TÓM TẮT LUẬN VĂNTrong thiết kế, tính toán giải pháp móng bè cọc cho công trình nhà cao tầng,nhiều tính toán còn chưa xét đến sự tham gia chịu lực của hệ tường vây tầng hầm.Khả năng mang
Trang 1NGUYÊN NHỰT NHỨT
NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA MÓNG CỌC ĐÀI BÈ
VÀ TƯỜNG VAY COC BARRETTE
Chuyên ngành : DIA KY THUAT XÂY DUNG
Mã số ngành : 60.58.02.11
TP HO CHI MINH, tháng 01 năm 2019
Trang 2TRƯỜNG ĐẠI HOC BACH KHOA —- ĐHQG —- HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS TS LÊ BÁ VINH
Cán bộ cham nhận xét 1: GS TSKH NGUYÊN VĂN THƠ
Uỷ viên: PGS TS VÕ PHÁNXác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyênngành sau khi luận văn đã được sửa chữa.
CHỦ TỊCH HỘI DONG TRƯỚNG KHOA KT XÂY DỰNG
PGS TS NGUYEN THÀNH ĐẠT TS LÊ ANH TUẦN
Trang 3NHIEM VU LUẬN VAN THAC SĨ
Ho và tên hoc viên: NGUYEN NHUT NHỨT MSHV: 1670096
Ngày, thang, năm sinh : 20/04/1991 Nơi sinh : TP Cần Thơ
Chuyên ngành : Địa kỹ thuật xây dựng Mã số: 60580211
Khoá (Năm trúng tuyển) : 2016
I- TEN DE TÀI:
NGHIEN CUU UNG XU CUA MONG COC DAI BE
VA TUONG VAY COC BARRETTE
I- NHIEM VU LUẬN VAN:
Nhiệm vu: Nghiên cứu sự làm việc đồng thời của móng coc đài bè và tường vay cọcbarrette, từ đó đưa ra cơ sở lý luận chính xác trong việc thiết kế móng cọc đài bè có sự
tham gia chịu lực của tường vây cọc barrette.Nội dung:
Mở dauChương 1 : Tông quan về móng cọc đài bè và tường vây cọc barrette
Chương 2 : Các phương pháp phân tích ứng xử của hệ móng cọc đài bè, tường vây.
Chương 3 : Phân tích tham số của mô hình móng bè cọc — tường vây
Churơng 4: Phân tích sự làm việc của hệ móng bè cọc — tường vay.Churơng 5: Phân tích ứng xử phân chia tải của hệ mong bè cọc — tường vây.Chuwong 6: Phân tích nội lực của bè trong hệ móng bè cọc — tường vây.
Kết luận và kiến nghiHI- NGÀY GIAO NHIỆM VU : 20/08/2018IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 02/12/2018V- HO VÀ TÊN CÁN BO HƯỚNG DẪN : PGS.TS LE BA VINH
- Tp Hô Chi Minh, ngày 02 tháng 12 năm 2018
CÁN BỘ HƯỚNG DAN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
PGS.TS LÊ BÁ VINH PGS.TS LÊ BÁ VINH
Trang 4TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
TS LÊ ANH TUẦN
Trang 5bản thân còn có sự hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình của các thây cô, đông nghiệp, bạnbè và gia đình.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Lê Bá Vinh, là người đã tậntình hướng dẫn và hết lòng giúp đỡ tôi trong suốt thời gian hoàn thành luận án
Tôi xin chân thành tri ân sâu sac đên các thay cô trong bộ môn Dia Cơ NênMóng và các thay cô đã trực tiếp giảng dạy trong thời gian học tập tại trường
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn sự quan tâm động viên và giúp đỡ của bạnbè và đồng nghiệp đã tạo điều kiện tốt dé tôi hoàn thành khoá học
Cuôi cùng xin gửi đên Cha Me và gia đình lòng biệt on vô hạn vì đã luônđộng viên cho con trong thời gian học tập.
Xin chân thành cảm on!
Tp Hỗ Chí Minh, ngày 02 tháng 12 năm 2018
Nguyễn Nhựt Nhứt
Trang 6TÓM TẮT LUẬN VĂNTrong thiết kế, tính toán giải pháp móng bè cọc cho công trình nhà cao tầng,nhiều tính toán còn chưa xét đến sự tham gia chịu lực của hệ tường vây tầng hầm.Khả năng mang tải của hệ tường vây cọc barrette là rất đáng kể khi tường vây đượccam sâu vào trong nên dat tốt Khi thiết kế, tính toán giải pháp móng bè cọc có xétđến sự tham gia chịu lực của hệ tường vây điều quan trọng là phải đánh giá đúngkhả năng mang tải của tường vây và sự phân chia tải lên các cọc bị giảm đi khitường vây được xem xét tham gia vào gánh tải công trình theo phương đứng cùngvới hệ móng bè cọc Trong luận văn này, sự tham gia chịu lực của hệ tường vâycùng với hệ móng bè cọc được phân tích, đánh giá băng phần mềm PLAXIS 3D chocông trình cụ thể Với phương án móng bè cọc không xét đến sự tham gia của tườngvây, sự phân chia tải lên bè móng là 20%, và lên nhóm coc là 80% Khi móng bècọc có kết hợp với tường vây, phân trăm chia tải lên bè là 20%, phan trăm chia tảilên nhóm cọc là 50%, và lên tường vây là 30% Nhu vay, phan trăm chia tải lênnhóm cọc giảm đi 30% khi có xét đến sự tham gia cùng chịu lực của hệ tường vây.Qua đó cho thay sự tham gia chịu lực đáng kế của hệ tường vây, từ đó có thé thiếtkế số lượng cọc tối ưu và tiết kiệm cho hệ móng bè cọc.
Trong thiết kế thi công hỗ đào, với yêu cầu chặn dòng thấm dưới đáy hé đảo vàđể dam bảo yêu câu 6n định trượt sâu của tường vây, mà tường vây được căm sâuvào trong nên đất tốt và có chiều dài bang với chiều dài của nhóm coc Ứng xử phanchia tải của hệ móng bè cọc — tường vây, trong trường hợp chiều dài tường vâybăng với chiều dài của nhóm cọc được phân tích, đánh giá băng phần mềm PLAXIS3D với các trường hop thay đối số lượng cọc và khoảng cách giữa các cọc Khảnăng mang tải của hệ móng bè cọc — tường vây (có hệ số phân chia tải của nhómcọc Bp < 0.1) và hệ móng bè — tường vây (bỏ hết các coc) là tương đương nhautrong trường hợp vách tường vây bằng với chiều dài nhóm cọc Như vậy, khi hệ sốphân chia tải của nhóm cọc Bp < 0.1 thì sẽ loại bỏ hết các cọc trong hệ móng bè cọc— tường vây dé trở thành hệ móng bè — tường vây, từ đó sẽ tối ưu về kết cầu móngvà tiết kiệm được 100% số lượng cọc
Trang 7diaphragm walls The load - bearing capacity of the diaphragm wall system issignificant when the diaphragm wall is inserted into the hard ground In this thesis,the involvement of the diaphragm wall system together with the piled raftfoundation was analyzed and evaluated by the PLAXIS 3D software for specificprojects With the piled raft foundation, the distribution of load on the raft is 20%,and the piles group is 80% When the piled raft foundation is combined with thediaphragm wall, the percentage of load on the raft is 20%, the percentage of the loadon the pile group is 50%, and the diaphragm wall is 30% As a result, the percentageof load on the piles group decreases by 30% when the piled raft foundation iscombined with the diaphragm This shows the significant contribution of thediaphragm wall system, which can be designed to optimize the number of piles andsave the pile foundation’s cost.
In construction design of excavation, with requirement blocking infiltration atthe bottom of the hole and to ensure a steady sliding requirement of the diaphragmwall, the diaphragm wall is inserted into the hard ground and the length ofdiaphragm wall is equal to the length of pile group The load-distribution behaviorof the piled raft foundation combined with the diaphragm wall, in the case of thelength of diaphragm wall is equal to the length of the pile group was analyzed andevaluated by the PLAXIS 3D software with cases changing the number of piles andthe distance between the piles Load capacity of the piled raft foundation -diaphragm wall (with the load-distribution coefficient of the pile group Bp < 0.1)and the raft foundation - diaphragm wall (remove all piles) are equivalent togetherin the case of the length of diaphragm wall equal to the length of the pile group.Thus, when the load-distribution coefficient of the pile group Bp < 0.1, all the pilesin the pile foundation - the diaphragm wall will be removed to become the raftfoundation - diaphragm wall This will optimize the foundation and save the piles.
