NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA CỌC CHỊU TẢI TRỌNG NGANG VÀ TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT

Header Page of 148 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI Ngô Quốc Trinh NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA CỌC CHỊU TẢI TRỌNG NGANG VÀ TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT HÀ NỘI – 2014 Footer Page of 148 Header Page of 148 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI Ngô Quốc Trinh NGHIÊN CỨU SỰ LÀM VIỆC CỦA CỌC CHỊU TẢI TRỌNG NGANG VÀ TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT Chuyên ngành : Kỹ thuật xây dựng dân dụng công nghiệp Mã số : 62 58 02 08 LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS VƯƠNG VĂN THÀNH TS TRẦN HỮU HÀ HÀ NỘI – 2014 Footer Page of 148 Header Page of 148 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết luận án trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả Ngô Quốc Trinh Footer Page of 148 Header Page of 148 LỜI CÁM ƠN Tác giả luận án xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành PGS.TS Vương Văn Thành TS Trần Hữu Hà tận tình hướng dẫn, cho nhiều dẫn khoa học có giá trị thường xuyên động viên, tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tác giả suốt trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận án nâng cao lực khoa học tác giả Tác giả xin chân thành cám ơn Giáo sư, Phó giáo sư, Tiến sỹ, chuyên gia, nhà khoa học Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội, đặc biệt GS.TSKH Hà Huy Cương tận tình giúp đỡ, dẫn đóng góp ý kiến để luận án hoàn thiện Tác giả xin trân trọng cám ơn cán bộ, giảng viên Bộ môn Công trình ngầm- Địa kỹ thuật, Khoa Xây dựng, Khoa sau đại học Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội; phòng, ban, khoa, bạn đồng nghiệp lãnh đạo Trường Đại học Công nghệ GTVT tạo điều kiện thuận lợi, động viên, giúp đỡ hợp tác trình nghiên cứu hoàn thành luận án Cuối tác giả bày tỏ lòng biết ơn người thân gia đình động viên khích lệ chia sẻ khó khăn với tác giả suốt thời gian thực luận án Tác giả Ngô Quốc Trinh Footer Page of 148 Header Page of 148 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CƠ BẢN SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN DANH MỤC CÁC HÌNH, ĐỒ THỊ TRONG LUẬN ÁN DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN ÁN MỞ ĐẦU Lý lựa chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu 3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 4 Nội dung nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Bố cục luận án Những đóng góp luận án Chương 1: TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU TƯƠNG TÁC GIỮA CỌC VỚI NỀN ĐẤT CHỊU TẢI TRỌNG NGANG 1.1 Tổng quan động đất 1.1.1 Động đất 1.1.2 Nguồn gốc động đất 10 1.1.3 Sóng động đất 13 1.1.4 Các thang đánh giá cường độ động đất 15 1.1.5 Nhiệm vụ thiết kế kháng chấn cho công trình thông số chuyển động đất 16 1.2 Tổng quan phương pháp nghiên cứu tương tác cọc với đất chịu tải trọng ngang 18 1.2.1 Nhóm phương pháp dựa mô hình Winkler 18 1.2.2 Nhóm phương pháp dựa mô hình đàn hồi liên tục 28 Footer Page of 148 Header Page of 148 1.3 Tóm tắt nhận xét chương 34 Chương 2: NGHIÊN CỨU TRẠNG THÁI ỨNG SUẤT BIẾN DẠNG CỦA NỀN ĐẤT CHỊU TẢI TRỌNG TĨNH NẰM NGANG 2.1 Các phương trình phương trình truyền sóng môi trường đàn hồi 36 2.1.1 Các liên hệ môi trường đàn hồi 36 2.1.2 Xây dựng phương trình vi phân cân phương trình truyền sóng theo PPNLCT Gauss 38 2.1.2.1 Phương pháp Nguyên lý cực trị Gauss 38 2.1.2.2 Xây dựng phương trình vi phân cân 41 2.1.2.3 Xây dựng