Ảnh hưởng của sự tương tác cọc và nền lên phản ứng kết cấu nhà nhiều tầng chịu động đất

i LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh, Khoa Đào tạo Sau Đại học thầy cô trực tiếp tham gia giảng dạy lớp Cao học Xây dựng Trường tạo điều kiện thuận lợi truyền đạt cho kiến thức chuyên môn phương pháp học tập, nghiên cứu Tiếp theo đó, tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy PGS.TS Nguyễn Trọng Phước, người hướng dẫn luận văn Trong q trình thực luận văn, tơi gặp nhiều khó khăn việc tiếp cận kiến thức hướng giải cho đề tài Nhờ hướng dẫn tận tình Thầy chia sẻ động viên nỗ lực phấn đấu vươn lên sống giúp tơi hồn thành đề tài Tơi xin cảm ơn bạn bè, anh chị học viên khoá 2014 giúp đỡ suốt thời gian học tập thực luận văn Tôi chân thành cảm ơn đến tác giả có nhiều cống hiến việc nghiên cứu viết nhiều báo khoa học, nhiều sách tham khảo có giá trị để tơi tham khảo Đó hỗ trợ nhiều mặt kiến thức để tơi hồn thành luận văn Sau cùng, muốn gởi lời cảm ơn chân thành đến mẹ vợ bên cạnh giúp đỡ nhiều suốt thời gian thực luận văn Tai Lieu Chat Luong Lê Văn Nghĩa ii TÓM TẮT Luận văn phân tích ảnh hưởng tương tác cọc xung quanh cọc lên phản ứng động kết cấu nhà nhiều tầng chịu gia tốc động đất Với mục tiêu đặt tìm lời giải có độ xác tương đối cao, kết cấu bên mơ hình phương pháp phần tử hữu hạn với đầy đủ thành phần chuyển vị nút với hỗ trợ phần mềm SAP2000 Sự tương tác kết cấu bên móng nhằm phản ánh xác thơng qua móng bè - cọc có thơng số gồm có lị xo tương ứng phương có độ cứng định Các đặc trưng độ cứng lò xo mũi cọc Kc, độ cứng lò xo dọc thân cọc Ksv, độ cứng lò xo ngang cọc Kh hệ số móng bè tính sơ lược thơng qua công thức lý thuyết học đất móng Tồn hệ chịu gia tốc động đất, toán động lực học theo thời gian giải phương pháp phần tử hữu hạn rời rạc hóa theo miền thời gian phương pháp tích phân bước Newmark tích hợp mơ đun phân tích động phần mềm SAP2000 Các kết số tương ứng với kết cấu 25 tầng chịu động đất có tương tác thực thông qua đại lượng chu kỳ dao động, chuyển vị lớn đỉnh kết cấu, lực cắt môn men chân cột cho thấy ảnh hưởng tương tác lên kết có so sánh với mơ hình khơng xét tương tác Các kết so sánh mơ hình cơng trình chịu động đất có liên kết ngàm chân cột với mơ hình cịn lại khai báo liên kết nút chân cột với móng cho thấy cơng trình chịu động đất có liên kết nút chu kì có tăng lên với khác biệt lớn lên tới 42%; chuyển vị đỉnh kết cấu tăng lên, số trường hợp tăng tới lần; lực cắt mơ men chân cột có chênh lệch lớn, chênh lệch lên tới vài lần iii LỜI CAM ĐOAN Tôi Lê Văn Nghĩa, học viên cao học chuyên ngành Xây Dựng Dân Dụng Cơng Nghiệp, khố 2014 trường Đại học Mở Thành phố Hồ Chí Minh Tơi cam đoan rằng, Luận văn cơng trình nghiên cứu tơi thực hướng dẫn Thầy PGS.TS Nguyễn Trọng Phước Các kết làm thực xác, nhận xét khách quan Tôi chịu trách nhiệm kết nghiên cứu luận văn TP Hồ Chí Minh, ngày 31 tháng 07 năm 2018 Lê Văn Nghĩa iv MỤC LỤC CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU LUẬN VĂN 1.2.1 Mục tiêu luận văn 1.2.2 Phạm vi luận văn 1.3 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 1.4 CẤU TRÚC LUẬN VĂN CHƯƠNG TỔNG QUAN 2.1 GIỚI THIỆU 2.2 MÓNG CỌC – BÈ 2.2.1 Tổng quan móng bè – cọc 2.2.2 Ứng dụng móng bè cọc 10 2.2.3 Cơ chế làm việc móng bè cọc 11 