(Luận văn thạc sĩ hcmute) nghiên cứu quy luật ứng xử của ma sát bên (t z) và mũi cọc ( q z) từ kết quả thí nghiệm osterberg và nén tĩnh kết hợp quan trắc biến dạng bằng strain gages

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ VÕ NGỌC ÁNH NGHIÊN CỨU QUY LUẬT ỨNG XỬ CỦA MA SÁT BÊN (T- Z) VÀ MŨI CỌC (Q-Z) TỪ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM OSTERBERG VÀ NÉN TĨNH KẾT HỢP QUAN TRẮC BIẾN DẠNG BẰNG STRAIN GAGES NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP – 60580208 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 05/2018 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ VÕ NGỌC ÁNH NGHIÊN CỨU QUY LUẬT ỨNG XỬ CỦA MA SÁT BÊN (T- Z) VÀ MŨI CỌC (Q-Z) TỪ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM OSTERBERG VÀ NÉN TĨNH KẾT HỢP QUAN TRẮC BIẾN DẠNG BẰNG STRAIN GAGES NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG & CƠNG NGHIỆP - 1680803 Tp Hồ Chí Minh, tháng 05/2018 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ VÕ NGỌC ÁNH NGHIÊN CỨU QUY LUẬT ỨNG XỬ CỦA MA SÁT BÊN (T- Z) VÀ MŨI CỌC (Q-Z) TỪ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM OSTERBERG VÀ NÉN TĨNH KẾT HỢP QUAN TRẮC BIẾN DẠNG BẰNG STRAIN GAGES NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG & CƠNG NGHIỆP Hướng dẫn khoa học: TS TRẦN VĂN TIẾNG Tp Hồ Chí Minh, tháng 05/2018 Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Luan van Dựa vào biểu đồ quan hệ tính tốn theo lý thuyết thí nghiệm thực tế tính toán theo phương pháp Exponentalcho kết gần sát với kết thí nghiệm thực tế Quan hệ sức kháng chuyển vị Sức kháng ma sát đơn vị 100 80 60 Exponental 40 -63 20 0 0.5 1.5 Chuyển vị 2.5 Hình 4.22 Quan hệ t-z, tính tốn lý thuyết Exponental thí nghiệm thực tế cao độ 53-73m Quan hệ sức kháng ma sát - chuyển vị 1.2 f/fmax 0.8 0.6 Exponental 0.4 -63 0.2 0 0.5 1.5 2.5 z/d- mm Hình 4.23 Biểu đồ Quan hệ f/fmax z 111 Luan van 4.2.8 Xác định quy luật q-z cho mũi cọc Quan hệ sức kháng chuyển vị 7,000 6,000 Sức kháng ma sát đơn vị 5,000 4,000 Chin-Kondner Ratio mũi cọc Chin-Kondner Hansen Exponental decourt 3,000 2,000 1,000 -50 50 100 150 200 -1,000 Chuyển vị Hình 4.24 Quan hệ q-z, tính tốn lý thuyết thí nghiệm thực tế mũi cọc Quan hệ sức kháng ma sát - chuyển vị 1.200 f/fmax 1.000 0.800 Ratio Mũi cọc Chin-Kondner Decourt Hansen 0.600 0.400 0.200 0.000 0.00 50.00 z- mm 100.00 150.00 Hình 4.25 Biểu đồ Quan hệ f/fmax z 112 Luan van 200.00 Dựa vào biểu đồ quan hệ tính tốn theo lý thuyết thí nghiệm thực tế tính toán theo phương pháp Ratio cho kết gần sát với kết thí nghiệm thực tế Sức kháng ma sát đơn vị Quan hệ sức kháng ma sát - chuyển vị 7000 6000 5000 4000 3000 2000 Ratio 1000 mũi cọc -50 -1000 50 Chuyển vị 100 150 Hình 4.26 Quan hệ q-z tính tốn lý thuyết Ratio thí nghiệm thực tế mũi cọc Quan hệ sức kháng ma sát- chuyển vị f/fmax 1.6 1.4 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 -50 Lớp mũi Ratio 50 100 150 z- mm Hình 4.27 Biểu đồ Quan hệ f/fmax z 113 Luan van 200 4.2.9 Nhận xét  Biểu đồ phương pháp nội suy xác định quy luật quan hệ t-z q-z cọc cho kết đồ thị phù hợp với ứng xử thực tế đất  Quan hệ chuyển vị ma sát cọc cho kết thông thường xuất điểm uốn  Riêng lớp đất cách xa vị trí kích thủy lực giá trị tải trọng không đủ lớn để huy động ma sát cực hạn dẫn đến biểu đồ không xuất