Trang 8LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu do chính tôi thực hiện Các sốliệu, kết quả nêu trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trongbat kỳ công trình nào khác
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn nàyđã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguồngoc.
Tp Hỗ Chí Minh, ngày 02 thang 12 năm 2018
Nguyễn Nhựt Nhứt
Trang 91.2 TINH CAP THIET CUA DE TÀI 5 1 SE 121111211121121212101211 2211211 n1 rêu |1.3 MỤC TIỂU NGHIÊN CỨU -:- 5 1S EE2212212111212121211 2211 1112121121121 21.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 5-5 S21 21E212122121211211111211211211 211 eerrrg 21.5 PHAM VI NGHIÊN CỨU 52s 1 E2 2E22122111211 212122112211 21121211212 1u ra 41.6 Ý NGHĨA KHOA HOC CUA DE TÀI 52 s21 1212121121111 1121212212111 211 eerrrerg 4CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE MONG COC DAI BE VÀ TƯỜNG VAY COC
BARRETTE ooooocccccccccccccccecececescscscscececececcevscscscscessesevstssauscaceesevsvevavscaseeavsvevessessasevevanenaeess 51.1 GIỚI THIEU MONG COC DAI BÈ - S221 222112121122 1121211211212 112g rrg 51.2 GIỚI THIEU TƯỜNG VAY COC BARRETTE cccccccsscscsscscssesesesecscsesecsesevecevseeevsvsevevseeeen 71.3 DIEU KIỆN DE LUA CHON MONG COC DAI BE oo cececcscsccssescssessesessesessesvsseetevsreseseeee: 101.4 CAC TRUONG HỢP SỬ DUNG MONG COC DAI BE CHO CAC CÔNG TRÌNH THUC
2 RE 11
1.4.1 Mong coc dai be trén 8n a.aốa :c‹ada 111.4.2 Móng cọc đài bè trong đất mM ccecccccecscseesecevsesesecevevsvessecevsvsnssevevevevssesevevevens 141.5 PHƯƠNG PHÁP PHAN TÍCH MONG COC DAI BÈ 0 St 2n rrre 15
1.5.1 Các phương pháp phân tích 2 2c 2222212112211 11 1521111158111 111181111115 511 1111k k re 15
1.5.2 Các kết luận được rút ra từ những nghiên cứu trước của Poulos - .-: 16CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHAP PHAN TÍCH UNG XU CUA HE MONG COCDAT BE, TƯỜNG VẤY c1 1n HH1 1n ng 111gr grưyu 182.1 UNG XU CUA MONG COC DAI BE 1 2 1 2121121211211 2221211211 18
2.1.1 Dinh nghĩa và khái niệm - - 0222121122111 11 seeceeeeeecceseeseeseeeeeeetteeeeesteeeeeeas 18
2.1.2 Quan điểm các phương án thiẾt kẾ - cc cccceecceceeseeveecevsvsvsesececsvsvsteecevevsnstsevecevseees 192.1.3 Vấn dé thiết kế cccccccccscssesessesescessecsresessesvseversevsresesevesecsrsevsseseseeetsevscseventevesen 21
2.1.4 Phân loại các phương pháp phân tích ccc 2E 2212211113211 1158211111551 111152x£ 22
2.2 UNG XU CUA HE MONG BE COC - TƯỜNG VAY 52c 22 E22 mrrre 33
2.2.1 Định nghĩa và khái niệm - - L0 2212212211111 12211111181 11111511111 15101 11111881111 E key 33
2.2.2 Quan điểm các phương án thiẾt kế - 2 S111 1151111111111 117 E11 1E EE.E tra tre 36CHƯƠNG 3 PHAN TÍCH THAM SO CUA MÔ HÌNH MONG BE COC — TƯỜNG
38
Trang 10can Con hố ea ẽ.ẽ x.-diA 38
3.1.2 Điều kiện địa chất 25c 21 2221221121122111211121112111111211211211211121 re 403.2 TINH TOÁN THIET KE SƠ BO MONG COC DAI BÌ 5-25: 5222222122 46
3.2.1 Tinh sức chịu tải của COC đơn eccccececcccccceccccecececcecceeusseeeceececeeauteteceeeeeeeuaateeeeeecs 46
3.2.2 Bồ trí cọc dưới đài THÓNE - ccc 2202111111211 1111121 1111151211111 101 1111115111 k TT 01k k1 HE kh ket 483.2.3 Xác định sơ bộ chiều dày đài bè - S221 2121 21112211111 1T 2E HH HH rggreg 493.2.4 Xác định chiều dày và chiều dài tường vây cọc barreffe -s- c2 tr re 493.3 XÁC ĐỊNH CHIEU CAO DAI BÌE 252222 222122112211222122112112221.21122.21 2 re 50
3.3.1 Xác định sức chịu tải của tường vây coc barrette - 2 2 2222211112222 1111 ke 50
3.3.2 Xác định chiều cao đài bè để tường vây cọc barrette tham gia chịu tải của công trình
theo phương Ứng cece 2220111112211 1111511111551 111110111151 H 1k k KT KT ng k kg kg kết 53
3.3.3 Xác định chiều cao đài bè để hạn chế lún lệch trong bè, đài bè làm việc phù hợp với liênkết ngàm tại chân cột khi phân tích nội lực khung kết cấu - S252 SEE2E2E2EEE2EzEzErEered 55CHƯƠNG 4 PHAN TÍCH SỰ LAM VIỆC CUA HE MONG BE COC - TƯỜNG` — 604.1 XEM XÉT LIÊN KET CUA DAI BE VỚI TƯỜNG VAY ANH HUONG DEN NỘI LỰCTRONG DAI BE VÀ CAC COC DƯỚI DAI BE - 5 252221211 2121122121122122222 re 60
4.1.1 Xem xét trường hợp tường vây không tham gia chịu tải của công trình theo phương225 604.1.2 Xem xét trường hợp tường vây tham gia chịu tái của công trình theo phương đứng 64
4.1.3 Tổng hợp và so sánh hai trường hợp đài bè liên kết với tường vây cọc barrette là “Liênkết ngàm trượt” và “Liên kết ngàim” s2 s21 2111111111111112111 TT 2E HH gu tri 664.2 PHAN TICH UNG XỬ CUA HE MONG BE COC — TƯỜNG VAY KHI BO HANG COCBIEN GAN TƯỜNG VÂY - 20.22221211 2112112211211211211111211111111121 21212111 rg 744.3 PHAN TÍCH UNG XU CUA HE MONG BE COC - TƯỜNG VAY KHI THAY DOICHIEU DAL COC wieeceecsecsessseesssessessesssseissssessusessstisesitistississsiisiisssesinsissssesiitsissiesessissiesetsiseessen 774.3.1 Các trường hợp thay đổi chiều dai cỌC - 2 St S251 11111222111 212E 2E 11t 774.3.2 Tông hợp kết quả phân tích các phương án thay đổi chiều dài cọc se: S04.4 SO SANH HIỆU QUA KINH TE CUA CÁC PHƯƠNG ÁN MÓNG 814.4.1 Khối lượng bê tông móng của các phương án móng + s2 vESE2E2E2EcEEE2EtEerrkrred 814.4.2 Lựa chon phương án móng tối WU oo cece cecccccceceeseseecsesesvsecevsvsvessecevsvevsesececevsnstsesecevsees 83CHUONG 5 PHAN TICH UNG XU PHAN CHIA TAI CUA HE MONG BE COC —TU ONG VAY 0oocccscccsssssosssssesssssssessssessesssstasenssisasstsssessissssssusessissisesssessiesssesssesssesssecaseesseesses 84
5.1 CÁC THAM SO MÔ HINH PHAN TỬ HỮU HAN oo cccceccscsscesessesetesseseetenesieteteteenessen 845.1.1 Các tham số mô hình hệ móng bè coc tường VAY ceccccccccccsesesceseseseseseesvsvsceesevevsteeeeeeee 84