2.2.4 Sự làm việc nhóm cọc 13 2.2.5 Các quan điểm thiết kế 14 2.3 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 16 2.3.1 Tình hình nghiên cứu giới 17 2.3.2 Tình hình nghiên cứu nước 22 2.4 KẾT LUẬN 26 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 27 3.1 GIỚI THIỆU 27 3.2 TƯƠNG TÁC CỌC - ĐẤT NỀN VÀ BÈ - ĐẤT NỀN 27 3.2.1 Giả thiết tính tốn 27 3.2.2 Xác định độ cứng lò xo đất 29 3.2.3 Xác định độ cứng lò xo cọc 34 v 3.2.4 Các dạng mơ hình biến dạng đất 40 3.3 TÍNH TỐN CỌC LÀM VIỆC ĐỒNG THỜI VỚI NỀN 44 3.3.1 Tương tác – cọc 44 3.3.2 Tải trọng tác động lên cơng trình 45 3.3.3 Xây dựng mơ hình tính móng bè - cọc 46 3.3.4 Phần mềm SAP2000 v19.0.0 47 3.4 KẾT LUẬN 48 CHƯƠNG VÍ DỤ SỐ 49 4.1 GIỚI THIỆU 49 4.2 BÀI TOÁN KIỂM CHỨNG 49 4.2.1 Giới thiệu cơng trình 49 4.2.2 So sánh kết 50 4.3 KHẢO SÁT MƠ HÌNH 53 4.3.1 Tổng quan mơ hình 53 4.3.2 Tính tốn số liệu đầu vào 57 4.3.3 Kết tính tốn 66 4.4 KẾT LUẬN 72 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 73 5.1 KẾT LUẬN 73 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 74 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Bảng tra hệ số theo K.X Zavriev 30 Bảng 2: Bảng tra giá trị Cz theo Terzaghi 30 Bảng 1: Bảng so sánh kết chu kì (giây) 50 Bảng 2: Bảng điều kiện địa chất cơng trình 53 Bảng 3: Bảng giá trị tải trọng tác dụng lên móng 54 Bảng 4: Bảng tính độ lún cọc đơn theo phương pháp Gambin 62 Bảng 5: Bảng tính độ cứng lị xo cọc theo môđun biến dạng 62 Bảng 6: Bảng thống kê số liệu đầu vào 65 Bảng 7: Bảng kết tính tốn chu kì mơ hình T (s) 67 Bảng 8: Bảng kết chuyển vị đỉnh (mm) 68 Bảng 9: Bảng kết lực cắt chân cột (KN) 70 Bảng 10: Bảng kết mô men chân cột (KN.m) 71 vii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Phối cảnh khu trung tâm khu đô thị Vinhomes Central Park Hình 2: Thiết kế điển hình số tịa nhà Hình 3: Mơ hình tương tác cọc với kết cấu lên cơng trình chịu tải trọng ngang Hình 1: Cấu tạo móng bè cọc Hình 2: Mặt kết cấu móng tịa nhà 115 Định Cơng, Q Hồng Mai, Hà Nội 11 Hình 3: Mơ hình tương tác móng bè - cọc (Poulos, 2000) 12 Hình 4: Các đường đẳng ứng suất cọc đơn (a) nhóm cọc (b) 13 Hình 5: Biểu đồ quan hệ tải trọng - độ lún theo quan điểm thiết kế 16 Hình 6: Mơ hình nhà tầng có tác động động đất 18 Hình 7: Mơ hình tương tác động đất cát lên cọc tròn 18 Hình 8: Mơ hình sử dụng móng bè móng bè cọc cho nhà 15 tầng 19 Hình 9: Mơ hình tương tác đất với móng bè cọc 20 Hình 10: Mơ hình móng bè cọc nhà cao 15 tầng 20 Hình 11: Mơ hình tịa nhà từ thấp tầng, trung tầng cao tầng 21 Hình 12: Mơ hình nhà cao 25 tầng có xét tương tác đất 22 Hình 13: Mơ hình dầm đàn hồi Winkler 23 Hình 14: Mơ hình móng bè cọc 24 Hình 15: Sơ đồ tính tương tác hệ kết cấu N tầng móng cọc 25 Hình 16: Mơ hình loại tương tác cọc – đài móng đất móng 25 Hình 1: Sơ đồ tính tương tác hệ kết cấu N tầng móng cọc 28 Hình 2: Quan hệ ứng suất độ lún thu thí nghiệm nén đất trường 29 viii Hình 3: Biểu đồ xác định hệ số IF 34 Hình 4: Đồ thị S = f(P) theo kết thử cọc tải trọng tĩnh 35 Hình 5: Sơ đồ phương pháp truyền tải trọng Gambin 39 Hình 3.6: Mơ hình Winkler 41 Hình 3.7: Mối quan hệ độ lún - tải trọng mơ hình bán khơng gian đàn hồi 43 Hình 8: Mơ hình cọc – đất 44 Hình 9: Đường cong P-Y T-Z đất 45 Hình 10: Đồ thị gia tốc trận động đất