TÓM tắt một mô hình tính lún của móng cọc có xét đến phân bố của ma sát dọc thân cọc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG DƯƠNG DIỆP THÚY MỘT MƠ HÌNH TÍNH LÚN CỦA MÓNG CỌC CÓ XÉT ĐẾN PHÂN BỐ CỦA MA SÁT DỌC THÂN CỌC CHUYÊN NGÀNH: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG MÃ SỐ 62580211 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÀ NỘI, NĂM 2018 Cơng trình hồn thành trường Đại học Xây dựng Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS Phạm Quang Hưng – Bộ Giáo dục Đào tạo Người hướng dẫn khoa học 2: TS Lê Thiết Trung – Trường Đại học Xây dựng Phản biện 1: GS.TS Đỗ Như Tráng Phản biện 2: GS.TS Trịnh Minh Thụ Phản biện 3: PGS.TS Đoàn Thế Tường Luận án bảo vệ trước hội đồng chấm luận án cấp trường họp tại: Đại học Xây dựng – 55 Giải Phóng – thành phố Hà Nội Vào hồi … giờ… ngày tháng năm 2018 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia - Thư viện Trường Đại học Xây dựng - Bộ môn Cơ học đất – Nền móng - Trường Đại học Xây dựng TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc MỞ ĐẦU MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI - Nghiên cứu đề xuất sử dụng đường cong quan hệ ma sát bên đơn vị huy động chuyển vị cọc (τ-z); đường cong quan hệ sức kháng mũi đơn vị huy động chuyển vị mũi cọc (q-z) từ kết đo thành phần ma sát kháng mũi; - Đề xuất mô hình tính lún cho nhóm cọc có xét đến phân bố ma sát dọc thân cọc - Xây dựng thuật tốn tính tốn cho phương pháp đề xuất viết chương trình tính tốn ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu - Mơ hình tính lún cho móng cọc 2.2 Phạm vi nghiên cứu - Cọc thi công lớp đất đồng phân lớp; - Cọc có độ cứng tiết diện không đổi theo chiều dài thân cọc; - Nền đất bán không gian biến dạng tuyến tính; - Đất đáy đài móng khơng tham gia chịu lực Tồn tải trọng cơng trình cọc chịu; - Không xét đến tượng ma sát âm cọc nhóm cọc làm việc sét yếu; - Không xét đến ảnh hưởng q trình thi cơng cọc PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu lý thuyết: - Tổng quan làm việc nhóm cọc; - Tổng hợp đường cong τ-z q-z cho loại đất đề xuất áp dụng q trình thiết kế móng cọc Việt Nam; - Đề xuất phương pháp tính lún; - Dựa vào phương pháp tính lún đề xuất, tính tốn thử với 03 trường hợp đất so sánh đánh giá trường hợp với phương pháp tính sử dụng Các trường hợp đất giả thiết với mục đích thấy rõ ưu điểm phương pháp đề xuất; - Kiểm nghiệm kết tính tốn từ mơ hình đề xuất với số liệu đo từ thí nghiệm thực kết quan trắc số dự án Việt Nam TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Tổng quan phương pháp tính lún sử dụng Việt Nam giới Từ có định hướng nghiên cứu cho đề tài; - Nghiên cứu đường cong quan hệ ma sát bên đơn vị huy động chuyển vị cọc (τ-z); đường cong quan hệ sức kháng mũi đơn vị huy động chuyển vị mũi cọc (q-z) sử dụng Từ thí nghiệm O’cell thí nghiệm nén tĩnh có gắn đầu đo dọc thân cọc đề xuất việc sử dụng đường cong (τ-z) (q-z) cho số loại đất Việt Nam; - Mô tả phương pháp tính lún có xét đến phân bố thành phần ma sát dọc thân cọc; - Đánh giá ưu nhược điểm phương pháp thông qua kết tính tốn số trường hợp đất giả định điển hình; - Kiểm chứng độ xác phương pháp tính đề xuất việc so sánh kết tính theo phương pháp với kết đo lún cọc đơn nhóm cọc số tác giả công bố tạp chí uy tín lĩnh vực Địa kỹ thuật Các kết đo thực với trường hợp cọc có kích thước địa chất khác nhau; - So sánh kết tính tốn phương pháp với số liệu quan trắc lún số cơng trình Việt Nam NHỮNG ĐĨNG GĨP MỚI CỦA LUẬN ÁN - Xây dựng mơ hình tính lún cho nhóm cọc có xét đến phân bố ma sát dọc thân cọc cách sử dụng đường cong quan hệ ma sát bên đơn vị huy động - chuyển vị cọc (τ-z) đường cong quan hệ sức kháng mũi đơn vị huy động - chuyển vị mũi cọc (q-z) Đồng thời kiến nghị việc áp dụng đường cong cho số loại đất; - Xây dựng chương trình tính tốn lún nhóm cọc theo phương pháp đề xuất CẤU TRÚC LUẬN ÁN Ngoài phần mục lục, danh mục tài liệu tham khảo, cơng trình khoa học cơng bố, hình vẽ, bảng biểu, phần mở đầu, phụ lục, luận án gồm 136 trang, bố cục chương sau: Mở đầu; Chương 1: Tổng quan phương pháp tính lún, mơ hình tương tác cọc – đất; TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc Chương 