Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 14 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
14
Dung lượng
1,11 MB
Nội dung
Tínhtoánhiệuứngnhómmóngcọcchịutảitrọngtĩnhphầnmềmphântíchphầntửhữuhạn3D Tóm tắt: Bài báo trình bày kết nghiên cứu khả đánh giá sức chịutảimóngcọc công trình (móng mố cầu) phầnmềm sử dụng phương pháp phầntửhữuhạn (PTHH) Plaxis 3D Foundation có xét tới hệ số hiệuứngnhómchịutảitrọngtĩnhTừ khóa: Nhóm cọc, hiệuứng nhóm, Plaxis 3D Foundation, phương pháp PTHH, kết cấu, sức chịutải Abstract: This paper presents results of research on the ability to assess the bearing capacity of pile foundation construction (foundation abutments) by software using the finite element method Plaxis 3D Foundation coefficient taking into account the effects when the subject heading static load Keywords: Pile groups, group effeciency, Plaxis 3D Foundation, finite element method, structure, load capacity Đặt vấn đề Các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy làm việc cọc đơn cọcnhómcọc khác nhiều, móngcọc ma sát lại thể rõ Khi cọc bố trí thành nhómmóng cọc, tác động qua lại hệ cọc - phụ thuộc vào việc bố trí cọcmóng hình thành hiệuứngnhómmóngcọc Các nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm tổng hợp ảnh hưởng hiệuứngnhómmóngcọc sau: - Làm thay đổi (chủ yếu giảm) sức chịutảinhóm so với tổng sức chịutảicọc thành phần; - Hiệuứng bè, làm tăng vùng truyền ứng suất Hậu gây độ lún nhómcọc cao nhiều so với cọc đơn, đặc biệt có lớp đất yếu nằm gần mũi cọc Các công trình tínhhiệuứngnhóm theo Tiêu chuẩn nước nhiều, nhiên kết phân tán Hiện nay, chưa có số cụ thể có hệ số hiệuứngnhóm này, nhà thiết kế đa phần lấy theo kinh nghiệm Tổng quan phương pháp nghiên cứu tínhtoánhiệuứngnhómmóngcọcchịutảitrọngtĩnh Hầu hết tiêu chuẩn định lượng ảnh hưởng tương tác cọcnhómcọc hệ số hiệuứngnhóm ç, định nghĩa phương trình (1) tỷ số tảitrọng giới hạnnhóm (gọi QGL) với tổng tảitrọng giới hạn n cọc riêng rẽ nhómcọc (gọi QiL) (1) Thực tế có nhiều nhóm phương pháp nghiên cứu để xác định hệ số hiệuứngnhóm thiết kế tínhtoánmóngcọc sơ phân thành nhóm sau: 2.1 Nhóm dẫn xác định hệ số hiệuứngnhóm theo Tiêu chuẩn hành Việt Nam Hiện thường dựa vào dẫn qui trình, tiêu chuẩn hành TCXD 208:1998 22 TCN 272-05 để tínhtoán đưa phương án thiết kế xét cho hiệuứngnhómcọc Trong TCXD 205:1998 khái quát chung coi rằng, khoảng cách tim cọcmóngcọc lớn 3D sức chịutảinhómcọc tổng sức chịutảicọc đơn Trong 22 TCN 272-05 đưa số dẫn tương ứng với loại đất dính đất rời, cọccọc đóng hay cọc khoan, khoảng cách cọc giá trị cụ thể cho giá trị hiệuứngnhóm cụ thể Các dẫn xác định hệ số hiệuứngnhóm Tiêu chuẩn hành sở thống để xác định hệ số hiệuứngnhóm thiết kế tínhtoánmóngcọcchịutảitrọngtĩnh 2.2 Nhóm phương pháp xác định hệ số hiệuứngnhóm theo thực