Bài báo tập trung phân tích ảnh hưởng q trình cố kết đất lên nội lực móng băng đất sét bảo hòa nước phương pháp

Nguồn: Tuyển Tập Hội Nghị Khoa Học & Công Nghệ Lần thứ 9, Trường Đại Học Bách Khoa Tp HCM PHÂN TÍCH ẢNH HƯ NG C A Q TRÌNH C K T Đ T N N LÊN N I L C MÓNG BĔNG TRÊN N N Đ T SÉT BẢO HÒA NƯ C ANALYSIS OF THE INFLUENCE OF THE CONSOLIDATION OF SUBSOIL ON THE STRESSES OF STRIP FOUNDATIONS IN SATURATED CLAY Tr n Quang Minh Tr n Xuân Thọ* Trung tâm Tư vấn Kiểm định xây dựng, Sở Xây dựng An Giang * Khoa Xây dựng, Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh * Trung tâm nghiên cứu ứng dụng công nghệ xây dựng – ĐHBK TP HCM BẢN TÓM T T Bài báo tập trung phân tích ảnh hưởng q trình cố kết đất lên nội lực móng băng đất sét bảo hòa nước phương pháp ph n tử hữu hạn theo mơ hình đất: Mohr-Coulomb, Sotf soil, Hardening soil Từ kết phân tích rút kết luận cho việc tính tốn tiết diện bố trí cốt thép móng băng cách hợp lý để đảm bảo ổn định kinh tế cho kết cấu suốt q trình thi cơng sử dụng ABSTRACT This paper is focused on analysing the influence of the consolidation of subsoil on the stresses of strip foundations in saturated clay by finite element method with different soil models: Mohr-Coulomb, Sotf soil, Hardening soil Based on the obtained results from the analysis, optimisation of the foundation size and reinforcement is suggested for the purposes of stability and economic of the structures during its construction and operation ĐẶT V N Đ Hardening Soil áp dụng để so sánh kết tính tốn nội lực móng Nội lực móng băng phụ thuộc lớn vào ứng suất đáy móng Trong suốt q trình cố kết, ứng suất đất thay đổi điều làm ảnh hưởng đến nội lực móng Do việc nghiên cứu ảnh hưởng trình cố kết đất đến nội lực móng băng c n thiết Từ xác định giá trị nội lực lớn để chọn kích thước tiết diện bố trí cốt thép hợp lí móng băng MƠ PH NG BÀI TỐN 3.1 Mơ hình tốn móng bĕng Bài tốn móng băng trình bày Hình L L' L' L' L' a H PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN Hình 1: Kích thước hình học móng băng Phương pháp ph n tử hữu hạn thơng qua chương trình Plaxis sử dụng để giải tốn Q trình thi cơng móng, cố kết đất sử dụng lâu dài mơ Các mơ hình đất khác nhau: Mohr-Coulomb, Soft Soil 3.2 Thơng s c a móng bĕng: 658 B Nguồn: Tuyển Tập Hội Nghị Khoa Học & Công Nghệ Lần thứ 9, Trường Đại Học Bách Khoa Tp HCM Bảng 1: Thơng số móng băng Thơng số Độ cứng dọc trục Độ cứng chống uốn Hệ số poisson Kí hiệu EA EI Đơn vị kN/m kNm2/m - Giá trị 1,44x107 1,08x105 0,2 ν 3.3 Thông s c a đ t n n Mơ hình Thơng số γ γsat c’ Bảng 2: Thông số đất Mohr-Coulomb Soft Soil (Undrained) (Undrained) Sét Sét pha Sét Sét pha 15,3 19,54 15,3 19,54 16,14 19,96 16,14 19,96 Hardening Soil (Undrainded) Sét Sét pha 15,3 19,54 16,14 19,96 Đơn vị kN/m3 kN/m3 9,2 18,9 9,2 18,9 9,2 18,9 kN/m2 10,5 14,5 10,5 14,5 10,5 14,5 E50ref - - - - 1624 4220 kN/m2 ref E oed 1624 4220 - - 1624 4220 kN/m2 Eurref ν - - - - 4872 12660 kN/m2 0,3 0,3 - - - - - - - - - 