Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: Ứng xử động kết cấu khung chịu tải trọng động đất có xét đến ứng xử của móng cọc

NHIỆM VU VA NOI DUNG: Phân tích kết cau khung phang từ thấp đến cao tang chịu tải trọng động datcó xét đến ứng xử của nền móng bao gdm móng nông và móng cọc trong môitrường nên đất đồng

ĐẠI HOC QUOC GIA THÀNH PHO HO CHÍ MINH

TRUONG DAI HOC BACH KHOA

DANG VAN UT

UNG XU DONG KET CAU KHUNG CHIU TAI TRONG

DONG DAT CO XET DEN UNG XU CUA MONG COC

CHUYEN NGANH: KY THUAT XAY DUNG CONG TRINH DAN DUNG

VA CONG NGHIEPMA SỐ CHUYEN NGÀNH: 60.58.02.08

TP.HO CHÍ MINH 07-2016

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠITRUONG DAI HOC BACH KHOA —- DHQG —- HCMCán bộ hướng dẫn khoa hoc: PGS TS CHU QUOC THANG

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS ĐINH THE HƯNG - 2 5 SE £eEseseeees

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS LE TRUNG KIỄN 2-22 +E+E+E+E+E+EsEsEerererees

Luan văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Dai hoc Bach Khoa, DHQG Tp HCMngày 22 tháng 07 năm 2016.

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:I.PGS.TS BÙI CÔNG THANH - Chủ tịch2.TS ĐINH THE HUNG Phản biện 1

3.TS LÊ TRUNG KIÊN — Phản biện 24.TS TRẤN VĂN PHÚC — Thành viên5.PGS.TS.NGÔ HỮU CƯỜNG - Thư kýXác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyên

ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nêu có).

CHỦ TỊCH HỘI ĐÔNG TRƯỞNG KHOA

KY THUẬT XÂY DỰNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CONG HOA XÃ HOI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨHọ tên học viên: DANG VAN ÚT - MSHV: 7140175 Ngày, tháng, năm sinh: 05/08/1985 - Nơi sinh: Tiền Giang

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình Dân Dụng Và Công Nghiệp

Mã số: 60.58.02.08I TÊN DE TÀI: UNG XU ĐỘNG KET CẤU KHUNG CHIU TAI TRONG

DONG DAT CO XET DEN UNG XU CUA MONG COCIl NHIỆM VU VA NOI DUNG:

Phân tích kết cau khung phang từ thấp đến cao tang chịu tải trọng động datcó xét đến ứng xử của nền móng bao gdm móng nông và móng cọc trong môitrường nên đất đồng nhất và không đồng nhất Từ đó, rút ra kết luận về ứng xử độngcủa kết câu khung phăng chịu tải trọng động đất có xét đến ứng xử của móng cọc.Ill NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 17/08/2015

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VU: _ 17/06/2016

V CAN BO HUONG DAN: PGS TS CHU QUOC THANG

Tp HCM, ngay thang năm 2016CAN BO HUONG DAN CHU TICH HOI DONG NGANH

PGS TS CHU QUOC THANG PGS.TS BUI CONG THANH

TRUONG KHOA KY THUAT XAY DUNG

LOI CAM ON

Sau thời gian hoc tập và thực hiện luận văn, được sự tận tình chi bao, động

viên của thầy cô và các bạn bè để vượt qua những khó khăn, tác giả đã hoàn thànhluận văn theo như quyết định của Phòng Đào Tạo Sau Đại Học Trường Đại HọcBách Khoa — Thành Phố Hồ Chí Minh

Tôi xin cam ơn Ban Giám hiệu Trường Dai học Bách khoa Tp HCM, phòng

Đào tạo Sau Đại học và các thầy cô trực tiếp tham gia giảng dạy đã truyền đạtnhững kiến thức và phương pháp học tập, nghiên cứu

Bên cạnh đó, để có được những kiến thức quý báo, tôi xin chân thành cam ơntất cả bạn bè, thầy cô trong khoa đã giúp đỡ tôi khi học tập cũng như thực hiện luậnvăn này, đặc biệt tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn chính

PGS.TS CHU QUOC THANG và thầy hướng dẫn Th.S PHAM NHÂN HÒA

người đã tận tình dẫn dat và hướng dan tôi ngay từ bước dau làm quen với côngviệc nghiên cứu khoa học đến lúc hoàn thành một luận văn thạc sĩ và đã truyền đạtnhững kiến thức hết sức quý báu cho tôi

Tôi cũng chân thành cảm ơn các thay cô trong thư viện trường DH BáchKhoa Thành Phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện cho tôi tìm tài liệu dé thực hiện luận

văn này và những bạn học cùng khóa luôn sát cánh bên tôi trong những ngày họctập khó khăn.

Sau cùng, tôi xin cảm ơn gia đình tôi đã tạo điều kiện cho tôi học tập và động

viên tôi những khi tôi gặp khó khăn.

Chân thành cảm ơn tất cả!

Thành Phó Hỗ Chí Minh, tháng 06 năm 2016

ii

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨLuận văn trình bày mô hình tính toán và thuật giải để phân tích ứng xử củakết cau khi xét đến tương tác giữa kết cấu và nền móng (SSI: Soil - StructureInteraction) Kết cấu bên trên được mô hình như hệ nhiều bậc tự do chỉ xét chuyểnvị ngang, đây là thành phan chuyển vị chủ yếu khi kết cau chịu động đất Móng bêndưới có các phương pháp tính toán độ cứng (cũng như giảm chấn) động lực học củamóng nông, móng cọc trong môi trường đất đồng nhất (SSI-1) hoặc đất không đồngnhất (SSI-M).

Phan ví dụ minh họa nêu ra trong luận văn là các vi dụ mẫu về kết cau thép 1tang, 3 tầng, 9 tang và 20 tầng nhằm so sánh đáp ứng động lực học của kết cau từthấp tầng đến cao tầng khi xét SSI và không xét đến SSI (FBB: Fixed BaseBuilding) Phương trình chuyển động của hệ được giải bằng phương pháp tích phânNewmark trên miễn thời gian, được thé hiện trên ngôn ngữ lập trình MATLAB

Cuối cùng, các kết luận được rút ra về sự khác nhau giữa các mồ hình nhằm

cung cấp các thông tin hữu ích cho việc nghiên cứu và thiết kế các công trình kháng

chan.

lil

Thesis presented computational models and algorithms to analyze thebehavior of the structure when considering the interaction between structural andfoundation (Soil - Structure Interaction) The superstructure is modeled as multi-degree of freedom systems with only horizontal displacements, major displacementsof structures subjeted to earthquake Dynamic stiffness calculation method offoundation, pile in homogeneous soil environment (SSI-1) or inhomogeneous soilenvironment (SSI-M).

