Công trình mô phỏng số đánh giá hiệu ứng nhóm cọc và tương tác cọc trong đất

Trang 3 Danh sách các ký hiệu trong plaxis 3d foudationKý hiệuGiải nghĩaĐơnvịp Sức kháng ngang của đất KN/m^2y Chuyển vị ngang của cọc mki Độ cứng ban đầu của đất KN/m^3pu, pult

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

🙢🕮🙠 CÔNG TRÌNH DỰ THI GIẢI THƯỞNG “SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC”

NĂM 2023

TÊN CÔNG TRÌNH

Mô phỏng số đánh giá hiệu ứng nhóm cọc và tương tác cọc trong đất

Sinh viên thực hiện:

Người hướng dẫn: Ts Nguyễn Ngọc Thắng

Nhóm nghiên cứu chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo TS.Nguyễn Ngọc Thắng, công tác tại Trường Đại học Thuỷ Lợi, là giảng viên thỉnh giảngcủa Bộ môn đã trực tiếp hướng dẫn, định hướng và giúp cho chúng em hoàn thành đềtài nghiên cứu của mình.

Tuy nhiên do kiến thức chuyên môn và kinh nghiệm trong lĩnh vực nghiên cứukhoa học còn hạn chế nên nội dung của báo cáo cũng còn một số những hạn chế, nhómchúng em rất mong nhận sự góp ý, chỉ bảo thêm của quý thầy cô cùng toàn thể các bạn

để báo cáo được hoàn thiện hơn

Chúng em xin trân trọng cảm ơn!

Hà Nội, tháng 3 năm 2024Nhóm Sinh viên K66XD

Danh sách các ký hiệu trong plaxis 3d foudation

vị

pu, pult Sức kháng ngang cuối cùng của đất KN/m^2

ye Chuyển vị tối đa của cọc đối với phần tuyến tính

pe Sức kháng đất lớn nhất đối với phần tuyến tính của

ZR độ sâu từ mặt đất đến đáy vùng kháng lực giảm m

ε50 Biến dạng ở mức 50% ứng suất cắt tối đa trong thử

nghiệm ba trục không thoát nước không giới hạn

Su Độ bền cắt không thoát nước KN/m^3

Np Hệ số sức kháng ngang cuối cùng của đất

σz’ Ứng suất lớp phủ hiệu dụng ở độ sâu Z KN/m

J Hệ số sức cản bên của API (1987) Giá

trị bình thường từ 0,25 đến 0,8ץ’ Trọng lượng đơn vị hiệu quả của đất KN/m^3Suavg sức kháng cắt không thoát nước trung bình từ mặt