0,2 0,2 - - - 0,074 0,032 - - - 0,028 0,014 - -4 -3 ϕ’ ν ur λ κ∗ ∗ k - -4 1×10 -3 1×10 1×10 1×10 -4 1×10 -3 1×10 m/ngày K T QUẢ PHÂN TÍCH TÍNH TỐN Kết tính tốn nội lực móng băng theo q trình tăng tải trọng trình cố kết đất trình bày Hình 2, 3, 4, 5, 6, ứng với mơ hình đất khác Trong trình chất tải hay trình xây dựng, môment gối lẫn nhịp tăng Tuy nhiên độ tăng môment gối lớn so với độ tăng môment nhịp Lực cắt gối tăng trình xây dựng Trong trình cố kết đất nền, mơment gối móng băng giảm d n theo độ cố kết đất đáy móng Ngược lại, mơment nhịp lại tăng theo trình cố kết đất Khi đất cố kết nén chặt lại mơment tăng nhịp giảm gối Do vậy, môment phân bố từ gối sang nhịp d m móng băng theo q trình cố kết đất Lực cắt thay đổi không đáng kể suốt trình cố kết đất ổn định lâu dài So sánh biểu đồ moment theo thời gian cố kết đất tương ứng với mô hình đất khác diễn tả Hình 8, 9, 10, 11 12 Ta thấy rằng, mơ hình Mohr-Coulomb cho kết môment gối lớn nhịp nhỏ Ngược lại mơ hình Hardening-Soil cho kết môment gối nhỏ nhịp lớn Mơ hình Soft Soil cho kết trung bình mơ hình Do sử dụng mơ hình Soft Soil để tính tốn nội lực móng băng đất sét bảo hịa theo q trình cố kết đất phù hợp 659 Nguồn: Tuyển Tập Hội Nghị Khoa Học & Công Nghệ Lần thứ 9, Trường Đại Học Bách Khoa Tp HCM 4.1 Mơ hình Mohr-Coulomb: 100 kN 100 80 200 kN 60 300 kN 40 0,5 tháng 20 tháng Môment (kNm/m) -20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 tháng -40 tháng -60 năm -80 năm -100 năm -120 năm -140 -160 năm -180 10 năm -200 15 năm -220 20 năm -240 25 năm -260 30 năm -280 T a đ (m) 40 năm 50 năm Hình 2: Sự thay đổi moment trình tăng tải trình cố kết 100 kN 180 160 200 kN 140 300 kN 120 0,5 tháng 100 tháng 80 tháng L c c t (kN/m) 60 tháng 40 năm 20 năm -20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 năm -40 năm -60 năm -80 10 năm -100 15 năm -120 20 năm -140 -160 25 năm -180 30 năm T a đ (m) 40 năm 50 năm Hình 3: Sự thay đổi lực cắt trình tăng tải trình cố kết 660 Nguồn: Tuyển Tập Hội Nghị Khoa Học & Công Nghệ Lần thứ 9, Trường Đại Học Bách Khoa Tp HCM 4.2 Mơ hình Soft soil: 100 kN 100 80 200 kN 60 40 300 kN 0,5 tháng Môment (kNm/m) 20 -20 21 tháng 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 -40 -60 tháng tháng năm -80 -100 -120 năm năm -140 -160 năm -180 -200 -220 10 năm năm 15 năm -240 -260 20 năm -280 -300 30 năm 25 năm T a đ (m) 40 năm 50 năm Hình 4: Sự thay đổi moment trình tăng tải trình cố kết 100 kN 180 200 kN 160 140 300 kN 120 0,5 tháng 100 tháng 80 tháng L c c t (kN/m) 60 tháng 40 năm 20 năm -20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 năm -40 năm -60 năm -80 10 năm -100 15 năm -120 20 năm -140 25 năm -160 30 năm -180 T a đ (m) 40 năm 50 năm Hình 5: Sự thay đổi lực cắt trình tăng tải trình cố kết 661 Nguồn: Tuyển Tập Hội Nghị Khoa Học & Công Nghệ Lần thứ 9, Trường Đại Học Bách Khoa Tp HCM 4.3 Mơ hình Hardening soil: 100 kN 200 200 kN Mơment (kNm/m) 180 160 300 kN 140 0,5 tháng 120 tháng 100 