Part illustrative examples set out in the thesis that the samples of the steelstructure |-story, 3-story, 9-story, 20-story benchmark steel structures (low, mid, orhigh-rise buildings) with FBB analysis or allowing for SSI The equation of motionof the system is solved by Newmark integration numerical method in the timedomain and with the help of MATLAB code.

Finally, the conclusions to be drawn about the differences between models toprovide useful information for the study and design of seismic-resistant buildings.

iV

LỜI CAM ĐOANTôi tên Đặng Văn Út, là học viên cao học chuyên ngành Xây Dựng DânDụng và Công Nghiệp, khoá 2014 trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí

Minh Tôi xin cam đoan rằng, đây là luận văn do chính tôi thực hiện Các số liệu

trong luận văn này hoản toàn trung thực va chưa từng được ai công bố, sử dụng dé

bảo vệ một học vi nào Các thông tin, tài liệu trích dẫn trong luận văn này đã được

ghi rõ nguồn gốc Tôi xin chịu trách nhiệm hoàn toàn về kết quả nghiên cứu trong

luận văn của mình.

Học viên

DANG VAN UT

VỊ

NHIEM VỤ LUẬN VĂN THAC SĨ 5-<-< << << <eSeeSeeSeseseseseseseseee iLOT CAM NN (G9 9 9 9 gu xe ge ii

TOM TAT LUẬN VAN THAC SĨ < se s2 s2 sessssessssese iii

ABSTRACT IvMUC 09 Ô viiDANH MUC HINH VE - << %9 9 0 g0 g0 9059 cx2 X

DANH MỤC BANG BI U << << << <9 9S S99 4 2s sesee xivChương 1 GIỚI THIỆU 2.5-5-5< << << se seseseseseses -1-1.1 ĐẶT VAN Đ TH T11 TH TT ng TT ng HT ng -]-1.2 MỤC TIEU CUA LUẬN VĂN G1122 1xx rred -2-Chirong 2 TONG QUUANN 5-5- 5< 2 4 x9 sex esesesesese -3-2.1 TONG QUAN VỀ SU TƯƠNG TAC GIỮA KET CẤU VA NEN MONG- 3 -2.2 TINH HÌNH NGHIÊN CỨU NGOÀI NƯỚC -. ¿- + c+cscscscs¿ -5-2.3 TINH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC ¿- + +c+cs s52 -6-

2.4 NỘI DUNG LUẬN VAN G- SG c1 ST SH TT HH crkp

-7-Chương3 CO SỞ LÝ THUUYÊT - 5s 2s 2s ssSssesssesss

-9-3.1 PHƯƠNG TRÌNH VI PHAN CHUYEN DONG 5s 555: 3.1.1 Khung phăng ngàm ở chân cột - FBB 5-52 5+c+cs 552 - 10 -3.1.2 Khung phăng có xét SSD v.cccccccesscscsessesssessesessssssesscsesesessseeseseseenees -11-3.2 ĐỘ CỨNG ĐỘNG LUC HỌC DOI VOI MONG NÔNG - l5-3.2.1 Trên nền đồng nhất (1 lớp đất) - + 2 2 52s+c+££e£scezesrersred -15-3.2.2 Trên nền không đồng nhất (nhiễu lớp dat) -5- 55-5: - l6 -3.3 ĐỘ CỨNG DONG LUC HỌC DOI VỚI MONG COC - 20 -3.3.1 Trên đất nền đồng nhất (1 lớp đất) - + 52 5s+s+c+cscscszsceee - 20 -

-9-Vil

3.3.2 Đất nền không đồng nhất (nhiều lớp đất) - 2555555: 3.3.3 Ví dụ xác định k,;c, cho cọc xuyên qua 2 lớp đất ccccccei - 33 -3.4 CAC BƯỚC GIẢI BÀI TOÁN SSI VA SƠ ĐỎ KHÔI -37-

-28-3.4.1 Các bước giải bài toán SSÌ - ¿+ 2e EEcESEEEEEEeErkrkerred 37

-3.4.2 Sơ dé khối cho bài toán phân tích SSI 2 c2 5s5s+ses+2 38 Chương 4 VI DU TÍNH TOÁN 2° <sssssesssscsessssesseeesee - 39 -4.1 KẾT CÂU 1 TANG MONG NÔNG 52c c2 Se t2 tri - 39 -

4.1.1 Mô tả bài tOdD eee cscccsescssescscsscetsssscscsssscsssssscsssssessesrsssstenseeass 39

-4.1.2 Tính toán thông sỐ động lực hỌC Ă S11 ke 4] 4.1.3 Ảnh hưởng của mô dun đàn hôi và hệ số poisson khi xét SS[ - 43 -4.2 KẾT CÂU 3 TANG MONG NÔNG 5- c2 2tr rrerrreg - 46 -

-4.4.1 Mô tả bài toán c0 HH ng 58

4.4.2 Tính toán ban dau we ecesecseessseesseessseesnsessessseessecsueessessneeseeesneen 60 4.4.3 Khảo sát ảnh hưởng của bồ trí cọc trong phân tích SSI - 62 -444 Khao sát anh hưởng đồng thời của mô dun đàn hồi đất nên, hệ số

-poisson và bố trí cọc trong phân tích SS[ 2 55552: 67 4.5 KET CAU 20 TANG MONG COC Qeccccccccscscssscssesececscecscececececececececeeeesees - 69 -

-4.5.1 Mô tả bài toán c0 nen 69

-4.5.2 Tính toán ban dau - ¿2+ + +E+E+EE£E£E#EEEEEEEEErErrkrkrkrrrrerree - 4.5.3 Khảo sát ảnh hưởng của bồ trí cọc trong phân tích SSI - 73 -4.5.4 Khao sát anh hưởng đồng thời của mô dun đàn hồi đất nên, hệ số

/]-poisson và bố trí cọc trong phân tích SS[ 2 55552: 77] 4.6 KHAO SAT VỚI CAC TRAN DONG DAT KHÁC - ¿s52 - 79 -A.6.1 Ket CU 9 tang ga - 79 -A.6.2 Ket CaU 20 tang n6 “ ÕÖ-t1 - 80 -4.6.3 Tổng hopeicccccccccccccscsccscscscscssssccssscsssscsessscsssscsessssssssssesesssessseseeesen -81-Chương 5 KET LUẬN VÀ HƯỚNG PHAT TRIEN - 84-5.1 KẾT LUẬN - G5 535191 1E 1919158 1 5 138111111 111161 ng: - 84 -5.2 HƯỚNG PHÁT TRIEN ueeeecccccccccccscscscscscscscsesscscscscsssscscsssssssscscseseessesens - 85 -TÀI LIEU THAM KHAO) <5 ° s2 S2 s2 9 s2 scsessssese - 86 -

