Do lớp đất yếu nam ngay trên bề mặt mặt đất cùng với mộtsố khu vực có địa hình phân cắt, trong quá trình đào hố móng thi công, dưới tác dụngcủa áp lực ngang của đất và các thiết bị thi c
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCMTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
DƯƠNG TRUNG KIÊN
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CHUYEN VỊ NGANG ĐẦU COCTRONG QUA TRÌNH THỊ CONG HO MONG TRỤ SỞCONG TY XO SO KIEN THIET THANH PHO CAN THO
Chuyén nganh : DIA KY THUAT XAY DUNG
Mã số: 60.58.61
LUẬN VÁN THẠC SĨ
TP HO CHI MINH, tháng 7 năm 2016
Trang 2Công trình được hoàn thành tại: Trường Dai học Bách Khoa —- DHQG-HCM
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Dai học Bach Khoa, DHQG Tp HCM
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lýchuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)
TRƯỞNG KHOACHỦ TỊCH HOI DONG KỸ THUẬT XÂY DỰNG
PGS.TS Nguyễn Minh Tâm
Trang 3ĐẠI HOC QUOC GIA TP HO CHÍMINH CONG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
Tp.HCM, Tthang 7 năm 2016
NHIEM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: DƯƠNG TRUNG KIÊN MSHV: 12860421Ngày, tháng, năm sinh: 20-02-1979 Nơi sinh: VIỆT TRÌ-PHÚ THỌ
Dia chỉ mail: kien.duong1979(@gmail.com Điện thoại: 0907.145.234
Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG KHÓA 2012 MS: 60 58 61I:TÊN DE TÀI:
NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CHUYEN VỊ NGANG ĐẦU COC TRONG QUÁTRÌNH THI CONG HO MONG CONG TRÌNH TRỤ SỞ CÔNG TY XO SO
KIEN THIET THANH PHO CAN THO.H- NHIEM VU VÀ NOI DUNG:
1- NHIEM VU:+ Đánh giá khả năng chuyển vị ngang của cọc trong quá trình thi công hệ tường vay+ Tính toán mức độ chuyền vị ngang của đầu cọc
+Tính toán sức chịu tải của hệ tường vây, kiểm tra hệ số an toàn ở từng giai đoạn khai
đào trong plaxis
+Đánh giá hệ số an toàn toàn tổng thể sức chịu tải cho hệ tường vây+Dé ra biện pháp khắc phục chuyền vị ngang của cọc
2- NOI DUNG:Chương 1: Tổng quan về chuyén vị ngang
Chương 2: Cơ sở lý thuyết và tính toán chuyền vị ngang.Chương 3: Ung dung tính toán cho công trình trụ sở công ty x6 số kiến thiết Cần
Thơ
Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo.
II- NGÀY GIAO NHIEM VU: 10/2015IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 7/2016V- CAN BỘ HUONG DAN: PGS TS VO PHAN
CAN BO HUONG DẪN CHU NHIỆM BO MON ~~ KHOA OL CHUYEN NGANH
PGS.TS VO PHAN " PSG.TS LE BA VINH PGS.TS.NGUYÊN MINHTAM
Trang 4LỜI CÁM ƠN
Xin chân thành cảm ơn Qui Thay Cô trong Bộ môn Dia Cơ Nên Móng- TrườngĐại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chi Minh đã nhiệt tình giảng dạy, quan tâm giúpđỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình học tập vừa qua
Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình của thầy PGS.Ts Võ Phán đãdành cho tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn thạc sĩ
Xin bảy tỏ lòng biết ơn đến các bạn học viên trong lớp Địa kỹ thuật Xây dựngkhoá 2012 và các đồng nghiệp các khóa trước đã giúp đỡ và góp nhiều ý kiến qui báucho tôi trong suốt thời gian qua
Do kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế, luận văn này không tránh khỏinhững thiếu sót, rat mong nhận được sự góp ý của Quy Thay Cô và các bạn
Học viên: Dương Trung Kiên
Lớp: Địa kỹ thuật xây dựng (CT) 2012
HỌC VIÊN
DUONG TRUNG KIEN
Trang 5TOM TAT LUẬN VĂN THẠC SĨ
Hiện nay, nhu cầu xây dựng công trình cao tầng ngày càng nhiều ở các khu đô thị.Tại Cần Thơ, và các khu vực lân cận có tốc độ phát triển nhanh như Quận Cái Răng,Quận Bình Thủy Do khu vực này có lớp đất yếu với bề dày khá lớn nằm ngay trên bềmặt đất, biện pháp móng cọc thường được chọn lựa trong tính toán thiết kế và thi côngcác công trình Tải trọng của công trình thông qua hệ thống móng cọc được truyềnxuống các lớp đất tốt ở bên dưới
Trong quá trình thi công cọc tường vây , coc được ép vảo đất sau đó tiến hành đào hốmóng thi công tang ham Do lớp đất yếu nam ngay trên bề mặt mặt đất cùng với mộtsố khu vực có địa hình phân cắt, trong quá trình đào hố móng thi công, dưới tác dụngcủa áp lực ngang của đất và các thiết bị thi công, cọc có thé bị chuyển vị và lệch tâm.Thực tế cho thay có hàng loạt bãi cọc bi lệch tam do chuyển vị ngang với biên độ khálớn Nguyên nhân của việc lệch tâm hàng loạt cọc ở khu vực đất yếu được giải thíchban đầu là do san lấp, quá trình thi công khi đào hố móng và tải trọng thường xuyêncủa các thiết bị thi công Do những nguyên nhân trén,dé cương luận văn tập trung vào“ Nghiên cứu đánh gid kha năng chuyển vị ngang của dau cọc trong quả trình thicông hỗ móng Trụ Sở Công Ty SỐ Số Kiến Thiết Thành Phố Can Tho” Điều naycó ý nghĩa thiết thực phục vụ cho công tác xây dựng ở khu vực có đất yếu như ở CanThơ và các khu vực lân cận trong thiết kế biện pháp thi công hỗ móng đảo sâu
Trang 6Currently, the need to build high-rises more and more, in urban areas In Can Tho, andthe surrounding areas with fast growth as Cai Rang District, Binh Thuy District.Because this area of soft soil with large thicknesses located on the soil surface, oftenpiling measures that were selected during the design and calculation of constructionworks Loads of work through pile foundation system is passed down good soil layersbelow.
During the construction process diaphragm wall pile, the pile is pressed into theground then dig basement pit Due to the weak soil layer located on the surface of theground with some areas of terrain intersect, during construction excavation, under theinfluence of peer pressure of land and construction equipment, piles have be trans andeccentricity The fact that there are a series of beaches piles due to horizontaldisplacement eccentric with sizable margin The cause of the eccentric mass pile insoft soil areas is explained primarily due to backfilling, construction process whenexcavation and permanent load of construction equipment Due to these reasons, thethesis focused on "Assessing the ability horizontal displacement of the pile in thecourse of construction works pit " This has practical implications for the servicebuilt in areas with soft soil in Can Tho and the surrounding areas of constructionmethods designed to deepen.
