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

Việc mô tả biến dạng của đất thông qua quan hệ đàn hồi tuyến tính sẽ làm kết quả sai lệch nhiều so với thực tế... Để khắc phục nhược điểm này của mô hình đàn hồi tuyến tính, người ta đã

Trang 1

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

Trang 2

Nội dung báo cáo

Giới thiệu chung

Trang 3

LƯƠNG VĂN LONG

HÀ NỘI 05/2011

Trang 4

Giới thiệu chung

Trang 5

LƯƠNG VĂN LONG

HÀ NỘI 05/2011

Trang 6

Các mô hình nền

1 Mô hình Winkler

2 Mô hình đàn hồi tuyến tính

3 Mô hình đàn hồi phi tuyến

4 Mô hình Morh – Coulomb

5 Mô hình Tresca

6 Mô hình Von – Mises

7 Mô hình Cam – Clay

Trang 7

dạng tại nơi có tải trọng,

khu vực lân cận không bị

biến dang (Hình 1a) Trong

thực tế, dưới tác dụng của

tải trọng bên ngoài, khu

vực lân cận của vùng chịu

tải trọng cũng có biến dạng

đáng kể (Hình 1b)

nền đàn hồi được mô tả

Trang 8

1 Mô hình Winkler

Winkler được thể hiện dưới dạng biểu thức sau:

hằng số hoặc thay đổi tùy thuộc vào tải trọng tác dụng

Trang 9

định luật Hook Phương trình cơ bản của định luật Hook mô tả sự giãn nở khi chịu kéo của một thanh vật liệu “đàn hồi tuyến tính” có chiều dài L

và tiết diện ngang là A như sau (1 chiều):

Trang 10

đối theo phương dọc trục

Trang 11

trường hợp là biến dạng phi tuyến Việc mô tả biến dạng của đất thông qua quan hệ đàn hồi tuyến tính

sẽ làm kết quả sai lệch nhiều so với thực tế

Trang 12

dun tiếp tuyến ban đầu và áp lực tiếp tuyến (Janbu, 1963):

p

p k

Trang 13

4 Mô hình Morh - Coulomb

rãi và đem lại kết quả chính xác cao trong tính toán kết cấu xây dựng (bê tông, thép) Tuy nhiên, việc áp dụng mô hình này để giải quyết các bài toán địa kỹ thuật lại gặp những khó khăn nhất định Một trong những điểm không hợp lý này là không xuất phát từ quan hệ ứng suất biến dạng thưc tế của đất nền Trong thực tế, biến dạng của đất nền bao gồm cả biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo Để khắc phục nhược điểm này của mô hình đàn hồi tuyến tính, người ta đã sử dụng mô hình Mohr-Coulomb để mô hình hóa đất nền

Trang 14

4 Mô hình Morh - Coulomb

của mô hình Mohr-Coulomb có

thể biểu diễn như Hình 4

ứng xử của đất nền đối với tải

trọng ngoài giống như của mô

hình đàn hồi tuyến tính Ở giai

đoạn dẻo tuyệt đối, ứng suất

không tăng nhưng biến dạng

tiếp tục tăng Hay, đất nền đã

bị phá hoại ở giai đoạn dẻo

Trang 15

5 Mô hình Tresca

cho phép định nghĩa mặt giới hạn

dẻo Trong mô hình Tresca, một

vật liệu sẽ bị chảy dẻo khi ứng

suất cắt lớn nhất đạt giá trị tới

cos(

Trang 16

6 Mô hình Von - Mises

Mohr-Coulomb và Mô hình Tresca,

mô hình Von-Mises cũng là

một mô hình thể hiện giới hạn

chảy dẻo Trong trường hợp 3

chiều, công thức có thể viết

Trang 17

7 Mô hình Cam – Clay

cơ sở của cơ học đất ở trạng thái tới hạn (Critical

State Soil Mechanics)

biến dạng vuông góc với đường tiếp tuyến của

đường biên giới hạn dẻo) Vì vậy sẽ chỉ có một

quan hệ duy nhất giữa và đường ứng suất

tác dụng

p v

p

s 

 /

) ' / ' (

1

p q M

p v

p s







Trang 18

ln

Mp

q p

v            

Trang 19

8 Lựa chọn mô hình nền tính toán

dụng riêng, tùy từng trường hợp mà áp dụng cho thích hợp

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

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 tải trọng

Trang 20

8 Lựa chọn mô hình nền tính toán

sử dụng phương pháp PTHH với công cụ tính toán

là các phần mềm

phi tuyến chia cọc thành các phần tử nhỏ, tương tác giữa cọc – đất được thay thế bởi các gối đàn hồi làm việc đồng thời

đồng bằng và thềm lục địa Việt Nam, địa chất chủ yếu là đất mềm chứa nhiều nước Tính phân phối của đất này yếu nên mô hình Winkler là tương đối phù hợp

Trang 21

LƯƠNG VĂN LONG

HÀ NỘI 05/2011

Trang 22

Mô hình kết cấu – cọc – nền làm

việc đồng thời

1 Quan hệ giữa cọc và đất nền

tạp: tải trọng đứng, ngang, mô men uốn

mô tả bằng các phần tử thanh liên kết tại nút, bản

sàn được mô tả bằng phần tử tấm Quan hệ đất nền

– cọc được thay thế bằng các lò xo, độ cứng của

các lò xo được xác định như sau:

L, sơ đồ chịu lực của cọc đơn được cho ở hình sau:

Trang 24

đường kính D, giả thiết phản lực của đất nền

phần tử cọc

chuyển dịch theo phương x, y Tổ hợp phản lực nền

và đặt ở giữa phần tử cọc:

x i

Trang 25

cọc chuyển vị theo phương z Tổ hợp phản lực nền

lên phần tử cọc và đặt tại giữa phần tử cọc:

z i

Trang 26

l D

Trang 27

y i

y

c l

D y

P



2



z i

z

z t

Trang 30

3 Các phương pháp xác định hệ số nền

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 thực 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

Trang 31

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

phương pháp này đã xét tới các yếu tố ảnh hưởng

đến giá trị của nó như: đặc trưng cơ bản của đất,

các thông số hình dạng, kích thước móng, tải trọng

tác dụng…Phương pháp này thường được sử

dụng trong thường hợp mà điều kiện tiến hành các

thí nghiệm hiện trường thuận lợi và chiều dài cọc

không lớn

Trang 32

sử dụng.

 Trong đề tài này, sẽ đi sâu phân tích cách xác định

hệ số nền theo phương pháp thứ 3 Dựa trên giả thiết Winkler, hệ số nền xác định theo công thức

p = c.s sẽ được xác định nếu biết quan hệ p-s

Trang 33

4 Xác định hệ số nền

cong P - y và t - z bởi đường cong quan hệ ứng suất biến dạng g - s như hình sau:

dạng

Trang 34

nền như sau:Nếu tại thời điểm nào đó lực nào đó

tương ứng thì khi đó hệ số nền được xác định bởi biểu thức:

của góc giữa tiếp tuyến của đường cong g(s) tại

trực tiếp hệ số nền ta xác định các đường cong quan

hệ giữa ứng suất và biến dạng của nền đất

i

s s

i s s

i g'(s)

c



Trang 35

hợp tổng quát có dạng như sau:

Trang 36

qp

o  = tres/ tmax  1

đường kính cọc, và độ sâu Các đường cong t - z và

P - y thường đuợc lập ở dạng không thứ nguyên

Trang 38

khoảng 0,7-0,9 tương ứng với sét mềm - sét cứng

Trang 39

 Đường cong t-z với ma sát bên đất rời

Trang 40

t

Trang 41

Đường cong p-y của đất sét dẻo chịu tải tĩnh

yc 0.5Pu

33 0

5

p

Trang 42

1 2

3

4

5

Trang 43

LƯƠNG VĂN LONG

HÀ NỘI 05/2011

Trang 45

Ví dụ tính toán

2 Phương pháp và công cụ tính toán

việc đồng thời dựa trên các quan hệ p-y, t-z

thường để giải bài toán trên người ta thường sử dụng các phần mềm để tính toán

pháp này như: FB-Pier, COM624-P, LTBASE…

mềm FB-Pier-V3 là phần mềm nổi tiếng trên thế giới

để tính toán móng cọc làm việc đồng thời với nền

Trang 46

3 Giải bài toán

Cửa sổ làm việc của chương trình FB-Pier-V3

Trang 47

Khai báo các số liệu ban đầu

Trang 48

Mô hình cọc

Trang 49

Lực chọn mô hình tương tác giữa cọc và đất nền

Trang 50

Mô hình lớp đất

Trang 51

Khai báo lực tác dụng

Trang 52

Kết quả giải bài toán

Trang 53

Chuyển vị ngang của cọc Chuyển vị xoay của cọc

Trang 54

Mô men của cọc Lực cắt của cọc

Trang 55

LƯƠNG VĂN LONG

HÀ NỘI 05/2011

Trang 56

Kết luận

tích sự làm việc đồng thời giữa móng cọc và nền đất của kết cấu công trình Đây là một phương pháp hiện đại có thể sử dụng đối với hệ kết cấu phức tạp

đường cong p-y, t-z để phục vụ tính toán kết cấu theo mô hình làm việc đồng thời là khoa học, phù hợp với yêu cầu thiết kế

của kết cấu công trình chỉ được xác định đầy đủ khi tính toán kết cấu chân đế theo mô hình làm việc đồng thời

Trang 57

Kết luận

thực tế tính toán thiết kế các công trình tại Việt Nam cần có nhiều thí nghiệm đối với địa chất tại các khu vực xây dựng cụ thể bởi đất nền là một vật liệu mang tính địa phương rõ rệt trong khi đó các đường cong hiện nay đều được xây dựng tại tây âu và bắc Mỹ

hiệu ứng tải trọng có chu kỳ và hiệu ứng nhóm cọc, trong khuôn khổ của đề tài chưa đề cập vấn đề này Những ảnh hưởng này đối với phản ứng của kết cấu công trình khi tính toán theo mô hình làm việc đồng thời cần được đề cập trong những nghiên cứu tiếp theo

Trang 58

NGUYỄN ANH DÂN LƯƠNG VĂN LONG

Định dạng
Số trang	58
Dung lượng	2,24 MB