-PHU LUC _ -.-5cs5e°SscsS°SsEsSESESSEESESSESESESSEeEsSseEetsrssssssese i

Phụ lục 1: Tìm các hệ số động lực hỌC c9 ng re, |Phụ lục 2: Tìm chiều dai, đường kính và số lượng cọc -. -5- 5555: iiiPhụ luc 3: Bang kết qua phân tích SSI 9 trường hợp vị trí móng COC VilPhu luc 4: Ma nguon chương trình Matlab 0 ccccesssssssenceeeeeeeeeeeeseeeeeeaes XIV

DANH MUC KY HIIỆU - 2 << S2 S2 s9 s2 + sessesesse xii

PHAN LY LICH TRÍCH NGAING 2 << s2 sesssessssessssssese xIvi

IX

DANH MỤC HÌNH VE

Hình 2-1: Tương tác động (kinematic): (a) dao động theo phương đứng, (b) dao

động theo phương ngang, (c) dao động không liên tục, dao động lắc

-4-Hình 2-2: Tương tác quán tinh (inerfiaÌ)) - << «+ S1 ng re, Hình 2-3: Sóng lan trUyÊn ¿-¿- - + ©2S SE 2E E9 2321521232111 211111 211.111 -4-Hình 3-1: (a) Mô hình đơn giản hóa bài toán; (b) Ngam ở chân cột; (c) có xét đếnchuyển vị ngang và xoay đồng thời của móng - ¿5 + 5+2 e+x+xcezesrereở -9-Hình 3-2: Các thông số móng đơn; (a): Móng trượt; (b): Móng xoay - l5 -Hình 3-3: Sự truyền dao động qua 2 lớp đất - + 55 2 s+s+csce+eseereceee - [7 -Hình 3-4: Sự truyền đao động trong đất tại mặt tiếp XÚC -<- ccsssssess2 -18-Hinh 3-5: Cac thong số của móng cọc (nhóm cọc minh họa 2x6) - 20 -

-4-Hình 3-6: Xác định $/2R (S,„ ) và B dai có 2x3 cọc cu Hình 3-7: Gia tri Ca theo [7] oo eeccccceeecccccsseccccesececceeececeeeeccceeeeeceseueeceseeeeceeees - 23 -Hình 3-8: Xác định f,, theo theo L, / r, va, / EP “cho cọc chịu mũi - 25-

22Hình 39: Xác định f,, theo L, /r, và E, [ER cho cọc chịu mũi 26

Hình 310: Xác định f,, theo L, /r, và E, [ER cho cọc chịu ma sát 26

-Hình 3-11: Xác định f,, theo L, / r, vaL, / EP “ cho cọc chịu ma sát

-27-Hình 3-12: Mô phỏng cọc trong nhiều lớp đất -. - + 555252 5s+s+ssscse2 - Hình 3-13: Hệ số chiều dài hoạt động của cọc cho trường hợp 2 lớp đất - 30 -

28Hình 314: Hệ số ảnh hưởng của lớp đất đến độ cứng tinh 30 Hình 3-15: Xác định hệ số đ/ -¿- 52522222 2EE2EEEerkerererrrrervee -31-

-HH E E

Hình 3-16: Xác định ƒ| 92 90 lvới 82 a2 eccccceeecccsssseecessssesssseeeessen

-32-acl Ey Ag, E

H, E E

Hình 3-17: Xác định ‘| au 92 0 Jun ¬

-32-acl sl

Hinh 318: Xac dinh S valance) 9999222121121 1111110001 33

Hình 319: Coc xuyên qua 2 lớp dat, các thông số của cọc và dat 33 Hình 3-20: Sơ đỗ khối ¿+ E11 - 38 -Hình 4-1:(a) So đồ kết cau, (b) Sơ dé tính FBB, (c) Sơ đồ tinh SSI - 40 -Hình 4-2: Gia tốc nền El CentrO - 5+ 25222 E+E2E2EEEE£E£ESEEEEEEEEEEeErrrrrrkred - 40 -Hình 4-3: So sánh chu ky thứ nhất giữa FBB va SSI 55525555: - 43 -Hình 4-4: So sánh giữa 4 trường hop có SSI với FBB; (a) chuyền vị đỉnh lớn nhất,(b) mô men chân cột lớn nhất, (c) gia tốc đỉnh lớn nhất, (d) lực cắt chân cột lớn71257 -44-Hình 4-5: Đáp ứng chuyển vị đỉnh - + 5 S2 2E+x+E£E£EeEzxrkerkrkrrrrrrerree - 45 -Hình 4-6: Dap ứng gia tốc dinh.e cccccccsecccscsesscsessesssessesesessssesessesesessesssesesseseeeeees - 45 -Hình 4-7: Đáp ứng lực cắt chân cột - ¿+ + 5+ 2 2 SE£E+E2ESEEEEEErEerrrkrerkred -45-

-Hình 4-8: Dap ứng mô men chân CỘI - - - << +1 S231 99511 ke

45Hình 49: (a) Sơ đồ kết cấu 3 tầng: (b) Sơ đồ tính FBB; (c) So đồ tính SSI 47 Hình 4-10: So sánh chu kỳ thứ nhất giữa FBB và SSI - 55-5555: - 48-Hình 4-11: So sánh giữa 4 trường hợp có SSI với FBB; (a) chuyển vị đỉnh lớn nhất,(b) mô men chân cột lớn nhất, (c) gia tốc đỉnh lớn nhất, (d) lực cắt chân cột lớn71257 - 49 -Hình 4-12: Dap ứng chuyén vị dinh c.ccccccscscscsecsssessesssessesesessesesessesesesssseeeeeeees - 49 -Hình 4-13: Dap ứng gia tốc dimh.o.ccccecccccsessssessesssessesssessssesessesesesscsesesseseseeeeees - 50 -Hình 4-14: Dap ứng lực cắt chân CỘCK - ke k11 212v S E112 1E 5181126 ke - 50 -

-Hình 4-15: Dap ứng mô men chân COt << +1 S231 1 11 99955511 ke 50

-Hình 4-16: Sơ đỗ phân tích SSI kết cầu 3 tầng móng COC -. -: Hình 4-17: So sánh chu kỳ thứ nhất giữa FBB và SSI - 55-5555: - 54-

-52-XI

Hình 4-18: So sánh giữa 9 trường hợp có SSI với FBB; (a) chuyển vị đỉnh lớn nhất,(b) mô men chân cột lớn nhất, (c) gia tốc đỉnh lớn nhất, (d) lực cắt chân cột lớnnhất

Hình 4-19:

Hình 4-20:

Hình 4-21:Hình 4-22:

¬—

54Đáp ứng chuyển vị dinh c.cccccccsccsesscsessesssessesesesseseseseseseeeseseeesesen 55 Đáp ứng gia tốc dinh c.ceccccccccsessssessssssessesssessesesesesesessesesesssseesseesesee - 55 -Đáp ứng lực cắt chân cột vececscccessssessssssessesesesscsesessesesessesesesssseseeseseeen - 55 -