ץavg trọng lượng đơn vị hiệu quả trung bình từ mặt đất

A tham số thực nghiệm được sử dụng trong tiêu chí

đất sét thống nhất

F đại diện hệ số suy giảm thực nghiệm của đất

sức mạnh phân hủy

Fs đại diện hệ số suy giảm thực nghiệm của đất

khả năng suy giảm sức mạnh cho tải tĩnh

Ep Mô đun đàn hồi Yoalung cho vật liệu cọc KN/m^2

u Biến giả được sử dụng trong phương trình Beizer

thay đổi từ 0 đến 1

E

Mô đun độ cứng cho tải trọng sơ cấp trong hệ

thống thoát nước thử nghiệm ba trục

KN/m2Eoedref Mô đun độ cứng của tải trọng sơ cấp trong thử

nghiệm máy đo đường

KN/m2

E ref ur

Mô đun độ cứng để dỡ/tải lại ở nơi thoát nước

thử nghiệm ba trục

KN/m2

m Số mũ mô đun cho sự phụ thuộc ứng suất

ν Tỷ lệ Poisson

ץunsat Trọng lượng đơn vị chưa bão hòa KN/m^3

ϕ Góc ma sát trong của đất

ψ Góc giãn nở

Danh mục hình ảnh

Hình 1: Cọc bê tông tiền chế 6

Hình 2: Móng cọc khoan nhồi BTCT 7

Hình 3: Tương tác cọc – đất cho các trường hợp cọc đơn và nhóm cọc 8

Hình 4.1: Khai báo tiết diện mô hình

Hình 4.2: Mô hình 3D

Hình 4.3:Khai báo mô hình lớp đất

Hình 4.4; 4.5: Khai báo vật liệu

Hình 4.6; 4.7: Khai báo vật liệu

Hình 4.8: Chọn vật liệu đất

Hình 4.9: Tạo polycurve

Hình 4.10: Tạo thêm polycurve

Hình 4.10: Tạo thêm polycurve

Hình 4.11: Tạo surface cho polycurve

Hình 4.12: Tạo thân cọc

Hình 4.13: Tạo vùng bao quanh thân cọc

Hình 4.14: Tạo surface cho mặt dưới của cọc

Hình 4.15: Xóa polycurve và surface

Hình 4.16: Tạo đài cọc và gán vật liệu cho đài cọc

Hình 4.17; 4.18: Tạo interface cho đài cọc và cọc

Hình 4.19: Gán tải trọng

Hình 4.20: Tạo lưới

Hình 4.21: Chọn điểm cần tính toán

Hình 4.22: Thi công nền đất

Hình 4.23: Thi công bê tông cọc

Hình 4.24: Tính toán tải trọng

Hình 4.25: Tính toán

Hình 5: Hệ số hiệu ứng nhóm cọc (4 cọc)

Hình 6: Hệ số hiệu ứng nhóm cọc (3D)

Hình 7: Hệ số hiệu ứng nhóm cọc (6D)

Mở đầu

1 Giới thiệu

Móng trên cọc bê tông cốt thép là một trong những giải pháp móng được sử dụng phổ biến nhấtcho các công trình nhiều tầng hoặc nhà kho công nghiệp có tải trọng lớn Cọc bê tông cốt thép có khảnăng chống xói mòn và truyền tải trọng từ kết cấu xuống các lớp đất bên dưới và xung quanh Cọcđược hạ xuống các lớp đất sâu hoặc cọc khoan nhồi bằng cách đóng hoặc ép (cọc đúc sẵn) để tạo lỗ đổ

bê tông (cọc khoan nhồi) và do đó làm tăng khả năng chịu lực của móng [1,2] Hình 1 tôi minh họamột số loại cọc bê tông cốt thép đúc sẵn thông dụng hiện nay, hình 2 minh họa chi tiết các bước thicông cọc khoan nhồi Để có thể chịu được tải trọng lớn thì móng cọc thường gồm một nhóm cọc Tuynhiên, nếu khoảng cách giữa các cọc không đủ lớn sẽ xuất hiện hiện tượng ứng suất cắt chồng chấttrong đất xung quanh cọc do ma sát ngang và sức kháng đầu cọc của cọc Thông thường ứng xử củacọc nhóm tải trọng thẳng đứng giả định khả năng chịu tải của nhóm cọc giảm đáng kể so với khikhông xét đến hiệu ứng nhóm Vì vậy, khi tính toán số lượng cọc trong một nhóm (đầu cọc, dải cọc,

Để tính toán ảnh hưởng của công việc nhóm đến khả năng chịu tải tổng thể của nhóm cọc, Tiêuchuẩn thiết kế móng cọc [5] đưa ra hướng dẫn tính hệ số ảnh hưởng k Khi đó khả năng chịu tải tối đacủa nhóm là (Pu)group = k.n.(Pu)single Khi cọc được đóng hoặc ép vào đất rời thô hoặc chặt vừaphải, đất được nén chặt, cải thiện thuế TTĐB của mỗi cọc thì k = 1 được lấy; Khi cọc được đóng hoặc

ép vào đất dính, cấu trúc hạt thay đổi và thuế TTĐB giảm đi rất nhiều Sau thời gian nghỉ, cường độcắt phục hồi nhưng khó đạt 100% nên giả sử k = 0,8-0.9 Đối với cọc khoan nhồi, quá trình khoan sẽlàm lỏng đất xung quanh cọc, từ đó làm giảm thuế TTĐB của cọc được khoan và các cọc liền kề Hơnquy trình đổ bê tông làm cho đất đầm chặt hơn nhưng không đáng kể nên lấy k = 0,65-0,75 đối với đấtrời và k = 0,7-0.8 có dính đất

a, Cọc BTCT đúc sẵn b, Cọc BTCT li tâm ứng suất trước c, Thi công ép cọc đối trọng

Hình 1: Cọc bê tông tiền chế [1,2]

a, Khoan tạo lỗ b, Thi công hạ lồng thép c, Thi công bê tông cọc

Hình 2: Móng cọc khoan nhồi BTCT [4]

2 Khái quát về đề tài

Trong kết cấu móng cọc, khi cọc bố trí gần nhau chúng tác động ảnh hưởng qua lại thông quatương tác cọc với đất, sự truyền tải của cả nhóm cọc xuống đất cũng khác nhiều so với cọc đơn, gây raảnh hưởng tới sức chịu tải của nhóm cọc Hiệu ứng do tác động qua lại giữa các cọc trong một nhómđược gọi chung là “hiệu ứng nhóm” Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu và phân tích hiệu ứngtương tác các cọc trong nhóm cọc móng cọc đài thấp chịu tải trọng nén tĩnh thông qua phương pháptính trong mô hình 3D Nghiên cứu chỉ ra rằng khoảng cách cọc và số lượng cọc trong một đài ảnhhưởng khá rõ tới độ lớn của ứng suất trong các vùng chồng lấn làm thay đổi hiệu ứng nhóm trong mộtđài cọc Khi tăng khoảng cách cọc, hệ số ảnh hưởng nhóm giảm đi nhưng điều này sẽ gây bất lợi chokhả năng chịu lực của đài cọc Ngoài ra, nghiên cứu đưa ra so sánh về sự không đồng nhất kết quảgiữa việc tính toán trong mô hình 3D và áp dụng công thức converse-labarre trong bài toán hiệu ứngnhóm cọc

Chương 1: Tổng quan về hiệu ứng nhóm cọc1.1.Hiệu ứng nhóm cọc và ảnh hưởng của hiệu ứng nhóm cọc

1.1.1 Khái niệm về hiệu ứng nhóm cọc

Khi các cọc được đặt gần nhau sẽ xảy ra tương tác do lực tương tác của cọc với nền đất.Khả năng truyền tải trọng của toàn bộ nhóm cọc xuống đất cũng rất khác so với cọc đơn, điều nàyảnh hưởng đến khả năng chịu lực của nhóm cọc Hiệu ứng này do sự tương tác giữa các ngăn xếptrong một nhóm được gọi là “hiệu ứng nhóm” [6-9] Theo [9], cọc trong một nhóm có hai tácdụng sau: Thứ nhất, làm thay đổi (chủ yếu là làm giảm) sức chịu tải của cả nhóm so với tổng sứcchịu tải của cọc riêng lẻ; Thứ hai, “hiệu ứng bè” làm tăng diện tích truyền ứng suất Kết quả là độlún của nhóm cọc lớn hơn nhiều so với độ lún của cọc đơn, đặc biệt khi có lớp đất yếu gần châncọc Vì vậy, khi phân tích nhóm cọc cần kiểm tra độ an toàn ở giới hạn hư hỏng (khả năng chịulực cho phép của nhóm cọc) và độ lún của nhóm cọc Mặt khác, kết quả thử tải cọc [4] cho thấytrong một nhóm cọc, khả năng chịu tải của cọc thay đổi ở phần tại các vị trí khác nhau

1.1.2 Ảnh hưởng của hiệu ứng nhóm cọc

Như đã nêu, khi khoảng cách giữa các cọc không đủ lớn sẽ hình thành trong vùng đất xungquanh các cọc hiện tượng chồng ứng suất, hình vẽ 3 [6] Hiện tượng chồng ứng suất làm suy giảm

ma sát giữa cọc, đất và sức chống mũi của cọc dẫn đến giảm khả năng chịu lực và tăng chuyển vịcủa nhóm cọc so với cọc đơn Độ lớn ứng suất trong vùng chồng ứng suất này phụ thuộc vàonhiều yếu tố như khoảng cách, chiều dài, hình dạng và số lượng cọc Ngoài ra, tải trọng tác dụngvào nhóm cọc và tính chất của nền đất xung quanh cũng sẽ chi phối phạm vi vùng ứng suất chồngnày

Để xét đến ảnh hưởng của hiệu ứng nhóm cọc chịu tải trọng dọc trục, người ta thường sửdụng hai thông số là: Hệ số nhóm cọc (k): Kể đến sự giảm sức chịu tải của nhóm cọc so với tổngsức chịu tải của từng cọc đơn làm việc riêng lẻ; và tỷ số độ lún (RS): Kể đến sự gia tăng chuyển

vị đứng (độ lún) của nhóm cọc so với cọc đơn làm việc trong điều kiện tương đương Để giảmảnh hưởng của hiệu ứng nhóm có thể bố trí gia tăng các khoảng cách cọc nhằm giảm độ lớn củaứng suất trong các vùng chồng lấn Tuy nhiên điều này sẽ gây bất lợi cho khả năng chịu lực củađài cọc (nhất là các dạng đài đơn dưới các cột của công trình)

Nhóm cọc có thể bị phá hoại dưới tác dụng của tải trọng trung bình trên một cọc nhỏ hơn tảitrọng phá hoại của cọc đơn Khả năng chịu tải của nhóm cọc có thể được xác định bằng việc xemxét sự phá hoại dọc theo chu vi của nhóm cọc Khả năng chịu tải của nhóm cọc ma sát trong đất lànhỏ hơn của 2 giá trị sau: Tổng tải trọng phá hoại của từng cọc; Tải trọng khi xét hoạt động củanhóm và sự phá hoại của cả nhóm như một trục dọc theo chu vi của nhóm cọc [8]