điểm uốn  Đối với sức kháng mũi cơng trình Royal Tower Sunrise City quan hệ q-z lớp đất cát mũi cọc không xuất điểm uốn quy luật.Như kết thí nghiệm cho thấy tương đồng kết nghiên cứu đề tài kết luận Fellenius sức kháng mũi 4.3 Tính tốn sức chịu tải cọc theo phần mềm Unipile Bảng 4.8 Bảng thông số địa chất tính tốn theo phần mềm Unipile Thơng số Lớp Lớp Lớp Lớp Độ sâu (m) 29.48 39.48 53 72.8 γsat (kN/m3) 14.85 19.28 19.47 19.76 c' (kN/m2) 15.2 24.9 11 14 21 24 30  2.156 0.787 0.667 0.624 β 0.183 0.168 0.197 0.132 Rt 1050 1800 3300 3410 m 250 150 300 320 mr 750 450 900 960 1 1 φ' (0) OCR Với β tính theo phương pháp β:   K s tan a Trong : K s  (1  sin  ' ) OCR Với Rt =150xNspt 114 Luan van m= Er/100 mr= 3m (theo lý thuyết Janbu) Biểu đồ quy luật t-z, q-z cho lớp đất theo hàm Hình 4.28 Biểu đồ quy luật t-z cho lớp 1, lớp 2- hàm Ratio Hình 4.29 Biểu đồ quy luật t-z cho lớp 3, lớp 4- hàm Ratio 115 Luan van Hình 4.30 Biểu đồ quy luật q-z cho lớp đất mũi cọc- hàm Ratio Bảng 4.9 Bảng kết sức chịu tải ma sát bên cọc Upward Load (kN) 9154,1 9315 9457,6 9802,9 10061,1 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 Downward Mvmt (mm) 3,25 3,37 3,47 3,76 3,99 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 Load (kN) 600,3 972,8 1289,8 2049,6 2627,2 3768,2 4435 4858,4 5141,7 5740,5 5963,9 6117,6 6247 6362,2 6467,2 6564,2 6654,7 6739,8 6820,4 6897 6970,2 116 Luan van Mvmt (mm) -0,12 -0,2 -0,27 -0,46 -0,62 -1,03 -1,36 -1,64 -1,91 -3,05 -4,11 -5,15 -6,19 -7,22 -8,25 -9,28 -10,31 -11,33 -12,36 -13,38 -14,4 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 10548 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54 454 7040,4 7107,9 7172,9 7235,7 7296,5 7355,5 7412,8 7468,6 7522,9 7575,9 7627,6 7678,2 7727,6 7776 7823,5 7870 7915,6 8004,4 8090,3 8173,4 8253,9 8332,2 8427,1 8519 8608,1 8694,7 8860,9 9019 9170 9314,8 9588,2 9843,3 10083,2 10526,3 10934,5 117 Luan van -15,42 -16,44 -17,46 -18,48 -19,5 -20,51 -21,53 -22,55 -23,56 -24,58 -25,59 -26,61 -27,62 -28,64 -29,65 -30,66 -31,68 -33,7 -35,73 -37,75 -39,78 -41,8 -44,33 -46,85 -49,38 -51,9 -56,95 -62 -67,04 -72,08 -82,16 -92,24 -102,31 -122,44 -142,32 Biểu đồ quan hệ tải trọng- chuyển vị 20 -20 2000 4000 6000 8000 10000 12000 Movement -40 -60 -80 -100 -120 OC-Upward Unipile-Downward Unipile-Upward OC-Downward -140 -160 Load Hình 4.31 Biểu đồ sức chịu tải cọc theo ma sát tính theo phần mềm Unipile Bảng 4.10 Sức chịu tải cọc Total (kN) 891,1 1782,2 2673,3 3564,4 4455,5 5428,7 6656,9 7464,3 8560,1 9318,2 9896,8 10752,7 11376,8 13112,7 13960,7 14463,2 14825,9 15450,9 Load & Resistance Shaft (kN) 891,1 1782,2 2673,3 3564,4 4455,5 5346,5 6544,8 7329,6 8390,6 9121 9676 10492,3 11082,9 12695,6 13454,1 13883,2 14173,5 14559,7 Movement Toe (kN) 0 0 0 82,1 112,2 134,7 169,5 197,2 220,8 260,5 293,9 417,1 506,6 580 652,4 891,2 118 Luan van Toe (mm) 0 0 0 0,01 0,02 0,03 0,05 0,07 0,09 0,13 0,17 0,37 0,57 0,77 Head (mm) 0,27 0,79 1,47 2,24 3,07 4,56 5,92 6,85 8,18 9,13 9,89 11,04 11,92 14,54 15,96 16,9 17,67 19,62 15676,8 15830,8 15960,2 16075,4 16180,3 16277,3 16367,9 16453 16533,6 16610,2 16683,4 16753,6 16821 16886,1 16948,9 17009,7 17068,7 17126 17181,8 17236,1 17289,1 17340,8 17391,3 17440,8 17489,2 17536,6 17583,2 17628,8 17717,6 17803,4 17886,5 17967,1 18045,4 18140,3 18232,2 