phương trình truyền sóng 44 2.2 Các lời giải không gian vô hạn đàn hồi nửa không gian vô hạn đàn hồi 47 2.2.1 Lời giải không gian vô hạn đàn hồi 48 2.2.2 Lời giải nửa không gian vô hạn đàn hồi 49 2.3 Xây dựng toán tương tác khối đất với nửa không gian vô hạn đàn hồi 50 2.3.1 Hệ so sánh nửa không gian vô hạn đàn hồi 51 2.3.2 Hệ so sánh không gian vô hạn đàn hồi 54 2.4 Giải toán phương pháp phần tử hữu hạn 57 2.5 Kiểm tra kết nhận xét 61 2.5.1 Bài toán hệ so sánh nửa không gian vô hạn đàn hồi 61 2.5.2 Bài toán hệ so sánh không gian vô hạn đàn hồi 66 2.5.3 Bài toán tính khối đất có xét đến trọng lượng thân 68 2.6 Kết luận chương 70 Chương NGHIÊN CỨU BÀI TOÁN TƯƠNG TÁC GIỮA CỌC VỚI NỀN ĐẤT CHỊU TẢI TRỌNG TĨNH NẰM NGANG 3.1 Lý thuyết dầm Timoshenko 71 3.2 Xây dựng toán dầm chịu uốn có xét biến dạng trượt ngang theo Footer Page of 148 Header Page of 148 Phương pháp nguyên lý cực trị Gauss 73 3.2.1 Phương pháp thứ 73 3.2.2 Phương pháp thứ hai 75 3.3 Phương pháp phần tử hữu hạn dầm có xét đến biến dạng trượt ngang 78 3.4 Xây dựng toán tương tác cọc đơn với đất chịu tải trọng tĩnh nằm ngang 82 3.4.1 Trường hợp dùng hệ so sánh nửa không gian vô hạn đàn hồi 82 3.4.2 Trường hợp dùng hệ so sánh không gian vô hạn đàn hồi 85 3.5 Khảo sát số trường hợp kiểm tra độ tin cậy chương trình tính 88 3.5.1 So sánh kết theo lời giải chương trình MstaticP1 cho mô đun đàn hồi hệ so sánh khác 88 3.5.2 So sánh kết hai lời giải theo hai chương trình tính MstaticP1 KstaticP1 lực ngang đặt chân cọc 89 3.5.3 Khảo sát toán so sánh với phương pháp Zavriev(1962) dựa mô hình biến dạng cục 90 3.5.4 Khảo sát toán so sánh với phương pháp Poulos (1971) dựa mô hình đàn hồi liên tục 92 3.5.5 Khảo sát toán so sánh với kết nghiên cứu Kim, O’Neill, Matlock dựa phương pháp dùng đường cong p-y 93 3.6 Khảo sát thông số ảnh hưởng đến làm việc cọc đơn chịu tải trọng tĩnh nằm ngang 96 3.6.1 Khảo sát cọc ngắn cọc dài đàn hồi đồng 96 3.6.2 Khảo sát cọc đơn tựa lớp đá cứng 98 3.6.3 Khảo sát ảnh hưởng độ cứng đất làm việc cọc 100 3.7 Khảo sát ảnh hưởng cọc tới chuyển vị đất 101 3.8 Kết luận chương 102 Footer Page of 148 Header Page of 148 Chương 4: NGHIÊN CỨU BÀI TOÁN TƯƠNG TÁC GIỮA CỌC VỚI NỀN ĐẤT CHỊU TẢI TRỌNG ĐỘNG NẰM NGANG VÀ TẢI TRỌNG ĐỘNG ĐẤT 4.1 Lời giải xung đơn vị không gian vô hạn đàn hồi 104 4.1.1 Lời giải xung đơn vị miền thời gian 105 4.1.2 Lời giải theo biến đổi tích phân Laplace 106 4.1.3 Lời giải theo biến đổi tích phân Fourier 106 4.2 Hệ số giảm chấn vật liệu đất 107 4.3 Lời giải số toán động lực học 109 4.3.1 Số liệu trận động đất El Centro, 1940 biến đổi Fourier rời rạc DFT(Discrete Fourier Transform) 109 4.3.2 Tích phân Duhamel miền thời gian miền tần số 111 4.4 Xây dựng toán tương tác động lực học cọc chịu tải trọng động nằm ngang 113 4.5 Khảo sát dao động khối đất cọc chịu tải trọng động nằm ngang 115 4.5.1 Khảo sát dao động khối đất 115 4.5.2 Khảo sát truyền sóng cắt (sóng Love) đất 119 4.5.3 Khảo sát dao động cọc đơn 123 4.6 Khảo sát dao động cọc chịu tải trọng động đất 125 4.7 Kết luận chương 131 KẾT LUẬN- KIẾN NGHỊ 132 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ CT1 TÀI LIỆU THAM KHẢO TK1 PHỤ LỤC (Quyển 2) Phụ lục 1: Giá trị chuyển vị ngang điểm nằm gần tâm khối đất lực nằm ngang P tác dụng bề mặt chân khối đất trường hợp mô đun đàn hồi, hệ số Poisson hệ so sánh mô đun đàn hồi, hệ số Poisson hệ cần tính Phụ lục 2: Giá trị chuyển vị ngang điểm nằm gần tâm khối đất lực nằm ngang P tác dụng bề mặt chân khối đất Footer Page of 148 Header Page of 148 trường hợp giữ nguyên E1 trường hợp 1, thay