2: Phân tích so sánh đường cong (t-z) (q-z) số loại đất; Chương 3: Phương pháp tính lún nhóm cọc có xét đến phân bố ma sát dọc thân cọc (SDF); Chương 4: Phân tích đánh giá kết tính lún mơ hình SDF; Kết luận kiến nghị; Danh mục cơng trình cơng bố; Tài liệu tham khảo; Phụ lục tính tốn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH LÚN, MƠ HÌNH TƯƠNG TÁC CỌC – ĐẤT 1.1 TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH LÚN Các kết nghiên cứu cho thấy rằng, tương tác cọc nhóm cọc tương tác cọc đất nên độ lún nhóm sức chịu tải cọc làm việc nhóm cọc có sai khác so với cọc đơn làm việc độc lập Hiệu ứng sinh nhóm cọc cần xem xét nghiên cứu ứng xử thiết kế móng cọc Bên cạnh nghiên cứu chiều sâu vùng ảnh hưởng phần đất mũi cọc phụ thuộc vào kích thước nhóm độ lớn tải trọng Hiện có nhiều mơ hình tính tốn dự báo độ lún nhóm cọc từ đơn giản đến phức tạp Trong đó, phương pháp phổ biến sử dụng để dự báo độ lún kể đến như: 1.1.1 Phương pháp thực nghiệm nửa thực nghiệm Hầu hết phương pháp thực nghiệm xây dựng dựa thí nghiệm thực mơ hình thí nghiệm Phương pháp nửa thực nghiệm có kết hợp tính tốn theo lý thuyết với kết thực nghiệm Các phương pháp kể đến như: Phương pháp tỷ số độ lún, phương pháp dựa vào kết từ thí nghiệm CPT, SPT… 1.1.2 Phương pháp móng quy ước Phương pháp móng quy ước tập trung xác định kích thước móng quy ước mặt phẳng mũi cọc từ xác định ứng suất phụ thêm đất tải trọng cơng trình gây theo Boussiness [42] phương pháp 1:2 Có thể kể đến Tiêu chuẩn Nga SP 24.13330.2011 hay phương pháp Terzaghi – Peck (1948) [82], Fellenius, 1991 [49], [50], [51] TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc 1.1.3 Phương pháp sử dụng hệ số tương tác Theo phương pháp tác giả đưa cách xác định độ lún cọc đơn hệ số tương tác cọc từ xác định độ lún cọc nhóm Các nghiên cứu đưa có xét đến tương tác khác Các nghiên cứu đề xuất tính lún cho nhóm cọc xét đến tương tác kể đến Poulos & Davis, 1980 [73]; Zhang & Lee, 2010 [90]); Hain & Lee (1978) [56]; Randolph & Wroth (1979) [78]; O’Neill & Ha (1982) [69]; Mylonakis & Gazetas (1998) [66] 1.1.4 Phương pháp số Phương pháp số sử dụng tốn Địa kỹ thuật kể đến phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) phương pháp sai phân hữu hạn (FDM) Phương pháp FEM FDM phương pháp số để giải toán mơ tả phương trình vi phân riêng phần với điều kiện biên cụ thể 1.2 MƠ HÌNH TƯƠNG TÁC CỌC – ĐẤT 1.2.1 Một số giả thiết mơ hình tương tác cọc – đất đường cong τ-z q-z Cọc giả thuyết tiếp xúc với đất xung quanh toàn chiều dài thân cọc Chiều sâu chôn cọc tổng chiều dài cọc Cọc có trục thẳng đứng (trục Z có chiều dương hướng xuống) chịu tải tâm đầu cọc P0 Các chuyển vị song song với trục cọc ký hiệu z có dấu dương theo chiều dương phương trục Z Vật liệu cọc giả thuyết đàn hồi tuyến tính tất mức tải trọng chất tải Nền đất xung quanh cọc coi gồm lớp đất đồng Trong hầu hết trường hợp, ảnh hưởng không đồng lớp địa chất theo phương ngang tính cách ước lượng 1.2.2 Các đường cong τ-z cho cọc đất cát tác dụng tải trọng nén Đường cong τ-z Coyle & Sulaiman (1967) [46] đề xuất đường cong τ-z Các tác giả tiến hành thí nghiệm cọc nhỏ cát tương quan kết thí nghiệm phòng với kết trường cọc cát Hiện có nhiều đường cong τ-z nghiên cứu phát TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc triển kể đến như: Vijayvergiya (1977) [88]; Kraft, Ray & Kagawa (1981) [57]; Mosher (1984) [63]; Briaud & Tucker (1984) [40]; API (1993) [36]; Zhang He (2010) [90] 1.2.3 Các đường cong τ-z cho cọc đất sét Từ kết thí nghiệm nén tĩnh cọc đất sét kết thí nghiệm phịng mô tả hệ cọc – đất, Coyle & Reese [45] đề xuất đường cong truyền tải trọng Vijayvergiya [88] Kraft, Ray & Kagawa [57] đường cong τ-z cọc làm việc cát sử dụng cho cọc đất sét Aschenbrener & Olson [37] dựa kết thí nghiệm nén tĩnh trường cọc hạ đất sét để tìm mối quan hệ tải trọng chuyển vị cọc với đặt trưng đất khác Các phân tích phần tử hữu hạn sai phân hữu hạn Heydinger & O'Neill [54] thực để xây dựng đường cong τ-z cọc đất sét 1.2.4 Phản lực mũi cọc Mosher (1984) [63], [64] mở rộng nghiên cứu Coyle & Castello (1981) [47] để xác định mối quan hệ q-z cho cọc cát Briaud & Tucker [41] đưa cách tính tốn xuất ứng