El Centro (1940) 46 Hình 1: Biểu đồ so sánh chu kì báo mơ hình kiểm chứng T (s) 50 Hình 2: Kết lực cắt theo theo phương X báo (KN) 51 Hình 3: Kết lực cắt theo theo phương X mơ hình kiểm chứng (KN) 51 Hình 4: Kết chuyển vị đỉnh mơ hình báo (m) 52 Hình 5: Kết chuyển vị đỉnh mơ hình kiểm chứng (m) 52 Hình 6: Mơ hình cơng trình có gắn lị xo có độ cứng tương đương 66 Hình 7: so sánh chu kì mơ hình khảo sát 67 Hình 8: Biểu đồ so sánh chuyển vị đỉnh cơng trình chiều dương phương trục X 68 Hình 9: Biểu đồ so sánh chuyển vị đỉnh công trình chiều âm phương trục X 69 Hình 10: Biểu đồ so sánh tổng chuyển vị đỉnh cơng trình phương trục X 69 Hình 11: Biểu đồ so sánh lực cắt chân cột (Max) 70 Hình 12: Biểu đồ so sánh lực cắt chân cột (Max) 70 Hình 13: Biểu đồ so sánh mô men chân cột (Max) 71 Hình 14: Biểu đồ so sánh mô men chân cột (Min) 71 CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Với khuynh hướng phát triển xã hội, q trình thị hóa diễn với tốc độ tương đối nhanh đặc biệt nước phát triển Các thành phố lớn ngày thu hút số lượng lớn người lao động đến cư trú, làm việc, sinh sống… Việc diễn nhanh chóng nước ta đặc biệt Thành phố Hồ Chí Minh Có thể thấy số lượng cơng trình xây dựng chung cư văn phòng làm việc đã, xây dựng nhiều Thành phố Hồ Chí Minh, ví dụ Hình 1 Việc tìm hiểu sâu mơ hình kết cấu bên móng bên cơng trình để hiểu rõ ứng xử thiết kế, thi cơng sử dụng quan trọng có ý nghĩa học thuật thực tiễn Hình 1: Phối cảnh khu trung tâm khu đô thị Vinhomes Central Park Thường công trình nhà nhiều tầng chung cư, cao ốc văn phịng… sử dụng móng cọc đúc sẵn móng cọc khoan nhồi Việc sử dụng loại móng cọc có ưu điểm vượt trội so với móng nơng chịu tải trọng đứng lớn, chịu tải trọng ngang gió hay tải trọng phát sinh trận động đất tương đối tốt Khi sử dụng loại móng thường kỹ sư thiết kế mơ hình đài móng phần thượng tầng bên cột hay vách coi ngàm vào đài móng sau lấy nội lực tác dụng xuống móng thiết phần móng Kiểu liên kết ngàm có uu điểm định đơn giản hóa thiết kế, phân tích kết cấu bên có độ tin cậy đáng kể thực tiễn Cho đến nay, hầu hết kết cấu cơng trình nhà nhiều tầng phân tích mơ hình Tuy vậy, thật đài móng có độ cứng định có biến dạng q trình kết cấu bên chịu lực Sự biến dạng dẫn đến thay đổi ứng xử kết cấu Kết cấu thượng tầng bên hệ móng bên có làm việc đồng thời có tương tác lẫn hay khơng q trình chịu tải trọng, đặc biệt có tác dụng tải trọng động Vì, kết cấu dao động tác nhân động học làm phát sinh dịch chuyển đáy móng, dịch chuyển tạo trao đổi lượng tương tác kết cấu bên hệ móng bên Chính ảnh hưởng làm cho kết cấu dẻo cho tỉ số cản kết cấu lớn thêm so với không xét đến tương tác móng Khi động đất xảy ảnh hưởng sóng động đất làm cho cơng trình bị rung lắc kèm theo dịch chuyển đáy móng, chí cịn thay đổi đặc trưng kết cấu động đất lớn (Lương Minh Sang, 2014) Trong nghiên cứu thực nghiệm (Shukla S.J and et al, 2014) cho thấy tương tác phần móng kết cấu có ảnh hưởng đến ứng xử tổng thể kết cấu dù hay nhiều Vì vậy, để có cách nhìn hồn chỉnh ứng xử toàn hệ chịu động đất, tương tác nên xem xét Và với cơng trình có u cầu thiết kế đặc biệt ảnh hưởng tương tác móng quan trọng cần xem xét cách cẩn thận đầy đủ 63 -6 Sét pha 15 375 10.598 22.500 -9 Sét pha 15 375 10.598 22.500 -12 Sét pha 15 