Luận án tiến sĩ Kỹ thuật Nghiên cứu ảnh hưởng của hiệu ứng nhóm đến khả năng chịu tải dọc trục và độ lún của nhóm cọc thẳng đứng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI VIỆT NAM VIỆN KHOA HỌC THỦY LỢI MIỀN NAM BẠCH VŨ HỒNG LAN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆU ỨNG NHĨM ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU TẢI DỌC TRỤC VÀ ĐỘ LÚN CỦA NHÓM CỌC THẲNG ĐỨNG Chuyên ngành: Địa kỹ thuật Xây dựng Mã số: 62.58.02.11 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS TÔ VĂN LẬN GS NGUYỂN CÔNG MẪN Thành phố Hồ Chí Minh – Năm 2017 -iiLỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học tơi thực Các kết quả, số liệu luận án trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận án Bạch Vũ Hoàng Lan -iiiLỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS TS Tô Văn Lận GS Nguyễn Công Mẫn hai thầy trực tiếp hướng dẫn em suốt trình thực đề tài nghiên cứu Xin tri ân thầy – người dành nhiều tâm sức, trí tuệ động viên, hỗ trợ để em hoàn thành luận án kịp tiến độ Em trân trọng gửi lời cảm ơn tới GS TSKH Nguyễn Văn Thơ, GS TS Trần Thị Thanh, PGS TS Võ Phán PGS.TS Tô Văn Thanh cho em góp ý q báu suốt q trình thực luận án Tác giả xin chân thành cảm ơn TS Bùi Đức Vinh, TS Nguyễn Ngọc Phúc TS Phan Tá Lệ có nhiều giúp đỡ trang thiết bị dẫn thiết thực trình nghiên cứu tác giả Nghiên cứu sinh xin trân trọng cảm ơn Viện Khoa học thủy lợi, Ban giám hiệu trường ĐH Kiến trúc Tp HCM, Phịng nghiên cứu khoa học cơng nghệ; phịng thí nghiệm trường ĐH Kiến trúc; Cơng ty Hồng Vinh; Cơng ty Phú Ngun Cơng ty CIC … có hỗ trợ, giúp đỡ quý báu cho tác giả suốt q trình nghiên cứu Cuối tơi xin gửi lời biết ơn đến gia đình đồng nghiệp sát cánh, hỗ trợ tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành nghiên cứu -iv- MỤC LỤC Lời cam đoan …………………………………………………………… Lời cảm ơn ……………………………………………………………… Mục lục …………………………………………………………………… Danh mục bảng biểu ……………………………………………… Danh mục hình vẽ đồ thị ……… ………………………………… Danh mục ký hiệu ………………….………………………………… MỞ ĐẦU ………………………………………………………………… Lý lựa chọn đề tài …………………………………………… Mục đích nghiên cứu ……………………………………………… Đối tượng phạm vi nghiên cứu ………………………………… Nội dung nghiên cứu ……………………………………………… Phương pháp nghiên cứu ……………………………………… Những đóng góp luận án ………………………………… Cấu trúc luận án ……………………………………………… Chương 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ SỰ LÀM VIỆC CỦA NHÓM CỌC ……………………………………………… 1.1 KHÁI QUÁT VỀ HIỆU ỨNG NHÓM …………………………… 1.2 CÁC NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VỀ HIỆU ỨNG NHĨM …… 1.2.1 Cơng thức xác định hệ số nhóm ………………………………… 1.2.2 Cơng thức xác