suất dư mũi cọc q trình thi cơng Vijayvergiya [88] đề nghị đường cong q-z cho cọc làm việc cát sử dụng cho cọc đất sét Đường cong Zhang He [90] khuyến cáo sử dụng chung cho đất cát đất sét 1.3 TĨM LƯỢC CHƯƠNG Qua việc trình bày số phương pháp tính tốn cơng bố ngồi nước tính tốn lún móng cọc cho thấy: Các cơng thức thực nghiệm có ưu điểm đơn giản dễ sử dụng phụ thuộc vào kích thước hình học nên áp dụng tính tốn sơ bộ; Phương pháp móng quy ước thích hợp với móng với số lượng cọc nhỏ; Phương pháp số cho phép mơ hình tốn tổng thể xem phương pháp tốt Tuy nhiên, việc tính tốn thơng qua phần mềm sử dụng phương pháp số phụ thuộc mô hình thơng số đầu vào cho mơ hình địi hỏi người kỹ sư phải có nhiều kinh nghiệm; Phương pháp hệ số tương tác xét số tương tác nhóm cọc từ độ lún cọc đơn để suy độ lún nhóm cọc Việc cộng tác dụng chuyển vị địi hỏi đất bên mũi cọc phải đồng Nhiệm vụ đặt cho luận án vấn đề cần giải sau: TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc - Đưa phương pháp tính lún dựa phân bố thành phần ma sát dọc thân cọc; Nghiên cứu việc sử dụng đường cong t-z q-z dựa thí nghiệm O’cell; Kiểm nghiệm phương pháp đề xuất; Xây dựng chương trình tính tốn lún nhóm cọc theo phương pháp đề xuất CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH ĐƯỜNG CONG τ-z VÀ q-z VỚI MỘT SỐ LOẠI ĐẤT NỀN 2.1 MỘT SỐ ĐỊA ĐIỂM THÍ NGHIỆM Dựa vào số liệu từ thí nghiệm nén tĩnh thí nghiệm O’cell có gắn đầu đo biến dạng dọc thân cọc số cơng trình Hà Nội như: Cơng trình Vietinbank Tower – Bắc Thăng Long [16], [21], [22]; Cơng trình Khách sạn Dầu khí – Từ Liêm [14]; Cơng trình IndoChina – Xn Thủy Cầu Giấy [14]; Cơng trình U Silk city – Văn Khê – Hà Đơng [19], [20]; Cơng trình Pearl Phương Nam Towers – Trường Chinh – Thanh Xn [17], [18]; Cơng trình Pacific plaza – Lý thường Kiệt – Hoàn Kiếm [14]; Đề tài cấp thành phố Hà Nội, “Xác định sức kháng ma sát đơn vị thành cọc khoan nhồi cọc Barette cho số loại đất điển hình Hà Nội” với kết đo cơng trình khác (Nguyễn Bảo Việt, Phạm Quang Hưng - 2014) [23] Từ số liệu thí nghiệm số cơng trình nêu trên, tác giả so sánh với đường cong τ-z q-z sử dụng để lựa chọn đường cong phù hợp cho đất khu vực Hà Nội 2.2 SO SÁNH ĐƯỜNG CONG τ-z VÀ q-z VỚI MỘT SỐ LOẠI ĐẤT 2.2.1 Đối với đường cong τ-z - Với đất dính, hầu hết đường cong khảo sát cho kết sức kháng ma sát bên đơn vị lớn tương đương với giá trị sức kháng cắt khơng nước Để tính tốn thiết kế sử dụng đường cong theo Vijayvergiya [88] Heydinger & O’Neill [54] có bổ sung thêm điều kiện tỷ số chuyển vị/đường kính cọc thiên an tồn 0,6% theo Hồng Thanh Hải [14] - Đối với đất cát hầu hết mơ hình đề xuất giá trị τu từ 47 kPa đến 115 kPa phù hợp với đất Hà Nội Trong trường hợp khơng có thí nghiệm sử dụng giá trị τu theo khuyến cáo Có thể sử dụng đường cong theo API [36] Vijayvergiya [88] phù hợp TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc với đất cát Hà Nội Với giá trị zu mơ hình đề xuất dựa thí nghiệm cọc có đường kính nhỏ nên sử dụng đường cong có điều chỉnh dựa vào tỷ số chuyển vị/đường kính cọc Từ phân tích khuyến cáo tỷ số khoảng 0,65% với đất cát có góc ma sát ϕ = (15o-20o), khoảng 0,55% với đất cát có góc ma sát ϕ = (20o-30o) 0,4% với đất cát có góc ma sát ϕ = (30o-35o) - Đối với đất cuội sỏi lẫn cát cát lẫn cuội sỏi từ số liệu thí nghiệm giá trị ma sát bên từ 80 kPa đến 250 kPa Có thể sử dụng đường cong theo API [36] Vijayvergiya [88] với chuyển vị zu khoảng từ - 5mm - Với cuội sỏi vài địa điểm thí nghiệm Hà Nội giá trị ma sát bên đơn vị lớn khoảng từ 200 kPa đến 400 kPa Có thể sử dụng mơ hình theo API [36] Vijayvergiya [88] với chuyển vị zu khoảng từ - 5mm 2.2.2 Đối với đường cong q-z - Từ số liệu thí nghiệm cho cuội sỏi, cuội sỏi lẫn cát thấy tỷ số zu/D với cuội sỏi, cuội sỏi lẫn cát Hà Nội nằm khoảng từ 3% đến 7% phù hợp - Có thể sử dụng đường cong Vijayvergiya [88] với số mũ 1/1,5 - Do số lượng cọc thí nghiệm cịn hạn chế kết chưa hoàn toàn đại diện cho đất cuội sỏi, cuội sỏi lẫn cát Hà Nội CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP TÍNH LÚN CÓ XÉT ĐẾN SỰ PHÂN BỐ CỦA MA SÁT DỌC THÂN CỌC (SDF) 3.1 PHƯƠNG PHÁP TÍNH LÚN (SDF) Để xác định độ lún móng cọc, phương pháp SDF phân phối tải