Nghiên cứu sự làm việc đồng thời giữa cọc và nền đất của móng cọc chịu tải trọng ngang

LOGO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA SAU ĐẠI HỌC GVHD: TS NGUYỄN ĐÌNH TIẾN HVTH: NGUYỄN ANH DÂN LƯƠNG VĂN LONG LỚP: CAO HỌC ĐKT 09/2010 HÀ NỘI 05/2011 Nội dung báo cáo Giới thiệu chung Các mô hình Mô hình kết cấu – cọc – làm việc đồng thời Ví dụ tính toán 55 Kết luận LOGO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA SAU ĐẠI HỌC GVHD: TS NGUYỄN ĐÌNH TIẾN HVTH: NGUYỄN ANH DÂN LƯƠNG VĂN LONG LỚP: CAO HỌC ĐKT 09/2010 HÀ NỘI 05/2011 Giới thiệu chung LOGO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA SAU ĐẠI HỌC GVHD: TS NGUYỄN ĐÌNH TIẾN HVTH: NGUYỄN ANH DÂN LƯƠNG VĂN LONG LỚP: CAO HỌC ĐKT 09/2010 HÀ NỘI 05/2011 Các mô hình Mô hình Winkler Mô hình đàn hồi tuyến tính Mô hình đàn hồi phi tuyến Mô hình Morh – Coulomb Mô hình Tresca Mô hình Von – Mises Mô hình Cam – Clay Các mô hình Mô hình Winkler  Mô hình Winkler mô hình biến dạng cục Nói cách khác, biến dạng nơi có tải trọng, khu vực lân cận không bị biến dang (Hình 1a) Trong thực tế, tác dụng tải trọng bên ngoài, khu vực lân cận vùng chịu tải trọng có biến dạng đáng kể (Hình 1b)  Trong mô hình Winkler, đất đàn hồi mô tả lò xo (Hình 1c) Biến dạng thực Mô hình Winkler Các hệ số mô hình Winkler Các mô hình Mô hình Winkler  Quan hệ ứng suất – biến dạng mô hình Winkler thể dạng biểu thức sau: p = cs  Trong đó: o k: Hệ số tỷ lệ đặc trưng cho độ cứng nền, gọi hệ số o p: Tải trọng tác dụng, o s: Độ lún đất tải trọng p  Hệ số K theo phương đứng (Kz) theo phương ngang (Kh) đất chọn số thay đổi tùy thuộc vào tải trọng tác dụng Các mô hình Mô hình đàn hồi tuyến tính  Ứng xử vật liệu mô hình tuân theo định luật Hook Phương trình định luật Hook mô tả giãn nở chịu kéo vật liệu “đàn hồi tuyến tính” có chiều dài L tiết diện ngang A sau (1 chiều):  Trong đó: o ∆L: Độ giãn dài dọc trục o F: Lực kéo o E: Mô đun đàn hồi vật liệu o σ: Ứng suất theo phương dọc trục Các mô hình Mô hình đàn hồi tuyến tính σ Ứng suất  Quan hệ ứng suất biến dạng vật liệu đàn hồi tuyến tính thể Hình Định luật Hook viết sau: σ = Eε  Trong đó: o ε: Biến dang tương đối theo phương dọc trục E Biến dạng ε Ví dụ tính toán  o o Số liệu toán Địa chất: Đất gồm lớp: Lớp 1: Sét, γ = 16KN/m3, C = 25Kpa,E = 30000 KPa Lớp 2: Cát, γ = 19KN/m3, ϕ = 35o, E = 40000 KPa  Cọc tròn đường kính D = 1m, dài 19m nằm hoàn toàn đất  Tải trọng tác dụng: Lực F = 150 KN tác dụng vào đầu cọc Ví dụ tính toán Phương pháp công cụ tính toán  Bài toán giải theo phương pháp cọc – làm việc đồng thời dựa quan hệ p-y, t-z  Ngày với trợ giúp máy tính, thông thường để giải toán người ta thường sử dụng phần mềm để tính toán  Hiện có nhiều phần mềm sử dụng phương pháp như: FB-Pier, COM624-P, LTBASE…  Trong phạm vi đề tài tác giả sử dụng phần mềm FB-Pier-V3 phần mềm tiếng giới để tính toán móng cọc làm việc đồng thời với Ví dụ tính toán Giải toán Cửa sổ làm việc chương trình FB-Pier-V3 Ví dụ tính toán Giải toán Khai báo số liệu ban đầu Ví dụ tính toán Giải toán Mô hình cọc Ví dụ tính toán Giải toán Lực