nghiệm Nghiên cứu thực nghiệm hiệuứngnhóm có từ 60 năm trước giới, tác giả từ thí nghiệm đưa công thức riêng xác định hệ số hiệuứngnhóm phụ thuộc vào số điều kiện ảnh hưởng cụ thể Có thể kể đến số công thức thực nghiệm đưa tác giả như: - Hệ số hiệuứngnhómcọc đất dính: Có công thức Conversa-Labarre; công thức Sayed and Bakeer (1992)…[11] - Hệ số hiệuứngnhómcọc đất rời: Có công thức M.das (page 399); công thức Angles Group Action (1994); công thức Seiler-keeney; xác định theo móng khối qui ước Terzaghi…[3], [4], [8], [9], [11] Có điểm chung tất kết thực nghiệm ảnh hưởng hiệuứngnhóm nhỏ khoảng cách tim cọc đến tim cọcnhóm lớn 6D theo hướng song song với tảitrọng lớn 3D theo phương vuông góc với tảitrọng Các kết xác nhận thông qua kiểm tra thử nghiệm Prakash (1967), Franke (1988), Lieng (1989), Rao et al (1996) [8], [12] 2.3 Nhóm phương pháp mô hình hệ số Nhóm phương pháp dựa mô hình Winkle liên kết biến dạng phi tuyến theo mô hình đường cong p-y, t-z q-w để xây dựng mô hình toán hệ móng - cọc với đất sau kết hợp với trợ giúp phầnmềmphântích kết cấu PTHH chạy máy tính Phương pháp tính theo mô hình hệ số nghiên cứu tínhtoán có xét đến ảnh hưởng hiệuứngnhómcọc dễ dàng thực hiệu với trợ giúp phầnmềmphântích kết cấu PTHH chạy máy tính Tuy nhiên, nhược điểm mô hình đến chưa có thống mức độ tin cậy kết tínhtoán hệ số từ đặc trưng lý đất nền; ảnh hưởng cọcnhóm cọc, khoảng cách cọc đến độ cứng lò xo mô tả chưa mô tả hết yếu tố ảnh hưởng đến hiệuứngnhómmóngcọc Các nghiên cứu tham khảo [9], số phầnmềm thương mại sử dụng phương pháp PTHH dựa mô hình hệ số FB-Pier, Group… 2.4 Nhóm phương pháp PTHH phântích tương tác kết cấu - Cùng với phát triển phương pháp số PTHH máy tính điện tử cho phép thực tínhtoán phức tạp với khối lượng lớn, từ năm 70 kỷ XX, việc phântích kết cấu nói riêng toán địa kỹ thuật PTHH phát triển mạnh Đến có nhiều phầnmềm địa kỹ thuật chuyên dụng để phântích tương tác kết cấu - đất Plaxis, Geostudio, Ansys, Abaqus… Cơ sở khoa học nhóm phương pháp lý thuyết học môi trường liên tục, lý thuyết đàn hồi dẻo để xây dựng hệ phương trình vi phân đạo hàm riêng mô tả điều kiện cân bằng, điều kiện lên tục hệ kết cấu đất trạng thái ứng xử vật liệu; sử dụng phương pháp PTHH để rời rạc hóa hệ khảo sát giải phương pháp số Chi tiết sở lý thuyết trình tự nghiên cứu ứng dụng phương pháp PTHH vào giải toán địa kỹ thuật nói chung toán nghiên cứu hiệuứngnhómmóngcọc công trình nói riêng tham khảo tài liệu [12] Ứng dụng phầnmềm dùng phương pháp PTHH (Plaxis 3D Foundation) nghiên cứu tínhtoánhiệuứngnhómmóngcọcchịutảitrọngtĩnh 3.1 Hiệu chỉnh mô hình toán Plaxis 3D Foundation sát với kết thí nghiệm nén dọc, ngang trường Để hiệu chỉnh sức chịutảicọc mô hình Plaxis 3D Foundation, tác giả hiệu chỉnh thông qua hệ số Rinter khai báo phầntử Interface