trọng tác dụng lên cọc thông qua đường cong τ-z q-z thành lực ma sát đặt trọng tâm đoạn cọc phản lực mũi đặt mũi cọc, lực đặt lòng đất Dựa vào tọa độ cọc mặt để đặt lực lòng đất thành mơ hình ba chiều Sử dụng cơng thức tính tốn ứng suất với lực tập trung đặt lòng đất Mindlin (1936) [62] để xác định ứng suất điểm gây lịng đất cọc gây Q trình phân phối ma sát dọc thân cọc tính ứng suất xét đến tương tác cọc đất Khi tính ứng suất lịng đất theo Mindlin xét tới TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc tương tác cọc đến đất Hình 3.1 mơ tả q trình phân phối lực dọc cọc đơn mơ hình 3D 3.1.1 Giả thiết tính tốn phương pháp: - Giả thiết cọc chịu tồn tải trọng cơng trình đất đài cọc không tham gia chịu lực; - Nền đất xem bán không gian biến dạng tuyến tính; 3.1.2 Các thơng số đầu vào: + Điều kiện địa chất bao gồm số lượng lớp đất, tên đất, chiều dày lớp đất, cao độ mực nước ngầm, đường cong τ-z q-z, hệ số poisson, E lớp đất; + Thông số cọc bao gồm loại Hình 3-1 Phân phối lực dọc cọc, kích thước cọc, chiều dài cọc mơ hình 3D cọc, kích thước móng cọc bố phương pháp SDF trí cọc đài; + Tải trọng tác dụng lên đài móng; + Các thơng số khai báo để tính tốn kích thước đoạn cọc, chuyển vị giả thiết, số lượng lần tính lặp 3.1.3 Các bước tính tốn: Bước 1: Xác định lực tác dụng lên cọc Bước 2: Xác định đường cong τ-z q-z cho lớp đất Bước 3: Chia cọc thành đoạn nhỏ Chia cọc thành n đoạn cọc nhỏ có chiều dài dh (dh = L/n) đảm bảo đoạn cọc nằm phạm vi lớp đất biến dạng đoạn cọc xem không đổi Bước 4: Phân phối lực dọc cọc Để phân phối lực P0,j cọc thành thành phần ma sát dọc thân cọc Fi,j (lực ma sát ứng với đoạn cọc thứ i cọc j) đặt trọng tâm đoạn cọc sức kháng mũi Pt,j (kháng mũi cọc j) mũi cọc, ta dựa đường cong τ-z q-z thể quan hệ ma sát TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc Lặp lại q trình tính với đoạn cọc bên tính lực tác dụng lên đầu cọc ứng với chuyển vị ban đầu z1 P0,1 xác định lực đoạn cọc P0,j P0,j P0,j τ0 τ0 τ-z P1 Fi P1 τ1 τ1 τ-z Mặt đoạn cọc Mặt đoạn cọc … P2 P1,n τ–z q–z τn τn P1,t Đoạn mũi cọc Pt b) a) (b) (a) (c)c) Hình 3-6 Phân phối lực dọc thân cọc (a) Các đường cong τ-z q-z; (b) Chia đoạn cọc; (c) Kết phân phối lực cọc + So sánh giá trị P0,1 với giá trị P0,j ban đầu Nếu P0,1 = P0,j, kết thu lực ma sát bên đặt trọng tâm đoạn cọc, sức kháng mũi cọc chuyển vị S1 đầu cọc (tương ứng với chuyển vị đoạn cuối cùng); Nếu P0,1 < P0,j tăng chuyển vị giả thiết lên z2 = 2z1, tính tốn với chuyển vị z2 giá trị P0,2 P0,1 ≥ P0,j kết thúc vịng lặp khơng lại tiếp tục tăng lên giá trị lên z3 = 3z1, z4 = 4z1… zk = kz1 (tại vòng lặp giá trị chuyển vị cộng thêm lần) tính lặp tìm giá trị P0,i ≥ P0,j kết thúc vịng lặp Khi tìm bước lặp thứ i thỏa mãn điều kiện Pi,0 ≥ P0 lấy giá trị thành phần ma sát kháng mũi bước thứ i i-1 Nội suy để lấy thành phần ma sát ứng với lực P0,j Nếu từ chuyển vị z1 mà P0,1 > P0,j, giả thiết lại chuyển vị z1 z1 nhỏ (nhỏ 10-8 mm) mà P0,1 lớn P0,j, lúc bỏ qua sức kháng mũi tính với thành phần ma sát đoạn cọc loại bỏ thành phần ma sát đoạn cọc tìm vị trí mà P0,1 ≤ P0,j Trường hợp xảy 10 TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc lực tác dụng lên cọc nhỏ, thành phần ma sát lớp đất bên huy động đủ phần ma sát mũi bên không làm việc Tuy nhiên trường hợp xảy với chuyển vị mũi giả thiết ban đầu chọn bé 10-8 mm nên vòng lặp đầu gần sức kháng mũi Bước 5: Mơ hình lực tập trung đặt lòng đất cho cọc Từ bước xác định lực tác dụng lên cọc Trong trường hợp tải trọng tác dụng lên cọc điều kiện địa chất phạm vi cọc từ lực tập trung Fi,j Pt,j tính tốn cọc đơn áp dụng cho tất cọc nhóm Dựa vào khoảng cách bố trí cọc theo phương x phương y mơ hình ba chiều với lực tập trung đặt trọng tâm đoạn cọc lòng đất (hình 3.6c) Như trường hợp cần phân phối lực ma sát dọc thân cọc cho cọc áp dụng cho tất cọc Trong trường hợp tải trọng lên cọc, chiều dài cọc khác và/hoặc địa chất phạm vi đài cọc thay đổi trình phân phối tải trọng phải thực m lần (tương ứng với số lượng cọc) từ bước đến bước Sau phân phối tải trọng cho cọc ta lực ma sát Fi,j (của đoạn cọc i thuộc cọc thứ j) đặt trọng tâm đoạn cọc i, lực Pt đặt mũi cọc Dựa vào khoảng cách bố trí cọc theo phương