Trang 7LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan: luận van nay là dé tài nghiên cứu thực sự của tác
giả, được thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS.VÕ PHÁN
Tất cả số liệu, kết quả tính toán, phân tích đánh giá trong luận văn làhoàn toàn trung thực Tôi cam đoan chịu trách nhiệm vé sản phẩm nghiên
Trang 8MỤC LỤC
1.Van đề thực tiễn và tính cấp thiết của dé tài c cài |
2 Mục tiêu nghiên CUU _ -5722222SS2SS566666srrreeeeeeeee3.Phương pháp nghiÊn cỨu - c2 2222222111511 x2 |
4.Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đỂ TÀI cccccececcssececececeecsseencuens 25 Phạm vi và giới hạn của dé tài nghiên cứu - -cc cà 2Chương 1: TONG QUAN VE CHUYỂN VỊ NGANG : c ca 3
1.1 Phân lOại CỌC -. c cee eeneecceeueecceeeueeseseeussseessesessseneeess 3
1.2 Một số loại cọc chịu tải trọng ngang thường gặp - - -c-ccccc cà: 3
1.2.1.CQC XIẾN cece eee ceeeeeeecceeeeesseeeeuseseeeneeseeeeuuseeeeeuess 41.2.2.COC DAN cece cece cc cece cece cece nce eeeeeeeceeeeeeesseeeeeeceeeueeseseeeuesceeeseeseess 41.2.3.Coc đứng chiu tải trong ngang và momen -. - 4
1.3 Tính toán cọc trong đất rời chịu tác dụng tải trọng ngang - 51.4 Tính toán cọc trong đất dính chịu tác dụng tải trong ngang ees 11
1.5 Nhận xét chương 1.00 ccc ccc cee ee ee nee nee e cease ee eee eeee nh cane ees 14
Chương 2: CƠ SỞ LY THUYET VA TINH TOÁN CHUYỂN VI NGANG 172.1 Những nội dung cần tính toán khi cọc chịu tải trọng ngang 17
2.2 Các phương pháp tính toán cc cà 172.2.1 Tính toán theo phương pháp Brich Hansen 172.2.2 Phương pháp BrOWN: nee enna ee ee eee ee eesee nh nh na 18
2.3 Mô hình nền Winkler - cc- 2c 122112211111 1111510111 11 11t hàu 222.4 Các van đề về sự làm việc của nhóm cọc khi chịu tải trọng ngang 332.5 Xác định cấp áp lực lên tường chẵn -c c2 si 342.5.1 Trường hợp đất rời - -cc- TT SH SH HH KT nh như nh nh ra 342.5.2 Trường hop đất dinh cece cece eeeceeccecceceeceeseuscuseuscusceecetsensens 36
2.6 Nhận xét chượng 2 cccQQQQ QQQ n Đ e cece ee eee nh nh nh ng 38
Chương 3: UNG DUNG TÍNH TOÁN CÔNG TRINH TRỤ SỞ CÔNG TY XO SỐKIÊN THIET CÂN THƠ 22222 21111111115111 2011111 vn 393.1.: Đặc điểm địa chất khu vực Tp Cần Thơ cc sec c2 cà: 39
Trang 93.2: Đặc điểm địa chất khu vực Do VAG 00 c2 423.2.1: Kết quả khảo sát địa chat 0 c.cccccccesesccssescuscuscesceucensescuscesceneencs 443.3: Thông số tường cọc Barrette đường kính 600 chống thành vách 513.4 Mô phỏng đánh giá chuyển vị ngang của cọc do khai báo hỗ móng theo so đồbài toán phang -c- QC n TS TH TH TH nh nh nh như ch cu nà 52
3.4.1 Mô phỏng phaxis 2Ï ca 543.4.2 Mô phỏng trình tự thi công trong Plaxis 2l 54
3.4.3 Phan tích chuyển vị ngang của tường vây qua các giai đoạn thi công 653.5 Tính toán kiểm tra khải năng mang tự mang tải trọng bản thân của hệ tường vây
Trang 10Bang 1.1.Bang 1.2.Bang 2.1.Bang 2.2.Bang 2.3.Bang 3.1.Bang 3.2.Bang 3.3.
DANH MUC BANG BIEU
TrangHệ số nền K cho các loại đất theo một số tác 0 8Gradient hệ số phan lực ngang ban dau esse ssesesesesesestsececsseserevens 12Tra hệ sỐ ty lệ Kocccccccccccssssssssscssscsesesesececscscscsssvsvevsvsvsvsvsesececssacacasavavavens 25giá tị các hệ số Ap Bọ,Cq 5c 2c 22v 2212121121121 28
Trang 11DANH MỤC HÌNH ẢNH Trang
Hình 1.1 Coc cir barrette chống tải trọng ngang + + cv sxskcxexexeeeeeree 5Hình 1.2 Biểu đồ mối quan hệ giữa ứng xuất và chuyên vị - 2-2 - sec: 6Hình 1.3 Sơ đồ mặt phá hoại của nên đất phía trước cọc chịu tải ngang 10Hình 1.4 Sơ đồ phá hoại khối đất trước cọc ở độ sâu lớn - c2 scs=s¿ 10Hình 1.5 Biéu đồ thực nghiệm quan hệ biến dạng phi tuyến Ø-u - 11Hình 1.6 Lap hệ chống cho tường Vay «+ + xxx +E+E#E#EeEeEeEeEerererees 15Hình 1.7 Thi công hệ chống chuyén cho coc banrreffe - s2 s+s+s+ssxrezxd 15
Hình 1.8 Thi công coc Barrette 0.0.0 ccccceesssssssssscceeeeeeeeceeeesseeessnsaeeeeeeeeeeeeees 16Hình 2.1 Momen va lực ngang tác dụng 16M COC . <<<<<s+++++++sssss 17
Hình 2.2 Hệ số kq và ke (theo Brich Hansen 196 I) - 2-5 2 2 s+s+s+sssee: 18Hình 2.3 Dam dai vô hạn trên nền đàn hồi chịu tải tập trung - - +: 19Hình 2.4 Tương quan độ sâu và sức kháng cắt cực hạn 2 s-s+s+sscee 21Hình 2.5 Tương quan giữa sức kháng cat ngang Momen a Lực ngang giới han.22Hình 2.6 Cơ chế mô hình nền WinkIer 5- + 2 2+ k+E+EeEE+E+E+EeEeErkrkererees 23Hình 2.7 Mô hình nền Winkler khi nền đồng nhất 5-2 6 +s+s+s+E+sse 24Hình 2.8 Sơ đồ tải trọng tác dụng lÊn CỌC S S2 121 SS S99 61111111 xxrrrree 26Hình 2.9 Cọc chịu tải trọng ngang và mô hình nền winkÏer s-s=sssszss: 26Hình 2.10 Anh hưởng của tải trọng ngang khi tác dụng lên nhóm cọc 34Hình 3.1 Bản đồ địa lý khu vực Thanh phố cần thơ 5-5-5252 2+s+s+£scze: 40Hình 3.2 Mặt bằng kích thước thành vách cọc chống ¿- - + 2 s+s+x+ssceei 53
Hình 3.3 Mô hình bài toán trong PÏaxI1s - <1 1111 ESsssessessss 54Hình 3.4 Mô phỏng giai đoạn 1 thi công tường VAY .ccccccesessssteeeeeeseestteeeeeees 56Hình 3.5 Mô phỏng giai đoạn 2 thi công tường VAY -ccSSSccSSsseeses 56
Hình 3.6 Hạ mực nước ngầm đến độ sâu - I.50m -¿ + ++E+e+exEsE+EsEserererred 56Hình 3.7 Đào đất đến độ sâu -1.00m ST SSSSSS S2 hào 57
Hình 3.8 Lắp hệ chồng CAO dO -O.5 oo ccc ccc ccc cc cece cece eens cesses eeeeeuens ce 57Hình 3.9 Ha mực nước ngâm đến độ sâu -4.00m -¿ + tt +exEeE+EeEserererred 58Hình 3.10 Đào đất đến độ sâu -3.50M ccccccccscssccssescscssesescssesesessesescsseseseseeseseseeeees 58
Trang 12Hình 3.11.Hình 3.12.Hình 3.13.Hình 3.14.Hình 3.15.Hình 3.16.Hình 3.16.Hình 3.17.Hình 3.18.Hình 3.19.Hình 3.20.Hình 3.21.Hình 3.22.Hình 3.23.