-Đáp ứng mồ men chân COb - <1 1199311111 s4 55

-Chuyén vi, chuyển vị tương đối, lực cắt và mô men lớn nhất của cột qua

¬— 56

(a) So đồ kết cau 9 tầng: (b) Sơ dé tính FBB; (c) Sơ đồ tính SSI 59 Bốn dạng dao động đầu của khung kết cau 9 tầng FBB - 61 -So sánh chu kỳ thứ nhất giữa FBB và SSI - 5-5555: - 62 -So sánh giữa 9 trường hop có SSI với FBB; (a) chuyển vị đỉnh lớn nhất,(b) mô men chân cột lớn nhất, (c) gia tốc đỉnh lớn nhất, (d) lực cắt chân cột lớnnhất

-Hình 4-28:

Hình 4-29:Hình 4-30:

Hình 4-36:

Hình 4-37:các tâng

¬ 63

-Đáp ứng chuyển vị dinh c.cccccccsccsesscsessesssessesesesseseseseseseeeseseeesesen - Đáp ứng gia tốc đỉnh 5-5562 t SE 1211121211121 11 1 xxx - 64-Đáp ứng lực cắt chân COt - ¿5+ + +*+E+E£E£xeErkrkerererrerres - 64 -

64-Đáp ứng mồ men chân COb - <1 1199311111 s4 64

-Chuyén vi, chuyển vị tương đối, lực cắt và mô men lớn nhất của cột qua

¬

-65-Đáp ứng chuyển vị đỉnh ¿55 + 52x 2x£xEExxeErkrkerkrkerrreee 65 Đáp ứng gia tốc dinh c.ceccccccccsessssessssssessesssessesesesesesessesesesssseesseesesee - 65 -Đáp ứng lực cắt chân cột vececscccessssessssssessesesesscsesessesesessesesesssseseeseseeen - 66 -

-Đáp ứng mồ men chân CỘI - <1 1199311111 s4 66 Chuyên vi, chuyền vi tương đôi, lực cat và mô men lớn nhât của cột qua

-XI

Hình 438: (a) Sơ đồ kết cau 20 tang; (b) Sơ đồ tính FBB; (c) Sơ dé tính SSI 70 Hình 4-39: Bốn dạng dao động đầu của khung kết cau 20 tang không SSI - 72 -Hình 4-40: So sánh chu kỳ thứ nhất giữa FBB và SSI - 55-5555: - 73 -Hình 4-41: So sánh giữa 9 trường hop có SSI với FBB; (a) chuyén vi đỉnh lớn nhất,(b) mô men chân cột lớn nhất, (c) gia tốc đỉnh lớn nhất, (d) lực cắt chân cột lớnnhất, (e) chuyển vị đỉnh trung bình, (f) mô men chân cột trung bình - 74 -Hình 4-42: Đáp ứng chuyén vị đỉnh ¿5 + 25+ +E£EeEzxekererrrrrrererree - 75 -Hình 4-43: Đáp ứng gia tốc dimh cccccecccscsessssessesesessesesesesesessesesessesssessessseeeeees - 75 -Hình 4-44: Đáp ứng lực cắt chân cột ¿- + - + 2 2 SE+E+E+E2E£E£ErEererererered - 75 -

-Hình 4-45: Dap ứng mô men chân COt << + 11332311111 99955511 r4 75

-Hinh 4-46: Chuyén Vi, chuyén vi tuong đối, lực cắt và mô men lớn nhất của cột quaS17 :Ẽ1ÓẼ - 76 -Hinh 4-47: Chuyén Vi, chuyén vi tuong đối, luc cắt và mô men trung bình của cột

Hình 448: Gia tốc nền Hachinohe c.cccccccccscssescssescesescssescsseseeseseessseestseeseseesesseaes 79 Hình 4-49: Gia tốc nền Northridge c.ccccccccscsssseseesssessesesesscsesessesesessesesesssseeeseeees - 79 -Hình 4-50: Biểu đồ khác biệt chuyển vị đỉnh theo #“_ .- e - 80 -Hình 4-51: Biểu đồ khác biệt lực cắt chân cột theo #/”“ -: - 80 -Hình 4-52: Biểu đồ khác biệt mô men chân cột theo #””* -: - 80 -Hình 4-53: Biéu đồ khác biệt chuyển vị đỉnh theo BP"? .-: - 8] -Hình 4-54: Biéu đồ khác biệt lực cắt chân cột theo #”“ . . sc: - 8] -Hình 4-55: Biéu đồ khác biệt mô men chân cột theo EB?" voces: - 81 -Hình 4-56: Phan trăm chuyền vị đỉnh SSI và FBB của 3 trận động dat - 82 -

-Xiil

DANH MỤC BANG BIEU

Bang 3-1: Các hệ số: C„; 9 ; C2; 9 2; C2; C2; S13 Spo theo [3], [4] Bảng 3-2: Hệ số độ cứng và giảm chan fo; foos fori ors Aya fy c2 - 25 -

-16-Bang 4-1: Thông số của COt ¿525222 S223 E9 1212151123121 211111111 4] Bảng 4-2: Thông số loại dat được sử dụng phân tích - 2-55: -4] -Bang 4-3: Thông số của móng nông eeescssesessssessesesesscsesessesesessesesessesesesseseseeseees -4] -

-Bang 4-4: Độ cứng động lực học cho móng NON - ««««<+++s «+ 42

-Bang 4-5: Truong hop khảo sát cho móng NON ««« «s22 43 Bang 4-6: Chu kỳ dao động SSI và FBB Ăn re - 43 -

Bang 47: So sánh chuyến vị, gia tốc đỉnh, luc cat và mô men FBB với SSI 44 Bảng 4-8: Đặc trưng kết cau của tiết diện ¿-2- 5c 522c2x2rcrezrererrerrrreree - 46 -Bang 4-9: Thông số của móng nông eeescssessssssessesesessesescsscsesessesesesseseseesessseseess - 47 -

-Bang 4-10: Độ cứng động lực học cho móng nồng - «<< +++<<<<<s<2 48

Bảng 411: Chu ky dao động SSI và FBB ng key 48

Bang 412: So sánh chuyến vị, gia tốc đỉnh, lực cắt và mô men FBB với SSI 50 Bảng 4-13: Thông số của dat (cọc qua 1 lớp đất) -5- +5 5s+s+csscsee -51-Bang 4-14: Thông số của đất (coc qua 2 lớp đất) cecccccseescsesseeseseseeeseeeees - 52 -Bang 4-15: Các trường hợp bố trí coc trong dai COC wees sseseseseecsseeseeeeee -32-Bảng 4-16: Thông số của cọc và đài cọc cho 9 trường hợp bồ trí cọc - 53 -