375 10.598 22.500 -15 Cát pha 18 450 12.717 27.000 -18 Cát pha 18 450 12.717 27.000 -21 Cát pha 18 450 12.717 27.000 -24 Cát pha 18 450 12.717 27.000 -27 Cát pha 18 450 12.717 27.000 -30 Cát pha 18 450 12.717 27.000 28 500 -33 Cát hạt trung 7.850  Xác định độ cứng lò xo đất Xác định độ lún móng bè tác dụng tải trọng cơng trình: Đáy móng đặt chiều sâu -5m so với mặt đất tự nhiên, nằm lớp thứ 1, sét pha Độ lún móng bè đặt tải xác định (3.7): S  q.B ' 1-  m.I s I F E0  Sức kháng mũi cọc khoan đất rời Sức kháng mũi cọc danh định (MPa) cho cọc khoan nhồi đất rời tính sau (Reese & O’Neil, 1988): qp = 0.057 N với N qp = 0.057x37 = 2109 KN Mô đun biến dạng trung bình đến độ sâu H = 5B đáy bè: E0  i  E h H i  48000 kPa Hệ số chiều sâu chơn móng IF tra hình Hình 3: Với I1 I2 tính theo cơng thức Steinbrenner (3.9) (3.10): Để đơn giản cho tính tốn, điều kiện khơng có lớp đá cứng phạm vi 5B kể từ đáy móng, hệ số Is (3.8) lấy sau: 64 Is  N [ln( )  8].ln(12 M ) 23 đó: M = L/B; N = H/B’ Vì hệ số phân bố khơng khoảng tâm móng cạnh móng, ta tính trị số trung bình đưa vào tính tốn Tại tâm móng: m = 4, M = 30/24 = 1,25, B’ = 0.5B = 12 m, Is = 1,05, IF = 0,7 S  q.12  0,32 4.1, 05 x0, (m) 48000 Hệ số theo công thức: Cz = q/s = 1495 kN/m3 Tại góc móng: m = 1, M = 30/24 = 1.25, B’=B=24m, Is = 1,05, IF = 0,7 S  q.24  0,32 1.1, 05.0, (m) 48000 Hệ số theo công thức (3.11): Cz = q/s = 2990 kN/m3 Giá trị trung bình hệ số nền: Cz  2990  1495  2670(kN/m ) 1.68 Nếu tính theo cơng thức (3.2): Cz  E0 0.65 E0 B E0 1 48000 12    2198(kN/m3) 2 B E p I p (1   ) B (1   ) 24  0.32 Hệ số đưa vào tính tốn: Cz = (2670 + 2198)/2 = 2434 kN/m3 Nhận xét: Giá trị hệ số Cz hai cách tính khác cho giá trị xấp xỉ, chứng tỏ độ tin cậy cao kết Tuy nhiên cơng thức (3.11) có kể đến ảnh hưởng độ sâu chơn móng qua hai hệ số Is IF nên cho kết xác hơn, cịn cơng thức (3.2) đơn giản tính tốn, nên thiên tốn thực hành 4.3.2.3 Mơ hình tính tốn Sap2000 - Sức chịu tải móng bè tính theo cơng thức MayerHof (Phạm Tuấn Anh, 2011) 65 [ ]  N  D   0.3  15   0.3  1  1   1    1    0.67(Mpa) = 670 Kpa 120  B   3B  120  3.24   3.24  đó: N - số SPT đất móng bè B - chiều rộng móng D – chiều sâu chơn móng Ứng suất trung bình đáy móng bè lấy 50 Kpa = Tấn/m2 < [] - Thống kê thông số đầu vào: Bảng 6: Bảng thống kê số liệu đầu vào Tổng toàn tải trọng đứng Q Diện tích đáy móng A Tải trọng bè chịu (ứng suất đáy móng: T/m2) Tải trọng cọc chịu Sức chịu tải thiết kế cọc nhồi D = 1m 40.690 Tấn 24x30 = 720 m2 Qbè 3600 Tấn Qtc 37.090 Tấn [Qa] Dự kiến số cọc n Độ cứng lò xo cọc Kc Hệ số đất Cz 673 Tấn 77 cọc 111.000 kN/m 2434 kN/m3 Bài tốn kết cấu móng giải phần mềm SAP2000 version 19.0.0  Chọn sơ chiều dày bè: Chiều dày bè không nên chọn nhỏ, khó đảm bảo điều kiện chọc thủng đầu cọc, chiều dày bè không nên lớn để tránh lãng phí vật liệu Đồng thời, chiều dày bè lớn làm tăng độ cứng móng, tải trọng phân bố không lên cọc, cọc biên chịu tải nhiều cọc Để đảm bảo điều kiện chọc thủng đầu cọc, chiều dày bè không nhỏ 0,9 m Độ dày bè chọn sơ hb = 1,5m Móng bè thay phần tử shell Đài chia thành lưới ô vuông chữ nhật 66  Cọc thay phần tử thanh, gồm nhiều đoạn, gối đàn hồi có độ cứng Kc gắn nút tương ứng  Nền đất thay gối đàn hồi có độ cứng Kd tương ứng Kd = Cz.F (4.14) Hình 6: Mơ hình cơng trình có gắn lị xo có độ cứng tương đương 4.3.3 Kết tính tốn Sau khai báo mơ hình; tính tốn thơng số đầu vào gồm tĩnh tải, hoạt tải, tính tốn độ cứng cọc đất nền; khai báo thông số tải trọng vào mơ hình chương trình Sap2000 V19.0.0 phân tích kết sau: 67 a Chu kì mơ hình Bảng 7: Bảng kết tính tốn chu kì mơ hình T (s) TH phân tích Kiểu Số bước Chênh lệch Chênh lệch Mơ hình Mơ hình Mơ hình Mơ hình dao động phân tích (%) MH 1-2 (%) MH 3-4 Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal Modal Mode Mode Mode Mode Mode Mode Mode Mode Mode Mode Mode Mode 10 11 12 3.34 2.61 2.16 0.97 0.74 0.63 0.47 0.35 0.30 0.28 0.23 0.22 4.73 4.52 3.14 1.21 0.99 0.82 0.72 0.57 0.53 0.47 0.40 0.35 4.69 4.46 3.12 1.20 0.98 0.81 0.71 0.57 0.52 0.46 0.39 0.35 4.81 4.62 3.18 1.23 1.02 0.85 0.73 0.59 0.53 0.49 0.42 0.37 30% 42% 31% 20% 25% 22% 36% 38% 42% 41% 43% 39% 3% 4% 2% 2% 4% 5% 3% 4% 2% 6% 8% 7% Hình 7: so sánh chu kì mơ hình khảo sát Ghi chú: Mơ hình mơ hình ngàm chân móng Mơ hình mơ hình có khai báo tương tác đất, thơng số độ cứng theo tính tốn 68 Mơ hình mơ hình có khai báo tương tác đất tăng độ cứng K lên 50% Mô hình mơ hình có khai báo tương tác đất giảm độ cứng K xuống 50% Nhận xét: Qua biểu đồ so sánh cho thấy có chênh lệch kết mơ hình Các kết chênh lệch chu kì phương án chân cột ngàm vào móng nhỏ so với mơ hình mơ hình có gắn tương tác móng cọc, chênh lệch lên đến 43% so sánh mơ hình và chênh lệch nhỏ so sánh mơ hình Sự khác biệt cho thấy móng cứng chu kì giao động cơng trình nhỏ dẫn đến tần số cơng trình lớn mức độ an tồn cơng trình lớn Khi chu kì nhỏ đồng nghĩa với kết cấu cơng trình phải cứng, việc tốn kinh phí cho xây dựng cơng trình Vì vậy, qua phân tích cần phải thiết kế cơng trình cố tần số vừa phải để đảm bảo tính an tồn tiết kiêm kinh phí b Chuyển vị đỉnh cơng trình Bảng 8: Bảng kết chuyển vị đỉnh (mm) Nút Kiểu TH Chênh lệch Mơ hình Mơ hình Mơ hình Mơ hình tương tác phân tích (%) MH 1-2 2260 Time history Max 46.5 24.0 23.2 24.7 200% 2260 Time history Min (-) 2260 Tổng chuyển vị theo chiều 37.3 83.8 45.9 69.8 45.8 68.9 45.8 70.6 20% 17% Hình 8: Biểu đồ so sánh chuyển vị đỉnh cơng trình chiều dương phương trục X 69 Hình 9: Biểu đồ so sánh chuyển vị đỉnh cơng trình chiều âm phương trục X Hình 10: Biểu đồ so sánh tổng chuyển vị đỉnh cơng trình phương trục X Nhận xét: Kết chuyển vị đỉnh cơng trình cho thấy liên kết ngàm có giá trị chuyển vị đỉnh lớn nhất, chuyển vị đỉnh mơ hình 2, có giá trị chuyển vị nhỏ 9% so với chuyển vị đỉnh mơ hình Điều cho thấy cơng trình chịu động đất tính tốn cơng trình có khai báo giá trị độ cứng đất móng tương tác đất xung quanh cọc cho thấy công trình trở nên dẻo chiều cao dịch chuyển cơng trình chuyển bớt xuống móng cọc Các chuyển vị đỉnh mơ hình 2, gần chênh lệch chuyển vị đỉnh việc tăng thêm 50% độ cứng mơ hình so với mơ hình 5%, điều cho thấy độ cứng tương đối cứng (theo giá số liệu địa chất công trình đưa vào tính tốn) khơng cần phải gia cố 70 c Lực cắt chân cột Bảng 9: Bảng kết lực cắt chân cột (KN) Tên cột 50 50 Vị trí (m) TH phân tích Time history Time history Trường hợp Max Min (-) Mơ hình Mơ hình Mơ hình Mơ hình Chênh lệch Chênh lệch Lực cắt Lực cắt Lực cắt Lực cắt (lần) MH 1-2 (%) MH 2-4 V2 (KN) V2 (KN) V2 (KN) V2 (KN) 43.4 362.2 