Trang 115.2.1 Phân chia tai cho bè — nhóm cọc — tường vây - L c2 1111122111115 11111 811kg 86
5.2.2 Hệ số phân chia tải cho bè — nhóm cọc — tường VAY cceeccccccesceseseseseseesvstsesseveveteeseeeee 88543 UGC LUONG HE SO DIEU CHỈNH ĐỘ CỨNG CUA HE MONG BE COC — TƯỜNG
ST 91
5.3.1 M6 hinh phan tử hữu hạn - cece cececececccccceccceececcccceecusereceeceseeasteeececeeceueateseeeecs 9]5.3.2 Hệ số tương tác của bè — nhóm cọc — tường VAY oo eececcccccccecceescsvseseeeceesveveeetevevsteeseeeee 91CHƯƠNG 6 PHAN TÍCH NOI LUC CUA BE TRONG HE MONG BE COC -TU ONG VẤY 52 22211212112112112T121 1 1111111112121 211kg 976.1 NỘI LỰC DAI BE PHAN TICH TREN PHAN MEM PLAXIS 3D 52c 976.2 PHAN TÍCH NỘI LUC DAI BE TREN PHAN MEM ETABS VĨ7 ccccccerssce 986.2.1 Xác định lò xo phan lực nền của cọc khoan nhồi ò2 CS 1115151551215 rưn 986.2.2 Xác định lò xo phan lực nên của tường vây cọc barreffe -ccc cc cà: 996.2.3 Xác định lò xo đất 6m occ cececccseeecssesssecsvevessesvsseessevssevessesvsvesessvessevsseeeseeesseeenen 101
6.2.4 Mô hình phan tích dai bè trong Etabs version 17 00 ccccccccceccccestcceccessseeeecsseeeeenes 102
6.3 TONG HOP KET QUA PHAN TICH NOI LUC DAI BE TREN PHAN MEM PLAXIS 3D
VA PHAN MEM ETABS VERSION 17 :.csssssssessessessessssstsvssessesessessvssesessesevseveseseseesecsssevteete 109
KET LUẬN VÀ KIÊN NGHI oo ccccccccccccccccscsssececeesecersvsusecsvsvsssevevsveesevevsnsevevsvesevsnseen 111
2 KIEN NGHỊ 1-21 S2 21211 1221222122222 11 n1 21 1 1 n1 1t ng tru 113TÀI LIEU THAM KHẢO 5 S13 E1 S353E23E125E1E75115E157E1E 5E TT TEErrrrrrerrrree 114DANH MỤC CONG TRÌNH ĐÃ CÔNG BO) SH TH rrrrrrerrree 118
Trang 12DANH MỤC HÌNH ANH
CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE MONG COC DAI BE VÀ TƯỜNG VAY COC
BARREETTTTE - 5-5 5S E1251211 11211 T1 1 t1 11 11 111gr grrg 5Hình 1.1: Mong bè, móng cọc đài bè VÀ MONG COC o7 5-2311 11123381 11115 1EEkrsea 5
Hình 1.2: Hiệu ứng tương tác giữa đất và cấu trúc trong móng cọc đài bè của Katzenbach
et al (1998) and Katzenbach et Al (200) [2 Ïj - 5+ 555231 EE++3EEEe+seeeeesseses 6
Hình 1.3: Ung dụng của cọc barrette trong các công trÌHh cá cccccterrrrrsrerrrerree 7Hình 1.4: Một số loại tiết điện cọc baFrel€ .-.- sac ca S11 1515511115551 8E sec 8
Hình 1.5: Thi công tuOng vây COC ĐA@FF€ÍÍ€ - 1332213188811 5558111115581 1111118 11kg 970./).8N.WNE 0,2) 05 s ,.2 0n n6 6 HgAẦẦgẦgẦẦẦẦẢ 9Hình 1.7: Mô phóng vách tường vay cọc barrette trong Plaxis 2Ì) .«sSSS S2 9
Hình 1.8: Thành phố Frankfurt ccccccccccccccccccescccscscscsscsesvecsvsvssesssvsvevsususesevevsvivsvsusesesecevavsvees 13Hình 1.9: Cau tạo lớp dat bên dưới của thành pho Frankfurt .cccccccccccccceccsescscsceseseseseeeees 13Hinh 1.10: Mat bang 8,7 14Hình 1.11: Hình thể hiện chỉ tiết của công trÌnh - cá set crEET Treo 14Hình 1.12: Chỉ tiết mặt cắt của bè - cct ch th tt HH the 15Hình 1.13: Bố trí các vị tri QUANG HrẮC ác TT TT HH HH ng rukg 15CHUONG 2 CAC PHUONG PHAP PHAN TICH UNG XU CUA HE MONG COCDAI BE, TƯỜNG VAY oon cccsccessssesssssessssseeessseeesssesssseesuisecsnnscesnseesniecnsseesntseesniseeanieesnees 18Hình 2.1: Hiệu ứng tương tác giữa đất va cấu trúc trong móng coc đài bè của Katzenbach
et al (1998) [20] and Katzenbach et al (2000) [2 ]j - -⁄< <5 5< +++see+sseeeeeeeesses 18
Hình 2.2: Biểu đô quan hệ giữa tai trọng va độ hin của móng cọc dai bè theo nhữngnguyên lí thiết kế khác nhau của Poulos, 2000 [31] .cccccccccccecsscscscscsscsesesvevsvsrssvsvevseseseseeeee 20
Hình 2.3: Sự trình bày đơn giản của một mong cọc dai bè (Randolph, 1994) [37j 24
Hình 2.4: Đô thị đơn giản về tải trọng - độ lún cho phân tích sơ bộ (Poulos, 2001) [32,33]
¬ ee eeeeeeee eens ae ees aeeeeseeeeesee ees aeeceeeecseeeeeseeeseeeeesseeeesaeecaeeecsaeeceseeeseeeessaeeeesseseneeecseseeseeeneaeeessaees 26
Hình 2.5: Khái niệm thiết kế don giản Burland (1995) [4] ccccccccccccscscscsscssscsvsvsvsvsessvevseeeees 28Hình 2.6: Sự trình bày các vấn dé của day cọc với phân tích GASP (Poulos, 1991) [28] 29
Hình 2.7: Mô hình hóa móng cọc đài bè (Clancy et al., 1993) [6j - 31
Hình 2.8: Ung xử tương tác của hệ móng bè COC - tuONG VAY ccecccccccccscscssescecsseseevesesveeeseeee 33
Trang 13Hình 2.11: Móng bè coc và tường vậy cùng tham gia CHIU ÏựC -cccSSSS+ssss+ 37
CHƯƠNG 3 PHAN TÍCH THAM SO CUA MÔ HÌNH MONG BE COC — TƯỜNG
)/2)86922/⁄/427/-2 0000808 54
Hình 3.16: Hình gan liên kết chân cột trong Etabs version 17.0.1 ccccccccccsccsssescsvesessseseseees 55Hình 3.17: So đô làm việc của móng bè tuyệt đối cứng và móng bè MEM 55Hình 3.18: Mô hình kết cấu móng cọc đài bè trong Plaxis 3D se ccrerererersrei 56Hình 3.19: Kết quả độ lún của đài bè trong Plaxis 3D ceccccccccccccssescscscsssscsssesestsveresesvevseeeees 57Hình 3.20: Mặt bằng đánh số điểm khảo sát độ lún của chân cột trên đài bè 58
Trang 14Hình 3.21: Biểu đô quan hệ chiêu cao đài bè và độ lún của các điểm khảo sát 58CHUONG 4 PHAN TICH SỰ LAM VIỆC CUA HE MONG BE COC - TƯỜNG` :aa 60Hình 4.1: Liên kết tắm ngàm trượt tương đương trong Plaxis 3D ccccccerererei 60Hình 4.2: Mô hình kết cấu móng cọc đài bè, liên kết đài bè và tường vây coc barrette làliên kết ngàm trượt Khai báo trong Plaxis 3D coccccccccccsecescscscssssvsesesesvsverssesvevsususeresvavsveee 61Hình 4.3: Kết quả moment uốn M1, của đài bè trong Plaxis 3D cá cccccrcrererersrei 62Hình 4.4: Kết quả moment uốn M›› của đài bè trong Plaxis 3D se cccccrcrererersrei 62Hình 4.5: Kết quả moment uốn M12 của đài bè trong Plaxis 3D ccccccccrcrererersrei 63Hình 4.6: Kết quả độ lún của đài bè trong Plaxis 3D Sc St nhnnrhHeereerrrd 63Hình 4.7: Kết quả moment uốn M1; của đài bè trong Plaxis 3D - Sccccccrcrererersrei 64Hình 4.8: Kết quả moment uốn M›› của