định tỷ số độ lún ………………………………… 1.3 CÁC NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ HIỆU ỨNG NHĨM 1.3.1 Phân tích kết nghiên cứu ……………………………………… 1.3.2 Nhận xét …………………………………………………………… 1.4 QUY ĐỊNH VỀ HIỆU ỨNG NHÓM TRONG CÁC TIÊU CHUẨN VIỆT NAM ……………………………………………… 1.4.1 Theo TCXD 205: 1998 …………………………………………… 1.4.2 Theo TCVN 10304: 2014 ………………………………………… 1.4.3 Theo 22 TCN 272: 05 …………………………………………… 1.4.4 Nhận xét cách xác định hiệu ứng nhóm theo quy phạm ……… 1.5 NHẬN XÉT CHƯƠNG ………………………………………… Chương 2: NGHIÊN CỨU HIỆU ỨNG NHÓM BẰNG CÁC THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC TRÊN MƠ HÌNH VẬT LÝ TỶ LỆ NHỎ ………………………………………………… 2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÁC THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC Trang ii iii iv vii viii xi 1 3 4 9 11 12 14 15 16 20 21 21 21 22 22 23 24 24 -v- 2.1.1 Qui trình gia tải nén tĩnh nhóm cọc 2.1.2 Phân tích kết nén tĩnh cọc 2.2 XÂY DỰNG MƠ HÌNH VẬT LÝ TỶ LỆ NHỎ CHO THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC ……………………………………… 2.2.1 Mở đầu …………………………………………………………… 2.2.2 Ưu nhược điểm mơ hình vật lý tỷ lệ ………………………… 2.2.3 Lập phương trình xác định sery thí nghiệm ……………………… 2.2.4 Cơ sở lý thuyết hiệu ứng tỷ lệ thí nghiệm cọc …………… 2.2.5 Vật liệu cọc ……………………………………………………… 2.2.6 Kích thước thùng đất thí nghiệm …………………………… 2.2.7 Thiết bị cho thí nghiệm nén tĩnh cọc phịng ……………… 2.3 THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC TRÊN MƠ HÌNH VẬT LÝ TỶ LỆ NHỎ TRONG PHÒNG ……………………………………… 2.3.1 Qui mơ thí nghiệm phịng ……………………………… 2.3.2 Chế bị đất cho thí nghiệm ……………………………………… 2.3.3 Kết thí nghiệm ……………………………………………… 2.3.4 Phân tích kết thí nghiệm ……………………………………… 2.4 THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC TRÊN MƠ HÌNH VẬT LÝ TỶ LỆ NHỎ TẠI HIỆN TRƯỜNG …………………………………… 2.4.1 Kích thước cọc mơ hình vật lý tỷ lệ nhỏ …………………… 2.4.2 Quy mơ thí nghiệm cọc trường ……………………… 2.4.3 Cấu tạo cọc đài cọc …………………………………………… 2.4.4 Hệ thống đo đạc gia tải ……………………………………… 2.4.5 Thí nghiệm nén tĩnh cọc ………………………………………… 2.4.6 Kết thí nghiệm ……………………………………………… 2.4.7 Phân tích kết thí nghiệm …………………………………… 2.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG ………………………………………… Chương 3: ỨNG DỤNG HỆ SỐ TƯƠNG TÁC TRONG VIỆC PHÂN TÍCH HIỆU ỨNG NHĨM CỌC THẲNG ĐỨNG CHỊU TẢI TRỌNG NÉN ĐÚNG TÂM ………………….……… 3.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT …………………………………………… 3.1.1 Khái niệm hệ số tương tác ……………………………… 3.1.2 Hệ số tương tác cọc ……………………………………… 3.2 ỨNG DỤNG HỆ SỐ TƯƠNG TÁC TRONG PHÂN TÍCH HIỆU ỨNG NHĨM CỌC ……………………………………………… 3.2.1 Thiết lập toán ………………………………………………… 24 24 27 27 28 28 30 31 33 39 43 43 44 46 49 58 59 60 61 62 64 66 67 72 74 74 74 76 78 78 -vi- 3.2.2 Phân tích hiệu ứng nhóm cọc ……………………………………… 3.