363.7 327.5 8.8 10% 42.2 381.4 388.0 373.2 9.0 2% Hình 11: Biểu đồ so sánh lực cắt chân cột (Max) Hình 12: Biểu đồ so sánh lực cắt chân cột (Min) Nhận xét: Qua kết phân tích lực cắt chân cột số 38 cho chênh lệch lớn mơ hình so với mơ hình cịn lại giá trị gấp lần, giá trị cho thấy cơng trình chịu động đất móng cơng trình chịu lực cắt lớn lớn nhiều kể đến tương tác phần móng bên phần kết cấu 71 bên Khi so sánh kết cho thấy cần phải đưa giá trị độ cứng đất phải kể đến tương tác cọc phần đất xung quanh cọc để có kết xác q trình thiết kế cơng trình chịu động đất d Mô men chân cột Bảng 10: Bảng kết mô men chân cột (KN.m) Mô hình Mơ hình Mơ hình Mơ hình Vị trí Chênh lệch Chênh lệch TH phân tích Trường hợp Mô men V3 Mô men V3 Mô men V3 Mô men V3 (m) (lần) MH 1-2 (%) MH 2-4 (KN.m) (KN.m) (KN.m) (KN.m) 38 Time history Max 384.3 1414.9 1434.8 1293.9 3.7 9% 38 Time history Min (-) 378.4 1559.4 1591.1 1487.2 4.2 5% Tên cột Hình 13: Biểu đồ so sánh mơ men chân cột (Max) Hình 14: Biểu đồ so sánh mô men chân cột (Min) 72 Nhận xét: Mô men chân cột mơ hình 2, tăng nhiều, tăng lên tới 4.2 lần so với phương án ngàm Các giá trị mô men phương án tăng giảm độ cứng đất không lớn, chênh lệch có 5-9% Qua bảng so sánh cho thấy nguy kiểm tải trọng động đất tác động lên cơng trình cần phải quan tâm khai báo giá trị tương tác vào mơ hình tính toán 4.4 KẾT LUẬN Trong chương luận văn phân tích ứng xử động lực học kết cấu dạng chung cư nhiều tầng chịu tải trọng động có xét đến tương tác kết cấu, móng đất xung quanh cọc Kết đạt đại lượng mô tả ứng xử động chu kỳ dao động riêng, chuyển vị, vận tốc, nội lực kết cấu theo mơ hình khác tương tác Trong chu kỳ có giá trị thay đổi mơ hình ngàm so với mơ hình tương tác; tùy theo thơng số độ cứng lị xo quanh cọc mà giá trị chu kỳ thay đổi Giá trị chuyển vị mơ hình cho thấy chênh lệch mơ hình tương tác kết cấu – móng cọc so với mơ hình liên kết ngàm, giá trị chuyển vị đỉnh mô hình tương tác cho giá trị nhỏ so với mơ hình liên kết ngàm Kết phân tích lực cắt mô men chân cột cho thấy chênh lệch mơ hình ngàm so với mơ hình tương tác lớn, chênh lệch lên đến lần lực cắt lên đến 4.2 lần mô men 73 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 KẾT LUẬN Luận văn hoàn thành với đề tài phân tích ứng xử động lực học kết cấu dạng chung cư nhiều tầng chịu tải trọng động có xét đến tương tác kết cấu, móng đất xung quanh cọc Thông số nghiên cứu tương tác, độ cứng đất xung quanh cọc mô tả dạng lị xo đàn hồi Các đại lượng mơ tả ứng xử động chu kỳ dao động riêng, chuyển vị, vận tốc, nội lực kết cấu theo mơ hình khác tương tác Tải trọng động đề tài gia tốc động đất Phương pháp phần tử hữu hạn với hổ trợ phầm mềm SAP2000 để giải tốn động lực học kết cấu tồn miền thời gian Từ kết số thu đề tài, sơ lược nhận xét trình bày sau:  Mơ hình lị xo đàn hồi mơ tả tương tác: giá trị độ cứng tương đương đất móng độ cứng đất mũi cọc kc, độ cứng đất dọc thân cọc ksv, độ cứng ngang thân cọc kh hệ số Cz tính tốn đưa vào mơ hình phân tích  Về đặc trưng động lực học: Chu kỳ có giá trị thay đổi mơ hình ngàm so với mơ hình tương tác; tùy theo thơng số độ cứng lò xo quanh cọc mà giá trị chu kỳ thay đổi  Về chuyển vị nội lực: Khi sử dụng mơ hình tương tác kết cấu – móng cọc chuyển vị đỉnh nhỏ so với mơ hình