Lắp hệ chống 2xH350x350x12x19 tại cao độ -3.00m 62Hạ mực nước ngâm đến độ sâu -7.00m :-¿ cct St E SE sEsersrsrd 62Đào đất đến độ sâu -6.5Ũm cccctc2rtirrrirriirrirrriirrrirrirrrrrie 63Lắp hệ chống 2xH350x350x12x19 tại cao độ -6.00m - 62Hạ mực nước ngầm đến độ sâu -10.50m -¿- 2t ceEE se EsEse r2 64Đào đất đến độ sâu -9 70M eeseecseesseecseecseecseeeseeeseeeseeseeeseeeseeeeneesneen 64Đào đất đến độ sâu -9 70M eeceeseesseecseecseeeseeeseeeseeeseeeseeeseeeseeeseeenneen 64Thi công dai móng cao 2.5m và dầm sản hầm 2 - 5 s+ssss‡ 65Lap đất và trả mực nước ngầm đến đáy sàn hầm - - «se: 65Tháo thanh chống tại CAO dO -ÓI + - << SE crree 65Thi công dầm sàn hầm l - 66 +6 +E+E+ESESESESEEEEEEEEekekekererreeree 66Thao thanh chéng tại CAO dO -3m - - cv ceree 67Thi công dầm san tầng Í - G6 + SE*ESESESESEEEkSkEkckckekekekekrerree 67Tháo thanh chống tại cao độ Ô.5m - cccsssccsscccee 68
Trang 13TTGHITTGH II
Qvi (KN)
Ay (m)A, (m’)
V4A
b(m)lạ (m)
l¡ (m)Qa (KN)Qic (KN)
dp (kpa)f, (kpa)
Mp , Me
Qu (KN)Q, (KN)Q; (KN)
FS,FS
f¿ (kpa)
1; (m)cạ (kpa)
DANH MUC TU VIET TAT
Trạng thai giới han ITrạng thai giới han II
Sức chịu tải của cọc theo độ bên vật liệuDiện tích của tiết diện ngang của bê tông trong cọcDiện tích tiết điện ngang của cốt thép dọc trong cọcHệ số uốn dọc của cọc
Độ mảnh của cọc
Bè rộng của tiết diện chữ nhậtChiều dài tính toán của cọcChiều dài đoạn cọc lớn nhất khi chưa ép vào đất
Sức chịu tải cho phép tính toán
Sức chịu tải tiêu chuẩn của cọcHệ số an toàn
Cường độ đất nền đưới mũi cọcLực ma sát đơn vị của đất ở mặt bên của cọc
Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, lay bang 1.0
Hệ số điều kiện làm việc của đất
Sức chịu tải cực hạn của cọcSức chịu tải cực hạn do ma sắtSức chiu tải cực han do khang mũi
Hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên.Hệ số an toàn cho sức kháng mũi cọcLực ma sát đơn vị ở giữa lớp đất thứ ¡ tác dụng lên cọcChiều dài của lớp đất thứ ¡ mà cọc đi qua
Lực dính giữa thân cọc và đấtGóc ma sát giữa cọc và đất nềnỨng suất hữu hiệu giữa lớp đất thứ I theo phương ngangHệ số áp lực ngang
Ứng suất hữu hiệu giữa lớp đất thứ ¡ theo phương đứngTrọng lượng riêng hữu hiệu của đất
Diện tích tiêt diện ngang mũi cọc
Trang 14q, (kpa) Cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc
NNN, Hệ số sức chịu tải phụ thuộc vào gốc ma sát của đất dưới
mũi cọc
a Hệ số phụ thuộc vào cọc hình dạng cọcy (kN/m) Trọng lượng thé tích trung bình của đất tự nhiênK, Hệ số mang tải
g, (kpa) Sức chống xuyên trung bìnhN Chỉ số SPT trung bìnhN, Chi số SPT trung bình trong lớp đất rờiN, Chi số SPT trung bình trong lớp đất dínhL, (m) Chiều dài đoạn cọc năm trong lớp đất rờiL¿ (m) Chiều dài đoạn cọc năm trong lớp đất dínhW, (KN) Hiệu số trong lượng cọc và trong lượng đất
Nụ Chỉ số SPT trung bình dọc thân cọc trong đất rời
Agp (m’) Dién tich mat bén coc trong pham vi lop dat roi
Kị, Kz Hệ sốFs Hệ số an toànkạ Hệ số an toàn theo đấtE (kpa) Mô đun đàn hồi của vật liệu cọc
5(m) Độ lún[SJon (m) Độ lún giới hạnAS (m) Chênh lệch lún
i Độ dốc dọc thiết kếNo Số lượng cọcB Hệ số xét đến mô ment và lực ngangQ áp lực móng tinh tác dụng tai 2D/3, áp lực này bang với
tải trọng tac dụng tại đỉnh của nhóm cọc được chia bởi diện tích móng tươngđương và không bao gôm trọng lượng của các cọc hoặc của đât giữa các cọc.
Trang 15: Chỉ số dẻo của đất.: Độ sệt của dat.: Hệ số thâm theo phương đứng.: Hệ số thâm theo phương ngang.: Hệ số nén thể tích.
: Độ rỗng của đất.: Hệ số quá cô kết.: Ap lực tiền cô kết
: Sức kháng nén đơn.
: Độ lún ban đầu.: Độ lún cô kết.: Độ lún ôn định cuối cùng
: Độ lún theo thời gian t
: Độ bão hòa ban đầu
: Ap lực nước lỗ rong.
Trang 16Uo Kpa : Ap lực nước lỗ rỗng ban dau.% : Mức độ cô kết.
Uy, % : Mức độ cô kết theo phương đứng.Uy % : Mức độ cô kết theo phương ngang.W % : Độ âm tự nhiên
ọ Degree : Góc ma sát trong của dat.Yusa KN/m ` : Dung trong tự nhiên của đất.Yea KN/m_ : Dung trong bão hòa của đấtOy, Kpa : Ứng suất do trọng lượng ban thân của dat.o, Kpa : Ứng suất do tải trọng ngoài gây ra
t Kpa : Sức chống cắt của đất.Vv : Hệ số poisson của đất
o, Kpa : Ung suat trong coc
ơ, Kpa : Ứng suất trong đất nền.o, Kpa : Ung suat trung binh cho phép.F(n) : Nhân tố anh hưởng đến khoảng cách bồ trí của cọc cát
S : Độ xáo trộn của đất nén.Ty : Nhân tô thời gian theo phương đứng.Th : Nhân tô thời gian theo phương ngang.I,b m: Chiều dài và chiều rộng của nên, móng thiết kếm : Hệ số điều kiện làm việc của đất
mạ : Hệ số điều kiện làm việc của đất nên
ma : Hệ sô điêu kiện làm việc của công trình trong tác dụng với nên.
