0,69406 0,66215 0,62664 0,58834 0,54803 0,50642 0,46419 0,42198 0,38033 0,33974 0,30064 0,26338 0,22827 0,19554 0,16536 0,13784 0,11305 0,09101 0,07167 0,05499 0,04085 Bm 1,00000 0,99974 0,99806 0,99382 0,98618 0,97455 0,95858 0,93811 0,91317 0,88393 0,85068 0,81380 0,77375 0,73104 0,68623 0,63986 0,59250 0,54471 0,49700 0,44987 0,40377 0,35911 0,31625 0,27549 0,23709 0,20125 0,16813 0,13781 0,11036 0,08579 0,06407 0,04515 0,02894 0,01531 0,00413 -0,00477 -0,01155 -0,01640 -0,01952 * Báo cáo Hội thảo Khoa học:”Áp dụng công nghệ Tiêu chuẩn thiết kế khai thác cơng trình Cảng biển” – Portcoast, ngày 25/12/2017 Tp HCM 17 z 3,9 4,0 4,1 4,2 4,3 4,4 4,5 4,6 4,7 4,8 4,9 5,0 Ay -0,05778 -0,05176 -0,04554 -0,03919 -0,03277 -0,02633 -0,01988 -0,01344 -0,00702 -0,00061 0,00580 0,01220 By -0,03392 -0,02775 -0,02179 -0,01604 -0,01048 -0,00508 0,00018 0,00534 0,01043 0,01547 0,02048 0,02549 Aφ 0,05896 0,06138 0,06295 0,06389 0,06435 0,06449 0,06445 0,06431 0,06417 0,06407 0,06402 0,06401 Bφ 0,06274 0,06060 0,05850 0,05653 0,05476 0,05326 0,05207 0,05118 0,05059 0,05026 0,05012 0,05010 Am 0,02912 0,01964 0,01223 0,00669 0,00279 0,00030 -0,00103 -0,00147 -0,00129 -0,00079 -0,00025 0,00000 Bm -0,02111 -0,02137 -0,02053 -0,01879 -0,01638 -0,01352 -0,01043 -0,00736 -0,00453 -0,00219 -0,00059 0,00000 Bảng PL2 Giá trị đại lượng dùng để tính biến dạng ngang đầu cọc L ≥ 5,0; chân cọc tự L 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 11,0 11,5 A0 2,43150 4,53177 7,75643 12,35550 18,57897 26,67683 36,89910 49,49577 64,71683 82,81230 104,03217 128,62643 156,84510 188,93817 225,15563 265,74750 310,96377 361,05443 416,26950 476,85897 543,07283 615,16110 693,37377 777,96083 B0 1,62140 2,62080 3,87020 5,36960 7,11900 9,11840 11,36780 13,86720 16,61660 19,61600 22,86540 26,36480 30,11420 34,11360 38,36300 42,86240 47,61180 52,61120 57,86060 63,36000 69,10940 75,10880 81,35820 87,85760 C0 1,74880 2,24880 2,74880 3,24880 3,74880 4,24880 4,74880 5,24880 5,74880 6,24880 6,74880 7,24880 7,74880 8,24880 8,74880 9,24880 9,74880 10,24880 10,74880 11,24880 11,74880 12,24880 12,74880 13,24880 D0 0,92715 1,16542 1,40796 1,65279 1,89901 2,14611 2,39383 2,64198 2,89045 3,13916 3,38807 3,63713 3,88630 4,13558 4,38494 4,63437 4,88386 5,13340 5,38298 5,63260 5,88225 6,13193 6,38164 6,63136 * Báo cáo Hội thảo Khoa học:”Áp dụng công nghệ Tiêu chuẩn thiết kế khai thác cơng trình Cảng biển” – Portcoast, ngày 25/12/2017 Tp HCM 18 L 12,0 12,5 13,0 13,5 14,0 14,5 15,0 15,5 16,0 16,5 17,0 17,5 18,0 18,5 19,0 19,5 20,0 A0 869,17230 967,25817 1072,46843 1185,05310 1305,26217 1433,34563 1569,55350 1714,13577 1867,34243 2029,42350 2200,62897 2381,20883 2571,41310 2771,49177 2981,69483 3202,27230 3433,47417 C0 13,74880 14,24880 14,74880 15,24880 15,74880 16,24880 16,74880 17,24880 17,74880 18,24880 18,74880 19,24880 19,74880 20,24880 20,74880 21,24880 21,74880 B0 94,60700 101,60640 108,85580 116,35520 124,10460 132,10400 140,35340 