chọn mô hình tương tác cọc đất Ví dụ tính toán Giải toán Mô hình lớp đất Ví dụ tính toán Giải toán Khai báo lực tác dụng Ví dụ tính toán Giải toán Kết giải toán Ví dụ tính toán Giải toán Chuyển vị ngang cọc Chuyển vị xoay cọc Ví dụ tính toán Giải toán Mô men cọc Lực cắt cọc LOGO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA SAU ĐẠI HỌC GVHD: TS NGUYỄN ĐÌNH TIẾN HVTH: NGUYỄN ANH DÂN LƯƠNG VĂN LONG LỚP: CAO HỌC ĐKT 09/2010 HÀ NỘI 05/2011 Kết luận  Đề tài áp dụng phương pháp PTHH vào phân tích làm việc đồng thời móng cọc đất kết cấu công trình Đây phương pháp đại sử dụng hệ kết cấu phức tạp  Lựa chọn cách xác định hệ số thông qua đường cong p-y, t-z để phục vụ tính toán kết cấu theo mô hình làm việc đồng thời khoa học, phù hợp với yêu cầu thiết kế  Các kết qủa tính toán chứng tỏ rằng: Phản ứng kết cấu công trình xác định đầy đủ tính toán kết cấu chân đế theo mô hình làm việc đồng thời Kết luận  Để áp dụng mô hình làm việc đồng thời vào thực tế tính toán thiết kế công trình Việt Nam cần có nhiều thí nghiệm địa chất khu vực xây dựng cụ thể đất vật liệu mang tính địa phương rõ rệt đường cong xây dựng tây âu bắc Mỹ  Các cọc móng cọc chịu ảnh hưởng hiệu ứng tải trọng có chu kỳ hiệu ứng nhóm cọc, khuôn khổ đề tài chưa đề cập vấn đề Những ảnh hưởng phản ứng kết cấu công trình tính toán theo mô hình làm việc đồng thời cần đề cập nghiên cứu LOGO NGUYỄN ANH DÂN LƯƠNG VĂN LONG [...]... Quan hệ đất nền – cọc được thay thế bằng các lò xo, độ cứng của các lò xo được xác định như sau: o Xét cọc đơn có đường kính D, chiều sâu trong đất L, sơ đồ chịu lực của cọc đơn được cho ở hình sau: Mô hình kết cấu – cọc – nền làm việc đồng thời Kyi Kxi Kzi Kmz y M Mô hình cọc – đất và kết quả bài toán Q Mô hình kết cấu – cọc – nền làm việc đồng thời 1 Quan hệ giữa cọc và đất nền  Xét một phần tử cọc. .. 1 Quan hệ giữa cọc và đất nền  Dưới tác dụng của tải trọng thẳng đứng, phần tử cọc chuyển vị theo phương z Tổ hợp phản lực nền chính là sức chống chuyển vị thẳng đứng Pz của đất lên phần tử cọc và đặt tại giữa phần tử cọc: t z = πD × li × σ z  Theo giả thiết mô hình Winkler ta có: σ x = Cx x σ y = Cy y σ z = Cz z Mô hình kết cấu – cọc – nền làm việc đồng thời 1 Quan hệ giữa cọc và đất nền  Do đó... nghiệm cho trước phụ thuộc vào loại đất Nhược điểm của phương pháp này là: hệ số nền biến đổi trong phạm vi rộng với cùng loại đất nên chưa phản ánh sát sự làm việc thực tế của kết cấu móng nhất là móng cọc với đất nền Mô hình kết cấu – cọc – nền làm việc đồng thời 3 Các phương pháp xác định hệ số nền o Phương pháp 2: Thiết lập mối quan hệ giữa hệ số nền với các đặc trưng cơ học của mô hình bán không gian... hệ số nền ta xác định các đường cong quan hệ giữa ứng suất và biến dạng của nền đất Mô hình kết cấu – cọc – nền làm việc đồng thời 4 Xác định hệ số nền 4.1 Đường cong t-z Dạng tổng quát của đường cong t – z trong trường hợp tổng quát có dạng như sau: Mô hình kết cấu – cọc – nền làm việc đồng thời 4 Xác định hệ số nền  Trong đó: o tmax: Sức kháng cực hạn của đất Nếu gối đàn hồi đang xét ở thân cọc. .. trong