-Bang 4-17: Độ cứng động lực học cho móng CỌC << + S S2 53

Bang 418: Chu ky dao động SSI và FBB chen 53

Bang 419: So sánh chuyén vị, gia tốc đỉnh, lực cat và mô men FBB với SSI 56 Bảng 4-20: So sánh chuyến vị, gia tốc đỉnh, luc cat và mô men FBB với SSI - 57 -Bang 4-21: Đặc trưng kết cầu của tiẾt điỆn - ¿+ 6k2 EsEserkreeeree - 58 -Bang 4-22: Cac truong hop bồ trí cọc trong đải CỌC S2 - 60 -

-XIV

Bảng 423: Thông số của cọc và đài cọc cho 9 trường hợp bồ trí cọc 60

Bang 424: Bang so sánh chu kỳ dao động cua SAP va Frame 60

Bang 425: Độ cứng động luc học móng cọc cho 9 trường hợp bồ trí CỌC 61

Bang 426: Chu ky dao động SSI và FBB 0 eee eeesseceeeesseceeeesseeecesseeeeeeees 62

Bảng 427: So sánh chuyến vị, gia tốc đỉnh, lực cắt và mô men FBB với SSI 63 Bang 4-28: So sánh chuyến vị, gia tốc đỉnh, lực cat và mô men FBB với SSI - 67 -Bang 4-29: So sánh FBB với SSI trường hợp có khác biệt chuyên vị lớn - 68 -

Bang 430: So sánh FBB với SSI trường hợp có khác biệt mô men lớn 68

Bang 431: Dac trung kết cầu của tiết diện kết cau 20 tầng A 69 Bang 4-32: Thông số của móng cọc cho kết cầu 20 tầng -. 5+: - 7] -

-Bang 4-33: -Bang so sánh chu kỳ dao động cua SAP va Frame -

/]Bang 434: Giá tri của ko, co, ke co cho 9 trường hợp bồ trí CỌC < 72

Bang 435: Chu ky dao động SSI và FBB 0 eee eesssnceeeesseceeeesssneeeessseeeeeees 73

Bang 436: So sánh chuyến vị, gia tốc đỉnh, lực cat và mô men FBB với SSI 76 Bang 4-37: So sánh các thành phần chuyên vi, gia tốc đỉnh, lực cắt, mô men - 77 -Bang 4-38: So sánh FBB với SSI trường hợp có khác biệt chuyên vị lớn - 78 -

Bang 439: So sánh FBB với SSI trường hợp có khác biệt mô men trung bình 78

Bang 440: Tổng hợp các công trình chịu tác dụng của các trận động đất 83

-Bang O-1: Tinh lực ma sat lên thành CỌC - - G5 5S S999 1 1 ve IV

Bang 0-2: Tinh lực ma sát lên thành CỌC << << S999 9 ve VBang 0-3: Tinh lực ma sát lên thành CỌC - - G5 5 5 999999 1 11 ke VI

Bang 0-4: Kết quả phân tích khung 3 tang cho 9 trường hợp vị trí móng cọc VilBang 0-5: Kết quả phân tích khung 9 tang cho 9 trường hợp vị trí móng coc 1XBang 0-6: Kết quả phân tích khung 20 tang cho 9 trường hợp vị trí móng cọc XIBảng 0-7: Giá trị TB phân tích khung 20 tang cho 9 trường hop vị trí móng cọc xiii

XV

Chương 1 GIỚI THIỆU1.1 ĐẶT VAN DE

Động đất là một sự rung chuyển hay chuyển động của đất nền Kết qua này

là nguyên nhân do bởi sự trượt của các phay hay những bộ phận đứt gấy trên vỏ của

trái đất Trên thế giới động đất xảy ra hằng ngày nhưng hau hết không đáng chú ý vìchúng không gây ra thiệt hại Tuy nhiên hằng năm thế giới cũng đã ghi nhận nhiềutrận động đất gây thiệt hại to lớn cho con người và công trình Việt Nam trongnhững năm gân đây tần suất xảy ra động đất ngày càng tăng nên nhiều công trìnhđược quan tâm đến việc thiết kế kháng chan, đặc biệt là đối với các công trình nhà

cao tâng.

Đối với các công trình cao tầng đặc biệt là hệ móng và đài cọc của nó (châncông trình) phản ứng rất nhạy với các dao động do động đất nên gây ra Khi phântích đáp ứng những kết cầu dưới tác dụng của tải trọng động đất được xây dựng trênnên dat, sự thay đối chuyền động ở chân công trình sẽ dẫn đến những thay đổi trongphản ứng động của kết cấu Những thay đổi đặc trưng động lực học đất sẽ ảnhhưởng đến đáp ứng kết cau bên trên Sự tương tác qua lại giữa đất nên và kết caubên trên được gọi là tương tác đất nên — công trình (SSI: Soil - Structure

Interaction).

Sự tương tác giữa đất và kết cau là bài toán quan trọng trong giải pháp cácvan dé trong ngành địa kỹ thuật Mô hình phân tích thông thường xem chân cột làngam (FBB: Fixed Base Building) không xét đến ứng xử phức tạp giữa cọc va đấtnên Các ứng xử liên quan đến tính toán và thiết kế nền - móng cho công trình khichịu tai trọng động đất là một trong những vấn đề rất quan trọng Việc lựa chọn sửdụng giải pháp móng cọc hay móng nông được quyết định chủ yếu bởi điều kiện đấtnên và tải trọng bên trên công trình, kết quả là giải pháp móng này cũng ảnh hưởngngược lên kết cau bên trên Trong các loại móng của công trình nhà cao tang, móngcọc là một giải pháp phố biến va hợp lý vì có nhiều giá trị về kinh tế, kỹ thuật Tuynhiên, việc nghiên cứu và thiết kế cọc chịu động đất là việc khó khăn vì sự khôngchắc chan trong việc: xác định biến dạng của cọc, tương tác giữa cọc và đất nên; và

ứng xử phức tạp của nhóm cọc.

Chương T Giới thiệu

-l-Qua những phân tích ở trên, việc xem xét SSI khi chịu động đất là một van dé thờisự, rất có ý nghĩa đối với thiết kế công trình chịu tải trọng động đất, và đặc biệt làcác bài toán phân tích hiệu quả giảm chan của các công trình được trang bị hệ can

bén trên.

1.2 MỤC TIỂU CUA LUẬN VAN

Mục tiêu của luận văn là phân tích ứng xử động lực học của kêt câu chịu tác dụngcủa động dat có xét đên tương tác cua két cau với nên móng Các nhiệu vụ cụ thênhư sau:

Xác định hệ sô độ cứng động lực học của khung và nên móng.