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG ………………………………………… Chương 4: ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP SỐ TRONG PHÂN TÍCH HIỆU ỨNG NHÓM CỌC ………………………………… 4.1 MỞ ĐẦU ………………………………………………………… 4.1.1 Mục đích tốn mơ phương pháp số ……………… 4.1.2 Mơ hình vật liệu Plasix-3D ……………………………… … 4.2 MƠ PHỎNG SỐ CHO CÁC THÍ NGHIỆN NÉN TĨNH CỌC … 4.2.1 Số liệu đất hệ cọc – đài cọc ………………………… 4.2.2 Kết tính tốn ………………………………………………… 4.3 PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH KẾT QUẢ TÍNH TỐN ………… 4.3.1 Hiệu ứng nhóm …………………………………………………… 4.3.2 Xấp xỉ tỷ số độ lún hàm mũ ….……………………… 4.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 4………………………………………… Chương 5: CÁC ĐỀ XUẤT …………………………………………… 5.1 ĐỀ XUẤT CÁC XÁC ĐỊNH TỶ SỐ ĐỘ LÚN ………………… 5.1.1 Công thức Fleming cộng ……………………………… 5.1.2 So sánh giá trị tỷ số độ lún ……………………………………… 5.1.3 Đề xuất cơng thức tính số mũ Z ………………………………… 5.1.4 Kết tính tốn so sánh ……………………………………… 5.2 ĐỀ XUẤT QUI TRÌNH TÍNH TỐN THAY ĐỔI CHIỀU DÀI CỌC ĐỂ CẢI THIỆN SỰ LÀM VIỆC CỦA NHÓM CỌC ……… 5.2.1 Đặt vấn đề ………………………………………………………… 5.2.2 Cơ sở lý thuyết …………………………………………………… 5.2.3 Đề xuất phương pháp tính ………………………………………… 5.2.4 Trình tự tính tốn ………………………………………………… 5.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG ………………………………………… KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ………………………………………… KẾT LUẬN …………………………………………………… KIẾN NGHỊ ……………………………………….…………… HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN ÁN ……………………… DANH MỤC CƠNG TRÌNH Đà CÔNG BỐ ………………………… TÀI LIỆU THAM KHẢO ……………………………………………… PHỤ LỤC ……………………………………………………………… 81 86 88 88 88 88 90 90 93 104 104 107 108 109 109 109 110 111 113 114 114 116 118 120 122 123 123 124 125 126 128 133 -vii- DANH MỤC BẢNG BIỂU Trang CHƯƠNG Bảng 2.1 Các đại lượng nghiên cứu ……………………………………… Bảng 2.2 Phạm vi bề rộng (B) chiều sâu (h) vùng ảnh hưởng xung quanh cọc đơn nhóm cọc …………………………………… Bảng 2.3 Bảng tổng hợp số thí nghiệm cọc mơ hình vật lý tỷ lệ phịng thí nghiệm ………………………………………… Bảng 2.4 Tổng số thí nghiệm nén tĩnh mơ hình vật lý tỷ lệ nhỏ …… Bảng 2.5 Sức chịu tải cực hạn (Qult) sức chịu tải cho phép cọc đơn; Hệ số nhóm tỷ số độ lún nhóm cọc ………………… Bảng 2.6 Hiệu suất sử dụng cọc nhóm cọc …………… Bảng 2.7 Hiệu suất sử dụng cọc nhóm cọc …………… Bảng 2.8 Hiệu suất sử dụng cọc nhóm cọc …………… Bảng 2.9 Quy mơ thí nghiệm cọc trường …………….……… Bảng 2.10 Số liệu nén tĩnh cọc trường …………………… …… Bảng 2.11 Hệ số nhóm tỷ số độ lún nhóm cọc ………….