đài bè trong Plaxis 3D cSccccccrcrererersrei 64Hình 4.9: Kết quả moment uốn M12 của đài bè trong Plaxis 3D -cSccccccrcrererersrei 65Hình 4.10: Kết quả độ lún của đài bè trong Plaxis 3D ceccccccccccccssescscscscsscsssesesesvsreessvevseseees 65Hình 4.11: Mặt bằng đánh số vị trí cọc dưới đài bè kiểm tra so sánh sec sec: 67Hình 4.12: Biểu dé moment M3 của cọc 3,6,9, 10 hai trường hợp đài bè liên kết với tườngvây cọc barrette là “Liên kết ngàm trượt” và “Liên kẾt HgÈNH cccccccrcrrksteerrrech 71Hình 4.13: Biểu đồ lực cắt O12 của cọc 3,6,9,10 hai trường hop đài bè liên kết với tườngvây cọc barrette là “Liên kết ngàm trượt” và “Liên kẾt HgÈNH se ccccrrststererrrec 71Hình 4.14: Biéu dé moment M› của cọc 10,8,5,2 hai trường hợp đài bè liên kết với lòngvây cọc barrette là “Liên kết ngàm trượt” và “Liên kẾt HgÈI ” -cccccrcstsecrerrrech 72Hình 4.15: Biểu đồ lực cắt O13 của cọc 10.8,5,2 hai trường hop đài bè liên kết với tườngvây cọc barrette là “Liên kết ngàm trượt” và “Liên kẾt HgÈNH cccccccrcrrksteerrrech 72Hình 4.16: Mặt cắt ngang mô hình phương án bỏ hàng cọc biêH ác ccccersrersrei 74Hình 4.17: Mặt bằng đánh số vi trí cọc kiểm tra, phương án bỏ hàng cọc biên 75Hình 4.18: Trường hợp 1, thay đổi chiéu dài hàng cọc 1, Z¡=ŠŠ1 .cccccccrccei T7Hình 4.19: Trường hợp 2, thay đổi chiều dài hàng coc 1, Z¡=45m Thay đổi chiéu dai hàng
Hình 4.20: Trường hợp 3, thay đổi chiều dai hang coc 1, Z;=35m Thay doi chiéu dai hàngcọc 2, Z2=45m Thay đổi chiếu dài hàng COC 3, Z3—Ö 2 .à.ĂĂSS ST TS hs 79
Trang 15Hình 5.2: Mô hình phân tích phan tử hữu han hệ móng bè cọc - tường vây 84Hình 5.3: Quan hệ giữa ti lệ chia tai lên bè va độ lún cua bè theo các cự ly cọc va chiêu
Hình 5.4: Quan hệ giữa ti lệ chia tai lên nhóm cọc và độ lún cua bè theo các cự ly cọc va
chiếu dài WON VÂY TT TT TT HH HH HH HH Hường 87
Hình 5.5: Quan hệ giữa ti lệ chia tải lên tường vậy và độ lún cua bè theo các cự ly cọc và
chiếu dài WON VÂY TT TT TT HH HH HH HH Hường 87Hình 5.6: Quan hệ giữa hệ số phân chia tải của tường vây ay va chiêu dài tường vây theo
cự ly cọc và nhóm cọc, tại độ lún () ()ẾTH À Ỏ c1 3212231 v 1115011 S1 1v ng kg ky 89
Hình 5.7: Quan hệ giữa hệ số phân chia tải của nhóm coc Bp và chiêu dài tường vay theo
cự ly cọc và nhóm cọc, tại độ lún ().()ẾH Ỏ G5 S12 31v 1111011 S1 11kg vn ng ky 89Hình 5.8: Mô hình làm việc cua (a) hệ móng bè cọc - tường vậy; (b) hệ móng bè - tường
Hình 5.9: Mô hình làm việc của (a) hệ bè — cọc — tường vây; (b) nhóm cọc; (c) bè khônglý a/2)877⁄27/1-05⁄2)5PEPEP0077ẼAAA 4-1 91
Hình 5.10: Quan hệ giữa hệ số tương tác của bè 6;, nhóm coc bp, tường vay dy và cự ly cọctheo nhóm cọc và chiêu dài tuONG VÂN St nTEEETTEE SE HE HH HH nrườn 92Hình 5.11: Quan hệ giữa hệ số tương tác của bè ô„ nhóm cọc bp, tường vay dw và số lượngcọc theo các cự ly cọc và chiêu đài HƯưỜNg VAY .eccccccccccscsecescsvscssssvsssvsvsesvsrsevsvevsusessecevavsvaee 94Hình 5.12: Hệ số hiệu chỉnh độ cứng của (a) bè theo tỷ số ki/krpw; (b) nhóm cọc theo tỷ sốky/kpw; (c) tường vây theo ty SỐ w/upw ST TT HE na 95CHƯƠNG 6 PHAN TÍCH NOI LUC CUA BE TRONG HE MONG BE COC -09) 97Hình 6.1: Mat bang đánh số mặt cắt khảo sát nội lực của đài DO .oocccccccccceccccccccccscsscscseveees 97Hình 6.2: Mặt bang moment M1) (kN.m/m) của đài bè trong Plaxis 3D -cc¿ 97Hình 6.3: Mặt cat 1-1, moment Mi (kN.mưm) của đài bè trong Plaxis 3D 98Hình 6.4: Mặt bang moment M22 (kN.m/m) của đài bè trong Plaxis 3D -¿ 98Hình 6.5: Mặt cắt 2-2, moment M22 (kN.m/m) trong Plaxis 3D vocccccccccscccesssescscsveseseseseeeees 98
Trang 16Hình 6.6: Biểu đồ quan hệ giữa tải trọng tác dụng lên ddu coc và chuyển vị của cọc D600,mũi coc ở độ sâu 65m bằng phân mêm Plaxis 2D -c c ch tEE HE re rêu 99
Hình 6.7: Biêu đồ quan hệ giữa tai trọng tac dụng lên đấu cọc và chuyén vi cua cọcbarrette D = 600, mũi cọc O đỘ SGU BOM .oiicieccccccccccecececccccccutsececccecauauteseccceeeauaeeesecerananaess 100
Hình 6.8: Biểu đồ quan hệ giữa tai trọng ngang tác dung lên dau cọc và chuyển vị ngang
cua cọc barrette D = 600, mỗi cọc Ở AG SGU 2 ŠƒH TH ST n ST nhu 101
Hình 6.9: Biểu đô quan hệ giữa tải trọng tác dụng lên bàn nén và độ lún 102
Hình 6.10: Mô hình phan tích nội lực đài bè trên ETABS version Ï 7 -««s++ 103Hình 6.11: Mô hình tải trọng công trình (KN) tác dụng lên đài bè trên Etabs vÏ7 104Hình 6.12: Mô hình tải trọng bản thân đài bè (kN/m?) trên Etabs vÏ7 -csscscc: 104Hình 6.13: Mô hình tính moment nội lực của bè trường HỢP - + + ss+<sssssse 105
Hình 6.14: Vi trí cạnh bè liên kết khớp với tƯỜNgG VAY eccccccccccscesescscscsssvsesvsesesvereavevevsees 105Hình 6.15: Mặt bằng đánh số vị trí mặt cat khảo sát nội lực của bè -.ccccccsce: 106Hình 6.16: Mặt bằng moment M1) (kN.m/m) của bè, bè liên kết ngàm vào tường vây 106Hình 6.17: Mặt cắt 1-1, moment M1; (kN.m/m) của bè, bè liên kết ngàm vào tường vây 107Hình 6.18: Mặt bằng moment M22 (kN.m/m) của bè, bè liên kết ngàm vào tường vây 107Hình 6.19: Mặt cắt 2-2, moment M22 (kN.m/m) của bè, bè liên kết ngàm vào tường vây 107Hình 6.20: Mặt bang moment M1; (kN.m/m) của bè, bè liên kết khớp vào tường vay 108Hình 6.21: Mặt cắt 1-1, moment M1; (kN.m/m) của bè, bè liên kết khớp vào tường vây 108Hình 6.22: Mặt bằng moment M22 (kN.m/m) cua bè, bè liên kết khóp vào tròng vay 108Hình 6.23: Mặt cắt 2-2, moment M22 (kN.m/m) của bè, bè liên kết khớp vào tường vây 109
Trang 17Bảng 1.1: Phương pháp chon lựa quy trình thiết kế đơn giản cho móng cọc đài bè của
Franke et Al (2000) 8/2770 «<3 II