đổi E0 hệ so sánh Phụ lục 3: Giá trị chuyển vị ngang điểm nằm gần tâm khối đất lực nằm ngang P tác dụng bề mặt chân khối đất trường hợp giữ nguyên E0 hệ so sánh trường hợp 1, tăng E1 hệ cần tính lên gấp hai lần so với trường hợp Phụ lục 4: Giá trị chuyển vị ngang điểm nằm gần tâm khối đất lực nằm ngang P tác dụng bề mặt, chân khối đất trường hợp tính theo chương trình Mstatic1 Kstatic1 Phụ lục 5: Giá trị chuyển vị ngang, chuyển vị đứng điểm nằm gần tâm khối đất lực nằm ngang P tác dụng bề mặt xét không xét trọng lượng thân Phụ lục 6: Chương trình tính khối đất chịu tải trọng tĩnh nằm ngang Mstatic1 Phụ lục 7: Chương trình tính khối đất chịu tải trọng tĩnh nằm ngang Kstatic1 Phụ lục 8: Chương trình tính cọc chịu tải trọng tĩnh nằm ngang MstaticP1 Phụ lục 9: Chương trình tính cọc chịu tải trọng tĩnh nằm ngang KstaticP1 Phụ lục 10: Chương trình tính cọc nằm đàn hồi nhiều lớp chịu tải trọng tĩnh nằm ngang KstaticPLs Phụ lục 11: Chương trình tính khối đất chịu tải trọng động nằm ngang KdynaS Phụ lục 12: Chương trình khảo sát truyền sóng Love đất KdynaL Phụ lục 13: Chương trình tính cọc chịu tải trọng động nằm ngang KdynaP Phụ lục 14: Chương trình tính cọc chịu tải trọng động đất KdynaPE Footer Page of 148 Header Page 10 of 148 CÁC KÝ HIỆU CƠ BẢN SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN A Hằng số phụ thuộc vào tải trọng tĩnh chu kỳ chậm b Chiều rộng tiết diện cọc c Hệ số cản nhớt Cy(f), Cx(f),Ch(f) Biến đổi Fourier hàm y(t); x(t) h(t) DFT Biến đổi Fourier rời rạc E Mô đun đàn hồi đất Ec Mô đun đàn hồi cọc F Diện tích tiết diện cọc FFT Biến đổi Fourier nhanh f Tần số fN Tần số Nyquist fD(t) Lực cản nhớt fI (t) Lực quán tính fS (t) Lực đàn hồi G Mô đun trượt đất Gc Mô đun trượt cọc g Gia tốc trọng trường h Chiều cao tiết diện cọc IFFT Biến đổi Fourier nhanh, ngược J Mô men quán tính cọc k Độ cứng lò xo kh Hệ số Winkler (mô đun phản lực theo phương ngang) Kx, Ky Độ cứng phức chuyển vị ngang Kry , Krx Độ cứng phức góc xoay Kx-ry Ky-rx Độ cứng phức hỗn hợp chuyển vị ngang- góc xoay l Chiều dài cọc m Khối lượng Footer Page 10 of 148 125 Header Page 144 of 148 - Khi xét hệ số giảm chấn vật liệu Cho hệ số giảm chấn vật liệu ζh = 0,05 Sử dụng chương trình KdynaP để tính Kết biểu đồ chuyển vị ngang theo tần số vị trí đầu cọc, chân cọc biểu đồ chuyển vị ngang theo chiều dài cọc tần số có biên độ dao động lớn hình 4.18 0.08 0.08 Dau coc f=5.2Hz Giua coc 0.06 0.06 Chan coc 0.04 Chuy en v i (c m ) Chuyen vi (cm) 0.04 0.02 0.00 0.02 -0.02 -0.02 -0.04 -0.04 -0.06 -0.06 Tan so (Hz) 10 Chieu dai coc (m) (a) (b) Hình 4.18 Biểu đồ chuyển vị ngang theo tần số vị trí đầu cọc, chân cọc (a) Biểu đồ chuyển vị ngang theo chiều dài cọc tần số 5,2 Hz (b) Từ kết khảo sát dao động cọc đơn chịu tác dụng tải trọng động đặt chân cọc, ta xác định biên độ dao động theo tần số cọc (hình 4.17a, 4.18a) Qua xác định biên độ dao động theo chiều dài cọc tần số có biên độ dao động lớn (ví dụ tần số 4,9Hz- hình 4.17b tần số 5,2Hz- hình 4.18b) Khi xét hệ số giảm chấn vật liệu ta thấy giá trị biên độ dao động cọc nhỏ nhiều lần, xuất lực cản nhớt đất Như với chương trình tính lập, tác giả xác định trực tiếp tần số dao động cọc; nghiên cứu thông số ảnh hưởng đến làm việc cọc chiều dài cọc, độ cứng đất, độ cứng cọc 4.6 Khảo sát dao động cọc chịu tải trọng động đất Khi nghiên cứu toán ta giải trực tiếp miền thời gian, toán tuyến tính, điều kiện ban đầu không nên phương pháp thường dùng phương pháp biến đổi qua miền tần số Tác giả sử dụng gia tốc đồ trận động đất El Centro 1940 làm thông số đầu vào để