Trang 17MỞ ĐẦU1.Van đề thực tiễn và tính cấp thiết của đề tài
Ở nước ta vốn có rất nhiều công trình như kè, cầu cảng, các công trình thuỷlợi đê điều, đập chăn nước, nhà cao tang co tang ham,mé trụ cầu thì viéc xác địnhmomen và chuyển vị ngang dọc theo một trục thăng đứng dưới tác dụng của mộtmomen Mẹ; va lực ngang Hạ là việc hết sức cần thiết đã được nhiều tác gia nghiêncứu Cũng như van đề ôn định nên đất xung quanh coc đã được Terzaghi dé cap
trong các bai báo va giáo trình những nam 1950.
Việc tìm hiểu mối tương quan giữa chuyển vị ngang của cọc dưới tác dụngcủa lực ngang và mối liên hệ giữa khả năng ứng sử của các lớp đất xung quanh cọclà hết sức cần thiết giúp chúng ta hạn chế được các rủi ro cho các công trình vừa đề
câp trên Do những nguyên nhân trên, luận văn tập trung vào “Nghiên cứu đánh giá
chuyển vị ngang của cọc trong quá trình thi công hỗ móng ” Điều này có ý nghĩathiết thực phục vụ cho công tác xây dựng ở khu vực có đất yếu ở tỉnh Cần Thơ nóiriêng và khu vực đồng bằng sông cửu long nói chung
2.Muc tiêu nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu là làm tăng thêm vốn kiến thức và sự hiểu biết về ảnhhưởng của việc thi công hố móng trong đất yếu tác động đến cọc trong hỗ móngtrong quá trình đào hỗ móng Dùng phần mềm Plaxis 2D dé mô phỏng và phân tíchchuyển vị ngang của đầu cọc trong quá trình thi công hỗ móng trong điều kiện đấtyếu khu vực tỉnh Cần Thơ
Nhiệm vụ của đề tài chủ yếu tập trung vào các vẫn đề chính sau:+ Đánh giá khả năng chuyền vị ngang của cọc trong quá trình thi công hệ tường vây+ Tính toán mức độ chuyền vị ngang của đầu cọc
+Tính toán sức chịu tải của hệ tường vây, kiểm tra hệ số an toàn ở từng giai đoạn
khai đào trong plaxis
+Đánh giá hệ số an toàn toàn tổng thể sức chịu tải cho hệ tường vây+Dé ra biện pháp khắc phục chuyền vị ngang của cọc
3.Phương pháp nghiên cứu.Phương pháp thực hiện chọn lựa ở đây là:
Trang 18+ Tổng hop, phân tích các kết quả, nghiên cứu đánh giá chuyền vị ngang của
4.Y nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài
Ngày nay, Tỉnh Cần Tho là thành phố lớn đông dân nhất và cũng 1a trung tâmkinh tế văn hóa chính trị của ĐBSCL (Tây Nam Bộ) Do đó nhu câu về cơ sở hạtầng cũng như các công trình cao tầng đặc biệt là các công trình cao tầng thi côngtang hầm, trong quá trình đào hỗ móng thi công, dưới tac dụng của áp lực ngang củađất, rất nhiều cọc bị chuyển vị và lệch tâm làm mất độ an toàn của công trình, nênviệc đánh giá mức độ chuyên vị của cọc trong phạm vi cho phép là rất cần thiết
Xuất phát từ một số sự cố trong quá trình thi công móng cọc, cọc bị chuyểnvị lệch tâm quá giới han cho phép trong quá trình thi công, công trình bị sự cố trongnhững năm gần đây đã tạo nên những yêu cầu cấp bách phải nhanh chóng nghiêncứu phương pháp tính toán dự báo chuyền vị ngang của cọc để có giải pháp thiết kếvà thi công hợp lý Do vậy, kết quả nghiên cứu của dé tài có thé giúp các kỹ sư thiếtkế, thi công dự tính được khả năng nghiêng cọc và tìm các biện pháp khắc phục Dođó đề tài này có ý nghĩa thực tiễn cao trong điều kiện đất yếu là loại đất phô biếntrên bé mặt ở vùng ĐBSCL dién hình là khu vực đất yếu ở Tỉnh thành Cần Thơ5.Phạm vi và giới hạn của đề tài
Đề tài giới hạn nghiên cứu trong dựa trên các số liệu khảo sát địa chất thuthập được trong phạm vi Tỉnh Cần Thơ và các vùng lân cận
Trang 19CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE CHUYEN VI NGANGTừ rất xưa con người đã biết dùng cọc gỗ đóng xuống sâu dé gánh đỡ nhữngcông trình có tải trọng lớn, hoặc các lớp đất trên bề mặt không đủ khả năng chịu tảitrong trực tiếp Trong quá trình phát triển các loại cọc kèm theo quá trình phát triển
các loại phương pháp hạ cọc năm 1936 Kỹ sư người ý đã phát minh ra phương pháp
cọc nhéi bê tông vào những lỗ khoan trong nên đất đã được khoan trước, cho đếnnay có rất nhiều phương pháp tạo cọc nhdi bê tông tại chỗ có nhiều tiết diện khácnhau như hình tròn, hình chữ nhật ,cht I chữ H, được tạo bởi các lưỡi khoan ,gầuđảo có ống vách va dung dung dich bentonite dé giữ ôn định thành vách Có cácloại cọc khác nhau như: cọc gỗ ,cọc thép,cọc bê tông, phân loại theo đặc tính chịulực cọc chống (cọc chịu mũi), coc ma sat (cọc treo)
Bên cạnh đó các công trình chịu tải trọng ngang lớn như tường chắn đất, bến cảng,m6 tru cau, nha cao tầng được xây dựng trên nền đất yếu thường được sử dụng cocđể gánh đỡ vừa tải trọng đứng lẫn tải trọng ngang Dé gánh đỡ tải trọng ngang cóthé dùng coc xiên có thể neo vào các điểm tựa vững chắc như tường cọc bản có neo,
hay sử dụng cọc đứng có kích thước lớn.
Xác định Momen và chuyển vị ngang dọc theo trục một cọc thăng đứng chịutác dụng của 01 Momen Mẹ và lực ngang Hạ tại cao trình mặt đất đã được nhiều tácgiả nghiên cứu Cũng như 6n định nền đất xung quang cọc này đã được Terzaghi dé
cập tới trong bài báo cáo trong những năm 1950.1.1 Phân loại cọc
Theo vật liệu làm cọc: Như cọc gỗ cọc thép,cọc bêtông cốt thép,hay cọcđược phối hợp các vật liệu trên
Phân theo đặc tính chịu lực: cọc chịu mũi (cọc chồng), Coc ma sát,cọctreo).
Bên cạnh đó một số công trình chịu tải trọng ngang lớn như tường chăn đất ,mồ tru,trụ cầu bến cảng được xây trong nên đất yếu thường được gánh đỡ tải trọng đứngvà tai trọng ngang để gánh đỡ tải trọng ngang có thé dùng cọc xiên neo vào nhữngđiểm tựa vững chắc như tường có bản cọc có neo hay sử dụng cọc đứng có kích
thước lớn.