…… Bảng 2.12 Hiệu suất sử dụng cọc nhóm N9 N16A …… CHƯƠNG Bảng 3.1 Kết tính tốn tỷ số độ lún (RS) nhóm cọc ………… Bảng 3.2 Kết tính tốn tỷ số độ lún (RS) nhóm cọc ………… Bảng 3.3 Kết tính tốn tỷ số độ lún (RS) nhóm cọc ………… Bảng 3.4 Kết tính tốn tỷ số độ lún (RS) nhóm 16 cọc ……… CHƯƠNG Bảng 4.1 Thông số đất ……………………………… …………… Bảng 4.2 Thông số cọc đài ………………………………………… Bảng 4.3 Giá trị Tải trọng – Độ lún ba loại chiều dài cọc đơn ………… Bảng 4.4 Giá trị Hệ số nhóm tỷ số độ lún nhóm cọc …………… CHƯƠNG Bảng 5.1 Ảnh hưởng tỷ số S/d đến biến thiên số mũ Z ……… Bảng 5.2 Ảnh hưởng tỷ số L/d đến biến thiên số mũ Z ……… Bảng 5.3 Hệ số nhóm phân phối lực cho cọc nhóm cọc …… Bảng 5.4 Tính tốn thay đổi chiều dài cọc cho nhóm 12 cọc ……………… Bảng 5.5 Tính tốn thay đổi chiều dài cọc cho nhóm 36 cọc ……………… 29 36 37 43 49 57 58 58 60 65 66 70 84 84 85 85 90 92 94 99 112 112 117 121 121 -viii- DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU Trang Hình Phân vùng khu vực đất yếu khu vực Tp Hồ Chí Minh …… CHƯƠNG Hình 1.1 Vùng phân bố ứng suất xung quanh cọc đơn tượng Hình 1.1 chồng ứng suất hiệu ứng nhóm ………………………… Hình 1.2 Phân loại nhóm cọc theo Viggiani Randolph (1996) ……… 10 Hình 1.3 Xác định hệ số nhóm cọc theo nguyên tắc Feld (1943) … 12 Hình 1.4 Hệ số nhóm theo thí nghiệm Barden (1970) tác giả khác sét cứng ……………………………………… 16 Hình 1.5 Hệ số nhóm theo thí nghiệm Barden (1970) tác giả khác sét yếu ……………………………………… 16 Hình 1.6 Tỷ số độ lún theo thí nghiệm Barden (1970) tác giả khác nhóm 3x3 cọc với chiều dài cọc L=20d …………… 18 Hình 1.7 Hệ số nhóm theo thí nghiệm G.Dai tác giả khác … 19 Hình 1.8 Tỷ số độ lún theo thí nghiệm G Dai tác giả khác … 20 CHƯƠNG Hình 2.1 Mặt nhóm cọc sử dụng thí nghiệm ………… 32 Hình 2.2 Vùng ứng suất phân bố xung quanh cọc đơn nhóm cọc … 35 Hình 2.3 Phạm vi vùng ảnh hưởng biến dạng nhóm cọc …… 36 Hình 2.4 Chi tiết cấu tạo hệ khung thùng chứa đất ………………… 40 Hình 2.5 Các cao trình lắp đặt strain gauge dọc theo thân cọc chi tiết nhóm cọc – đài cọc …………………………………………… 41 Hình 2.6 Thiết bị sử dụng cho hệ gia tải đo lường tải trọng ……… 42 Hình 2.7 Các đồng hồ đo chuyển vị đồng hồ đo áp lực …………… 42 Hình 2.8 Vị trí cọc có lắp đặt strain gauge thí nghiệm … 43 Hình 2.9 Lắp đặt thiết bị cho thí nghiệm nén tĩnh cọc phịng 44 Hình 2.10 Các giai đoạn chế bị đất phương pháp đầm nén ……… 45 Hình 2.11 Biểu đồ Tải trọng – Thời gian cọc đơn …………… 46 Hình 2.12 Biểu đồ Độ lún –Tải trọng cọc đơn ………………… 46 Hình 2.13 Biểu đồ Biến dạng- Tải trọng cọc đơn ……………… 47 Hình 2.14 Biểu đồ Độ lún - Tải trọng cọc đơn nhóm cọc 48 Hình 2.15 Biểu đồ Độ lún - Tải trọng cọc đơn