đất có chiều dài li, đường kính D, giả thiết phản lực của đất nền σx,σy, ,σz không đổi theo trong phạm vi chiều dài phần tử cọc  Dưới tác dụng của tải trọng ngang, phần tử cọc chuyển dịch theo phương x, y Tổ hợp phản lực nền chính là phản lực ngang của đất lên phần tử P x, Py và đặt ở giữa phần tử cọc: πD Px = × li × σ x 2 πD Py = × li × σ y 2 Mô hình kết cấu – cọc – nền làm việc đồng thời 1... là đất mềm chứa nhiều nước Tính phân phối của đất này yếu nên mô hình Winkler là tương đối phù hợp LOGO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG KHOA SAU ĐẠI HỌC GVHD: TS NGUYỄN ĐÌNH TIẾN HVTH: NGUYỄN ANH DÂN LƯƠNG VĂN LONG LỚP: CAO HỌC ĐKT 09/2010 HÀ NỘI 05/2011 Mô hình kết cấu – cọc – nền làm việc đồng thời 1 Quan hệ giữa cọc và đất nền  Trong thực tế cọc thường chịu các tải trọng phưc tạp: tải trọng đứng, ngang, ... cmz 4 Mô hình kết cấu – cọc – nền làm việc đồng thời 3 Các phương pháp xác định hệ số nền  Trong tính toán theo sơ đồ làm việc đồng thời sử dụng mô hình nền Winkler thì việc xác định giá trị của hệ số nền là quan trọng nhất Cho tới nay có 3 phương pháp thường dùng để xác định hệ số nền: o Phương pháp 1: Biểu diễn giá trị và quy luật phân bố của hệ số nền bằng một hàm nào đó của độ sâu thông qua hằng... số nền xác định theo công thức p = c.s sẽ được xác định nếu biết quan hệ p-s Mô hình kết cấu – cọc – nền làm việc đồng thời 4 Xác định hệ số nền  Trong trường hợp tổng quát có thể mô tả đường cong P - y và t - z bởi đường cong quan hệ ứng suất biến dạng g - s như hình sau:  Trong đó trục đứng là ứng suất, trục ngang là biến dạng Mô hình kết cấu – cọc – nền làm việc đồng thời 4 Xác định hệ số nền. ..  Nền đất càng yếu, móng có kích thước càng nhỏ thì áp dụng phương pháp hệ số nền càng thích hợp  Nhiều lý thuyết và thực nghiệm đã chứng minh mô hình nền biến dạng cục bộ với giả thiết Winkler là thích hợp để tính toán móng cọc với đất mềm  Nhược điểm chủ yếu của mô hình này là coi đất nền chỉ có biến dạng cục bộ, trong khi đó biến dạng của đất là phi tuyến và hệ số nền thay đổi theo công trình và. .. cấu – cọc – nền làm việc đồng thời 2 Xác định độ cứng của các lò xo  Biến đổi biểu thức trên ta có: Py πD Px πD = × li × c y = × li × c x y 2 x 2 tz = πD × li × c z z  Độ cứng các lò xo Kx, Ky, Kz được xác định: Px πD Kx = = × li × c x x 2 Py πD Ky = = × li × c y y 2 tz K z = = πD × li × c z z Mô hình kết cấu – cọc – nền làm việc đồng thời 2 Xác định độ cứng của các lò xo  Trường hợp cọc chịu nén, ... 09/2010 HÀ NỘI 05/2011 Mô hình kết cấu – cọc – làm việc đồng thời Quan hệ cọc đất  Trong thực tế cọc thường chịu tải trọng phưc tạp: tải trọng đứng, ngang, mô men uốn  Khi tính toán kết cấu... Kzi Kmz y M Mô hình cọc – đất kết toán Q Mô hình kết cấu – cọc – làm việc đồng thời Quan hệ cọc đất  Xét phần tử cọc nằm đất có chiều dài li, đường kính D, giả thiết phản lực đất σx,σy, ,σz không... cấu – cọc – làm việc đồng thời Quan hệ cọc đất  Dưới tác dụng tải trọng thẳng đứng, phần tử cọc chuyển vị theo phương z Tổ hợp phản lực sức chống chuyển vị thẳng đứng Pz đất lên phần tử cọc đặt