khảo sát Footer Page 144 of 148 12 126 Header Page 145 of 148 toán dao động cọc chịu tải trọng động đất Theo sơ đồ 4.5, tác giả khảo sát trường hợp sau: - Trường hợp 1: Lấy dải liệu n = 128 số liệu Thời gian chấn động động đất T = 0,02 x 128 = 2,56s; Tần số bản: f1 = = 0,39(Hz); 2.56 Tần số Nyquist: fN = 128 = 25(Hz) 2x2.56 - Trường hợp 2: Lấy dải liệu n = 256 số liệu Thời gian chấn động động đất T = 0.02 x 256 = 5,12s; Tần số bản: f1 = = 0,19(Hz); 5.12 Tần số Nyquist: fN = 256 = 25(HZ) 2x5.12 - Trường hợp 3: Lấy dải liệu n = 512 số liệu Thời gian chấn động động đất T = 0.02 x 512 = 10,24s; Tần số bản: f1 = = 0,097(Hz); 10.24 Tần số Nyquist: fN = 512 = 25 (Hz) 2x10.24 - Trường hợp 4: Lấy dải liệu n = 1024 số liệu Thời gian chấn động động đất T = 0.02 x 1024 = 20,48s; Tần số bản: f1 = = 0,048(Hz) 20.48 Tần số Nyquist: fN = 1024 = 25(Hz) 2x20.48 Sau trường hợp làm tiếp tục theo bước sau: + Dùng hàm biến đổi Fourier nhanh để biến đổi lực tác dụng miền thời gian sang miền tần số: pi(f)= fft(pi(t)); i = 1÷n + Sử dụng phương pháp dùng hệ so sánh để xác định phổ phản ứng cọc miền tần số: hi(f) Footer Page 145 of 148 127 Header Page 146 of 148 + Nhân hai kết lại ta kết tổng cộng miền tần số: x(f) = pi(f).hi(f); + Sử dụng hàm biến đổi Fourier nhanh, ngược để biến đổi kết tổng cộng miền tần số miền thời gian: x(t) = ifft(x(f)) Khảo sát cọc BTCT có chiều dài l = 14m; tiết diện vuông (30x30) cm; mô đun đàn hồi Ec = 30000MPa, đặt đất có mô đun đàn hồi Eđ = 10MPa, hệ số poisson νđ = 0,3 ( hình 4.19) Khối đất chứa cọc Cọc, Ec Eđ,νđ P ∞ ∞ Hình 4.19 Sơ đồ tính cọc đơn chịu tác dụng tải trọng động đất Sử dụng phần mềm Matlab, tác giả xây dựng chương trình tính KdynaPE khảo sát trường hợp: thời gian chấn động động đất T=2,56s; T =5,12s, T=10,24s; T=20,48s Kết biểu đồ chuyển vị ngang theo thời gian vị trí đầu cọc, chân cọc; biểu đồ chuyển vị ngang, lực cắt, mô men theo chiều dài cọc thời điểm đạt giá trị biên độ dao động lớn hình 4.20; 4.21; 4.22; 4.23 - Khảo sát với thời gian chấn động động đất T = 2,56s (a) Footer Page 146 of 148 (b) 128 Header Page 147 of 148 (c) (d) Hình 4.20 Biểu đồ chuyển vị ngang theo thời gian vị trí đầu cọc, chân cọc (a) Biểu đồ chuyển vị ngang (b), lực cắt (c), mô men (d) theo chiều dài cọc thời gian 0,56s - Khảo sát với thời gian chấn động động đất T = 5,12s (a) (b) (c) (d) Hình 4.21 Biểu đồ chuyển vị ngang theo thời gian vị trí đầu cọc, chân cọc (a) Biểu đồ chuyển vị ngang (b), lực cắt (c), mô men (d) theo chiều dài cọc thời gian 3,12s Footer Page 147 of 148 129 Header Page 148 of 148 - Khảo sát với thời gian chấn động động đất T = 10,24s (a) (b) (c) (d) Hình 4.22 Biểu đồ chuyển vị ngang theo thời gian vị trí đầu cọc, chân cọc (a) Biểu đồ chuyển vị ngang (b), lực cắt (c), mô men (d) theo chiều dài cọc thời gian 8,24s - Khảo sát với thời gian tác động động đất T = 20,48s (a) Footer Page 148 of 148 (b) 130 Header Page 149 of 148 (c) (d) Hình 4.23 Biểu đồ chuyển vị theo thời gian vị trí đầu cọc, chân cọc (a) biểu đồ chuyển vị (b), lực cắt (c), mô men (d) cọc theo chiều dài thời gian 18,48s Trong trường hợp khảo sát trên, ta thấy trường hợp khảo sát thứ tính toán với thời gian động đất t =10,24s cho kết biên độ dao động, lực cắt, mô men lớn so với trường hợp khảo sát lại, gây bất lợi cho cọc nên trường hợp chọn để thiết kế cọc Do thực tế thiết kế, từ số liệu gia tốc đồ cần chia thành nhiều khoảng thời gian để khảo sát, sau lựa chọn trường hợp gây bất lợi cho cọc để thiết kế cọc Như sử dụng phương pháp dùng hệ so sánh cho ta nhận biên độ dao động cọc thời điểm khác