tháng 80 tháng 60 năm 40 năm 20 năm -20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 năm năm -40 10 năm -60 15 năm -80 20 năm -100 -120 25 năm -140 30 năm T a đ (m) 40 năm 50 năm Hình 6: Sự thay đổi moment trình tăng tải trình cố kết 100 kN 180 160 200 kN 140 300 kN 120 0,5 tháng 100 tháng 80 tháng L c c t (kN/m) 60 40 tháng 20 năm -20 21 năm 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 năm -40 năm -60 -80 năm -100 10 năm -120 15 năm -140 20 năm -160 25 năm -180 30 năm -200 T a đ (m) 40 năm 50 năm Hình 7: Sự thay đổi lực cắt trình tăng tải trình cố kết 662 Nguồn: Tuyển Tập Hội Nghị Khoa Học & Công Nghệ Lần thứ 9, Trường Đại Học Bách Khoa Tp HCM 4.4 So sánh biểu đồ moment theo th i gian c k t c a đ t n n ứng v i nh ng mơ hình đ t khác nhau: Môment (kNm/m) 200 150 100 50 -50 21 -100 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 -150 -200 -250 -300 T a đ (m) MC SS HS Mơment (kNm/m) Hình 8: Biểu đổ môment thời điểm t = tháng 200 150 100 50 -50 21 -100 -150 -200 -250 -300 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 T a đ (m) MC SS HS Môment (kNm/m) Hình 9: Biểu đổ mơment thời điểm t = năm 200 150 100 50 -50 21 -100 -150 -200 -250 -300 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 T a đ (m) MC SS HS Mơment (kNm/m) Hình 10: Biểu đổ mơment thời điểm t = năm 200 150 100 50 -50 21 -100 -150 -200 -250 -300 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 T a đ (m) MC Hình 11: Biểu đổ mơment thời điểm t = 10 năm 663 SS HS Môment (kNm/m) Nguồn: Tuyển Tập Hội Nghị Khoa Học & Công Nghệ Lần thứ 9, Trường Đại Học Bách Khoa Tp HCM 200 150 100 50 -50 21 -100 -150 -200 -250 -300 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 T a đ (m) MC SS HS Hình 12: Biểu đổ mơment thời điểm t = 50 năm nội lực móng băng đất sét bảo hịa theo q trình cố kết đất phù hợp K T LUẬN: Quá trình cố kết ảnh hưởng lớn đến phân bố moment móng băng, đặc biệt số tiết diện gối nhịp d m móng băng Tuy nhiên, lực cắt h u không thay đổi suốt trình cố kết đất đáy móng Có thể kết luận rằng, tính tốn móng băng phải tính tốn vẽ biểu đồ bao mơment móng băng theo q trình cố kết đất Từ xác định giá trị mơment lớn vị trí nguy hiểm để có giải pháp lựa chọn tiết diện bố trí cốt thép d m móng băng để đảm bảo điều kiện ổn định cơng trình Mơment móng băng chịu ảnh hưởng lớn từ mơ hình ngược lại, lực cắt móng băng lại thay đổi khơng đáng kể theo mơ hình đất khác Do c n phải trọng việc lựa chọn mơ hình đất hợp lí để đảm bảo độ xác kết tính tốn Sử dụng mơ hình Soft Soil để tính tốn TÀI LIỆU THAM KHẢO Atkinson, J.H and Bransby, P.L (1982) The Mechanic of soil McGrawn Hill Book Company Châu Ngọc n: Cơ học đất Nhà xuất Đại học quốc gia David Muir Wood: Soil Behaviour and Critical State Soil Mechanics Cambrigd University Press Vũ Công Ngữ (1982): Tính tốn móng nơng Nhà xuất khoa học kỹ thuật Tr n Quang Minh (2005) Phân tích ảnh hưởng trình cố kết đất lên nội lực móng băng Luận án Thạc sĩ, ĐHBK TP HCM 664