x phương y mơ hình ba chiều với lực tập trung đặt trọng tâm đoạn cọc lòng đất Bước 6: Tính tốn ứng suất Sử dụng phương pháp tính ứng suất với lực đặt lòng đất theo Mindlin [62] để xác định ứng suất gây lún Cách xác định sau: - Sau xác định thành phần ma sát Fi,j đặt trọng tâm đoạn cọc chia lực tập trung Pt,j mũi cọc, dựa vào tọa độ m cọc móng để mơ hình khơng gian Lựa chọn điểm cần tính ứng suất tâm đài điểm khác - Để xác định ứng suất gây lún ta sử dụng phương pháp Mindlin [62] với giả thiết đất bán không gian biến dạng tuyến tính theo cơng thức 3.5 m n P (Fi, j ,1 − Fi, j ,2 + Fi, j ,3 + Fi, j, + Fi, j,5 ) j =1 8π (1 − υ) σ z = ∑∑ i =1 (3.5) Trong đó: Các giá trị Fi,j,1 đến Fi,j,5 xác định theo Mindlin [62] tương ứng với cọc thứ i đoạn cọc thứ j 11 TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc Bước 7: Tính lún Sau có biểu đồ phân bố ứng suất đất (dưới mũi cọc), tiến hành tính lún theo phương pháp phổ biến Độ lún đất mũi cọc S2 3.1.4 Một số nhận xét phương pháp SDF Phương pháp SDF phương pháp dựa đường cong τ-z q-z để phân phối thành phần ma sát dọc chiều dài thân cọc sức kháng mũi cọc Từ tính ứng suất gây lún vị trí đất Phương pháp có xét đến tương tác cọc – trạng thái ứng suất – biến dạng Với phần lớn trường hợp xem chiều dài cọc, lực tác dụng lên đầu cọc sử dụng phương pháp SDF trường hợp tính tốn đơn giản thời gian tính tốn nhanh Trong số trường hợp nhóm cọc có kích thước lớn sử dụng phần mềm Sap2000 để phân phối tải lên đầu cọc, chiều dài cọc lúc khác địa chất phạm vi cọc thay đổi Lúc phải phân phối thành phần ma sát kháng mũi m lần (với m số lượng cọc nhóm) Với trường hợp thời gian tính tốn khối lượng khai báo lớn Như vậy, phương pháp SDF không bị giới hạn chiều dài cọc hay địa chất phạm vi nhóm cọc thay đổi Khả áp dụng phương pháp SDF cao khơng địi hỏi nhiều thơng số tính tốn Các đường cong τ-z q-z sử dụng mơ hình lý thuyết có kết thực nghiệm cho kết tính tốn tối ưu Phương pháp SDF tồn số nhược điểm tính toán ứng suất gây lún lún theo quan điểm bán khơng gian biến dạng tuyến tính kết phụ thuộc lớn lựa chọn đường cong τ-z q-z Tuy nhiên, dù khơng có đường cong τ-z q-z từ thí nghiệm, việc lựa chọn đường cong τ-z q-z theo khuyến cáo nghiên cứu có cho kết tốt 3.2 XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH LÚN THEO PHƯƠNG PHÁP SDF 3.2.1 Cơ sở khoa học, mục đích lựa chọn ngơn ngữ lập trình Chương trình tính SeDiF 1.0 xây dựng nhằm tự động hóa bước tính tốn lập, xây dựng giao diện đồ họa, đưa vào chương trình kết nghiên cứu luận án đường cong τ-z q-z, tính tốn ứng suất gây lún tính lún cho nhóm cọc Giúp 12 TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc cho việc tính tốn thiết kế nhanh hiệu Ngôn ngữ lập trình sử dụng để viết chương trình tính tốn lún cho nhóm cọc theo phương pháp SDF Visual Basic.net Ngơn ngữ với nhiều tiện ích sử dụng môi trường net, giao diện trực quan… 3.2.2 Chức giao diện chương trình SeDiF 1.0 3.2.2.1 Các chức chương trình SeDiF 1.0 Mơ đun Tập tin: Cho phép thiết lập mới, mở file tính tốn có sẵn, lưu file tính tốn lưu file mới, chương trình Dữ liệu: Nhập liệu để tính tốn bao gồm: + Nền đất; q-z; τ-z; thông số cọc: Nhập thông tin hình dạng cọc (cọc trịn, vng, vành khun) vật liệu cọc (bê tông, thép hay bê tông cốt thép), tiết diện cọc, vật liệu bố trí cốt thép cọc (nếu cọc bê tông cốt thép), chiều dài cọc; Thơng số đài cọc Tính ứng suất: Thơng số để chạy chương trình; Phân phối ma sát lên cọc; Vẽ đồ thị ma sát, đồ thị lực dọc; Tính ứng suất đồ thị ứng suất Tính lún: Tính tốn theo phương pháp Egorov; Steinbrenner; Tính tốn theo nén lún chiều; Tính tốn lún cố kết Trợ giúp: Phần trợ giúp chương trình hướng dẫn cách sử dụng phần mềm giải thích thơng số 3.2.4.2 Một số giao diện chương trình SeDiF 1.0 Hình 3-20 Nhập liệu địa chất Hình 3-25 Tính tốn ứng suất CHƯƠNG PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ TÍNH LÚN CỦA PHƯƠNG PHÁP SDF 4.1 TÍNH TỐN VỚI TRƯỜNG HỢP GIẢ ĐỊNH NỀN ĐẤT 13 TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc (2) Cát chặt vừa (1) Sét dẻo mềm, dẻo chảy 6m 20m (2) Cát chặt vừa c) 26m b) 26m a) 10m Xét hai mơ hình tính tốn: Nhóm 16 cọc; nhóm cọc Các cọc có kích thước 400x400mm, khoảng