Trang 20Cách xác định momen Mạ; và lực ngang Hạ tại cao trình mặt đất đã được nhiều tácgiả nghiên cứu Cũng như ồn định nên đất xung quang cọc này đã được Tezanghi décập đến những báo cáo trong những năm 1950.
1.2 Một số cọc chịu tai trọng ngang thường gap
1.2.1 Cọc xiênKhi có tải trọng ngang lớn mà cọc đứng không đủ sức chịu tải trọng ngang
có thé đóng cọc xiên Khi tải trọng ngang đổi chiều do tải trong gió.tải trong xethăng hoặc do nước chảy trong vùng có thủy triều có thé đóng cọc xiên 02 chiéu.D6xiên có thể đạt 20% hoặc hơn tùy theo điều kiện của thiết bị hạ cọc
Sức chịu tải cọc xiên có thể tính theo công thức:
Qu=Q, A,tfs As(1.1)
Trong đó : fs luc ma sát giữa đất và cọc ở độ sâu Z có dạng
fs= on’tg@ at+c’a (1.2)
on’: ứng xuất pháp thang góc với mặt cọc ở độ sâu z
Tại độ sâu này ta nhận thấy elipse ứng suất có 1⁄2 trục chiều dài là ứng xuấtchính cực dai ov’, và 1⁄2 trục ngăn là ứng xuất cực tiểu oh’ nên oh’ < ov’ bất chấpđộ xiên của cọc là bao nhiêu Do vậy để đơn giản tính toán và thiên về an toàn cọccó thé sử dụng công thức tính toán fs như coc thang đứng
Ơn tg@l a+c'a< Ís= on 'tg@ atc’a (1.3)
cũng tương tự có thể sử dụng công thức tính toán sức chịu tải đơn vị của đất nền củamỗi cọc Q, của cọc thăng đứng để tính toán cho cọc xiên
1.2.2 Cọc Bản
Thường được cấu tạo bằng thép và bê tông dự ứng lực có dạng bản,chữ zhoặc hình cánh cung nhằm tăng Momen khang,coc bản thường dùng dé làm tườngchắn mỏng có neo hoặc không có neo
Cọc thường được hạ vào đất băng búa ép hoặc búa rung cọc bản BTCT dựứng lực được hạ bang xối nước va hỗ trợ băng búa rung Cọc bản thép dễ thi công
bang búa rung, chịu được lực ngang và lực neo lớn, nhưng dé bị ăn mòn trong môi
Trang 21trường nước Trong khi đó cọc bản BTCT khó hạ vào nền đất nhưng chống ăn mònrat tốt, thường dùng băng tải đối trọng ép xuống hoặc búa rung.
Tâm chắn nước
Tường chắn Tâm chắn nước
Hình 1.1 Cọc barrette chống tải trọng ngang
1.2.3 Coc đứng chịu tải trong ngang va momen
Cọc đứng chịu tải trọng ngang yếu hơn cọc xiên, nhưng trong thực tế thicông, đặc biệt đối với các công trình dân dụng và công nghiệp khó có khả năng làmcọc nghiêng vì điều kiện thiết bị không có, mặt khác ty lệ giữa tải đứng và tải ngangkhông lớn lắm nên cọc đứng được thiết kế dé chịu được tai trọng đứng và tải trọng
ngang.
Khi tiến hành thí nghiệm cọc chịu tải trọng ngang có đo đạc cân thận với cácđầu đo ứng xuất bién dang do mặt bên cọc Kết qua cho thay cọc chịu tải trọngngang bị phá hoại do một đoạn cọc ( ngàm trượt ) khá gần với mặt đất, điều này chothấy cọc đứng chịu tải trọng ngang có Momen uốn cực đại năm gần đầu cọc và phầngách đỡ tải trọng ngang là chủ yếu do lớp đất trên mặt, nếu chúng quá yếu thì phảithay thế cọc khác hoặc chuyền sang cọc xiên
1.3 Phân tích kết quả tính toán cọc trong đất rời chịu tác dụng tải trọng ngang
Trên cơ sở tính toán của nhiều nhà nghiên cứu có thé thay rang điểm quan
trọng nhất trong tính toán cọc là hệ số chịu tải trọng ngang K Hệ số này phụ thuộc
vào nhiễu yếu tố như độ sâu gia tri chuyén vi dac diém thay đôi đặc trưng cơ lý của
đât nên và độ cứng chông uôn của cọc, kích thước cọc.
Trang 22Kết quả tính toán cho thấy biểu đồ hệ số độ bên theo phương ngang theo độsâu dưới tác dụng của lực ngang thường không lớn đối với cọc có độ cứng khácnhau có đặc điểm gần tuyến tính và có thể tính theo lý thuyết đàn hồi trong phạm vi(u/l<0.05) ở đây U là giá trị chuyển vị ngang L chiều dai cọc.
Từ việc phân tích mối quan hệ giữa phản lực nên và chuyền vị gần giống nhau và có
thê hiện băng một loại hàm sô với các thông sô khác nhau
a)’ 1,0 2,0 3,0 4,0 s0 u.cm bị 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 u.cm
Hình 1.2: Biéu đồ mối quan hệ giữa ứng xuất và chuyền vịTừ biéu đồ trên có rút ra một số nhận xét sau
Biểu đồ o - u có tính chất phi tuyến ,va rõ ràng nhất là gần bề mặt.Các quan hệ theo độ sâu có dạng đường cong xa dan với trục tung, tươngứng chính là sự giảm dan hệ số nền theo phương ngang khi giá trị chuyển vị tăng
Các biểu đồ bién dạng có đường cong dan dan tiếp cận với giá trị áp lực nào
đó Giá tri này tăng theo độ sâu.
Khi tăng đường kính cọc tức là tăng diện chịu tai, giá tri phan lực giảm Góc
nghiêng ban đầu ky của biểu đồ o-u hay hệ số nên ban dau ty lệ nghịch với kíchthước ngang của cọc Phương trình đường cong biểu diễn quá trình phi tuyến phảiphù hợp với kết quả thực nghiệm gần với thực tế và thỏa các điều kiện: thứ nhấtđoạn đầu của đường cong o-u ( ở cấp tải trọng bé cần phải có độ chính xác cao đủđể mô ta phan biến dang dan hỏi thỏa điều kiện hàm hàm dơi/du khi u>0 thứ 2biểu đồ biến dạng nhận đường cong năm ngang với giá trị tới hạn cho trước oy,
làm đường tiệm cận.
Trang 23Đối với đất rời theo một số tác giả quan hệ giữa chuyền vi va phan lực theo phương
ngang được biêu dién băng biêu thức sau
ko „„ (Z)O74, (2) + &o(Cz)⁄C<z)
uz) (1.4)o(Z)=
Ưu điểm của quan hệ (1-1) là chi cần 1 đường cong là có thé mô tả đượctrạng thái giới hạn và chưa đạt đến gới hạn > phương trình đường cong có chứa cácđặc trưng biến dang kp và độ bền ứng xuất (o,,) Áp lực ngang giới hạn lên đất nềnvà hệ số độ bền là những thông số đầu vào cơ bản của đường cong của mối quan hệ
u-Ø.