Phân tích động lực học kết cầu chịu tác dụng của gia tốc nền động đất khi xét

FBB và xét SSI.

Nhận xét sự khác nhau của FBB va SSI Đồng thời cũng xác định các thôngsố nào ảnh hưởng đến sự khác nhau đó, nhằm cung cấp cho việc thiết kế và nghiêncứu nhà cao tang khi nào cần xét đến SSI và trường hợp nào thì không can xét SSI

Chương T Giới thiệu

-2-Chương 2 TONG QUAN

2.1 TONG QUAN VE SỰ TƯƠNG TAC GIỮA KET CẤU VA NEN MONG

SSI lién quan đến nhiều lĩnh vực [14] Nó là sự tong hop cua co hoc đất và co họckết cấu, động học đất và động lực học kết cấu, động đất, địa vật lý và địa cơ học,khoa học vật liệu, phương pháp tính, phương pháp số và các ngành kỹ thuật khác.Nó bắt ngu6n từ cuối thé kỷ 19, phát triển dần vào thé kỷ 20, 21 SSI phát triểnnhanh chóng bởi nhu cầu xây dựng công trình có quy mô ngày càng lớn với sự hồtrợ của các công cụ tính toán ngày càng hiện đại và mong muốn an toàn ngày càng

cao.

Từ những năm 1990 [14], Cac nhà nghiên cứu đã có nhiều nỗ lực cho việcthay thé các phương pháp cô điển của thiết kế bởi những khái niệm mới về thiết kế

động đất Ngoài ra, sự cần thiết của việc kế đến SSI đã thu hút rất nhiều sự chú ý

của cộng đồng kỹ thuật ở hau hết các vùng địa chan trên toàn thé giới

SSI là sự tương tác động học giữa đất với nền móng bao gồm hai tương tác

[13] là tương tác động (kinematic) Hình 2-1 và tương tác quán tinh (inertia) Hình

2-2 Tương tác động do sự khác biệt giữa độ cứng của kết câu và đất nên, tương tácquán tính do bởi sự khác biệt khối lượng của kết cu và đất nên

Khi xét đến SSI thì hệ kết cau - nền móng “mềm” hơn khi xét FBB, chu kỳSSI lớn hơn chu kỳ FBB, điều này sẽ thấy rõ ở trong phan ví dụ số trong Chương 4

SSI của móng nông [10] các sóng lan truyền và phản xạ qua lại giữa ranhgiới cố định và các bề mặt tự do Hình 2-3 Sự lan truyền này làm ảnh hưởng đến độcứng động lực học của nên đất, điều này được trình bày trong mục 3.2

SSI của móng cọc [3], [8] không những phụ thuộc vào các đặc tính kết cầubên trên mà còn phụ thuộc rất lớn vào các thông số của dai cọc, cọc và cách bồ trinhóm cọc Cơ sở xác định SSI phụ thuộc vào móng cọc được thé hiện trong mục

3.3.

Chương 2 Tổng quan

-3-eee ee ey

(a) (b) (c)

Hình 2-1: Tương tac động (kinematic): (a) dao động theo phương đứng, (b) dao động theo

phương ngang, (c) dao động không liên tục, dao động lắc

Y

Inertia forceR(t) R(t) R(t)

Soil mass is vibrated by ®()

/ KT NT @ 1 \ \

/ / 1N \ \/ 20 | / \ \ \/ / / \ \ \

-4-2.2 TINH HÌNH NGHIÊN CỨU NGOÀI NƯỚC.Trên thế giới từ lâu đã có rất nhiều công trình nghiên cứu phân tích SSI, các phươngpháp khác nhau đã được sử dụng như: mô hình nên Winkler với phương pháp phan

tử hữu han (Finite Element Method - FEM) [12], [13], [15], [20], [21] phương pháp

phan tử biên (Boundary Element Method - BEM), va các phương pháp FE-BE

Mô hình nên Winkler được dựa trên lý thuyết dầm trên nên dan hồi, trong đóđất xung quanh được xem là một hệ lò xo Ưu điểm chính của phương pháp này làsự phi tuyến và ứng xử không đồng nhất của đất được mô phỏng mà không đòi hỏi

phải xem xét một bài toán khá lớn Tuy nhiên, phương pháp này có một khó khăntrong việc mô phỏng các hiệu ứng nhóm cọc khi mồ hinhWinkler bỏ qua sự liên hệgiữa các cọc.

Wolf và VonAix (1998) [22], [23] và Sanchez-Salinero (1982) thực hiện

phân tích động của hệ thống cọc sử dụng phương pháp phan tử hữu hạn (PTHH)

T.K.Datta (2010) [13] dùng phương pháp phần tử hữu hạn để phân tíchtương tác động học giữa đất với cọc bao gồm hai tương tác là tương tác động

(kinematic) Hình 2-1 và tương tác quán tinh (inertial) Hình 2-2 Tương tac động do

sự khác biệt giữa độ cứng của kết cau va đất nên, tương tác quán tính do bởi sự

khác biệt khôi lượng của két câu va dat nên.

M Shadlou and S Bhattacharya (2014) “Dynamic stiffness of pile in a

layered elastic continuum” [8] phân tích tìm độ cứng động học của cọc qua nhiềulớp đất, nhưng chưa xét đến ảnh hưởng của nhóm cọc

Amir M Kaynia (1991) “Dynamics of piles and pile groups in layered soil

media” [16] phan tích tim độ cứng động học của cọc qua nhiều lớp đất, và xét đếnảnh hưởng của nhóm cọc, nhưng chưa tìm được thành phan giảm chan cy và cp trong

-5-Hirokazu Takemiya And Yoshikazu Yamada (1981), “Layered structure dynamic interaction” [18] bài báo phan tích SSI cua nhóm cọc trong mồi

soil-pile-trường nhiều lớp dat Nhưng bài báo phân tích phần khung là khung của cau

Trevor G Davies, A M Rajan Sen (1985), “Dynamic behavior of pilegroups in inhomogeneous soil” [19] bài báo trình bày phương pháp xác định độ

cứng động học theo phương ngang của cọc và nhóm cọc trong môi trường đất thayđổi liên tục, nhưng chưa xác định độ cứng động học theo phương xoay của cọc và

nhóm cọc.