148,85280 157,60220 166,60160 175,85100 185,35040 195,09980 205,09920 215,34860 225,84800 236,59740 D0 6,88111 7,13087 7,38065 7,63045 7,88026 8,13008 8,37991 8,62975 8,87960 9,12946 9,37932 9,62919 9,87907 10,12896 10,37885 10,62874 10,87864 Bảng PL3 Giá trị hệ số CΔ với L ≥ : λ không Lo 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 C∆ λ =0 2,43148 4,53177 7,75646 12,35557 18,57908 26,67700 36,89932 49,49606 64,71720 82,81275 104,03271 128,62707 156,84585 188,93903 225,15662 265,74861 310,96502 361,05583 416,27105 476,86068 543,07472 λ = 0,1 2,28115 4,22633 7,21155 11,46807 17,22716 24,72007 34,17805 45,83235 59,91423 76,65493 96,28571 119,03781 145,14249 174,83099 208,33457 245,88448 287,71197 334,04828 385,12467 441,17239 502,42268 C∆ Lo λ =0 λ = 0,1 10,5 11,0 11,5 12,0 12,5 13,0 13,5 14,0 14,5 15,0 15,5 16,0 16,5 17,0 17,5 18,0 18,5 19,0 19,5 20,0 615,16316 693,37602 777,96328 869,17494 967,26102 1072,47150 1185,05640 1305,26569 1433,34940 1569,55752 1714,14004 1867,34697 2029,42831 2200,63406 2381,21421 2571,41877 2771,49775 2981,70112 3202,27891 3433,48110 569,10680 641,45600 719,70152 804,07462 894,80655 992,12856 1096,27189 1207,46780 1325,94754 1451,94235 1585,68349 1727,40221 1877,32976 2035,69738 2202,73633 2378,67786 2563,75321 2758,19364 2962,23040 3176,09474 * Báo cáo Hội thảo Khoa học:”Áp dụng công nghệ Tiêu chuẩn thiết kế khai thác cơng trình Cảng biển” – Portcoast, ngày 25/12/2017 Tp HCM 19 Bảng PL4 Giá trị hệ số tq Nmq z Mmax 31,09412 0,210 31,23130 28,41490 0,220 28,55847 26,06940 0,230 26,21935 24,00382 0,240 24,16012 22,17480 0,250 22,33745 20,54713 0,260 20,71610 19,09191 0,270 19,26720 17,78530 0,280 17,96690 16,60745 0,290 16,79533 15,54172 0,300 15,73587 13,69273 0,320 13,89939 12,14965 0,340 12,36876 10,84750 0,360 11,07899 9,73776 0,380 9,98159 8,78361 0,400 9,03972 7,95669 0,420 8,22503 7,23487 0,440 7,51537 6,60065 0,460 6,89325 6,04004 0,480 6,34470 tq Nmq theo z Mmax L M max ≥ 5,0 ; chân cọc tự tq Nmq tq Nmq z Mmax z Mmax 5,54179 0,500 5,85845 -0,62824 1,8 1,00630 4,51266 0,550 4,85907 -0,72495 1,9 0,98828 3,71538 0,600 4,09120 -0,81495 2,0 0,95569 3,08315 0,650 3,48804 -0,89993 2,1 0,91153 2,57179 0,700 3,00543 -0,98148 2,2 0,85842 2,15108 0,750 2,61315 -1,06081 2,3 0,79866 1,79978 0,800 2,28996 -1,13917 2,4 0,73428 1,50256 0,850 2,02056 -1,21779 2,5 0,66706 1,24815 0,900 1,79368 -1,29808 2,6 0,59858 1,02810 0,950 1,60089 -1,38153 2,7 0,53013 0,83596 1,000 1,43575 -1,47001 2,8 0,46287 0,51651 1,100 1,16957 -1,56581 2,9 0,39771 0,26126 1,200 0,96672 -1,67220 3,0 0,33541 0,05188 1,300 0,80900 -1,79369 3,1 0,27652 0,00000 1,327 0,77139 -1,93699 3,2 0,10930 -0,12389 1,4 0,85434 -2,11274 3,3 0,10549 -0,27448 1,5 0,93562 -2,33900 3,4 0,10339 -0,40597 1,6 0,98434 -2,64869 3,5 0,10360 -0,52279 1,7 1,00632 * Báo cáo Hội thảo Khoa học:”Áp dụng công nghệ Tiêu chuẩn thiết kế khai thác công trình Cảng biển” – Portcoast, ngày 25/12/2017 Tp HCM 20