Bảng 1.2: Mong cọc đài bè trên nên sét Frankfurt Katzenbach et al (2000) [21] 12CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG PHAP PHAN TÍCH UNG XU CUA HE MONG COCDAI BE, TƯỜNG VAY oon cccsccessssesssssessssseeessseeesssesssseesuisecsnnscesnseesniecnsseesntseesniseeanieesnees 18CHƯƠNG 3 PHAN TÍCH THAM SO CUA MÔ HÌNH MONG BE COC — TƯỜNG
Trang 18Bang 4.3: Tổng hợp kết quả nội lực cọc hai trường hop đài bè liên kết với tường vay cọcbarrette là “Liên kết ngàm trượt” và “Liên két nQcm” veecccccccccsccsecescscscssssvsescsesesveveeeevsveee 69
Bang 4.4: Phân chia tải trọng công trình lên cọc - đài bè - tường vây coc barrette trong
trường hop đài bè liên kết với tường vây cọc barrette là “Liên kết ngàm trượt” và “Liên7.7 MRRRERRERRRRRRRR 73Bảng 4.5: Tổng hợp kết quả khảo sát cọc của hai trường hợp không bỏ và bỏ hàng cọc
Bảng 6.4: Cấp tải trong và độ lún của bàn nén tròn D400, xuất ra từ Plaxis 2D 101Bang 6.5: Tổng hop kết quả phân tích nội lực trong đài be o.ccccceccccccceccssesesescsestsestssesvsees 109
Trang 19DG Đường giống:
FEM Phân tử hữu hạn;PDR Phương pháp Poulos - Davis — RandolphTH Đường tiếp tuyến 1
TT2 Duong tiép tuyén 2
A (m7) Diện tích be;
B (m) Chiêu rộng công trình;B Độ sệt;
C “ref (kKN/m7) Lực dính của dat, từ kết qua thí nghiệm nén 3 trục thoát nước (CD);
Dp, dp (m) Duong kinh coc;Dy, d (m) Chiều dày tường vay;
eo Hệ số rỗng ứng với thời điểm trước khi xây dung:
Es/” (kKN/m’) Mô đun cát tuyến xác định từ nén 3 trục, áp lực buông pTM (CD);EseJ# (KN/m2) Mô đun tiếp tuyến xác định từ nén 1 trục không nở hông:Ew"! (KN/m?) Module ở đường dỡ tải — gia tai lại (unloading-reloading)
Es (KN/m7) Module trượt của dat ở vị trí day cọc;Esp (KN/m7) Module trượt của dat bên dưới đáy cọc;Esav (KN/m7) Module trượt trung bình của đất dọc theo cọc;
Hy (kN) Tải tac dụng lên tường vây theo phương ngang:
i (m) Khoảng cách trung bình của coc;Ip (%) Chi số dẻo;
k Hệ số an toàn;
K, Kp Độ cứng cua một coc;Ko" Ty lệ ứng suất (63/01), ~1-sing:Kor Độ cứng của móng cọc dai bè;Kp Độ cứng của nhóm coc;Ky Độ cứng cua bè;
Kyx Độ cứng của tường vay theo phương ngang:
Trang 20qtGr
SSehSprSrSr
StotalStot
RepRoiNhan
Fero
tr
Ủy, i
(m/day)(m/day)
(m)(m)
(KN)
(kN/m”)(kN/m”)
(KN)(KN)(KN)(KN)(KN)(KN)
(kN/m”)
(KN)(KN)(KN)(KN)(KN)
(kN/m”)(kN/m”)
(m)(m)(m)(m)(%)
(kKN/m’)(kKN/m’)
(KN)
(kKN/m’)(kKN/m’)
(m)(m)(m)(m)
Độ cứng của tường vay theo phương đứng;
Hệ số thắm theo phương ngang:Hệ số thắm theo phương đứng:Chiêu dai công trình;
(m) Chiều dài tường vay:Chiều dai coc;
Hệ số mũ chi su phụ thuộc Module biến dang - trạng thai ứng suat:
Sức chịu tải cuối cùng của cọc trong nhóm cọc;Tải tác dụng lên bàn nén, thử tải đất nên;Sức chịu tai cho phép của cọc theo cường độ đất nên;
Sức chịu tải cho phép của cọc theo theo thí nghiệm xuyên SPT;Tải truyền đến cọc;
Sức chịu tải của cọc theo vật liệu cọc;
Sức chịu tải thiết kế của cọc;Ứng suất tác dụng:
Áp lực truyền lên đất;
Độ lún;Độ lún giới hạn;Độ lún của móng cọc đài bè;
Độ lún của bè không có cọc với tổng tải trọng tác dụng:
Độ bảo hòa;Tổng phản lực của móng cọc đài bè;Tải trọng tác dụng lên bè;
Sức chịu tải cho phép của cọc theo kết quả xuyên SPT;Áp lực tiếp xúc của dat nền lên cọc;
Ap lực tiếp xúc của đất nên lên bè;
Bán kính trung bình của đài cọc;Bán kính của cọc;
Chiều dày bè;
Chuyển vị ngang:
Trang 21Vix (KN) Sức chịu tai thiết kế của vách tường vây;Vy (m?) Thể tích bê tông tường vây;
W (%) Độ am:
Wi (m) Giới hạn chảy;Wp (m) Gidi han dẻo;Zp (m) Chiều sâu chôn bè;Z (m) Chiều sâu chôn bè;Z (m) Độ sau;
Yot (kN/m?) Trọng lượng riêng của bê tông:
Yunsat (kN/m?) Dung trong tự nhiên;Ysat (KN/m?) Dung trong bão hòa;
Yw (kN/m?) Dung trọng của nước;Opr Hệ số;
Qep Hệ số tương tac giữa bè va cọc;
B Hệ số xét đến lực ngang và moment;
D Hệ số poisson của dat;Dur Hé sé poisson giai đoạn làm việc đỡ tải — gia tải;ọ' (độ) Góc ma sát trong của dat, từ thí nghiệm nén 3 trục thoát nước (CD);w (độ) Góc biến dạng thê tích, đặc trưng cho phá hoại dẻo của phan tử đất;
Trang 22MỞ ĐẦU
1.1 BOI CẢNH NGHIÊN CỨUMóng cọc đài bè hay còn được gọi là móng bè cọc là loại móng kết hợp khảnăng mang tải của bè và nhóm cọc [7,32,33,40] Móng bè cọc có rất nhiều ưu điểmso với các loại móng khác, như khi chịu tải trọng lớn, độ cứng lớn, không gian tự dothông thoáng thuận lợi cho việc bồ trí tang ham, liên kết giữa bè và kết cấu chịu lựcbên trên như vách, cột có độ cứng lớn phù hợp sơ đồ làm việc của công trình Cáccông trình nhà cao tầng của nước ngoài thường sử dụng giải pháp móng bè cọc[16.41.,44] Chủ yếu là móng bè trên cọc nhỏi và cọc barrette Chiều cao bè móngthường lớn hơn 2m Ngày nay móng bè - cọc đã trở nên thông dụng và phố biến vàđược ứng dụng nhiều trong các công trình dân dụng và công nghiệp ở Việt Nam
1.2 TINH CAP THIET CUA DE TÀITại nước ta, trong thực hành thiết kế móng bè cọc đối với nhà cao tang cotang ham, thường quan niệm toan bộ tai trong công trình do các cọc tiếp nhận Đónggóp của đài cọc thường bị bỏ qua, kế cả khi đáy đài tiếp xúc với đất nền Đóng gópcủa tường vây cọc barrette cũng bị bỏ qua, mặc dù đải bè và sàn tầng hầm được liênkết trực tiếp vào tường vây cọc barrette Đây là quan điểm thiết kế rất thiên về antoàn, vì thực tế dai bè có truyền một phan tải trọng xuống đất nền và truyền mộtphan tải trọng lên tường vây cọc barrette
Phương pháp tính toán móng bè - cọc, xem như cọc chịu hoàn toàn tải trọngcủa công trình có ưu điểm là các bước tính toán áp dụng các lý thuyết kết cau thôngdung, đơn giản Nhưng phương pháp này không đúng với điều kiện làm việc thực tếcủa công trình, không tận dụng hết khả năng chịu lực của kết cầu cũng như đất nên.Kết quả là sử dụng vật liệu nhiều hơn so với các phương án móng khác Do đómóng cọc đài bè được coi như là một phương án “lãng phi”.