Kết quả tính toán cho thấy rằng hệ số độ bền ngang K giảm khi kích thước cọc tăng.Hệ số độ bền đầu ko (z)=lim (u,z) khi U > 0 được sử dụng cho các loại cọc có độcứng khác nhau theo biểu đồ dạng tam giác theo độ sâu
Giới hạn thang đứng của biểu đồ o-u bằng giá trị chuyển vị tương đối uo/I=0.025 và xem biểu đồ thay đổi ko(z) theo độ sâu có dang tam giác Xác định giá triđộ sâu của chúng tại Z=lm cho cọc loại A với chuyền vị cho trước ta có Ky
(z=Im)=49 N/cm3 Nhân giá tri Ko và kích thước theo phương ngang cua cọc
4,9x27,3=1340 N/em2 giá trị Ky xd giao động trong phạm vi không đáng ké cho cácloại cọc khác nhau trong nên cát Đề thuận tiện chọn K,4 Ko - hệ số phản lực banđầu Hệ số Kạ có thể được xem không đổi và không phụ thuộc vào đặc trưng cơ lýcủa đất nên cũng như tải trọng ngoài Hệ số độ bền Ky tỷ lệ nghịch với kích thướccọc, điều này phù hợp với các giả thuyết của lý thuyết bán không gian đàn hồi tuyếntính và kết quả thực nghiệm.L.risa va một số tác gia khác cho rang
Ko=Ko, x Z, (1.5)
Trong đó : Ko;—gradient hệ số phan lực theo phương ngang phụ thuộc độchặt của đất và dao động trong phạm vi từ 5 — 40 N/cm3 Có thể chọn giá trị hệ sốnền thay thế cho giá tri Ko, trong tính toán áp dụng:
Trang 24Bang 1.1 Hệ số nền K cho các loại đất theo một số tác giảTác giả Hệ số nên K (N/cm3)
Cat rời Cát chặt vừa Cát chặt
Độ am tự | Dưới Độ am tự | Dưới Độ âm tự | Dưới
nhiên nước nhiên nước nhiên nướcK Terzaghi | 2,16 1,28 6,57 4.41 17,56 10,69
2,25 18,0 M.Devisson | - 0,42 - - 27,7 -A Sings 1,88 - 9,39 - 14,8 -B Brome - 1,4-4,2 - - - 4.2-14.0H Muller 1,8-2,8 0,6-1,8 3,5-11,0 | 2,2-7,3 13,9-27,7 | 8,8-17,5
-Nghiên cứu su làm việc của cọc với gia tri chuyền vị lớn cho thây rang khităng giá tri chuyển vị ngang các lớp bên trên chuyển sang trang thái giới han vahình thành lăng trượt trồi ở khu vực sâu hơn trong nên, đất không chuyền dịch lênbề mặt mà bị cắt bởi than cọc, bên dưới vùng này đất nền ở trạng thái nén chặt ( đặctrưng cho cọc dài) Những nhận xét kết luận trên phù hợp với kết quả thực nghiệm
Từ thực nghiệm Brome B.B, Reese L.C và một số tác giả cho rằng sức khángcủa đất phía trước cọc chịu tải trọng ngang khác với áp lực bị động tinh theo sơ décô điển Từ các nghiên cứu ứng suất giới hạn lên đất có thé lưu ý rang tất cả các lờigiải đều có đặc điểm bán thực nghiệm và trên cơ sở sự phá hoại của đất được môphỏng bằng nêm trượt ở vùng gan bê mặt hoặc bang lăng thể trượt (Hình 1.2a và1.2b) Bên dưới độ sâu tới hạn Z,, , sự phá hoại xảy ra ở mặt phăng ngang trongđiều kiện chảy dẻo
Từ kết qua thực nghiệm, có thể nhận thấy rang lăng trượt trồi có dạng 6n định vatrên mặt phăng có dạng elip hay cong tròn Trong tính toán gan đúng phản lựcngang giới hạn của đất P„, tương ứng với kết quả thực nghiệm có thé chấp nhận
lăng trượt trôi có dạng bao gôm tam giác mỏng có bê rộng d và hai bán câu hình
Trang 25thành lăng thé trượt trong mặt phang đối xứng nghiêng so với phương đứng một góc0 Theo G.I.Glyshkov, biểu thức xác định Pụ, có dang
u u 7 VASP=Ø „đ=—(——
cOS 2Ø — 0.5
Như đã trình bày, dưới một độ sâu nào đó (được gọi là độ sâu tới hạn) Zcr, đấtkhông di chuyền lên bề mặt mà chỉ bị chia cắt bởi thân cọc Sự phân cắt của đất nềnxảy ra do sự phá hoại độ bên của đất do đó phản lực giới hạn phụ thuộc đặc trưngđộ bền của đất Dé tính toán phản lực giới hạn của đất Pur CÓ thé chap nhan gia thiétdang các đường mặt trượt theo mat phang ngang tương tự như các đường mặt trượtkhi xảy ra sự mất ôn định của đất dưới móng băng (Hình 1.3b) Trong trýòng hopnày, phan lực dat: p=(yz+q)Ao, do đó:
pi, = Ơqyd = đ[N,(7, + DA, + NCI (1.8)
Ng, Ne: hệ số khả năng chịu tải tiêu chuẩn, phụ thuộc 9 (tra bang [2])u: hệ số ap lực tĩnh
q: phản lực lên bê mặtLưu ý răng trong công thức (1.4) không có hệ số Ny.yd/2So sánh các giá trị thực nghiệm pult với kết quả tính toán cho thấy giá trị áp lực giớihạn theo phương ngang trong phạm vi vùng phân cắt pultd theo công thức (1.4) phùhợp với thực nghiệm Trong vùng trượt trồi có sự khác biệt giữa tính toán lý thuyếtvà thực nghiệm Hệ số hiệu chỉnh No phụ thuộc vào độ sâu tương đối z/d được rútra trên cơ sở phân tích kết quả thực nghiệm trong cát và ứng dụng tính toán
2.5
Ny = 1+——_— (19)
_
Trang 26Độ sâu Zcr, nơi phân chia vùng trôi và vùng bi phan cat được xác định theo điêukiện can băng
Hình 1.3: Sơ đồ mặt phá hoại của nền đất phía trước cọc chịu tải ngang
Hình 1.4: Sơ đồ phá hoại khối đất trước cọc ở độ sâu lớn (a) và sơ đồ tính toán xác
định kha năng chịu tải ở độ sâu này (b).
Trang 271 d/2 d/2 l
p EUIA EVEREST
ke (2).u(Z) 1.21)z)=0,,,(2) tanh
Ø(z)= ø„„(z)tan a, (=)Đường cong nay thé hiện gần đúng bang quan hệ hyperbol.Kết quả thực nghiệm và quan hệ gần đúng theo kinh nghiệm (1.15) thể hiệnnhư ở hình 1.4 Đường liền nét là hệ quả theo (1.6)
Trang 28Hình 1.5: Biéu đồ thực nghiệm quan hệ biến dạng phi tuyến o-u cho các cọc 0,168m dài 7m, moment uốn 2720 Kpa.m* trong sét dẻo mềm (a) va cọc có cạnh 0,168m dai 3 m, moment uốn 2720 Kpa.m* trong sét pha cát dẻo cứng (b).