cách cọc 1,2m (3D) Tải trọng tác dụng lên cọc 100 Xét toán: (BT1) Nền đồng lớp (2); (BT2) Nền có lớp đất yếu (1) nằm mũi cọc 6m; (BT3) Nền có lớp yếu lớp (1) dày 10m mũi cọc cắm vào lớp đất tốt (2) với chiều dài 20m Cả ba toán đất xét tính tốn với trường hợp móng có số lượng cọc 16 cọc cọc (1) Sét dẻo mềm, dẻo chảy (a) Nền đồng (b) Nền lớp tốt – xấu (2) Cát chặt vừa (c) Nền lớp xấu – tốt Hình 4-3 Các trường hợp đất tính tốn - Kết tính lún Bảng 4-2 Kết tính lún cho mơ hình (móng 16 cọc) Nền đất SP (mm) Mosher (mm) Vijayvergiya (mm) BT 30,2 5,4 BT 167,8 5,4 BT 32,0 5,3 - Bảng 4-3 Kết tính lún cho mơ hình (móng cọc) Nền đất SP (mm) Mosher (mm) Vijayvergiya (mm) BT 11,3 1,9 BT 29,5 1,9 BT 11,3 1,94 - Một số nhận xét + Sự phân phối ma sát cọc ảnh hưởng lớn tới ứng suất gây lún độ lún Cụ thể với đường cong τ-z khác nhau, giá trị ma sát cực đại τu chuyển vị lớn zu đường cong theo Mosher Vijayvergiya có sai khác nên ứng suất gây lún có chênh lệch + Ứng suất gây lún tính theo phương pháp đề xuất trường hợp nhỏ nhiều so với phương pháp tính theo móng 14 TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc khối quy ước Sự sai khác tăng dần tăng số lượng cọc Điều giải thích việc mở rộng móng khối quy ước góc ϕ/4 làm giảm đáng kể ứng suất gây lún với đài cọc nhỏ + Bài toán (BT1) tốn (BT2) có kết phân phối thành phần ma sát dọc thân cọc hai trường hợp cọc nằm lớp đất số (2) Ứng suất thân hai trường hợp chênh lệch không đáng kể Với trường hợp đài cọc giới hạn tính lún khoảng 34m tính theo SP [28] với BT2 có khoảng 2m thuộc lớp đất số (2) nằm phạm vi tính lún BT1 BT2 có chênh lệch độ lún tính theo SP [28] tính theo phương pháp SDF tắt lún phía lớp đất số (2) Với trường hợp đài 16 cọc khác biệt lớn Nếu tính theo phương pháp SDF khoảng 30,5m đất tắt lún lớp đất yếu độ sâu 32m Điều có nghĩa trường hợp lớp đất yếu khơng bị lún Nếu tính theo SP [28] giới hạn tính lún độ sâu gần 42m lúc tính lún phải tính độ lún lớp đất yếu Độ lún tính tốn trường hợp lên đến 16,8cm + Kể trường hợp đất bên yếu (BT 3) ma sát huy động làm giảm đáng kể độ lún nhóm/bè cọc 4.2 KIỂM NGHIỆM PHƯƠNG PHÁP SDF SO VỚI CÁC MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM THỰC 4.2.1 Kết thí nghiệm Yasunori Koizumi 3d 3d Yasunori Koizumi (1967) [56] thí nghiệm phân tích ảnh 3d hưởng đất xung quanh 3d hạ cọc so sánh độ lún cọc đơn 10 nhóm cọc Cọc đơn thí τ (kPa) nghiệm cách nhóm cọc 4,2m Các 1.3m 20 kPa cọc thí nghiệm cọc thép có đường 1.7m Cát bụi 24 kPa kính 300mm dày 1,6mm; chiều dài 24 kPa 5,55m Khoảng cách cọc Bùn sét 40 kPa 900mm từ tâm đến tâm (3D) Đài 3.85m 30 kPa cọc cách mặt đất 1,3m đảm bảo tải 25 kPa trọng truyền tồn lên cọc Cọc đơn có số hiệu 1, cọc đài Hình 4-11 Mặt bố trí đánh số từ đến 10 Hình 4.11 cọc thể mặt bố trí cọc max 15 TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc Các đường cong τ-z mô tả hình vẽ 4.15 với chuyển vị lớn zu 5mm Đường cong q-z mơ tả hình 4.16 với chuyển vị lớn 3% đường kính cọc 25 20 20 15 15 τ (kPa) τ (kPa) 25 10 10 t-z độ sâu 0,5m - 1,5m t-z độ sâu 0m - 0,5m 5 0 10 Chuyển vị z (mm) 15 20 a) τ-z độ sâu 0m – 0,5m 10 Chuyển vị z (mm) 15 20 b) τ-z độ sâu 0,5m – 1,5m 30 35 25 30 25 τ (kPa) 20 τ (kPa) 15 20 15 10 t-z độ sâu 1,5m - 2,5m 10 t-z độ sâu 2,5m - 3,5m 5 0 10 Chuyển vị z (mm) 15 20 0 c) τ-z độ sâu 1,5m – 2,5m 10 Chuyển vị z (mm) 15 20 d) τ-z độ sâu 2,5m – 3,5m 40 30 35 25 30 20 τ (kPa) τ (kPa) 25 20 15 15 10 t-z độ sâu 3,5m - 4,5m 10 t-z độ sâu 4,5m - 5,5m 5 0 10 15 20 0 Chuyển vị z (mm) 10 Chuyển vị z (mm) 15 20 e) τ-z độ sâu 3,5m – 4,5m f) τ-z độ sâu 4,5m – 5,5m Hình 4-15 Mơ hình τ-z theo Vijayvergiya (1977) [88] 16 TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc 250 q (kPa) 200 150 100 q-z độ sâu 5,5m 50 0 10 15 20 Chuyển vị z (mm) Hình 4-16 Mơ hình q-z theo Vijayvergiya (1977) 4.2.2 So sánh đánh giá Do tọa độ cọc trùng với trọng tâm đáy móng nên tính tốn ứng suất chọn vị trí cách trọng tâm móng 10-4 mm Sau tính tốn ứng suất phân bố đáy móng độ lún tính tốn theo phương pháp Berardi & Lancellotta (1991) [39] Mô đun đàn hồi Es 520 lần giá trị sức kháng cắt trung bình lớn đất – theo Roberto Cairo (2006) [78] Hình 4.17 4.18 thể ma sát bên huy động lực