Hình 3: Tương tác cọc – đất cho các trường hợp cọc đơn và nhóm cọc

1.2 Khả năng chịu lực của nhóm cọc

1.2.1 Khả năng chịu nén của nhóm cọc trong đất rời

Trong tính toán kết cấu móng cọc hiện nay, chưa có một lý thuyết phù hợp được chấp nhận

để xác định sức chịu tải (SCT) của nhóm cọc trong đất không dính, giả thiết tính toán bằng tổngtải trọng tập trung cực hạn của cọc đơn được xác định theo

: Tải trọng cực hạn trung cực của nhóm cọc

:Tải trọng tập trung cực hạn của nhóm cọc đơn

n: số lượng cọc

Việc tính toán nhóm cọc SCT sử dụng công thức này chỉ có thể áp dụng cho các nhóm cọc

có khoảng cách giữa tâm cọc lớn hơn 3 lần đường kính cọc [5] Các nghiên cứu về tính nănglàm việc của cọc trong một nhóm cho thấy lực ma sát ngang cực hạn của một nhóm cọc có thểlớn hơn tổng lực ma sát ngang của từng cọc vì diện tích đất nhỏ xung quanh cọc làm tăng mậtđộ lực nén ngang [7] Tuy nhiên, rất khó để xác định (định lượng) chính xác độ tăng của lực masát này Mức độ tăng ma sát ngang cực hạn của nhóm cọc có thể được sử dụng thông qua thínghiệm hiện trường cho thấy khả năng chịu lực cực hạn của nhóm cọc trong đất không dính ítnhất phải bằng bằng khả năng chịu lực của các cọc được cấu thành, ngoại trừ trường hợp cọcnằm trong đất nén không có độ bám dính với lớp trầm tích mỏng [8]

1.2.2 Khả năng chịu nén của nhóm cọc trong đất dính

Khác với đất rời, khi cọc trong đất dính nhóm gồm n cọc, nếu (Qv)ult là khả năng chịu tảicực hạn của cọc đơn và (QvG)ult là khả năng chịu tải cực hạn của nhóm cọc trong đất dính có:

Terzaghi và Peck [7] và Meyerhof [8] chỉ ra rằng tải trọng giới hạn của một nhóm cọc nhỏhơn tổng khả năng chịu tải tối đa của một cọc đơn do ảnh hưởng của nhóm cọc Phá hoại lớncủa nhóm cọc do trượt đất dọc theo đường trong phạm vi tưởng tượng và chống đỡ trên mặt đất.Khả năng chịu lực lớn nhất của nhóm cọc trong đất dính đối với trường hợp phá hoại nhóm cọcđược xác định như sau:

Nếu khoảng cách giữa các cọc lớn, lớn hơn sáu lần kích thước cọc thì được coi là rằngkhông có Tương tác Trong nhóm, tổng cường độ của cả nhóm có thể lấy bằng n lần cường độcủa một cọc đơn Tương tự như cọc trong đất rời, không xét đến ảnh hưởng của nhóm Nếu cáccọc được đặt đủ gần nhau thì tải trọng nhóm sẽ nhỏ hơn tổng khả năng chịu tải của từng cọc

1.2.3 Khả năng chịu kéo của nhóm cọc trong đất rời

Điều kiện biên giới hạn cực hạn của nhóm cọc trong đất ma sát là khối đất xung quanhnhóm cọc bị nâng lên Kích thước và hình dạng chính xác của khối đất này phụ thuộc vào lựckéo và cách truyền lực kéo từ cọc xuống đất [9] Đây là một cơ chế phức tạp và phụ thuộc vàocác yếu tố như phương pháp hạ cọc, tính chất của cọc và tính chất cơ lý của đất Phương phápđơn giản để đánh giá cường độ chịu kéo của nhóm cọc trong đất không dính là lấy giá trị nhỏhơn trong hai giá trị (theo công thức (5) và (6)) như sau:

Chỉ số cường độ cho phép chịu kéo cường độ chịu lực của một cọc đơn rồi nhân với sốlượng cọc n trong nhóm theo biểu thức:

Tính trọng lượng hữu hiệu của khối đất hình thang tính từ chân cọc đến đỉnh cọc có mặtnghiêng 75° theo phương ngang Trọng lượng hữu hiệu của khối đất bằng trọng lượng hữuhiệucủa khối đất giới hạn bởi tọa độ (xyx1y1), được xác định bởi:

: trọng lượng riêng của đất

1.2.4 Khả năng chịu kéo của nhóm cọc trong đất dính

Trong các tiêu chuẩn thiết kế móng cọc [5], nhóm cọc làm việc trong đất dính chịuảnh hưởng rõ ràng bởi ma sát giữa cọc và đất Sức chịu tải của nhóm cọc trong đất dính đượcđánh giá có giá trị nhỏ hơn inch (theo công thức (7) và (8)) như sau: Khả năng chịu kéo cho phép của nhóm cọc được xác định theo:

Khả năng chịu kéo cho phép của nhóm cọc là sức chống nâng lên của khối đất baoquanh nhóm cọc, tính theo:

Trong đó:

Ws: Trọng lượng của khối đất trong nhóm cọc, xác định bởi (9):

Le: chiều dài cọc thông thường, khi tính ta loại trừ vùng biến đổi theo mùa;

’: trọng lượng riêng của đất (trọng lượng tổng cộng trên mực nước ngầm và phần ngầmdưới mực nước ngầm)

1.3.Hệ số nhóm cọc Ce

1.3.1 Khái niệm về hệ số hiệu dụng nhóm cọc Ce

Terzaghi [7] đề xuất xác định mức độ hiệu dụng nhóm của nhóm cọc khi đánh giá ảnhhưởng nhóm cọc so với cọc đơn thông qua hệ số hệ số hiệu dụng (Ce) xác định bởi:

Trong đó: n là số lượng cọc, : tải trọng giới hạn, : tổng tải trọng giới hạn

Khi Converse Labarre [8] nghiên cứu ảnh hưởng của các nhóm cọc xếp theo hình chữnhật, ông đề xuất tính hệ số hữu hiệu (Ce) của nhóm cọc với giả thiết tất cả các cọc đều bằng nhau

và thẳng đứng, đồng thời chỉ xét đến hệ số kích thước khác hơn Chiều dài cọc xác định theo côngthức:

Trong đó: B là đường kính/ kích thước cạnh cọc, s: khoảng cách giữa các tâm cọc, m: sốhàng cọc và n: số cọc trong một hàng

Nếu cọc ngàm vào đá cứng hoặc cọc đóng vai trò là cọc đỡ thì hệ số hữu hiệu là Ce = 1 Tuy nhiên, nếu lớp đất yếu cách mặt cọc không xa thì phải xét đến khả năng đi qua nhóm cọc vàolớp đất yếu bên dưới Lúc này ứng suất truyền lên bề mặt lớp yếu được phân bố với gócArctg(1/2), nghĩa là giá trị B và L trong công thức tính Converse-Labarre [8] được điều chỉnhchiều cao h

;

Nhóm cọc cắm trong lớp đất đồng nhất: Điều kiện làm việc của nhóm cọc khi cọc cắmvào lớp đất đồng nhất phụ thuộc vào loại đất, loại cọc sử dụng và phương pháp thi công cọc Đốivới đất dính: Hệ số hữu hiệu nhóm (Ce) không phụ thuộc vào loại cọc, được lấy là giá trị nhỏ nhấttrong các giá trị tính toán theo phương pháp -Terzaghi và được tính theo công thức:

; Trong đó: B: đường kính /kích thước cạnh cọc, s: khoảng cách giữa các tâm cọc

Đối với đất rời: Hệ số nhóm hữu hiệu (Ce) được xác định tùy theo phương pháp thicông [5, 7, 8], cụ thể là: cọc được dựng bằng đất đầm chặt trên nền đất cát rời có độ chặt vừaphải Biện pháp thi công nén đất xung quanh để tăng khả năng chịu tải của cọc Trong trườnghợp này nên giả sử Ce = 1; Khi đóng hoặc ép cọc vào đất rời hoặc đất thô có mật độ trung

bình, đất được nén chặt từ đó nâng cao khả năng chịu tải của từng cọc Khi đóng hoặc épcọc vào đất dính, cấu trúc đất bị xáo động, sức chịu tải giảm xuống nhiều Sau một thời giancọc nghỉ, sức kháng cắt sẽ phục hồi dần nhưng ít khi phục hồi 100% Vì vậy ;

[9] Khi đổ bê tông cọc khoan nhồi, áp lực của bê tông tươi phần nào làm đất chặt lại, nhưngkhông đáng kể Vì vậy, hệ số của cọc nhồi khá thấp ( đến 0.75 đến hạt thô đến0.8với đất hạt thô và với đất dính) Trong các khoảng kể trên, nhóm càng nhiều cọc và khoảngcách càng gần nhau thì hệ số càng thấp [10]