Nghiên cứu thực hiện trong luận văn nảy nhằm phân tích các ứng xử củamóng coc đài bè va tường vây cọc barrette cùng làm việc đồng thời, trong điều kiệnđịa chất điển hình ở khu vực Phường 25, Quận Bình Thạnh, Thành Phố Hồ Chi
Trang 23Mục tiêu tổng thể của nghiên cứu này là tận dụng tối đa khả năng làm việccủa tường vây cọc barrette tham gia chịu lực trong kêt cau móng cọc dai bè, nhămmục đích là giảm SỐ lượng cọc bồ trí trong bè không cần thiết khi tính toán thiết kếmóng bè cọc theo quan niệm cọc chịu toàn bộ tải trọng công trình.
1. Phân tích độ cứng của kết cấu đài bè ảnh hưởng đến sự phân bố vatruyền tải công trình lên các cọc va tường vây cọc barrette
So sánh các phương án móng thay đổi liên kết của đài bè với tường vâylà ngàm trượt và ngàm cứng, giảm số lượng cọc trong bè, giảm chiều dài
b) Mô phỏng trên phần mềm Plaxis 3D với đất nền, cọc và tường vâytheo phương pháp phần tử hữu hạn
1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU1 Nội dung 1: Phân tích liên kết của đài bè và tường vây cọc barrette
Mục tiêu: So sánh phương án đài bè và tường vay cọc barrette làm việcđộc lập nhau theo phương đứng (liên kết ngàm trượt) với phương án đàibè và tường vây cọc barrette làm việc cùng nhau (liên kết ngàm cứng).Phương pháp nghiên cứu: Mô phỏng hai phương án kết câu móng đàibè - cọc - tường vây cọc barrette trong phần mềm Plaxis 3D để phântích so sánh và đánh giá.
Trang 242 Nội dung 2: Phân tích độ cứng của kết cấu dai bè anh hưởng đến sựphân bố và truyền tải công trình lên các cọc va tường vây cọc barrette.Mục tiêu: Kiểm tra chiều dày đài bè và lựa chọn độ cứng thích hợp củadai bè dé đảm bảo đài bè phân bố tải và truyền tải công trình lên tườngvay cọc barrette.
Phương pháp nghiên cứu: Mô phỏng kết cau đài bè - cọc - tường vaycọc barrette cùng làm việc đồng thời trong Plaxis 3D, khảo sát cácphương án thay đối độ cứng, chiều cao của dai bè
3 Nội dung 3: Phân tích so sánh các phương án móng thay đổi liên kếtcủa đài bè với tường vây là ngam trượt và ngàm cứng, giảm số lượngcọc trong bè, giảm chiều dài cọc
Mục tiêu: Lựa chọn phương án móng ối ưu hóa về kinh tế và kết cấumóng dai bè - cọc - tường vay cọc barrette.
Phương pháp nghiên cứu: Mô phỏng kết cấu đài bè — cọc — tường vâycọc barrette cùng làm việc đồng thời trong Plaxis 3D, khảo sát cácphương án thay đổi tham sé
4 Nội dung 4: Phan tích ứng xử phân chia tải của hệ móng bè cọc —tường vây.
Mục tiêu: Tìm hiểu các tham số, các yếu tố tác động đến khả năngmang tải của bẻ — cọc — tường vây, ước lượng hệ số điều chỉnh độ cứngcủa hệ móng bè cọc — tường vây.
Phương pháp nghiên cứu: Mô phỏng kết cấu đài bè — cọc — tường vâycọc barrette cùng làm việc đồng thời trong Plaxis 3D, khảo sát cácphương án thay đổi tham sé
5 Nội dung 4: So sánh kết quả phân tích nội lực trong dai bè
a Mô phỏng trên phần mềm Etabs version 17.0.1 với đất nền, cọcvà tường vây tầng ham được mô phỏng bang lò xo, theo quanniệm lò xo phân bố theo diện tích đầu cọc va diện tích tường vâyxung quanh bè, có xét dén độ cứng của đâu cọc.
Trang 25ra kiến nghị tính toán nội lực phù hop trong dai bè cọc.Phương pháp nghiên cứu: Mô phỏng kết cau dai bè trên phần mềmEtabs version 17.0.1 va phần mềm Plaxis 3D.
1.5 PHAM VI NGHIÊN CỨUNghiên cứu ứng xử của móng cọc - đài bè - tường vây cọc barrette và đất nềncùng làm việc đồng thời với công trình giả định (công trình 15 tầng nổi và 2 tầngham) có kết cầu đơn giản và chỉ xét tổ hop tải chất day (tĩnh tải và hoạt tai), khôngxét đến trường hợp tải gió và động đất Chọn đất nền đại diện ở khu vực Phường 25,Quận Bình Thạnh, TP Hồ Chí Minh Trong ứng xử của hệ kết câu đài bè - cọc -tường vây cọc barrette và đất nền làm việc đồng thời, chỉ xét ở điều kiện nền đất đãcô kết hoàn toàn
1.6 Ý NGHĨA KHOA HOC CUA DE TÀIĐề tài “ Nghiên cứu ứng xử của móng cọc đài bè và tường vây cọcbarrette” giúp cho người thiết kế có thêm co sở lý luận chính xác hơn trong việclựa chọn phương án thiết kế kết cầu móng cọc - dai bè - tường vây cọc barrette cùnglàm việc đồng thời hợp lý hơn về kết cấu chịu lực thực tế của nền móng công trình
Đề tài nghiên cứu còn có ý nghĩa thực tiễn về vấn đề tối ưu hóa sự tham giacùng chịu tải của dai bè - cọc - tường vây cọc barrette Từ đó không lam lãng phísức chịu tải cua dai bè và tường vây cọc barrette, thì số lượng cọc bồ trí trong đài sẽít hơn nhiều so với việc bố trí số lượng cọc theo quan niệm tính toán cọc chịu hoàntoàn tải trọng của công trình.
Phương án thiết kế móng cọc - dai bè - tường vây cọc barrette cùng tham giachịu tải sẽ tiết kiệm chi phí hơn so với phương án thiết kế móng cọc đài bè - tườngvay cọc barrette với quan niệm chỉ có cọc chịu hoàn toàn tải trọng công trình.
Trang 26CHƯƠNG 1 TONG QUAN VE MONG COC DAI BE VÀ TƯỜNG VAY
COC BARRETTE
1.1 GIỚI THIEU MONG COC DAI BEKhi móng bè không đáp ứng đủ các yêu cầu về thiết kế, cọc được đưa ra đểcải thiện các khả năng về: chịu tải, độ lún, độ lún lệch không đều và cả độ dày cầnthiết của bè Cả hai bè và cọc được sử dụng trong một móng được gọi là móng cọcdai bè (móng bè cọc) Khái niệm về móng cọc đài bè được đưa ra bởi Poulos (2001)[32.33] và rất nhiều nhà nghiên cứu khác và có thé được diễn tả như hình 1.1
Raft foundation Piled raft foundation Piled foundation
Hình 1.1: Mong bè, mong coc dai bè va mong coc.Móng coc dai bè là sự kết hợp của 3 yếu tố: cọc, bè va đất Do đó ứng xử củamóng cọc đài bè phụ thuộc vao sự tương tác giữa phan tử móng và đất Katzenbachet al (2000) [21] đã xác định được 4 loại tương tác như trong hình 1.2 và điều nàyrât cân thiệt đê đưa vào trong phân tích ứng xử của móng cọc đải bè.
Trang 27a
INTERACTION BETWEEN
PILED RAFT AND SOIL
th Ke: re Ka: rh K& ane
Hình 1.2: Hiệu ứng tương tác giữa dat và cấu trúc trong móng cọc đài bè của
Katzenbach et al (1998) and Katzenbach et al (2000) [21].Trong thiệt kê móng coc đài bè, có năm vân đề cân thiệt được xem xét bao
1 Khả năng giới hạn mang tải thắng đứng, tải ngang và môment;2 Độ lún tổng lớn nhất;
3 Độ lún chênh lệch lớn nhất;4 Đánh giá các giá trị về lực cắt, môment đối với kết cầu móng bè;5 Đánh giá các giá tri về môment và sức chịu tai của cọc đối với thiết kếmóng cọc.