nhóm cọc 48 Hình 2.16 Biểu đồ Độ lún - Tải trọng cọc đơn nhóm cọc 49 Hình 2.17 Biểu đồ hệ số nhóm – tỷ số S/d nhóm cọc ………… 50 Hình 2.18 Biểu đồ hệ số nhóm – Tải TB cọc nhóm cọc … 51 Hình 2.19 Biểu đồ Tỷ số độ lún – tỷ số S/d nhóm cọc ………… 52 TB Hình 2.20 Đồ thị (fs) – Độ lún (U) qp – Độ lún (U) nhóm 52 cọc có tỷ số S/d=3 ………………………………………… TB Hình 2.21 Đồ thị Sức kháng bên đơn vị TB (fs) – Độ lún (U) cọc nhóm cọc có tỷ số L/d=30 ……………………… 54 Hình 2.22 Đồ thị Sức kháng mũi đơn vị (qp) – Độ lún (U) cọc nhóm cọc có tỷ số L/d=30 …………………………… 54 -ixHình 2.23 Đồ thị Sức kháng bên đơn vị TB (fs)TB – Độ lún (U) cọc nhóm cọc có tỷ số L/d=30 ……………………… Hình 2.24 Đồ thị Sức kháng mũi đơn vị (qp) – Độ lún (U) cọc nhóm cọc có tỷ số L/d=30 …………………………… Hình 2.25 Biểu đồ : Lực phân phối vào cọc – Độ lún (U) nhóm cọc có tỷ số L/d=30 ……………………………… Hình 2.26 Biểu đồ quan hệ tỷ lệ lực phân phối vào cọc tải trọng trung bình cọc (ri) nhóm theo tỷ số S/d …… Hình 2.27 Mặt nhóm 16 cọc (N16B) có thay đổi chiều dài cọc…… Hình 2.28 Mặt định vị thí nghiệm trường …………… Hình 2.29 Cao trình lắp đặt strain gauge cho loại chiều dài cọc … Hình 2.30 Chi tiết cọc mối nối cọc ……………………………… Hình 2.31 Sơ đồ hệ gia tải thí nghiệm nén tĩnh cọc ……………… Hình 2.32 Thi cơng ép cọc lắp đặt đài cọc …………………………… Hình 2.33 Load cell (50kN), thiết bị đo chuyển vị điện tử đầu đọc Hình 2.34 Bản đồ vị trí khu vực thí nghiệm nén tĩnh cọc ……………… Hình 2.35 Lắp đặt thiết bị đo đạc cho thí nghiệm nén tĩnh ………… Hình 2.36 Biểu đồ Độ lún - Tải trọng nhóm cọc trường Hình 2.37 Biểu đồ Hệ số nhóm tỷ số độ lún nhóm cọc theo số lượng cọc nhóm ………………………………………… Hình 2.38 Biểu đồ biến dạng dọc trục, sức kháng bên đoạn cọc sức kháng mũi đơn vị cọc đơn (Đ1) ………………… Hình 2.39 Biểu đồ biến dạng dọc trục, sức kháng bên đoạn cọc sức kháng mũi đơn vị cọc nhóm cọc (N4) Hình 2.40 Biểu đồ sức kháng bên sức kháng mũi đơn vị theo độ lún vị trí cọc khác nhóm cọc (N9) ………… Hình 2.41 Biểu đồ sức kháng bên sức kháng mũi đơn vị theo độ lún vị trí cọc nhóm 16 cọc chiều dài (N16A) Hình 2.42 Biểu đồ biểu diễn phân phối lực vào vị trí cọc khác nhóm cọc N9; N16A N16B …………… Hình 2.43 Biểu đồ sức kháng bên sức kháng mũi đơn vị theo độ lún vị trí cọc nhóm 16 cọc khác chiều dài (N16B) … CHƯƠNG Hình 3.1 Các ghi kích thước hình học tốn Mindlin Hình 3.2 Cách dạng phân bố mô đun đàn hồi đất theo chiều sâu Hình 3.3 Sơ đồ xác định hệ số tương tác hai cọc ………………… Hình 3.4 Mặt nhóm cọc …………………………………………… Hình 3.5 Biểu đồ tỷ lệ lực phân phối vào cọc theo tỷ số S/d nhóm cọc ……………………………………………………… Hình 3.6 Biểu đồ RS – n nhóm cọc có tỷ số S/d=3 …………… Hình 3.7 Biểu đồ RS – n nhóm cọc