18321,3 18407,8 18574,1 18732,2 18883,2 19028 19301,3 14607,2 14613,4 14614,2 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 14614,3 1069,6 1217,4 1346 1461,1 1566 1663 1753,5 1838,7 1919,3 1995,9 2069,1 2139,3 2206,7 2271,8 2334,6 2395,4 2454,4 2511,7 2567,5 2621,8 2674,8 2726,5 2777 2826,5 2874,9 2922,3 2968,8 3014,5 3103,3 3189,1 3272,2 3352,8 3431,1 3526 3617,9 3707 3793,5 3959,8 4117,9 4268,9 4413,7 4687 119 Luan van 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 32 34 36 38 40 42,5 45 47,5 50 55 60 65 70 80 20,98 22,22 23,43 24,61 25,78 26,93 28,07 29,21 30,34 31,46 32,58 33,69 34,79 35,9 37 38,09 39,19 40,28 41,37 42,45 43,54 44,62 45,7 46,78 47,86 48,93 50 51,08 53,22 55,35 57,49 59,61 61,74 64,39 67,04 69,68 72,31 77,58 82,83 88,07 93,3 103,73 19556,5 19796,4 20239,5 14614,3 14614,3 14614,3 4942,1 5182,1 5625,2 90 100 120 114,14 124,52 145,22 Biểu đồ sức chịu tải cọc 25000 Movement 20000 Total Load - Toe Movement Total Load - Head Movement Toe Load - Toe Movement 15000 10000 5000 0 50 100 Load 150 200 250 Hình 4.32 Biểu đồ sức chịu tải cọc tính theo phần mềm Unipile 4.4 Tính tốn sức chịu tải cọctheo phương pháp giải tích C1 = 0,333 AE = 49940 L0 = 0,00 m L1 = 58,00 m (embedded pile length above O-cell™) L2 = 0,00 m L3 = 18,00 m W'trên = 1537,42 kN W'dưới = 477,13 kN MN (assumed constant throughout test) 120 Luan van Bảng 4.11 Tính tốn giá trị chuyển vị theo phương pháp giải tích OLT (mm) Q'A (kN) Q' ¯A (KN) Pequivalent δ TLT δ OLT Δδ Δ OLT + (MN) (mm) (mm) (mm) Δδ P (MN) (mm) 800 -737,4 1277,1 539,7 -1474,83 0,91 -0,29 1,20 1,20 0,04 1610 72,6 2087,1 2159,7 145,17 2,48 0,03 2,45 2,49 0,05 2410 872,6 2887,1 3759,7 1745,17 4,03 0,34 3,69 3,74 0,06 3220 1682,6 3697,1 5379,7 3365,17 5,60 0,65 4,95 5,01 0,07 4020 2482,6 4497,1 6979,7 4965,17 7,15 0,96 6,18 6,25 0,23 4820 3282,6 5297,1 8579,7 6565,17 8,69 1,27 7,42 7,65 0,61 5630 4092,6 6107,1 10199,7 8185,17 10,26 1, 8,68 9,29 1,2 6430 4892,6 6907,1 11799,7 9785,17 11,81 1,89 9,92 11,12 2,24 7240 5702,6 7717,1 13419,7 11405,17 13,38 2,21 11,17 13,41 53,3 8040 6502,6 8517,1 15019,7 13005,17 14,93 2,52 12,41 65,71 79,62 8840 7302,6 9317,1 16619,7 14605,17 16,47 2,83 13,65 93,27 117,97 9650 8112,6 10127,1 18239,7 16225,17 18,04 3,14 14,90 132,87 144,98 10250 8712,6 10727,1 19439,7 17425,17 19,20 3,37 15,83 160,81 Movement 50.00 0.00 0.00 -50.00 Biểu đồ sức chịu tải cọc 5000.00 10000.00 15000.00 20000.00 25000.00 -100.00 -150.00 -200.00 Load Hình 4.33 Biểu đồ sức chịu tải cọc tính theo phương pháp giải tích 121 Luan van Biểu đồ sức chịu tải cọc 50.00 Movement 0.00 0.00 5000.00 10000.00 15000.00 20000.00 25000.00 -50.00 -100.00 Giải tích Unipile -150.00 -200.00 Load Hình 4.34 So sánh sức chịu tải cọc theo phương pháp giải tích phần mềm Unipile 4.5 Nhận xét Phương pháp phân tích ứng xử cọc dựa quan hệ phi tuyến t-z, q-z sử dụng phần mềm Unipile cho kết phù hợp với thí nghiệm thực tế Đối với thí nghiệm O-cell ngồi việc phân tích sức chịu tải cực hạn cọc phương pháp giải tích truyền thống ta tính tốn giá trị từ chức mô quan hệ tải trọng chuyển vị đầu cọc Sức chịu tải cọc từ tính tốn giải tích 13000kN tính tốn từ Unipile 15000kN Sai số phương pháp 15% 122 Luan van KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Kết luận Từ kết so sánh phương pháp phân