Trang 281.2 GIỚI THIỆU TƯỜNG VẤY CỌC BARRETTE
lãnh bonalim lun
LA
f
We tt tttt Wt
LILl l
-12m
DIAPHRAGM _WALL #6
BORED PILE/_ _ | _ `.BARRETTE
4 65 m.
Hình 1.3: Ung dung cua coc barrette trong các công trình.Khi thi công tang hầm cho các công trình nhà cao tang, một van đề phức tapđặt ra là giải pháp thi công hé đào sâu trong khu đất chật hẹp liên quan đến các yếutố kỹ thuật và môi trường Thi công hỗ dao sâu làm thay đổi trạng thái ứng suất,biến dạng trong đất nền xung quanh khu vực hỗ đảo và có thé làm thay doi mựcnước ngầm dẫn đến nên đất bị dịch chuyển và có thé lún gây hư hỏng công trình lâncận nếu không có giải pháp thích hợp Giải pháp chống đỡ thành hỗ đào thườngđược áp dụng là tường vây cọc barrette, ưu điểm của giải pháp này là đảm bảo vềcường độ cũng như độ ôn định dưới tác dụng của áp lực đất và các loại tải trọng dođược cắm sâu vào đất, neo trong đất hoặc được chống đỡ từ trong lòng hồ dao theo
Trang 29Omin.* LENGTH OF CLAM SHELL BUCKET
tmin = WIOTH OF CLAM SHELL BUCKET
“A VARIES FROM 6O* TO 120° BUT TYPICALLY 90°
<< = 90° FOR 'C” ELEMENT4 VARIES FROM O° TO 180°
d VARIES FROM O TO (0-t)
Hình 1.4: Một số loại Hết diện coc barrette.Coc barrette thực chất là một loại cọc nhôi bê tông, nhưng khác cọc khoannhỏi về hình dạng tiết diện và phương pháp tạo 16: tạo lỗ bang máy đào (cũng có khigọi là máy cạp) để đào đất hoặc các phương pháp khác chứ không dùng phươngpháp khoan bằng máy khoan Tiết diện cọc nhỏi là hình tròn còn cọc barrettethường là hình chữ nhật có kích thước chiều rộng 0.6m+1.5m và chiều dai2.2m+6m, cọc barrette còn có nhiều tiết điện khác như là chữ thập chữ I, chữ H
Trang 30và được tạo lô băng gau ngoam Coc Barrette được người Pháp cải tiên từ cọc nhôiđể tạo ra sức chịu tải lớn hơn với cùng một thể tích bê tông sử dụng.
_ CocBarrette
Vachtườngbê tôngcốt thép
Hình 1.7: Mô phỏng vách tưởng váy cọc barrette trong Plaxis 2D.
Trang 31Quan niệm tinh toán tường vay coc barrette hiện nay chỉ xem xét tường vaycó nhiệm vụ duy nhất là chống giữ vách hố đào trong quá trình thi công kết cấumóng của công trình Đề kiểm tra, thiết kế tường vây cọc barrette người thiết kế môphỏng kết cấu tường vây va quá trình thi công hố đảo tang hầm trên phần mềmPlaxis 2D.
Trong thiết kế tường vây, có bốn vấn đề cần thiết được xem xét bao gồm:1 Khả năng chịu mang tải ngang;
2 Chuyển vị ngang tong lớn nhất của tường vay;3 Đánh giá các giá tri về lực cắt, môment đối với kết cau tường vây;4 Đánh giá các giá trị về lực dọc trong hệ thanh chống tường vây;1.3 DIEU KIỆN DE LỰA CHON MONG COC DAI BE
Franke et al (2000) [21] đã đề nghị một quy trình dé lựa chọn móng coc đàibè như bang 1.1 Các móng cọc dai bè có thé được lựa chọn néu như một mình bèvan không có đủ hệ số an toàn để chồng lại sự phá hoại và sự lún lệch lớn Poulos(2000) [31] đã chỉ ra điều kiện thuận lợi và không thuận lợi cho lớp đất bên dướikhi sử dụng cho móng cọc đài bè như sau.
1 Tình huống thuận lợi.a Dat có cau tạo bao gồm lớp sét tương đối cứngb Dat có cầu tạo bao gôm lớp cát tương đối dày2 Tình huống không thuận lợi
a Dat có cầu tạo chứa các lớp sét mềm gan bé mặt.b Dat có cau tạo chứa các lớp cát không chặt gần bề mặt.c Đất câu tạo có tính chịu nén yếu ở độ sâu tương đối nông.d Dat cấu tạo có thé đã trải qua quá trình cốt kết lún do các nguyênnhân bên ngoài.
e Dat cau tạo có thé đã trải qua quá trình trương nở do các nguyênnhân bên ngoài.
Trang 32thời giữa bè và cọc để tănghệ số an toàn chống lại sự
Yes
Thay thé bangnhững móng khácVD: móng cọc,móng giếng chìm
Vv
Su dung mongcoc dai bè
Có sử dụng số lượng nhỏcọc bên đưới câu trúc chịu
tải lớn làm cho sự lún giữa
các phan tải khác nhau là
không cần thiết hoặc làmgiảm ứng suất bên trong bè
[ Ne
Không sử dungmóng cọc đài bè
1.4 CÁC TRƯỜNG HỢP SỬ DỤNG MÓNG CỌC ĐÀI BÈ CHO CÁCCONG TRÌNH THỰC TE
1.4.1 Móng coc đài bè trên đất totMóng cọc đài bè trên nên sét Frankfurt được tóm tắt trên bảng 1.2 theoKatzenbach et al (2000) [21].
Trang 33Bang 1.2: Móng coc đài bè trên nên sét Frankfurt Katzenbach et al (2000) [21].
Building data] Torhaus |Messeturn| Westend 1 | Eurotheum |Main Tower] American Express | Japan Centre| Congress Centre | Franfurter WelleH(m) 130 256.5 208 110 198 74.7 115.3 51.6 55
P(MN) 2x200 1450 1140 450 1470 800 870 1440 500
A(m’) 2x430 3457 2940 1830 3800 3570 1920 10200 25000t,(m) 2.5 6 4.5 2.5 3.8 2 3.5 2.7 2.2zr(m) 3.0 14 14 13 21 14 15.8 8 11.5
n 2x42 64 40 25 112 35 25 14] 102Lp(m) 20_ 126.9-34.9 30 25-30 | 20.0&30.0 20 22 12.5-34.5 20.0&25.0
dp(m) 0.9 1.3 1.3 1.5 1.5 0.9 1.3 1.3 0.91/dp 3.0-3.5 | 3.5-6.0 | 3.8-6.0 1.6-6.0 3.0-6.0 3.5 3.0-6.0 3.0-6.0 3.5Pp(MN) 1.7-6.9 | 5.8-20.1 | 9.2-14.9 1.8-6.1 1.4-8.0 2.7-5.1 7.9-13.8 4.2-6.5 -
a 0.8 0.55 0.5 0.3 0.85 0.4 0.4 S(mm) 150 144 110 3.2 25 55 60 40-60 -
-H: Chiêu cao lớn nhat của tòa nhà; P: tông tải tac dung; A diện tích bè; tr: chiêu day bè; z;: chiêu sâu chôn bè; n: sô lượng cọc;Lp: chiêu dai coc; dp: đường kính cọc; 1: khoảng các trung bình của coc; Pp: tải đo được ở cọc;
_ Pile load share
“or Total load
S: độ lún.
Trang 351.4.2 Móng coc đài bè trong đất mémTan et al (2006) [41] đã trình bảy việc sử dụng móng cọc đài bè cho đất sétmềm ở công trình như hình 1.10 và hình 1.11 Tải lớn nhất tác dụng ở chân cột là
750 KN, tải tường tác dung là 9 KN/m và hoạt tải là 2.7 KN/mZ Diện tích của công
trình là 25x70 m với bề dày của bè là 300 mm và sử dụng các dãy băng gia cườngdiện tích 350x700 mm Coc sử dụng có diện tích là 200x200 mm chiều đài cọc daođộng từ 18->24 m Tổng cộng ta có 504 cọc Kết qua quan trắc từ khi xây dựng đếnkhi kết thúc công trình ta đo được độ lún trung bình là 87 mm và độ lún lệch là 27mm, góc nghiên là 1/685.