Chương 2: Cơ sở khoa học2.1 Đặc điểm tính toán thiết kế nhóm cọc kích thước lớn và đài cọc dạng tấm 2.1.1 Việc tính toán hệ kết cấu “nền cọc – tấm chịu uốn – kết cấu bên trên” nói chung

cần thực hiện cho bài toán không gian có kể đến sự tương tác của kết cấu phần thân và phần ngầm, móng cọc và nền Việc xác định nội lực trong các cọc và trong đài cọc dạng tấm cần được thực hiện bằng phương pháp số trên máy tính với các chương trình đã được thẩm định

mô tả được sự tương tác này

2.1.2 Khi tính toán móng cọc kích thước lớn (móng có nhiều cọc), cho phép dùng các

đặc trưng biến dạng đàn hồi của vật liệu cọc, đài và kết cấu bên trên, hạn chế nội lực trong giới hạn biến dạng tuyến tính Đối với ứng xử cơ học của đất, tốt nhất là dùng mô hình phi tuyến

2.1.3 Khi xác định nội lực trong cọc của móng cọc kích thước lớn, cơ cấu làm việc

của đất tốt nhất là được mô tả bằng các mô hình, trong đó các đặc trưng của đất được xác định theo các quy chuẩn Để làm sáng tỏ đặc điểm cơ cấu làm việc của móng và kết cấu bên trên, trong những trường hợp riêng có thể sử dụng những mô hình đàn - dẻo phức tạp (đàn – dẻo nhiều thông số) kể đến sự tăng hoặc giảm độ bền của đất và các yếu tố khác Có thể sự chọn lựa mô hình này phải được xác định bởi quy mô khảo sát địa chất công trình và mức độ quan trọng của công trình Khi tính toán theo các mô hình đàn – dẻo nhiều thông số, cần có sự so sánh kết quả tính toán theo những mô hình khác nhau và tính tới khả năng tăng nội lực trong tất cả các cấu kiện của kết cấu công trình

2.1.4 Khi xây dựng các mô hình tính toán của nền cần ấn định phạm vi tính toán và

hình thái phần tử hữu hạn hay sai phân hữu hạn Kích thước của phạm vi nền tiếp xúc với móng cọc, được đưa vào tính toán nền móng cọc phải đảm bảo sao cho loại trừ được ảnh hưởng của các điều kiện biên tới kết quả tính toán

2.1.5 Khi tính toán móng cần kể đến ảnh hưởng của việc thi công mở hố đào, các kết

cấu bảo vệ, trình tự thi công các khối, các phần của công trình và mức độ không đồng nhất củađịa tầng

2.1.6 Mô hình tính toán của móng nhiều cọc cần được xây dựng sao cho sai số sẽ thiên

về phía an toàn cho kết cấu móng và kết cấu bên trên của công trình Nếu không thể dự báo được các sai lệch này thì phải thực hiện thêm một số tính toán và xác định những tác động bất lợi nhất cho công trình Cũng cần phải kể đến tính không xác định có thể liên quan đến việc chọn mô hình tính toán và các đặc trưng biến dạng, đặc trưng cường độ của nền đất Để làm điều này, khi thực hiện tính toán móng cọc

kích thước lớn, MHH trên máy tính nên so sánh các kết quả tính toán của các phần tử trong sơ đồ tính toán với kết quả giải tích Việc so sánh này cần thực hiện theo những chương trình địa kỹ thuật khác nhau

2.1.7 Đối với mỗi lớp đất thứ i, trong tính toán chỉ dùng các trị tiêu chuẩn của các đặc

trưng biến dạng ( – mô đun biến dạng lớp i theo nhánh gia tải lần thứ nhất, , e, I – mô đun biến dạng của lớp i theo nhánh lần nén thứ hai và ui – hệ số poatxong của lớp i) Cho phép

ấn định chiều sâu tính toán của nền như trong trường hợp tính lún theo sơ đồ móng khối quy ước trong 7.4 Khi tính toán theo mô hình

nhiều thông số, chiều sâu tầng chịu nén cần được xác định trên cơ sở tính toán

2.1.8 Theo kết quả tính toán cần làm rõ về chất và lượng của các ảnh hưởng nhóm và

biên, nghĩa là đặc điểm sự làm việc của cọc ở những vị trí khác nhau trong đám cọc Cần xét đến sự tăng độ mềm của các cọc làm việc trong nhóm cọc so với cọc làm việc độc lập cũng như sự biến đổi sức kháng của cọc và của đất phụ thuộc vào vị trí của chúng (cọc ở góc hay ở cạnh; ở chính giữa hay lưng chừng …) trong nhóm