Braja M Das, G.V Ramana (2011) “Principles of Soil Dynamics” [3| tác gia

trình bày khá chi tiết về độ cứng động học của nên móng (móng nông, móng coc)trong một lớp đất

Milos Novak (1974) “Dynamic Stiffness and Damping of Piles” [4] phan

tích SSI của móng cọc trong nền đồng nhất nhưng chưa phân tích móng trong nềnnhiều lớp đất

Anil K Chopra And Jorge A Gutierrez (1974) “Earthquake responseanalysis of multistorey buildings including foundation interaction” [2] phan tích

SSI của móng nông môi trường đồng nhất

Wolf J.P, Deeks A.J (2004) “Foundation Vibration Analysis A

Strength-of-Materials Approach” [10] phan tích SSI trên nền móng nông nhiều lớp dat.2.3 TINH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC

Những năm qua, trong nước có rất nhiều dé tài nghiên cứu về giảm chan cho kếtcầu khung chịu tải trọng động đất băng hệ cản chất long nhớt VED [24], [29], [30]thé nhưng việc nghiên cứu về đáp ứng động lực học kết câu chịu tải trọng động đấtxét đến ca SSI thì đang còn nhiều hạn chế

Ở Hà Nội các nghiên cứu cua Trinh Việt Bac, Dinh Văn Toàn, Lai HopPhòng, Tran Anh Vũ (2011) “Điều kiện nên đất anh hưởng bởi tác động động dat

khu vực phía tây noi thành Hà Noi” [31] bài báo này chỉ tập trung giới thiệu sự

phân bố giá trị vận tốc truyền sóng trong dat và phân loại nên dưới tác động độngđất ở khu vực phía tây nội thành Hà Nội dựa trên kết quả thí nghiệm địa chan dé

Chương 2 Tổng quan

-6-tính toán độ cản đặc trưng cho sự tương tác giữa móng và đât nên cũng như giữacọc va dat.

Đối với thành phố Hồ Chí Minh nói chung va luận văn cao học của trườngĐại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh nói riêng, các nghiên cứu về SSI chịutải trọng động đất thì chưa được tiễn hành một cách day đủ, mới chi xét anh hưởngcủa đất lên cọc mà chưa xét tương tác qua lại giữa chúng Các nghiên cứu này cóthé ké đến như:

Bài báo của Trần Thanh Cao Ngọc, Trần Đăng Khải, Vũ Xuân Bách, ChuQuốc Thang, “Đánh giá ảnh hưởng của độ cứng đất nên doi với công trình nhà caotang dưới tác dụng của động đát”[32] tuy nhiên nghiên cứu chỉ dừng lại ở công

trình có móng đơn, chưa giải quyêt được sự tương tac của móng cọc.

Luận văn của tác giả Phan Thị Hương(2006) “Ứng xử của đất nên và cọc cóxét đến gia tốc động đát ”[33] tuy nhiên nghiên cứu này chỉ dừng lại ở mức sử dụngphan mềm Plaxis dé mô phỏng và khảo sát mà chưa đi sâu vào xem xét tương tác

giữa đât và cọc.

Luận văn của tác gia Lương Minh Sang (2014) “Phán tích động lực học kếtcấu chịu động đất có xét đến ảnh hưởng tương tác nên móng coc” [34] luận vănnày nghiên cứu dừng lại ở móng cọc trong nên đất đồng nhất mà không xét tươngtác qua nhiều lớp đất, chưa xét đến SSI của móng nông

Trên cơ sở tìm hiểu các tài liệu, bài báo, và luận văn nghiên cứu trước đây, cácnghiên cứu này chưa nghiên cứu đầy đủ về SSI Vì thế, luận văn nghiên cứu đây đủhơn SSI về móng nông, móng cọc trong mối trường một lớp đất và nên nhiều lớpđất

2.4 NỘIDUNG LUẬN VĂNNội dung luận văn bao gồm năm chương và phụ lục như sau:

Chương 1: Giới thiệu về tương tác giữa kết cầu và nền móngChương 2: Tổng quan

Chương 3: Cơ sở lý thuyết về SSI móng nông, móng cọc trong môi

trường một lớp đất và nhiều lớp đất

Chương 2 Tổng quan

-7-Chương 4: Ví dụ tính toán

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển

Tài liệu tham khảo

Phụ lục: Tính toán chi tiết và mã nguồn chương trình MATLAB

Chương 2 Tổng quan

Chương 3 CƠ SỞ LÝ THUYET3.1 PHƯƠNG TRÌNH VI PHAN CHUYEN DONG

4 Z A Z

Pa - Mn _ Itln Mn

| || | |

Hình 3-1: (a) Mô hình don giản hóa bài toán; (b) Ngam ở chân cột; (c) có xét đến chuyển

vị ngang và xoay đông thời của móng

Chương 3.Cơ sở lý thuyết

-9-3.1.1 Khung phăng ngàm ở chân cột - FBBXét khung phẳng n tang chịu tác dụng bởi các lực ngang P,như Hình 3-1.trong đó, m, (i =|+ n) : Khôi lượng của tang thứ 1 đến tang thứ n.

LH, (i =|+ n) : Chuyén vi theo phương ngang (x) của tang thứ 1 đến tang thứ n.h, (i =l+z n) : Chiêu cao theo phương đứng (z) của tang thứ 1 đến tang thứ n.U,: gia tốc theo phương ngang (x) của đất nên

Theo mô hình shear frame (khung với dâm, sàn tuyệt đối cứng), các tang

được xem là một bậc tự do chuyén VỊ ngang; mang khối lượng m; với độ cứng

chuyển vị ngang của cột &; Phương trình vi phân chuyền động của kết câu theo môhình shear frame có dạng [1] Khi xét đến ảnh hưởng của chuyền vị xoay trong dầmđộ cứng chuyên vị ngang của khung phang được quy đổi tương đương băng mô

hình general approach [1].

M,.u,, +C u,, + Ku, =B —-M, lu, (3.1.1)

trong đó, Ð =[P,P,, ,P |’ là ngoại lực ngang tác dụng vào sàn của mỗi tâng,

im O 0 0 0 0 lEứ, |m 0 0 0 0 lử,

mà O O Off u |

M,.ũ = , 0 0 Ne (3.1.2)

i+] i+]

mM, ì 0 U,,| dx m, || Uu, |

(nxn) (nx1)

Chương 3.Cơ sở lý thuyết -

10-C v : được xác định băng phương pháp Rayleigh và có đạng sau:

P, m, 0 0 0 0 ||1

P.—M.¿lu =J “'L— me OO (3.1.5)

$ 7 mà - O O |l1| °

n-l m,_, O ỊỊP| | dx m, | {1

(nx1) (nxn) (nx1)

3.1.2 Khung phang có xét SSIPhương trình động hoc khung phẳng n tang khi xét dén chuyển động của móngHình 3-1(c) được viết lại theo [2] như sau

-K,; Cy: Độ cứng và giảm chân của móng theo phương ngang (x).K„; cạ: Độ cứng và giảm chân của móng theo xoay.