= 70m
PARRA A AAR A RARE AAR RRA RRA AE hụg @@@
Í ne | cor i ae Saas đấy |
Trang 36PENETRATION LENGTH : VARIES
Hình 1.12: Chi tiết mặt cắt cua be.
CSMI02 €CSMl0S CSMIU €CSMI4
Legend: ffff] 18m Piles [^^] 21m piles MY 24m Piles
Hình 1.13: Bo trí các vị tri quang trac.1.5 PHƯƠNG PHÁP PHẦN TÍCH MÓNG CỌC ĐÀI BÈ1.5.1 Các phương pháp phan tích
Đã có rất nhiều phương pháp nghiên cứu được đề xuất để phân tích móngcọc đài bè Burland (1995) [4] đã dé nghị một cách đơn giản hóa trong việc thiết kếmóng cọc dai bè Trong đó cọc được thiết kế nhằm làm giảm sự lún của móng (Ghichú chỉ sử dụng cho cọc ma sát trong đất sét ) Horikoshi et al (1996) [16] đã pháttriển một phương pháp nhằm ước lượng độ lún tổng thể của móng cọc đài bè.Poulos (2000) [31] and Poulos (2001) [32,33] cũng đã tong kết rất nhiều phươngpháp đơn giản và phương pháp số trong việc thiết kế móng cọc đài bè Phương phápgiải bài toán 3 chiều băng phần tử hữu hạn (3D-FEM) được áp dụng để dự đoán ứngxử của móng cọc đài bè đã được Reul et al (2003, 2004) Reul (2004), Katzenbachet al (2005), Lisa J Novak et al (2005), Sanctis et al (2006) Ningombam Thoiba
Trang 37Singh et al (2008), Phongpat Kitpayuck (2009) and JinHyung Lee et al (2010)phân tích Ngoài ra việc áp dụng các máy ly tâm trong thí nghiệm dé dự đoán cáchành vi ứng xử của móng coc dai bè cũng được Horikoshi et al (1996, 1998), Conteet al (2003) and Vincenzo Fioravante et al (2008) phan tich.
Các phương pháp được sử dung dé phân tích móng coc đài bè, được chiathành 3 nhóm:
1 Đơn giản hóa phương pháp tính (e.g Poulos-Davis-Randolph (PDR) (seePoulos(2001a)) [32] and Burland (1995) [4])
2 Phuong pháp tinh gần đúng dựa trên máy tinh.a Phương pháp lò xo trong day (e.g Poulos (1991) [28]).b Phương pháp lò xo trong tam (e.g Russo (1998) [3§]).3 Phương pháp tính chính xác dựa trên máy tính.
a Phương pháp phan tử biên (BEM) (Butterfield, et al (1971) [5], Brownand Wiesner (1975) [3]).
b Phuong pháp kết hop phan tử biên cho các coc và phân tích PTHH chobè (Hain and Lee (1978) [12], Ta and Small (1996) [40], Small and Zhang (2002)[39)):
c Phương pháp PTHH (FEM) (Katzenbach et al (2005), Sanctis et al.(2006), Ningombam Thoiba Singh et al (2008) and JinHyung Lee et al (2010)).
1.5.2 Các kết luận được rút ra từ những nghiên cứu trước của PoulosMột số kết luận và nhận xét được đưa ra từ nghiên cứu của Poulos:
1 Phương pháp đơn giản có thé được sử dụng với sự tin cậy cho mục đíchthiết kế cơ sở, với những phương pháp phức tạp hơn thì được sử dụng cho giai đoạnthiết kế chỉ tiết
2 Phương pháp phân tích 2D như là FLAC 2D có thể dẫn đến việc ướclượng lớn về độ lún và phan trăm tải trọng tác dụng lên cọc
3 Phương pháp phân tích 3D như là FLAC 3D, có khả năng cho kết quachính xác nhất trong các phương pháp phân tích móng cọc đài bè Tuy nhiên chúngcân nhiều thời gian dé tao mô hình và chạy.
Trang 38-17-4 Trong móng coc dai bè luôn có sự tương tác tồn tai giữa các thành phan:coc - cọc, cọc - bè, bè - cọc và bè - bè Những tương tác này thường được bỏ quatrong hầu hết các phân tích cau trúc thông thường, sự tương tác này có thé thật sựđược đánh giá thấp về độ lún, độ lún lệch và lượng tải được mang bởi đất xungquanh bè.
Móng cọc đài bè có tiềm năng về kinh tế, nếu phù hợp với điều kiện địa chấtbên dưới Triết lí thiết kế móng cọc đải bè dựa trên hai tiêu chí cơ bản: Khả năngchịu tải cuối cùng và độ lún cho phép Khi thiết kế móng cọc đài bè ta cần trả lờicâu hỏi chính sau “Số lượng cọc tối thiêu là bao nhiêu để thêm vào bè sao cho sứcchịu tải giới hạn, độ lún và độ lún lệch thỏa các tiêu chuân về an toàn”
Trang 39CHUONG 2 CAC PHUONG PHAP PHAN TICH UNG XU CUA HE
MONG COC DAI BE, TUONG VAY2.1 UNG XU CUA MONG COC DAI BE
2.1.1 Định nghĩa và khái niệmMóng cọc đài bè là một hệ thông móng kết hợp bao gồm ba phan tử chịu lựcnhư: cọc, bè và đất nền bên dưới Tuy theo độ cứng của móng bè mà bè nhận tảitrọng Sto từ công trình bên trên và truyền qua đất nền bên dưới thông qua áp lựctiếp xúc của đất nên ký hiệu là Ryan và thông qua ma sát tiếp xúc giữa đất và các cọc
5 R„ như hình 2.1 Tổng phản lực của móng cọc đài bè là:
R otal — Raf + 5 R ea > Srot (2.1)
@ Tương tác giữa dat vamóng bè.
Trang 40-]0-trọng của công trình phải vừa phân phối lên đất xung quanh bè vừa phân phối lêncọc Hệ số phân phối tải trọng cho cọc pr được định nghĩa là tỉ số giữa tong taitrong coc chiu trén tai trong ma ca hé thong be va coc chiu
a _>R„ (2.2)
8 RotaHệ số opr = 0 chỉ trường hợp của móng nông va dp: = 1 chỉ trường hợp thuầnty của móng cọc, không có sự tiếp xúc đất bên dưới móng bè Việc ảnh hưởng củacọc đến độ lún của móng bè tủy vào hệ SỐ phân phối tải trọng, mà hệ SỐ này lại phụthuộc vào số lượng và chiều dài của các cọc
2.1.2 Quan điểm các phương án thiết kếThiết kế móng cọc dai bè có kế đến sự làm việc của bè, theo Poulos (2001)[32.33] có ba quan điểm thiết kế như sau:
e Quan điểm thiết kế thứ nhất: ở tải trọng làm việc cọc chỉ chịu tải trọngtừ 35 đến 50% sức chịu tải cực hạn (hệ số an toàn sức chịu tải bang 2 dén 3), quanhệ tải trọng - độ lún của coc van là tuyến tính Gần như toàn bộ tải trọng tác dụnglên móng do cọc tiếp nhận Bè chỉ tiếp nhận phan tải trong rất nhỏ, phân phối lênnền đất ở đáy bè
e Quan điểm thiết kế thứ hai: Trong quan điểm thiết kế này, bè được thiếtkế tiếp nhận một phan dang ké tai trọng lên móng, phan con lai do cac coc chiu 6tải trọng làm việc suc chịu tải cua coc được huy động từ 70 đến 100% (hệ số antoàn sức chiu tai bằng 1 đến 1,5), quan hệ tải trọng - độ lún cua cọc là quan hệ phituyến do cọc có chuyền dịch tương đối so với đất nền Số lượng cọc được bồ trí đủnhăm giảm áp lực tiếp xúc thực giữa bè và đất nên xuống nhỏ hon áp lực tiền cô kếtcủa đất Cọc được sử dụng với mục đích làm giảm độ lún trung bình của bè
e Quan điểm thiết kế thứ ba: Bè được thiết kế để chịu phần lớn tải trọnglên móng Các cọc chỉ tiếp nhận một phan nhỏ của tổng tải trọng, được bồ trí hợp lývới mục đích chính là giảm độ lún lệch (chứ không phải độ lún trung bình như ởquan điểm thiết kế thứ hai)