dọc cọc Phân bố ma sát bên (kN/m2) 10 20 30 40 0 Phân bố ma sát bên (kN/m2) 50 100 150 200 P=154 kN P=145 kN P=133,3 kN P=100 kN P=66,67 kN P=33,33 kN Độ sâu (m) Độ sâu (m) 3 P=154 kN P=145 kN 4 P=133,3 kN P=100 kN P=66,67 kN 5 6 Hình 4-17 Phân bố ma sát bên huy động cọc P=33,33 kN Hình 4-18 Phân bố lực dọc cọc 17 TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc Kết tính lún theo phương pháp đề xuất SDF sử dụng đường cong τ-z q-z theo Vijayergiya [88] thể hình 4.19 Các kết tính tốn từ mơ hình so sánh với số liệu đo từ thí nghiệm Yasunori Koizumi [56] kết tác giả Roberto Cairo [78] Roberto Cairo [78] sử dụng máy ly tâm để xác định kiểm nghiệm kết đo Koizumi [56] 200 400 Tải trọng (kN) 600 800 1000 1200 1400 1600 Chuyển vị - (mm) 10 Kết đo theo Koizumi (1967) 15 Kết theo Robert Cairo (2006) 20 Kết tính theo phương pháp SDF sử dụng t-z Vijayvergiya (1977) 25 Hình 4-19 So sánh kết thí nghiệm Koizumi, kết tính Robert Cairo kết tính theo phương pháp SDF Sử dụng phương pháp đề xuất để tính tốn dự báo lún nhóm cọc với đường cong τ-z q-z theo Vijayvergiga [88] Kết cho thấy rằng: - Ở giai đoạn tải trọng nhỏ kết từ phương pháp đề xuất tỏ phù hợp với kết đo thực tế độ lún nhóm cọc - Khi cấp tải trọng cao có sai khác kết tính theo phương pháp đề xuất kết đo lún nhóm cọc Kết thu từ phương pháp SDF cho chuyển vị nhỏ so với kết Koizumi [56] Nguyên nhân đường cong τ-z thường đề xuất với giá trị zu nhỏ vài mm nên với chuyển vị nhỏ huy động tồn sức kháng ma sát Trong đường cong q-z để xác định khó khăn mà trường hợp cấp tải trọng lớn chủ yếu làm việc thành phần sức kháng mũi Bên cạnh giai đoạn biến dạng dẻo cọc bị trượt đất lúc toàn tải trọng mũi chịu phương pháp SDF chưa mô tả làm việc giai đoạn 18 TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc 4.3 DỰ ÁN CHUNG CƯ TẠI KHU ĐÔ THỊ MỚI VĂN GIANG, HƯNG YÊN 4.3.1 Giới thiệu dự án điều kiện địa chất Dự án chung cư 1A-01 xây dựng phía Bắc khu thị Văn Giang- Hưng Yên, có chức chủ yếu làm hộ khu trung tâm thương mại tầng Do yêu cầu hàng đầu dự án tính an tồn cao mà đảm bảo thỏa mãn yêu cầu thẩm mỹ kiến trúc tính tối ưu kinh tế kỹ thuật Chung cư cao tầng 1A-01 gồm có tháp nhà Tower Tower 3, tháp gồm khối nhà: 25 tầng-22 tầng-22 tầng với kích thước khối (BxLxH): 43,57m x 83,39m x 84,3m Tower gồm khối nhà: 19 tầng – 19 tầng với kích thước tổng 36,80m x 55,91m x 66,30m Trong phạm vi nghiên cứu tác giả tính tốn với tháp 1, Chiều cao khối nhà tầng 1, tầng hầm để xe tầng điển hình 6m; 4,5m 4,2m Tháp Tháp Tháp Tháp Tháp Hình 4-68 Mặt bố trí tháp Theo báo cáo kết Khảo sát địa chất cơng trình “Liên hiệp khảo sát xử lý móng cơng trình” thực tháng 10 năm 2009 [3] Mực nước ngầm có cao độ từ +2,82 đến +3,35m Căn theo điều kiện địa chất địa chất thủy văn, cơng trình xây dựng khu vực địa tầng phức tạp, mực nước ngầm gần sát mặt đất tự nhiên Cơng trình nằm gần sơng Hồng, đất xuất dịng chảy ngầm Do đó, giải pháp đơn vị thiết kế đưa sử dụng phương án móng cọc BTCT 45x45cm dự ứng lực dài 32m (gồm đoạn cọc 16,0m) Các cọc liên kết làm việc đài móng bè bê tơng cốt thép dày 2,0m 4.3.2 Kết tính tốn Kết tính tốn lực dọc cọc ma sát bên cọc với tháp thể hình 4.74 4.75 19 TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc Ma sát bên (kN/m2) Ma sát bên (kN/m2) 50 100 150 5 10 10 Độ sâu (m) Độ sâu (m) 15 20 40 60 80 100 15 20 20 25 25 30 30 35 35 a) Hố khoan B1 b) Hố khoan B3 Hình 4-74 Ma sát huy động dọc thân cọc tháp Lực dọc (kN) Lực dọc (kN) 400 800 1200 1600 5 10 10 Độ sâu (m) Độ sâu (m) 0 15 800 1200 1600 15 20 20 25 25 30 30 35 35 a) Hố khoan B1 400 b) Hố khoan B3 Hình 4-75 Đồ thị lực dọc cọc tháp 20 TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc Ứng suất gây lún mũi cọc trọng tâm đài thể hình 4.76 50 Ứng suất (kPa) 100 150 200 32 34 36 Độ sâu (m) 38 40 42 44 46 48 50 52 b) Hố khoan B3 a) Hố khoan B1 Hình 4-76 Ứng suất đất - tháp Bảng 4-21 So sánh kết tính lún tháp 1, số liệu quan trắc Móng/ Hố khoan Tower 1/B1 Tower 1/B3 Tower 3/B8 Móng quy ước (cm) 11,95 16,12 15,26 Phần mềm Plaxis (cm) 14,1 17,2 16,6 Vesic (cm) 9,5 9,5 9,5 SDF (cm) 4,06 7,85 7,4 Quan trắc (cm) 1,75 1,75 2,15 4.4 TÓM LƯỢC CHƯƠNG Trong chương tập trung vào việc so sánh