Kết quả nén tĩnh cọc và thống kê tính toán cho thấy trong đất loại sét trạngthái déo mềm đến dẻo nhão, hệ số kháng ban dau thay đôi theo độ sâu gần với quyluật tuyến tính và có thể biểu diễn theo công thức:
ko()E=koi.Z(1.22)
Trong đó ko: gradient hệ số ky theo độ sâuĐối với đất loại sét trạng thái dẻo cứng và cứng để mô ta sự thay đổi hệ sốsức kháng ban đầu ko, công thức đề nghị có dạng tông quát hon:
ko(Œ}EKkoo (1.23)Đến nay, do số lượng thí nghiệm còn hạn chế nên vẫn chưa thiết lập được phươngpháp tổng quát xác định ky Phương pháp tiếp cận dau tiên là có thé sử dụng hệ sốphản lực ban đầu như đã nêu Kạ=kạxd Hệ số này phụ thuộc chủ yếu vào đặc trưngcơ lý của đất và dạng tải trọng ngoài tac dụng Từ đó có thé thấy rang gradient hệ sốphản lực ngang ban đầu Kạ¡[K¿(z)=K¿¡xz] phụ thuộc sức kháng cắt không thoátnước của đất loại sét Theo B.B.Browns:
Coc dong Coc khoan nhôi
Sét và sét pha dẻo nhão 1,6 — 6,3 1,3 — 5,0
Trang 29(0,75 <I, < 1)
Sét và sét pha dẻo mém 6,3 — 12,7 5— 10
(0.5<l,<0,75)Sét và sét pha dẻo cứng-nửa 12,7 —20 10 — 15cứng (0 <I, < 0,5)
O đây 59: biến dang dọc trục tương đối trong thí nghiệm nén 3 trục với sơ dé
không thoát nước tương ứng với một nửa giá tri áp lực giới hạn.
Hệ số sức kháng ngang và biểu đồ biến dạng phi tuyến o (hoặc p) — u có théxác định được từ kết quả thí nghiệm mẫu đất trong phòng Trong thực tế, biện phápnày chỉ có thé sử dụng cho đất dính vì có thé lay được mẫu đất nguyên dạng B.Macclelland va J Foxt nhận thấy có sự tương đồng giữa quan hệ ứng suất biến dangtừ kết quả thí nghiệm trong phòng và kết quả nén ngang cọc Các tác giả này đưa raquan hệ hiệu chỉnh giữa quan hệ ứng suất — bién dang trong thí nghiệm nén khôngthoát nước băng máy nén ba trục và biéu đồ biến dang phi tuyến p — u từ thí nghiệmcoc trong đất loại sét trạng thái từ dẻo đến cứng gia tri bién dang £so có thé lay theo
bang giá tri lực dính không thoát nước.
Thông số quan trọng nhất trong công thức (1.19) là giá trị áp lực ngang giớihạn lên dat 0, được nghiên cứu rất nhiều Để xác định ơ„¡ cho đất dính có thé sửdụng sơ đồ tính toán điều kiện phá hoại nên Ở đây cần xét vùng bề mặt và ở độ sâunhất định theo chiều dải cọc
Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết và thí nghiệm mô hình cọc chịu tải trọng
đứng với kích thước và độ sâu chân cọc khác nhau, khả năng chịu tai của cọc theo
đất nền loại sét như sau (A Skempton) [7], [9]
N'?=F(N.c, +yl) (1.27)
Trang 30Ngoài ra, A Skempton cho rằng ở độ sâu tương đối z/d > 4, hệ số N, đượcxem như không đổi va băng 9, còn khi z/d < 4 giá trị này nhỏ hơn và xấp xỉ 6,0 —6,5 Meyerhoff thì nhận được giá tri gân đúng N, = 9,3 — 9,8.
Kết quả thực nghiệm trên đất loại sét cho thay không có sự dị hướng rõ rang,kết quả nén bàn nén theo phương thăng đứng và phương ngang từ độ sâu 3d trở đigiống nhau nên hoàn toàn có thể sử dụng công thức (1.11) cho tính toán Công thức(1.11) có thể được trình bảy ngắn gọn hơn dưới dạng:
SuEN,.œụ (1.28)
Theo kết qua quan trắc thực tế trong đất sét bão hòa nước, H Matlock chorằng đặc điểm của sơ đồ tính toán là giả thuyết về độ sâu tới hạn Z,, Ở độ sâu nhỏhơn Z„;, sự phá hoại xảy ra cùng với việc hình thành khối trượt do cọc, mặt trượt bêndưới thì hợp với phương ngang một góc 45° (0=45” khi =0) Khi z > z¿ (vùng sâu)sự phá hoại của khối đất găn liền với biến dạng dẻo Áp lực giới hạn của đất tươngứng với sơ đồ phá hoại này được xác định từ (1.12), còn N, nhận giá trị từ 7 đến
- = 6d (1.30)(24) 40.5
Thông thường kết quả thí nghiệm cắt cánh trong đất yếu bão hoa nước khuvực Thanh phố Cần Tho và Đồng băng sông Cửu Long cho thay sức kháng cat tăngtheo độ sâu Khi độ bền của đất theo độ sâu có thé biểu diễn bằng quan hệ c„(Z)=uo+ 1.Y.Z„ CÓ thể xác định độ sâu tới hạn từ phương trình sau:
> J ; J
LY.—— Ó7Z—-—c,„ — —6c, =O 1.31
1.5 Nhận xét chương 1
Trang 31Trên cơ sở phân tích các kết quả và lý thuyết cọc chịu tải ngang trong đất rờivà đất dính có thể rút ra một số nhận xét:
- Dé mô tả sức kháng ngang của đất kiến nghị sử dụng quan hệ giữa phản lựcvà chuyển vị o-u thu nhận được ở các độ sâu khác nhau với kích thước cọc khác
nhau.
- Trong đất sét yếu, biéu dé thay đôi hệ số kp có thé có dạng tam giác theo độ
1.6 Một số hình ảnh thi công cọc Barrette
Trang 32Hình 1.7 Thi công hệ chống chuyển cho cọc barrette
+ =ì ent
Hinh 1.8 :Thi cong thép coc Barrette
Trang 33CHƯƠNG 2: CƠ SO LÝ THUYET VÀ TÍNH TOÁN CHUYEN VỊ NGANG2.1 Những nội dung cân tính toán khi cọc chịu tải trọng ngang.
2.1.1.Chuyén vị ngang An và góc xoay w của đầu cọc
Tính toán theo phương pháp chịu tải trọng ngang cực han ứng với chuyền vị chophép gồm phương pháp hệ số nền và phương pháp đàn hồi
Khả năng chiu tải trọng ngang cực han:
Trang 34Hình 2.1 momen và lực ngang tác dụng lên coc
Nội dung chủ yếu của phương pháp dựa trên lý thuyết về áp lực đất.Băng các giảthuyết tâm quay thỏa 2 điều kiện sau:
Tổng các lực theo phương ngang bằng =0
=zr =feye BAZ + L Bdz
Qu-k-¿ P2 ”ZZ? J POO _o) (2.1)
Tong Momen đối với điểm dat tai trong ngang tac duc tai vi tri mat dat=0
=zr =f
Hp, B.zd «DAZ
ouch Pay: 0202+ [o> =0 (2.2)
Giải hệ phương trình (1)(2) ta xác định được qu va zr Dựa trên quan điều này Brich
Hansen va Brown đã đưa ra lời giải xác định sức chui tải giới hạn của cọc khi cọcchịu tai trọng ngang.