Từ ta xác định chuyển vị, lực cắt, mô men uốn dọc theo cọc thời điểm Vì giá trị theo miền thời gian thay đổi liên tục, nên ta chọn giá trị lớn để tính Từ sở toán mở rộng để nghiên cứu nhiều loại đất khác nhau, nhóm cọc, dùng nhiều phổ gia tốc khác để có kết luận mang tính tổng quát xác toán tương tác cọc đất chịu tải trọng động đất, làm sở cho việc tính toán thiết kế kháng chấn cho móng cọc công trình xây dựng Footer Page 149 of 148 Header Page 150 of 148 131 4.7 Kết luận chương - Trong chương tác giả xây dựng toán tương tác động lực học cọc đất chịu tải trọng động nằm ngang chịu tải trọng động đất, xét cọc nằm bán không gian vô hạn đàn hồi Trên sở tác giả xây dựng toán dao động khối đất cọc nằm nửa không gian đàn hồi với hệ so sánh toán động lực học không gian vô hạn đàn hồi chịu tải trọng động nằm ngang Ưu điểm phương pháp cho phép kể điều kiện biên vô hạn điều kiện trở kháng học (điều kiện xạ) cọc đất không cần đặt thêm hệ số lò xo, hệ số nhớt phương pháp khác - Tác giả dùng lời giải số phương pháp phần tử hữu hạn với đất phần tử khối chiều 20 nút; cọc dầm chịu uốn có xét đến biến dạng trượt ngang dùng phần tử nút chuyển vị, nút lực cắt để nghiên cứu toán động lực học cọc - Phương pháp cho phép xác định trực tiếp tần số dao động hệ tương tác cọc đơn chịu tải trọng động Xác định đơn giản, đảm bảo độ tin cậy giá trị chuyển vị cọc - Để xét biến dạng dẻo đất chịu tải trọng động đất tác giả đưa hệ số giảm chấn vật liệu vào tính toán, thấy ảnh hưởng hệ số giảm chấn vật liệu đến biên độ dao động lớn, đặc biệt tần số dao động riêng - Thông qua lời giải số cho thấy rõ tượng khuếch đại dao động bề mặt có sóng Love truyền từ lên, phù hợp với lý thuyết truyền sóng Love Để có kết tin cậy cần phải khảo sát nhiều trường hợp khác nhau, xử lý thống kê số liệu đưa hệ số khuếch đại dùng tính toán động đất - Dùng gia tốc đồ trận động đất thật (El Centro 1940) làm thông số đầu vào để khảo sát toán tương tác động lực học cọc chịu tải trọng động đất Sử dụng tích phân chập Duhamel nhận lời giải miền tần số, sau biến đổi Fourier nhanh, ngược (IFFT) kết miền thời gian Footer Page 150 of 148 132 Header Page 151 of 148 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ * Các kết đạt được: Như phần tổng quan trình bày, vấn đề tương tác công trình đất nói chung, cọc đất nói riêng chịu tải trọng nằm ngang tải trọng động đất vấn đề phức tạp chưa giải cách đầy đủ Việc xét điều kiện biên công trình điều kiện biên vô chưa xem xét cách thỏa đáng Bằng cách sử dụng phương pháp dùng hệ so sánh PPNLCT Gauss việc nghiên cứu toán tương tác cọc đất chịu tải trọng nằm ngang tải trọng động đất, tác giả nhận số kết sau: Thông qua lời giải số phương pháp phần tử hữu hạn đưa lời giải Kelvin lời giải Mindlin, nghĩa nhận lời giải bán không gian vô hạn đàn hồi từ lời giải không gian vô hạn đàn hồi với tải trọng đặt vị trí Xây dựng toán tương tác tĩnh học, tương tác động lực học cọc với đất chịu tải trọng tĩnh, tải trọng động nằm ngang đặt vị trí Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn với đất phần tử khối chiều 20 nút; cọc dùng phần tử nút chuyển vị, nút lực cắt để giải Phương pháp tự động thỏa mãn điều kiện biên vô cùng, điều kiện biên khối đất chứa cọc điều kiện tiếp xúc cọc đất, tức không cần đặt thêm liên kết phụ lò xo, hộp nhớt bề mặt tiếp xúc cọc- đất, biên khối đất chứa cọc Ngoài nghiên cứu thông số ảnh hưởng đến làm việc cọc như: chiều dài cọc, độ cứng cọc, cọc đặt lớp đá cứng ảnh hưởng cọc đến làm việc đất Trong tính toán động lực học công trình tính toán động đất xét đến hệ số nhớt công