Thay (3.1.7) vào phương trình (3.1.6) ta được phương trình sau

Mystics + Cyst, + Ky Uy, + Msi) + M, hd = P,, —M, ii,

mii, + c;ủ, + ku, + my + m,h,O = P — mịi, (3.1.8)

Vol i=l+n

Phương trình cân bang lực động lực hoc theo phương ngang được viết như sau:

SP mui! +m, (ii, + y ) + Coty + kạMg =Wp (3.1.9)

S mii “fm Sm, hi ES hd + eqtig + uy =o P [im :

1nN n n

~ 4, T oo of ro

đặt: l Mu = › mu,; mM, =m, + › m; hạ = › mh, ;

i=l i=l

i=]

Phuong trinh (3.1.10) tro thanh

Mii + mui, + LO + Colly + ky) = 3” P —m,ii, (3.1.11)

i=]

Trién khai phuong trinh (3.1.11) nhu sau:

(mii, + Mi, + +1m,l, +m,,,ii,,, + m,_,_, +m, ii, ) +

Cy, Kj: là hệ sô cản và độ cứng dat nên chong chuyên vi xoay.

Phương trình (3.1.13) trở thành

smh (ii, + ii, +hO+ii,) +> 1,6-+0,0+k,0 => Ph,

i=] i=0 i=]

(3.1.14)

Sm hii + Sm hi, + Smid + S10 + c,0 +k,@0= S Ph = Sm Iii.

i=l i=l i=l ¡=0 i=l i=l

S mhii + Sm hi + baz + 1,0 +¢,0+k,0= S ph — Sm hú, (3.1.15)

i=l i=l i=l ¡=0 i=l i=l

Đặt: h*Mu => mh, 31, = mh} +> 1, ;với h” =[h, hy h hy h„, hạ]

i=] i=] i=0 (nx1)

Phương trình (3.1.15) trở thành

hˆMũ + 177, +1,0 +c,0+k,0 = > Ph, — Hội, (3.1.16)

i=]

Trién khai phương trình (3.1.16) như sau:

(m, hi, + mht, + + m,hịn, + mụ \hị ú,.¡ + m, ,h, li, ¡ +m,h, ti, )+

: n (3.1.17)

Lyi) +1,0+¢,0+k,0 = > Ph, — lại,

i=l

Từ phương trinh(3.1.8), (3.1.12)va (3.1.17) được

Mu, + CÚ; + Ksuse — P§s 5 M,, lu, (3.1.18)

| M, L, mM, My TH M; | mM, | M,, lÍ ly

L, I, mh, m,h, mh, mh mh, m,h,mM, mh, mM, Uy

m, m,h, m, U,Uc = 9 _

-13-Ma trận khôi lượng Mgg; được phân thành 4 phân như sau:

M -Il - "—¬- 1.

51 ÍM, | Mg (3.1.19)

trong do, M,,= h là ma trận khôi lượng của móng.

: (242 ,: 17M eee ¬Mự=M,=[| „ ma trận khôi lượng chỉ ra tương tác giữa móng

hM,,va khung

C, 0 | lc, OOCo = với C,, = (3.1.20)

L 0 _

dP

i=l l7, 00 líP , -M,,lu, =) > Ph {|0 H0 lu, (3.1.22)

i=l

0 OM 1P R SS | J

To d | đ7 TUssr = [Mp O uw u,, | : Ugg) = Uss) = 5 Uso L= [I " 1]

Đôi với các sô hangk,,c, và k,,c, trong độ cứng động luc hoc phụ thuộc vào loạimóng và loại đất, được xác định theo một trong các trường hợp dưới đây

Chương 3.Cơ sở lý thuyết

-14-3.2 ĐỘ CỨNG DONG LỰC HỌC DOI VOI MONG NONG

3.2.1 Trên nên đồng nhất (1 lớp đất)

ee |

| | |I | || | 1G

-15-r, : Bán kính (mặt bang) cua mong hình tròn hoặc bán kính móng

hình chữ nhật được quy đối (3.2.3)

Bang 3-1: Các hệ số: C „; 8,3 C,53 5,53 Co 3 C22; 52; Syn theo [3], [4|

trong đó, P(o): Tong lực đặt vào móng P(a) =P (ø)+ pr (a)

P" (a): Lực đặt vào dat ở lớp thứ n.FY (a) = So (a) uy (a) ; VỚI Ho (ø) =

U an (a): Tổng chuyền vi U,, (a) —[j°

2.50 0.43 2.50 1.800.40 4.10 10.60

0.50 5.10 3.15

3.2.2 Trên nên không đồng nhất (nhiều lớp dat)

Độ cứng động của đất Š (w) theo [10] duoc xac dinh nhu sau

trong đó, — f (@): Phan dao động tới, g(@): Phan dao động phản xa.

h(a) : Phan dao động đi qua mặt tiếp xúc thé hiện trong Hình 3-3

b) c)

Hình 3-3: Sự truyền đao động qua 2 lớp đất

Chương 3.Cơ sở lý thuyết

Hình 3-5: Các thông số của móng cọc (nhóm cọc minh họa 2x6)

Chương 3.Cơ sở lý thuyết 20

-Khi móng dao động theo phương ngang, theo [3], [4], [6] và [9]:

kạ,; Co, hệ số độ cứng động lực học phương ngang Của mot cọc

cap Í „cạp 2 pile pile | FA G, P 8 D 8 Cc

Cy =|P, Gr op C „+ S0 0 Ss s x2 Gre pile cap x2

T„: M6 men quán tính của tiết diện ngang cua cọc.

chiêu dai chiêu rộng đài coc hình chữ nhật).

G.’: Mô dun cat của dat chứa dai cọc.DƑ”: Chiêu sâu chôn dai cọc.

C3843 Cos 8,5: Các hệ số theo [4] được tính theo Bảng 3-1

Trong Hình 3-7 thông số S/2R (5:„„) là khoảng cách giữa 2 tim cọc / là góc hợp

bởi phương ngang va vi trí của cọc đang xét Hình 3-6.

-22-— Stitt pile

TM—

SN0.7 =-f S ca

Departure angle, Ø (deg)

Hinh 3-7: Gia tri i) theo [7]

-trong đó, fui for: Thông số độ cứng và hệ số giảm chan dao động xoay phụ

thuộc vào hệ số poisson - v của đất, tỉ số E„/G, và trong điều

kiện (L/ R>25) được thể hiện ở Bảng 3-2

ki: Hệ số độ cứng xoay cho nhóm cọc.c, : Hệ số giảm chắn xoay cho nhóm cọc.Np: Giống như trong công thức (3.3.2)

k„,: Hệ số độ cứng cho | cọc theo phương ngang xác định ở (3.3.1).cạ,: Hệ số giảm chan cho | cọc theo phương ngang xác định ở (3.3.1).k.„: Hệ số độ cứng cho | cọc theo phương đứng xác định ở (3.3.7).c,,: Hệ SỐ giảm chan cho | cọc theo phương đứng xác định ở (3.3.7).k¿`: Hệ số độ cứng cho | cọc tương quang giữa phương ngang và