có tỷ số S/d=4 …………… Hình 3.8 Biểu đồ RS – n nhóm cọc có tỷ số S/d=5 …………… Hình 3.9 Biểu đồ RS – n nhóm cọc có tỷ số S/d=6 ……… …… CHƯƠNG 55 55 56 59 60 60 61 61 62 63 63 64 65 66 67 68 69 70 70 71 71 74 77 77 79 83 86 86 86 86 -xHình 4.1 Quan hệ lơgarít biến dạng thể tích ứng suất nén đẳng hướng ………………………………………………………… Hình 4.2 Đặc trưng đường biến dạng tổng mơ hình Soft Soil mặt phẳng ứng suất …………………………… Hình 4.3 Mơ tốn nén tĩnh cọc đơn Plaxis-3D ……… Hình 4.4 Biểu đồ Tải trọng – Độ lún cọc đơn ………………… Hình 4.5 Biểu đồ truyền tải dọc trục theo cấp tải cọc đơn Hình 4.6 Biểu đồ phân bố sức kháng bên đơn vị dọc thân cọc đơn ứng với cấp tải cọc đơn …………………………… Hình 4.7 Biểu đồ phân bố sức kháng bên , sức kháng mũi cọc đơn theo độ lún cọc ……………………………………… Hình 4.8 Mơ tốn nén tĩnh nhóm cọc Plaxis-3D …… Hình 4.9 Đồ thị Tải trọng - Độ lún nhóm cọc ……………… Hình 4.10 Đồ thị Tải trọng - Độ lún nhóm cọc ……………… Hình 4.11 Đồ thị Tải trọng - Độ lún nhóm cọc ……………… Hình 4.12 Đồ thị Tải trọng - Độ lún nhóm 16 cọc …………… Hình 4.13 Biểu đồ Tỷ lệ lực phân phối vào cọc – Tỷ số S/d nhóm cọc Hình 4.14 Biểu đồ Sức kháng thành đơn vị - Độ lún nhóm cọc có tỷ số L/d=20 ………………………………………………… Hình 4.15 Biểu đồ Sức kháng thành đơn vị - Độ lún nhóm cọc có tỷ số L/d=25 ………………………………………………… Hình 4.16 Biểu đồ Sức kháng thành đơn vị - Độ lún nhóm cọc có tỷ số L/d=30 ………………………………………………… Hình 4.17 Biểu đồ Hệ số nhóm – Tỷ số S/d nhóm cọc tính thí nghiệm mơ hình vật lý tỷ lệ Plaxis-3D ………… Hình 4.18 Biểu đồ Tỷ số độ lún – Tỷ số S/d nhóm cọc tính lý thuyết; thí nghiệm mơ hình vật lý tỷ lệ Plaxis-3D Hình 4.19 Tỷ số độ lún (RS) nhóm cọc có tỷ số S/d=3 ……… Hình 4.20 Tỷ số độ lún (RS) nhóm cọc có tỷ số S/d=4 ……… Hình 4.21 Tỷ số độ lún (RS) nhóm cọc có tỷ số S/d=5 ……… Hình 4.22 Tỷ số độ lún (RS) nhóm cọc có tỷ số S/d=6 ……… CHƯƠNG Hình 5.1 Ảnh hưởng thơng số hình học đến hệ số độ lún theo Fleming cộng (1985) …………………………………… Hình 5.2 Biểu đồ RS–n nhóm cọc có tỷ số S/d=3 ……………… Hình 5.3 Biểu đồ RS–n nhóm cọc có tỷ số S/d=4 …………… Hình 5.4 Biểu đồ RS–n nhóm cọc có tỷ số S/d=5 …………… Hình 5.5 Biểu đồ RS–n nhóm cọc có tỷ số S/d=6 …………… Hình 5.6 Móng cọc khu chung cư tầng, Bulit Tinggi, Klang, Malaysia ……………………………………………………… Hình 5.7 Móng cọc bồn chứa 2500 dầu, Indonesia ………… Hình 5.8 Các vị trí cọc theo ngun tắc Feld (1943) ……………… Hình 5.9 Đề xuất phương án thay đổi chiều dài cọc nhóm ……… 89 89 93 95 95 96 96 97 98 98 98 99 100 101 102 103 105 106 107 107 107 107 109 113 113 113 113 115 115 116 118 GSL (Hình 2.3b); Sij Khoảng cách cọc i cọc j; b ln 2Smax d ; * ln 2S2max dSij ; Gs - Mô đun trượt đất; GS(0,5L); GSL - Mơ đun trượt