trình Trong luận án này, đất tác giả không dùng hệ số nhớt thông thường mà dùng hệ số giảm chấn vật liệu (hysteretic damping) hay hệ số ma sát khô (dry friction) Hệ số cho phép xét tượng biến dạng dẻo đất cần Footer Page 151 of 148 Header Page 152 of 148 133 Xây dựng toán truyền sóng cắt (sóng Love) từ đất cứng truyền lên lớp đất phía cách xét đồng thời sóng cắt mặt phẳng nằm ngang sóng cắt nằm mặt phẳng thẳng đứng Dựa lời giải số phương pháp phần tử hữu hạn nghiên cứu tượng khuếch đại dao động bề mặt theo phương thẳng góc với phương truyền sóng, phù hợp với lý thuyết truyền sóng Love Xây dựng toán tương tác động lực học cọc chịu tải trọng động đất Sử dụng tích phân chập Duhamel nhận lời giải miền tần số, sau biến đổi Fourier nhanh, ngược (IFFT) kết miền thời gian Dùng gia tốc đồ trận động đất thật (El Centro 1940) làm thông số đầu vào để khảo sát, xác định thông số chuyển vị, mô men, lực cắt cọc thời gian Dựa ngôn ngữ lập trình Matlab, xây dựng chương trình phần mềm tính toán phục vụ trường hợp nghiên cứu, khảo sát: Mstatic1; Kstatic1; MstaticP1; KstaticP1; KstaticPLs; KdynaS; KdynaL; KdynaP; KdynaPE * Những vấn đề cần nghiên cứu tiếp Luận án xây dựng toán tương tác cọc đơn đất xem đất làm việc miền đàn hồi, sở để mở rộng nghiên cứu xây dựng toán xét thêm tính chất đặc biệt đất công trình như: đàn dẻo, đàn nhớt, tượng hóa lỏng xảy động đất, ảnh hưởng áp lực nước lỗ rỗng đất bão hòa, tượng “khoảng trống” (GAP) nghiên cứu toán trạng thái giới hạn cọc Mở rộng nghiên cứu toán tương tác đồng thời hệ cọc- đất- công trình; nhóm cọc, móng cọc đài cứng, đài mềm; móng cọc đài cao Footer Page 152 of 148 Header Page 153 of 148 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ Ngô Quốc Trinh (2008), Nghiên cứu toán tương tác móng nông biến dạng, Tạp chí Cầu đường Việt Nam Ngô Quốc Trinh, Vương Văn Thành, Trần Hữu Hà (5/2012) Nghiên cứu tương tác khối đất với đất đàn hồi chịu tải trọng tĩnh nằm ngang Tạp chí Cầu đường Việt Nam Ngô Quốc Trinh, Vương Văn Thành, Trần Hữu Hà (6/2012) Nghiên cứu tương tác cọc đơn đất đàn hồi chịu tải trọng tĩnh nằm ngang Tạp chí Cầu đường Việt Nam Ngô Quốc Trinh, Vương Văn Thành, Trần Hữu Hà (11/2012), Sử dụng lời giải Mindlin xây dựng toán tương tác cọc đất đàn hồi chịu tải trọng tĩnh nằm ngang, Tuyển tập Hội nghị khoa học vật liệu, kết cấu công nghệ xây dựng 2012 (MSC2012), Đại học kiến trúc Hà Nội Ngô Quốc Trinh (12/2012), Sử dụng phương pháp dùng hệ so sánh nghiên cứu toán tương tác cọc đất chịu tải trọng tĩnh nằm ngang, Hội nghị Cơ học toàn quốc lần thứ IX Ngô Quốc Trinh (3/2013), Nghiên cứu toán truyền sóng Love đất xảy động đất, Tạp chí Giao thông vận tải Footer Page 153 of 148 Header Page 154 of 148 TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Thùy Anh (2011), Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Lý thuyết có xét đến biến dạng trượt, Học viện kỹ thuật quân Châu Ngọc Ẩn (2009), Nền móng công trình Nhà xuất xây dựng Phạm Đình Ba, Nguyễn Tài Trung (2010), Động lực học công trình Nhà xuất xây dựng 10 Trần Bình (1968), Bài toán phi tuyến uốn ngang móng sâu Tập san học, số IV 11 Hà Huy Cương (1984), Luận án TSKH, Sử dụng nguyên lý cực trị Gauss vào toán mặt đường cứng sân bay đường ôtô, Đại học MADIMátxcơva 12 Hà Huy Cương (IV/2005), Phương pháp nguyên lý cực trị Gauss, Tạp chí Khoa học kỹ thuật 13 Đoàn Văn Duẩn (2011), Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Nghiên cứu ổn định đàn hồi kết cấu hệ có xét đến biến dạng trượt, Đại học kiến trúc Hà Nội 14 Trần Hữu Hà (2006), Luận án Tiến sỹ kỹ thuật, Nghiên cứu