tích số liệu mô phần tử hữu hạn ta rút kết luận sau: Độ cứng EA cọc trường lớn giá trị độ cứng lý thuyết Đối với cơng trình Royal Tower tỉ số độ cứng EA trường lớn gấp 1-1.5 lần kết tính tốn lý thuyết Độ cứng EA trường phụ thuộc vào biến dạng cọc, biến dạng lớn giá trị EA gần với tính tốn lý thuyết 3.Quy luật Chin-Kondner Decourt diễn tả quan hệ chuyển vị sức kháng cho kết phù hợp với thí nghiệm thực tế Quy luật Ratio diễn tả quan hệ chuyển vị sức kháng mũi cọc phù hợp phương pháp tính tốn giải tích theo API2005 a Giá trị sức kháng mũi lớp đất cát cơng trình Royal Tower Sunrise City cho thấy quan hệ q-z cho đất cát khơng có điểm uốn b Sức kháng cực hạn mũi cọc chọn giá trị chuyển vị giới hạn Sức chịu tải cực hạn từ thí nghiệm O-cell xác định phương pháp phân tích theo phầm mềm Unipile cho sai số 15% so với phương pháp tính tốn giải tích II Kiến nghị Từ kết nghiên cứu tác giả đề số kiến nghị sau thiết kế: Nên sử dụng phương pháp độ cứng pháp tuyến để phân tích đường truyền tải cọc từ thí nghiệm thử tĩnh đo biến dạng dọc thân cọc Sử dụng Module đàn hồi trường xác định từ module đàn hồi pháp tuyến mô xác định sức chịu tải cọc 123 Luan van TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Fellenius Recent advances in the design of piles for axial loads, dragloads, downdrag, and settlement Proceedings of a Seminar by ASCE, Wisconsin Section, Appleton, September 25 and 25, 1999, p.19 [2] Hoàng Thanh Hải Nghiên cứu sử dụng đường cong t-z dự báo quan hệ tải trọng - độ lún cọc khoan nhồi khu vực Hà Nội Tạp chí - Thi Cơng Xây Lắp - Kiểm Định Ch t L ợng – Viện Khoa học công nghệ xây dựng, 2011 [3] Balasubramaniam, A.S Phota-Yanuvat, C Ganeshananthan, R and Lee, K K Performance of Friction Piles in Bangkok sub-soils International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Stockholm, vol 52, pp 605610, 1981 [4] Mcrae, J B Simmonds Long-term stability of vibrating wire instruments anh One manufacturers perspective International Symposium on Field Measurements in Geomechanics, Oslo, Norway, Sorum, vol 58, pp 283-293, 1991 [5] A Lashkari Prediction of the shaft resistance of nondisplacement piles in sand International Journal ForNumerical And Analytical Methods In Geomechanics, vol 37, pp 904-931, January 2012 [6] Châu Ngọc Ẩn N n Móng NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2010 [7] Bowles J E Foundation Analysis and Design 4th Edition McGraw-Hill Intl Editions New York U.S.A, 1988 [8] Võ Phán, Hoàng Thế Thao Phân tích tính tốn móng cọc, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2010 124 Luan van S K L 0 Luan van ... MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ VÕ NGỌC ÁNH NGHIÊN CỨU QUY LUẬT ỨNG XỬ CỦA MA SÁT BÊN (T- Z) VÀ MŨI CỌC (Q -Z) TỪ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM OSTERBERG VÀ NÉN TĨNH KẾT HỢP QUAN TRẮC BIẾN DẠNG BẰNG STRAIN GAGES NGÀNH:... đề tài ? ?Nghiên cứu quy luật ứng xử ma sát bên (t- z) mũi cọc (q -z) từ kết thí nghiệm Osterberg nén tĩnh kết hợp quan trắc biến dạng Strain gages? ??là cơng trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu... DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ VÕ NGỌC ÁNH NGHIÊN CỨU QUY LUẬT ỨNG XỬ CỦA MA SÁT BÊN (T- Z) VÀ MŨI CỌC (Q -Z) TỪ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM OSTERBERG