đất vị trí cọc mũi cọc; Qs - Hệ số Poisson đất; Smax - Bán kính giới hạn vùng ảnh hưởng cọc nhóm, tính cơng thức (3.11) Smax 3.2 2,5  Qs UL (3.11) ỨNG DỤNG HỆ SỐ TƯƠNG TÁC TRONG PHÂN TÍCH HIỆU ỨNG NHĨM CỌC 3.2.1 Thiết lập tốn ™ Các giả thiết Để ứng dụng hệ số tương tác (Dij) phân tích làm việc nhóm cọc thẳng đứng có đài cọc cứng, khơng tiếp xúc với nền, ta sử dụng giả thiết: (1) Khi nhóm cọc thẳng đứng chịu tác dụng tải trọng nén tâm, cọc đài có độ lún (hay chuyển vị đứng); (2) Lực nén tác dụng vào đài phân phối hết cho cọc nhóm; Với giả thiết trên, ta thiết lập phương trình độ lún cọc nhóm, để tính tốn lực phân bố vào cọc Từ xác -79định độ lún nhóm cọc ứng với giá trị tải trọng tác dụng So sánh độ lún nhóm cọc với độ lún cọc đơn chịu tác dụng tải trọng trung bình cọc nhóm để xác định giá trị tỷ số độ lún (RS) nhóm cọc ™ Trình tự tính tốn Bước 1: Đánh số thứ tự cho cọc nhóm theo quy luật: Từ trái sang phải  Từ xuống Hình 3.4 biểu diễn cách đánh số cho S  cọc nhóm 3x3 cọc  Tính độ cứng cọc đơn (kV) S Bước 2: theo công thức (3.6 – 3.8) tùy thuộc vào giá trị mô đun đàn S hồi đất ES  Xác định bán kính giới hạn vùng S Hình 3.4 Mặt nhóm cọc ảnh hưởng cọc Smax (3.11), để giới hạn phạm vi ảnh hưởng cọc nhóm Tính khoảng cách cọc Sij cọc nhóm để lập ma trận khoảng cách [S] nhóm cọc (3.12) Ma trận khoảng cách [S] có phần tử nằm đường chéo 0, khoảng cách từ cọc xét đến (khi i{ j) >S@ êS11 S12 ô ô ô Si1 Si2 « « «¬Sn1 Sn S1i Sii Sni S1n º ằằ Sin ằ ằ ằ Snn ằẳ ê S12 « « « Si1 Si2 « « ôơSn1 Sn S1i Sii Sni S1n º »» Sin » » » »¼ (3.12) -80 Tính hệ số tương tác Dij theo công thức (3.10), để lập ma trận hệ số [D] có dạng (3.13) cho tất cọc nhóm Ma trận [D] có hệ số nằm đường chéo (1), ứng với khoảng cách Sij =0 (khi i{ j) >D@ ª D11 D12 D1i « « « Di1 Di2 Dii ô ô ôơD n1 D n D ni D1n º ằằ Din ằ ằ ằ D nn ằẳ ê D12 « « « Di1 Di2 « « ôơD n1 D n D1i Dii D ni D1n º »» Din » » » »¼ (3.13) Bước 3: Thiết lập ma trận hệ số [C] ma trận vng có (n × n) phần tử:  Có (n - 1) dịng từ điều kiện độ lún (chuyển vị đứng) cọc liên tiếp nhóm Dịng thứ i ma trận hệ số [C] biểu thị độ lún cọc thứ i với độ lún cọc (i+1): Ui= Ui+1 hay: n ¦ DijVj kv j n ¦ D Vj k v j i1 j Do đó: Di1  Di1 V1  Di2  Di1 V2   Din  Di1 n Vn Dòng thứ i ma trận hệ số [C] xác định cách lấy hiệu số dòng thứ i dòng thứ i+1 ma trận hệ số tương tác [D]  Dòng thứ n (dòng cuối cùng) ma trận hệ số [C] dịng có hệ số đơn vị, thiết lập từ phương trình tổng lực phân phối cho cọc (Vi) nhóm với lực thẳng đứng (P) tác dụng vào nhóm cọc: V1  V2   Vn P hay n ¦V i P i Bước 4: Lập phương trình dạng ma trận toán: >C@> V@ >P@ -81- ª D11  D 21 « « « D D « i1 i 1