toán tương tác cọc tác dụng tải trọng, Đại học kiến trúc Hà Nội 15 Lê Anh Hoàng (2004), Nền móng Nhà xuất xây dựng 16 Ngô Thị Thanh Hương (2011), Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Nghiên cứu tính toán ứng suất đất công trình giao thông, Học viện kỹ thuật Quân 17 Nguyễn Bá Kế, Nguyễn Tiến Chương, Nguyễn Hiền, Trịnh Thành Huy (2004), Móng nhà cao tầng, kinh nghiệm nước Nhà xuất xây dựng 18 Nguyễn Văn Khang (1998), Dao động kỹ thuật, Nhà xuất khoa học kỹ thuật 19 Vũ Công Ngữ, Nguyễn Thái (2004), Móng cọc –Phân tích thiết kế, Nhà xuất khoa học kỹ thuật 20 Nguyễn Lê Ninh (2009), Động đất thiết kế công trình chịu động đất, Nhà xuất xây dựng 21 Nguyễn Văn Quảng (2008), Nền móng tầng hầm nhà cao tầng Nhà xuất xây dựng Footer Page 154 of 148 Header Page 155 of 148 22 Phan Hồng Quân (2006), Nền Móng, Nhà xuất Giáo dục 23 Lê Đức Thắng (1998), Tính toán móng cọc, Nhà xuất giao thông vận tải Hà Nội 24 Lê Đức Thắng, Bùi Anh Định, Phan Trường Phiệt (2000), Nền móng Nhà xuất giáo dục 25 Tiêu chuẩn 22 TCN 221-95, Công trình giao thông vùng động đất 26 Tiêu chuẩn kỹ thuật công trình giao thông, 22 TCN-272-05 (2005), Tiêu chuẩn thiết kế cầu, Nhà xuất GTVT 27 Tiêu chuẩn xây dựng TCXD 205-1998, Móng cọc- Tiêu chuẩn thiết kế 28 Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam, TCXDVN 375:2006 (2006), Thiết kế công trình chịu tải trọng động đất, Nhà xuất xây dựng 29 Vũ Thanh Thủy (12/2010), Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Nghiên cứu nội lực chuyển vị hệ chịu uốn xét tới ảnh hưởng biến dạng trượt Đại học Kiến trúc Hà Nội 30 Đặng Huy Tú (2003), Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Nghiên cứu lan truyền sóng chấn động môi trường đất hạ cọc, Học viện kỹ thuật quân 31 Đỗ Ngọc Viện (2011), Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Nghiên cứu tính toán kết cấu áo đường mềm theo phương pháp nguyên lý cực trị Gauss có xét tới ảnh hưởng lực ngang, Học viện kỹ thuật quân Tài liệu dịch: 32 Bêdukhốp N.I (1978), Cơ sở lý thuyết đàn hồi, lý thuyết dẻo, lý thuyết từ biến, Phan Ngọc Châu dịch, Nhà xuất Đại học trung học chuyên nghiệp, Hà Nội 33 David Key (1997), Thực hành thiết kế chống động đất cho công trình xây dựng, Dịch sang tiếng Việt, Nhà xuất xây dựng 34 Engon L.E (1974), Phép tính biến phân Hoàng Tấn Hưng dịch Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 35 Timôsenkô X.P- X.Vôinôpxki-Krige (1971), Tấm vỏ Người dịch, Phạm Hồng Giang, Vũ Thành Hải, Đoàn Hữu Quang, Nhà xuất Khoa học kỹ Footer Page 155 of 148 Header Page 156 of 148 thuật, Hà Nội Tài liệu tiếng Anh: 36 Agarwal Pankaj, Manish Shrikhande (2006), Earthquake Resistant Design of Structure PHI Learning Private Limited , New Delhi 37 American Petroleum Institute (1993) Recommended Practice for Planning, Designing and Constructing Fixed Offshore Platforms Working Stress Design (PR 2A-WSD) Official publication, American Petroleum Institute, Production Department, Dallas, TX 38 Chen Wai-Fah, Charles Scawthorn (2003), Earthquake engineering Handbook, CRC Press LLC 39 Chopra Anil.K, Dynamics of Structures, Theory and Application to Earthquake Engineering, Prentice Hall Upper Saddle River, New Jersey 07458 40 Chowdhury Indrajit, Shambhu P Dasgupta (2009), Dynamics of Structure and Foundation- A unified approach Taylor & Francis Group London, UK 41 Clough Ray.W, Joseph Penzien (1993), Dynamics of structures, International Editions 42 Duggal S.K(2007), Earthquake Resistant Design of Structures Oxford University Press Published in India 43 Eurocode 8, Design of structures for