liên kết ngàm chân cột Kết phân tích lực cắt chân cột cho thấy chênh lệch mơ hình ngàm so với mơ hình tương tác lớn, chênh lệch lên đến lần, chênh lệch 74 thể mô men chân cột lớn đến 4.2 lần so với mơ hình ngàm  Khảo sát mơ hình với thông số ảnh hưởng cho thấy:  Chuyển vị mơ hình có kể đến tương tác đất xung quanh cọc (SSI) thay đổi độ cứng độ cứng xung quanh cọc không đáng kể có 17%  Lực cắt mơ men chân cột có thay đổi khoảng 10%, thay đổi tương đối nhỏ so với thay đổi tăng giảm 50% độ cứng độ cứng lò xo đất xung quanh cọc 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN Đề tài hoàn thành với nội dung lược qua, số hướng phát triển để hoàn thiện ý tưởng sơ lược sau:  Luận văn trình bày tương tác móng cọc mơi trường địa chất tốt có lớp đất, thực tế địa chất thường khơng phải ln có lớp đất tốt mà gồm nhiều lớp đất khác nhau, bao gồm lớp đất yếu Do đó, việc khảo sát tương tác móng cọc địa chất nhiều lớp đất khác cần thiết  Luận văn mô hình tính tốn kết cấu khảo sát mơ hình nhà cao 25 tầng phạm vi nghiên cứu, thực tế có nhiều cơng trình cao mặt có chiều dài chiều rộng khác nhiều Do đó, việc khảo sát cơng trình nhà cao mặt thay đổi hướng phát triển luận văn 75 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Abdelhacine Gouasmia and et al, 2015 Dynamic Soil-Structure Interaction Analysis of Reinforced Concrete Buildings World Academy of Science, Engineering and Technology, pp Vol: 9, No: Akil Ahmed, 2016 Dynamic analysis of multi-storey RCC building frames International Conference on Inter Disciplinary Research in Engineering and Technology, Volume 01, pp 89-94 Andreas E Kampitsis and et al, 2015 Soil–pile interaction considering structural yielding: Numerical modeling and experimental validation Engineering Structures, pp 319-333 Aslan S Hokmabadi and Behzad Fatahi, 2016 Infuence of Foundation Type on Seismic Performance of Buildings Considering Soil–Structure Interaction International Journal of Structural Stability and Dynamics, Volume Vol 16, pp 1550043-1->1550043-29 Bushra S Albusoda and Lubna A Kh Salem, 2016 The effect of interaction on pile-raft system settlement subjected to earthquake excitation Applied Research Journal, pp 205-214 Chaithra T P and Manogna H N, 2015 Dynamic Soil Structure Interaction Analysis for Piled Raft Foundation International Journal Of Engineering And Computer Science, pp 13601-13605 Chara Ch Mitropoulou and et al, 2016 Influence of soil–structure interaction on fragility assessment of building structures Structures, Volume 6, pp 85-98 Châu Ngọc Ẩn, 2012 Cơ học đất s.l.:NXB Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh Châu Ngọc Ẩn, 2014 Nền móng cơng trình s.l.:NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh Cristina Medina, 2013 Effects of soil-structure interaction on the dynamic properties and seismic response of piled structures Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Issue 53, pp 160-175 76 D Vigneshkumar and B Soundara, 2016 Dynamic soil structure interaction of RC multi storey buildings on different foundations International Journal for Research in Technological Studies, 3(11), pp 6-8 Đoàn Việt Lê, 2008 Nghiêu cứu tương tác động đất - kết cấu tác dụng động đất Đại học Đà Nẵng, pp 181-185 Guillermo M Álamo