Đối với cọc ngắn cứng phản lực đất nền theo chiều sâu cọc được xác định theo lýthuyết áp lực đất
Pzy= ø vz.Kq+c.Kc (2.3)
80 222 400 ieee 739
- 45 asdc ae | — ws = ⁄Z _4——” Sử
a 2 0.62
9 x, =n @~ 0" :
Trang 35Hình 2.2: Hệ số kq và ke (theo Brich Hansen 1961)Lời giải trên ta phải xem xét áp lực đất trong trường hợp tải trọng tác dụng ngăn hạnvà trường hợp tải tác dụng dài hạn ảnh hưởng đến thong số của đất nên.
Đối với nền nhiều lớp: Chia mặt cắt địa chất ra thành nhiều lớp.sau đó xác địnhphản lực đất nền Pzy tác dụng xung quanh cọc trên những lớp đất khác nhau thongqua những thong số của những lớp đất tương ứng.Băng cách giả thuyết điểm uốn Zrvà cách tính toán được thực hiện tương tự như trong đất nền đồng nhất trên
b3| lA +>Coc dai và mém
Đối với cọc ngắn: Dau tự do sẽ quay xuống 01 tâm quay còn cọc có dau cô dinhlaibị dịch chuyền ngang
Momen lớn nhất say ra ở độ sâu Zo ké từ mặt đất Tại điểm này lực cắt bang 0
-Z0
|
3ByLK, Mu,
Trang 36Hình 2.3: phản lực dat nên và mômen uôn
Đôi với cọc ngăn có dau cô định (bị ràng buộc):
Lire nơanơ ơiởi han:
Momen lớn nhất: M„z¿= Q,(e+1.5xZ2) (2.9)Đối với cọc ngắn có đầu bị ràng buộc
Lực ngang giới hạn Qu= 3.B y' L? Ky/2 = 1,5.B y L2 Ky (2.10)
Mynax = B y’ L? Ky (2.11)Coc ngắn trong dat dính: (@=0)
Pzxu= 0 được gia thuyết trong khoảng cách đến độ sâu băng 1.5B và dưới đó có giátrị không đổi bang 9 Cụ B = Du
: ` — 9B (2.12)
Đôi với cọc ngăn có đâu tự do Moux =2.25 B.C, (L-z,)°
Lực ngang giới han M x
ny Heme là (2.13)
e+l3B +05Đối với cọc ngắn có đầu cô định (bị ràng buộc)
Lực ngang giới hạn: Ø.14)Momen lớn nhât: Mimax = 4,5 B.Cu CL" —2,25B" )
Đối với coc dài: khả năng chịu tải trọng ngang phụ thuộc trước hết vào Momenchảy dẻo của cọc khác với cọc ngắn là khả năng chịu tải trọng ngang lại phụ thuộcvào sức kháng đất nền xung quanh cọc
Cọc dài trong đất cát ( C=0) Pm =3.B oy K, (2.15)
Trong đó Kp= tg2(45' 9u = 9€u-B(L-1,5B) tone của rankine của đất
Đối với cọc dài có đầu tự do:Momen lớn nhất xảy ra ở độ sâu Zo ké từ mặt đất Tại điểm này lực cắt bang 0
Z¿ = 0,82“oO
Ó, 0,5
VBE, (2.16)
Trang 37MauayC Qu (e+0.67 Zo).
Coc dài trong đất dính:(o=0)Đối với cọc dài có đầu tự do:Momen lớn nhất ở độ sâu một đoạn (1.5B+Z2):
Trang 38= + Shy
= ifr= 40>
2 f Y b ie
G 6 £ L ⁄ a
2 aA Pg %ed AP o 4F a ne Đầu tư do
§ V4 “64 VA es e
8 ;⁄2 ⁄ ⁄ 777177] 4a 'WZ 4 1 pak
1 WA (om me Asi | LỄ ca ae
34 6 10 20 40 100 200 400 600
Sức khang ngang cưc han M, /c,B°
Hình 2.5: Tương quan giữa sức kháng cat ngang Momen a Luc ngang giới han
Đôi với cọc đài có đầu cô định bị ràng buộc:
Trang 39Chia mặt cắt địa chất ra thành nhiều lớp.sau đó xác định phản lực đất nênPzy tác dụng xung quanh cọc trên những lớp đất khác nhau thong qua thông số củacác lớp đất tương ứng và cách tính toán thực hiện như trong nên đồng nhất.
_ 2M,
(I,5B+0.5z,) (2.26)Qu
2.3 Mo hinh winkler
Năm 1867, Winkler đã nêu ra giả thiết là: tại mọi điểm (ở mặt đáy) của damtrên nền đàn hồi, cường độ tải trọng r tỉ lệ bậc nhất với độ lún s của nền (độ lún nàybăng độ võng của dầm s = y) Như vậy ta có:
r=C.y(x) (2.27)
Đối với dầm có chiêu rộng b, biểu thức Winkler viết là:
r(x) = b.C.v(x) (2.28)hoac dat: b.C =k th: r(x)=k.v(x) (2.29)
Nền đất tuân theo giả thiết Winkler thì gọi là nền Winklerphương pháp tính toán dâm trên nên Winkler hay được gọi là phương pháp
Mô hình nên Winkler được biểu diễn băng một dãy các lò xo có độ cứng Cđặt thăng đứng, các lò xo này có chiều dài bằng nhau và làm việc độc lập với nhau.Biến dạng của lò xo (đặc trưng cho độ lún của nền) tỷ lệ bậc nhất với áp lực tácdụng lên lò xo Theo mô hình này chỉ chỉ những lò xo năm trong phạm vi chịu tảimới bị biễn dạng, do vậy mô hình nền Winkler còn được gọi là mô hình nên đàn hồi
biên dạng cục bộ.
Trang 40Thiếu sót chủ yếu của mô hình nền Winkler là quan niệm độ lún chỉ xảy ratrong phạm vi diện gia tải nên chưa phù hợp với thực tế ở chỗ nó không phản ánhđược tính phân phối của đất vì dưới tác dụng của tải trọng bién dạng xảy ra cả trongvà ngoài phạm vi gia tải Vì đất có tính dính và có ma sát trong nên khi chịu tảitrọng cục bộ nó có khả năng lôi kéo (huy động) cả vùng đất xung quanh (ngoàiphạm vi đặt tải) vào cùng làm việc với bộ phận ở ngay dưới tải trọng Đặc tính ấycủa đất người ta gọi là tính phân phối.
Do không ké đến tính phân phối của đất mà nó có những sai lệch như sau:Khi nên đồng nhất, tải trọng phân bó đều liên tục trên dầm thì theo mô hìnhnền Winkler dầm sẽ lún đều va không bị uốn Nhưng thực ra trong trường hợp nềnđất đồng nhất, tính nén không thay đối dọc theo chiều dai dầm, người ta thườngquan sát thấy là ngay khi tải trong phân bố đều liên tục trên dam thì dầm vẫn bivõng ở giữa Sở dĩ như vậy bởi vì vùng đất ở giữa phải làm việc nhiều hon do ảnh
hưởng xung quanh nhiêu hơn và lún nhiêu hon hai dau.
Hình 2.7 Mô hình nên Winkler khi nên dong nhát.- Khi móng tuyệt đối cứng, tải trong đặt đối xứng móng sẽ lún đều, theo môhình nền Winkler ứng suất tiếp xúc sẽ phân bố đều
-Nhưng theo những kết quả thí nghiệm đo đạc thấy, dưới những tấm néncứng, lún đều ứng suất tiếp xúc vẫn không phân bố đều, nó phân bố theo đườngcong lõm hoặc lỗi tùy theo khoảng tác dụng của tải trọng