Earthquake Resistant- Part (BS EN 1998-1:2004) 44 Finn Liam W.D(2005) A Study of Piles during Earthquakes Issues of Design and Analysis Bulletin of Earthquake Engineering, 45 Gaylord Edwin H, JR Charles N Gaylord (1990), Structural Engineering Handbook, Mc Gran Hill, Inc 46 Gazetas G(1984) Seismic Responses of End-Bearing Piles, International Journal of Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Vol.3,No.2 47 Gazetas G, Fan K, Amir Kaynia (1993), Dynamic response of pile groups with different configuration, Soil dynamics and Earthquake Engineering 12 Footer Page 156 of 148 Header Page 157 of 148 48 GBJ 11-89, GB 50011-2001, National standard of the People’s Republic of China, Code for seismic design of buildings 49 Hall W.S , G Oliveto (2004), Boundary Element Methords for Soil- Structure Interaction Kluwer Academic Publishers 50 Japan Road Association (2002), Design Specifications of Highway Bridges, (Part IV Foundations, and Part V Seismic Design) 51 Kim Youngho, Sangseom Jeong, Jinoh Won (2009) Effect of Lateral Rigidity of Offshore Piles Using Proposed p-y Curves in Marine Clay Marine Georesoursces and Geotechnology, 27 52 Kramer Steven L (1996), Geotechnical Earthquake Engineering, Printice Hall 53 Krishna Jai, A.R Chandrasekaran, Brijesh Chandra (1976, 1994), Elements of Earthquake Engineering, South asian publishers PVT LTD New Delhi, 54 Naggar M.H.EI, M Novak (1996) Nonlinear analysis for dynamic lateral pile response Soil Dynamics and Earthquake Engineering 15 55 Novak M and M Sheta (1982), Dynamic Response of Piles and Pile Groups, Proceedings, 2nd International Conference on Numerical Methods in Offshore Piling, Austin 56 Shamsher Prakash- Hari D.Sharma (1990), Pile Foundations in Engineering Practice, A Wiley- Interscience Publication 57 Thavaraj Thuraisamy, Finn Liam W.D, Guoxi Wu (2010), Seismic Response Analysis of Pile Foundations, Geotech Geol Eng 28 58 Uniform Building Code- 1994, 1997 Earthquake regulations 59 Verruijt Arnold (1994, 2005), Soil Dynamics, Delft University of Technology 60 Verruijt Arnold (1994, 2006), Offshor Soil Mechanics, Delft University of Technology 61 Winson Edward L (2002) Three-dimentional static and dynamic analysis of structures Third edition Computer and structures, Inc.Berkeley,California, USA 62 Wolf J.P (1988), Soil- Structure-Interaction Analysis in Time Domain, Prentice Footer Page 157 of 148 Header Page 158 of 148 Hall, Englewood Cliffs, New Jersey 63 Zienkiewicz O.C, CBE, FRS R.L Taylor (1991) The Finite element method Volum2, Fourth edition Mc Graw-Hill Book company Tài liệu tiếng Pháp 64 Preumont André (1990), Vibration Aléatoires et Analyse Spectrale, Press Polytechniques et Universitaires Romandes Tài liệu tiếng Nga 65 CHиΠ II-7-81* (1995, 2000), Cтpoимeлücтвo в ceйcтuчecкиx paйoнax Москва 66 Бреббия.К, Теллес.Ж, Вроубел.Л (1987), Методы граничных элементов, Перевод с янглийского.Москва (Мир) Footer Page 158 of 148 ... toán tương tác tĩnh học cọc với đất chịu tải trọng tĩnh nằm ngang Nghiên cứu toán tương tác động lực học cọc với đất chịu tải trọng động nằm ngang chịu tải trọng động đất miền tần số miền thời... chịu tải trọng tĩnh nằm ngang; dựa kết số khảo sát số trường hợp nghiên cứu cọc chịu tải trọng tĩnh nằm ngang Chương 4: Nghiên cứu toán tương tác cọc với đất chịu tải trọng động nằm ngang tải trọng. .. khăn, đặc biệt toán truyền sóng xảy động đất Từ phân tích trên, thấy nghiên cứu làm việc cọc, nghiên cứu tương tác cọc đất chịu tải trọng nằm ngang tải trọng động đất vấn đề cần thiết, có ý nghĩa