Từ kết số liệu thí nghiệm nén tĩnhcọc thực tế (thí nghiệm cọc phá hủy) cọc P108 ống khói thí nghiệm cọc nén ngang với cọc P92 - ống khói [10], tác giả xây dựng mô hình cọc đơn Plaxis 3D Foundation với chiều dài cọc, số liệu địa chất sau tác giả chạy toán cho trường hợp: 01- không hiệu chỉnh hệ số Rinter; 02 - có hiệu chỉnh hệ số Rinter cho lớp đất theo phần Giá trị hiệu chỉnh Bảng 3.2 phầntử tiếp xúc cho loại đất khác Kết toán cho đường cong nén - lún trường hợp: Thí nghiệm thực, kết mô hình không điều chỉnh kết mô hình sau điều chỉnh thể Hình 3.1 Hình 3.2 Sau có kết từ mô hình cọc đơn hiệu chỉnh, tác giả xây dựng mô hình toán cho móngcọcphầnmềm để xét yếu tố ảnh hưởng đến hiệuứngnhóm Hình 3.1: Nén dọc tĩnhcọc đơn thực nghiệm, mô hình không điều chỉnh mô hình có điều chỉnh Hình 3.2: Nén ngang tĩnhcọc đơn thực nghiệm, mô hình không điều chỉnh mô hình có điều chỉnh 3.2 Xét ảnh hưởng tham số số lượng m đến sức chịutảinhómcọc Xét toán cho bệ móng kích thước 12m x 12m x 1,5m, cọc khoan nhồi D800 dài 21,7m, số lượng cọc thay đổi từ cọc, cọc, cọc, cọccọc có tỷ số khoảng cách cọc với đường kính cọc (tỉ số S/D) không đổi lấy 2,5 (Bảng 3.1) Địa chất móng bao gồm lớp có đặc trưng lý Bảng 3.2 Giới hạn vùng khảo sát lớn 20D; D - Đường kính cọc khảo sát, phụ thuộc vào toán Hình 3.3: Mô hình toánBảng 3.1 Số liệu kết cấu đầu vào toánTrong đó: Pn = Pb/n - Sức chịutảicọc móng; Pb - Sức chịutảinhómcọc bệ móng; N - Số cọc bệ móngBảng 3.2 Đặc trưng vật liệu Khi bệ chịutải thẳng đứng tâm đỉnh bệ móng Ptn = 67500kN (với sức chịutảicọc thiết kế D800 Ptk = 3000kN), kết chuyển vị tâm đáy bệ móng thay đổi số lượng cọcmóng theo số liệu Bảng 3.1, tương ứng với đường đồ thị 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f Hình 3.4 Khi chuyển vị lớn bệ móng vượt giá trị 8cm (chuyển vị lớn cho phép bệ móng công trình khung BTCT), coi bệ không khả chịu lực (theo 22TCN 272-05 TCVN 205-1998) Hình 3.4: Chuyển vị tâm đáy bệ móng số lượng cọc thay đổi chịutải thí nghiệm Ptn Bảng 3.3 Kết toán So sánh kết chạy mô hình Plaxis 3D Foundation với công thức thực nghiệm theo Tiêu chuẩn Việt Nam - Công thức tínhtoán hệ số hiệuứngnhóm theo Converse-Labarre với giả thiết tất cọc nhau, thẳng đứng tính đến yếu tố kích thước, ngoại trừ chiều dài cọc (2) Trong đó: B - Đường kính cọc; s - Khoảng cách tâm cọc; m - Số hàng cọc; n - Số cọc hàng Bảng 3.4 So sánh kết toán S/D=2,5 Nhận xét kết toán - Qua kết toán cho thấy với kích thước bệ móng, điều kiện địa chất, chiều dài cọc khoảng cách cọc S/D=2,5 bệ móng nhiều cọc sức chịutảicọc riêng rẽ bệ giảm Khi số lượng cọc tăng hệ số hiệuứngnhóm có giá trị nhỏ tiệm cận dần tới giá trị ç = 0,65 theo 22 TCN 272-05 - Kết toán chạy mô hình Plaxis 3D Foundation gần tương đương với kết tính theo công thức thực nghiệm (2), sai lệch