đánh giá phương pháp SDF thông qua trường hợp: 1) so sánh với số toán giả thiết; 2) so sánh với kết đo đạc từ thí nghiệm; 3) so sánh với kết quan trắc 02 dự án lớn sử dụng móng cọc Việt Nam Một số kết luận đưa sau: + Sự phân phối ma sát cọc ảnh hưởng lớn tới ứng suất gây lún độ lún Cụ thể với đường cong τ-z khác nhau, giá trị ma sát cực đại chuyển vị lớn đường cong khác nên ứng suất gây lún có chênh lệch; + Ở giai đoạn tải trọng nhỏ kết từ phương pháp SDF tỏ phù hợp với kết đo thực tế độ lún nhóm cọc Khi cấp tải trọng 21 TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc cao có sai khác phương pháp SDF kết đo lún nhóm cọc Tuy nhiên giai đoạn biến dạng dẻo gần không xuất thực tế làm việc móng cọc nên áp dụng phương pháp SDF để tính tốn thiết kế; + So sánh kết tính tốn theo phương pháp SDF số liệu quan trắc có sai khác Nguyên nhân phương pháp SDF chưa mơ tả hồn tồn tốn thực Mặc dù có sai khác, kết tính tốn sử dụng kết phương pháp SDF chấp nhận KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ CÁC KẾT LUẬN Nghiên cứu phương pháp tính lún cho móng cọc có ý nghĩa thực tiễn việc dự báo theo trạng thái giới hạn biến dạng Một số dự báo biến dạng cho lựa chọn phương án thiết kế tối ưu Từ kết nghiên cứu, luận án rút kết luận sau: + Để tính tốn thiết kế sử dụng đường cong τ-z theo Vijayvergiya [88] Heydinger & O’Neill [54] đất dính Sức kháng ma sát bên đơn vị lớn tương đương với giá trị sức kháng cắt khơng nước bổ sung thêm điều kiện tỷ số chuyển vị lớn nhất/đường kính cọc khoảng 0,6% theo Hồng Thanh Hải [14] Đối với đất rời sử dụng đường cong τ-z theo API [36] Vijayvergiya [88] Sức kháng ma sát bên đơn vị lớn τu từ 47 kPa đến 115 kPa bổ sung thêm điều kiện tỷ số chuyển vị lớn nhất/đường kính cọc khoảng 0,65% với đất cát có góc ma sát ϕ = (15o-20o), khoảng 0,55% với đất cát có góc ma sát ϕ = (20o-30o) 0,4% với đất cát có góc ma sát ϕ = (30o-35o) + Có thể sử dụng đường cong q-z theo Vijayvergiya [88] với số mũ 1/1,5 tỷ số zu/D với cuội sỏi, cuội sỏi lẫn cát nằm khoảng từ 3% đến 7% phù hợp + Phương pháp SDF đề xuất dựa đường cong τ-z q-z để phân phối thành phần ma sát dọc chiều dài thân cọc sức kháng mũi cọc Từ tính ứng suất gây lún vị trí đất Phương pháp có xét đến tương tác cọc – trạng thái ứng suất – biến dạng; + Xây dựng chương trình tính tốn theo phương pháp SDF có giao diện trực quan, dễ sử dụng cho kết tin cậy; 22 TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc + Khi tính tốn kiểm nghiệm phương pháp SDF với hầu hết mô hình thí nghiệm thực, giai đoạn biến dạng nhỏ kết tính từ phương pháp SDF khơng sai khác nhiều so với kết thí nghiệm giai đoạn biến dạng lớn với cấp tải trọng lớn có sai khác Tuy nhiên giai đoạn biến dạng dẻo không xuất thực tế làm việc móng cọc cơng trình Vì phương pháp SDF phù hợp để tính tốn thiết kế lún cho móng cọc; + Khả áp dụng phương pháp SDF cao khơng địi hỏi nhiều thơng số tính tốn KIẾN NGHỊ PHẠM VI ÁP DỤNG CỦA ĐỀ TÀI Việc đề xuất sử dụng phương pháp tính lún chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố Phạm vi ứng dụng hợp lý phương pháp điều kiện sau: - Phương pháp phù hợp cho nhóm cọc cho đất đồng nhiều lớp; - Cọc đài có độ cứng tương đối đồng cọc bê tông, cọc bê tông cốt thép, cọc thép; - Không xét đến tượng ma sát âm cọc nhóm cọc làm việc sét yếu HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN ÁN Hướng phát triển luận án tồn tại, hạn chế mà điều kiện cho phép luận án chưa xét đến được, cần nghiên cứu phát triển tiếp theo, là: + Nghiên cứu ảnh hưởng đất đáy đài; + Nghiên cứu để đưa đề xuất tốt đường cong τ-z q-z cho loại đất Việt Nam; + Nghiên cứu để xét đến tương tác cọc – cọc làm thay đổi độ lún thân cọc từ phân bố ma sát, mũi thay đổi quay lại tác động lại lên độ lún + Nghiên cứu áp dụng cho vật liệu cọc khác DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ Bài báo tiếng Việt Một mơ hình tính lún cho nhóm cọc có xét đến phân bố ma sát dọc thân cọc Tạp chí Địa kỹ thuật, Viện Địa kỹ thuật (VGI), Liên 23 TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc TOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.cocTOM.tat.mot.mo.hinh.tinh.lun.cua.mong.coc.co.xet.den.phan.bo.cua.ma.sat.doc.than.coc