and et al, 2015 Structure-soil-structure interaction effects on the dynamic response of piled structures under obliquely incident seismic shear waves Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Issue 78, pp 142153 Lương Minh Sang, 2014 Phân tích ứng xử động hệ kết cấu chịu động đất có xét tương tác s.l.:Trường Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh M Ghandil, F Behnamfar, 2015 The near-field method for dynamic analysis of structures on soft soils including inelastic soil–structure interaction Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Issue 75, pp 1-17 Nguyễn Thái & Vũ Cơng Ngữ, 2014 Móng cọc phân tích thiết kế s.l.:NXB Khoa học kỹ thuật Nguyễn Thái Bình, 2016 Lựa chọn giá trị k tính tốn dầm đàn hồi theo mơ hình Winkler Trường Cao đẳng Công nghệ - Kinh tế Thủy lợi Miền Trung Nguyễn Tương Lai, 2017 Nền móng cơng trình xây dựng s.l.:s.n Nguyễn Văn Mỹ and et al, 2010 Nghiên cứu tương tác động đất kết cấu (SSI) lên cầu dây văng chịu tác động động đất theo phương pháp phổ phản ứng tạp chí Khoa học Cơng nghệ, đại học Đà Nẵng, p SỐ (39) Nguyễn Văn Quảng et al, 2006 Nền Và Móng Các Cơng Trình Dân Dụng Công Nghiệp s.l.:Nhà Xuất Xây Dựng Nii Allotey and M Hesham El Naggar, 2008 Generalized dynamic Winkler model for nonlinear soil–structure interaction analysis Can Geotech J, Issue 45, pp 560-573 Pankaj N Shelke and Dr.K.B Ladhane, 2016 Combined effect of soil structure iteraction on frame stiffness of different seismic zones of building International Journal of Advance Research and Innovative Ideas in Education, 2(2), pp 901-910 Phạm Tuấn Anh, 2011 Tính tốn móng bè cọc theo mơ hình hệ số có xét đến độ tin cậy số liệu đất s.l.:Trường ĐH Kiến Trúc Hà Nội 77 S.J Shukla and et al, 2015 A behavioural study of dynamic soil structure interaction for piled raft foundation with variable sub soils by time history FEM model Int J of GEOMATE, pp 1288-1292 Shruti Shukla and et al, 2016 A dynamic behavioural study of structure and foundation for 25 storey structure with variable sub-soils by time history fem model International Conference on Electrical, Electronics and Civil Engineering, Issue 8, pp 28-32 Shukla S J and et al, 2013 A dynamic behavioural study of 25 storey building with piled raft foundation with variable subsoils International Journal of Structural and Civil Engineering Research, 2(1), pp 119-130 Shukla S.J and et al, 2014 A dynamic behavioral study of structure with piled raft foundation by time histories finite element model International Journal of Advance Research In Science And Engineering, 3(3), pp 78-88 TCVN 10304, 2014 Móng cọc - tiêu chuẩn thiết kế s.l., s.n TCVN 10304, 2014 Móng cọc - tiêu chuẩn thiết kế s.l., s.n TCVN 5574, 2012 Kết cấu bê tông bê tông cốt thép - tiêu chuẩn thiết kế chủ biên, tác giả TCVN 5574, 2012 Kết cấu bê tông bê tông cốt thép - tiêu chuẩn thiết kế s.l., s.n TCVN 9362, 2012 Tiêu chuẩn thiết kế nhà cơng trình s.l., s.n Trần Quang Hộ, 2015 Giải pháp móng cho nhà cao tầng s.l.:NXB Đại học Quốc gia TP HCM Võ Phán Hồng Thế Thao, 2015 Phân tích tính tốn móng cọc s.l.:Nhà xuất Đại học Quốc Gia TP HCM William Cheang & et al, 2013 Optimisation of a Piled-Raft foundation system via 3D FEM Geotechnics for Sustainable Development