2.1.9 Khi tính toán kết cấu phần trên và móng công trình cho phép mô tả nền cọc với

các phần tử tiếp xúc là tuyến tính hoặc phi tuyến Các phần tử này đặc trưng cho quan hệ “tải trọng - độ lún” cho đầu cọc và đáy đài dạng tấm giữa các cọc nên được xác định bằng tính toán biến dạng của nền theo sơ đồ không gian Bằng cách này có thể xác định được khả năng phân bố lại phản lực trên đầu cọc và đất giữa các cọc Cho phép mô tả sự làm việc của các phần tử tiếp xúc phi tuyến bằng cách tính lặp vài lần với biến đổi độ cứng của các phần tử tiếp xúc phi tuyến

2.1.10 Để xác định các đặc trưng độ cứng của nền cho phép thay phép tính không gian

toàn bộ nền cọc bằng phép tính từng phần đặc trưng của nó Khi thực hiện những phép tính này có thể dùng giả thiết xem đài mềm là tuyệt đối cứng

2.1.11 Cho phép mô tả biến dạng trượt và chảy dẻo của đất trên biên “cọc - đât” theo

cách dùng các phần tử tiếp xúc, hoặc các phần tử - hữu hạn hoặc sai phân - hữu hạn

2.1.12 Đối với móng cọc kích thước lớn dưới các công trình thuộc tầm quan trọng cấp

I cần tính toán đài theo trạng thái phi tuyến Đối với những công trình thuộc tầm quan trọng cấp II và III cho phép tính toán đài mềm với mô hình nền đàn hồi, đặc trưng bởi hệ số nền biến đổi Các hệ số nền này được ấn định theo kết quả tính toán móng cọc theo biến dạng theo 7.4 Theo đó khi thiết kế kết cấu đài cọc dạng tấm cần chọn những trường hợp bất lợi nhất chosức kháng của các cọc trong móng Chọn chiều dày của đài cọc theo điều kiện bền chống ép thủng

2.1.13 Bố trí cốt thép trong đài thành lưới hoặc từng thanh riêng biệt theo TCVN

5574:2012 Số lượng cốt thép làm việc trong đài được xác định theo nội lực tác dụng trong cáctiết diện theo yêu cầu nêu trong chương này

2.1.14 Việc tính toán theo cường độ vật liệu thân cọc trong móng cọc – bè của các

nhóm cọc có kích thước lớn cần được thực hiện có kể đến sự phân bố lại tải trọng giữa các cọc Để làm điều này việc tính toán cọc theo vật liệu cần thực hiện cho tải trọng lớn hơn 1,5 lần so với trị tính toán của nội lực trong cọc Khi tính toán theo chỉ dẫn này cần kể đến vị trí cọc trong móng

2.1.15 Nhóm cọc kích thước lớn cần được thiết kế có xét đến khả năng truyền tải trực

tiếp lên đất qua đáy đài dạng tấm, liên quan đến điều này, trong đồ án thiết kế cần nêu biện pháp chuẩn bị cho nền

2.1.16 Trong đồ án thiết kế móng cọc và móng cọc – bè của công trình thuộc tầm quan

trọng cấp I cần dự tính đặt các đầu đo chuyên dụng để đo nội lực trong các cọc chịu tải lớn nhất Các đầu đo phải đặt trong ít nhất 2 cọc bên trong, 2 cọc ở góc và 2 cọc ở cạnh móng và ởnhững vùng chịu tải lớn nhất của

công trình

2.1.17 Khi thi công cọc khoan nhồi đường kính lớn, phải đặt các ống chuyên dụng

cùng với lồng thép, để phục vụ cho việc kiểm tra mức độ đồng nhất và cường độ của bê tông thân cọc bằng phương pháp không phá hoại Số lượng tối thiểu các cọc phải đặt các ống chuyên dụng tuân theo quy định đảm bảo chất lượng trong tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu cọc hiện hành

CHƯƠNG 3 KHẢO SÁT HIỆU ỨNG NHÓM CỌC3.1 Giới thiệu về phần mềm plaxis 3d foundation

3.1.1 Giới thiệu chung

PLAXIS 3D Foundation là một chương trình phần tử hữu hạn không gian ba chiều,được sử dụng rộng rãi để giải quyết các bài toán về móng, công trình giao thông, côngtrình cảng - đường thủy, phần ngầm các công trình xây dựng và các công trình ngầmtương tác với nền đất Đây là một phần mềm mạnh mẽ trong việc phân tích ổn định vàbiến dạng của kết cấu đất và đá trong lĩnh vực địa kỹ thuật công trình3 Kết quả tínhtoán của PLAXIS 3D Foundation bao gồm:

 Ứng suất - biến dạng, chuyển vị trong từng giai đoạn tính toán

 Nội lực (mômen, lực cắt, lực dọc) trong kết cấu

 Lún theo thời gian đối với bài toán phân tích cố kết

 Hệ số ổn định đối với bài toán phân tích giảm sức chống cắt

 Vận tốc, gia tốc đối với bài toán phân tích động

3.1.2 Một số khái niệm cơ bản

1 Mô hình hình học Quá trình tính toán trong 3D-Foundation bắt đầu bằng việc cấu thành mô hình tính toán Mô hình tính toán là sự kết hợp của trụ khoan và mặt phẳng ngang

2 Lỗ khoan là đối tượng trong mô hình tính toán, nó dùng để xác định vị trí mực nướcđịa hình tự nhiên và địa tầng của các lớp đất * Mặt tiếp giáp giữa các lớp đất không thể nằm trong mặt phẳng nằm ngang mà được xác định bởi vị trí của giếng khoan Khitạo sơ đồ mạng không gian, các lớp đất sẽ tự động được đặt giữa các giếng khoan 2.Trụ giếng

3 Mặt phẳng làm việc là một mặt phẳng nằm ngang (xOz) ở các độ cao khác nhau và được dùng để biểu diễn cấu trúc bên trên của mô hình tính toán “Mức công tác” dùng

để xác định tải trọng và kết cấu của mô hình tính toán * Tất cả các “mặt phẳng làm việc” đều có đường bao ngoài giống nhau Khi một điểm hoặc đường được xác định trên lớp, nó sẽ xuất hiện trên tất cả các lớp còn lại Vì vậy, cấu tạo của máy bay

cũng tương tự nhau

4 Điểm là điểm đầu và điểm cuối của đoạn thẳng Điểm dùng để xác định vị trí của lò

xo, điểm tác dụng lực và giai đoạn lọc của lưới phần tử hữu hạn * Nếu một điểm nằmtrên hoặc gần một đoạn đường cụ thể, đoạn đường đó sẽ tự động được chia thành hai phần

5.Đường được sử dụng để xác định ranh giới hình học và ranh giới cấu trúc Dùng để thể hiện vị trí của tường, dầm hoặc hố móng Mỗi đoạn đường có thể có

thuộc tính và chức năng khác nhau * Khi hai đoạn thẳng cắt nhau, mỗi đoạn thẳng sẽ

tự động được chia thành hai phần

6 Cụm * “Vùng” là một khu vực được bao bọc hoàn toàn bởi đoạn chắn Plaxis tự động phát hiện các vùng dựa trên vị trí của các đường thuộc tính của các đối tượng trong vùng là đồng nhất

7.Các phần tử * Trong quá trình tạo lưới, cấu trúc hình học được chia thành phần tử với 15 nút hình nêm (nhv) Khi xây dựng lưới hai chiều, phần tử trong số này được sử dụng để tạo các phần tử hình tam giác: nút trên mặt phẳng làm việc và các phần tử tứ giác: 8 nút trên trục Oy

8 Nút * Các phần tử hình nêm được sử dụng trong chương trình Foundation 3D bao gồm 15 nút Các phần tử ở gần nhau được kết nối với nhau bằng các phần tử trung gian Trong quá trình tính toán, các chuyển vị (ux, huy và uz) được tính tại các nút

9 Điểm ứng suất * Không giống như chuyển vị, ứng suất và biến dạng được tính toán độc lập tại mỗi nút

10 Thanh ngang * Thanh ngang là vật được dùng để thay thế cho kết cấu mảnh mai Thanh ngang luôn nằm trong mặt phẳng làm việc nên phải lựa chọn mặt phẳng phù hợp trước khi tạo thanh ngang * Đặc tính tính toán của cấu kiện ngang bao gồm diện tích mặt cắt ngang A và khối lượng riêng γ

11 Dầm dọc * Dầm dọc là vật được dùng để thay thế cho kết cấu thanh mảnh của Thanh dọc được đặt giữa mặt phẳng làm việc và bề mặt phẳng bên dưới Vì vậy, trướckhi tạo thanh dọc cần thiết lập mặt phẳng làm việc tương ứng với mặt trên và mặt dướicủa thanh * Đặc tính tính toán của dầm đứng gồm diện tích mặt cắt ngang A và trọng lượngriêng γ

12 Sàn nhà * Sàn nhà là hạng mục thay thế cho kết cấu tấm mỏng ngang Sàn luôn nằm trên bề mặt làm việc và bao phủ một khu vực kín nên cần lựa chọn lớp thích hợp trước khi tạo sàn Các tính chất toán học của đất bao gồm chiều dày d và trọng lượng riêng γ

13 Tường * Tường là vật thể được sử dụng thay thế cho các kết cấu tấm mỏng thẳng đứng Bức tường nằm giữa tầng làm việc và tầng dưới Vì là như vậy nên trước khi tạo