TÓM tắt một mô hình tính lún của móng cọc có xét đến phân bố của ma sát dọc thân cọc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG DƯƠNG DIỆP THÚY MỘT MƠ HÌNH TÍNH LÚN CỦA MÓNG CỌC CÓ XÉT ĐẾN PHÂN BỐ CỦA MA SÁT DỌC THÂN CỌC CHUYÊN NGÀNH: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG MÃ SỐ 62580211 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ HÀ NỘI, NĂM 2018 Cơng trình hồn thành trường Đại học Xây dựng Người hướng dẫn khoa học 1: PGS.TS Phạm Quang Hưng – Bộ Giáo dục Đào tạo Người hướng dẫn khoa học 2: TS Lê Thiết Trung – Trường Đại học Xây dựng Phản biện 1: GS.TS Đỗ Như Tráng Phản biện 2: GS.TS Trịnh Minh Thụ Phản biện 3: PGS.TS Đoàn Thế Tường Luận án bảo vệ trước hội đồng chấm luận án cấp trường họp tại: Đại học Xây dựng – 55 Giải Phóng – thành phố Hà Nội Vào hồi … giờ… ngày tháng năm 2018 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia - Thư viện Trường Đại học Xây dựng - Bộ môn Cơ học đất – Nền móng - Trường Đại học Xây dựng MỞ ĐẦU MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI - Nghiên cứu đề xuất sử dụng đường cong quan hệ ma sát bên đơn vị huy động chuyển vị cọc (τ-z); đường cong quan hệ sức kháng mũi đơn vị huy động chuyển vị mũi cọc (q-z) từ kết đo thành phần ma sát kháng mũi; - Đề xuất mơ hình tính lún cho nhóm cọc có xét đến phân bố ma sát dọc thân cọc - Xây dựng thuật tốn tính tốn cho phương pháp đề xuất viết chương trình tính tốn ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu - Mô hình tính lún cho móng cọc 2.2 Phạm vi nghiên cứu - Cọc thi công lớp đất đồng phân lớp; - Cọc có độ cứng tiết diện không đổi theo chiều dài thân cọc; - Nền đất bán khơng gian biến dạng tuyến tính; - Đất đáy đài móng khơng tham gia chịu lực Tồn tải trọng cơng trình cọc chịu; - Không xét đến tượng ma sát âm cọc nhóm cọc làm việc sét yếu; - Không xét đến ảnh hưởng trình thi cơng cọc PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu lý thuyết: - Tổng quan làm việc nhóm cọc; - Tổng hợp đường cong τ-z q-z cho loại đất đề xuất áp dụng q trình thiết kế móng cọc Việt Nam; - Đề xuất phương pháp tính lún; - Dựa vào phương pháp tính lún đề xuất, tính tốn thử với 03 trường hợp đất so sánh đánh giá trường hợp với phương pháp tính sử dụng Các trường hợp đất giả thiết với mục đích thấy rõ ưu điểm phương pháp đề xuất; - Kiểm nghiệm kết tính tốn từ mơ hình đề xuất với số liệu đo từ thí nghiệm thực kết quan trắc số dự án Việt Nam NỘI DUNG NGHIÊN CỨU - Tổng quan phương pháp tính lún sử dụng Việt Nam giới Từ có định hướng nghiên cứu cho đề tài; - Nghiên cứu đường cong quan hệ ma sát bên đơn vị huy động chuyển vị cọc (τ-z); đường cong quan hệ sức kháng mũi đơn vị huy động chuyển vị mũi cọc (q-z) sử dụng Từ thí nghiệm O’cell thí nghiệm nén tĩnh có gắn đầu đo dọc thân cọc đề xuất việc sử dụng đường cong (τ-z) (q-z) cho số loại đất Việt Nam; - Mô tả phương pháp tính lún có xét đến phân bố thành phần mính theo phương pháp SDF Sử dụng phương pháp đề xuất để tính tốn dự báo lún nhóm cọc với đường cong τ-z q-z theo Vijayvergiga [88] Kết cho thấy rằng: - Ở giai đoạn tải trọng nhỏ kết từ phương pháp đề xuất tỏ phù hợp với kết đo thực tế độ lún nhóm cọc - Khi cấp tải trọng cao có sai khác kết tính theo phương pháp đề xuất kết đo lún nhóm cọc Kết thu từ phương pháp SDF cho chuyển vị nhỏ so với kết Koizumi [56] Nguyên nhân đường cong τ-z thường đề xuất với giá trị zu nhỏ vài mm nên với chuyển vị nhỏ huy động toàn sức kháng ma sát Trong đường cong q-z để xác định khó khăn mà trường hợp cấp tải trọng lớn chủ yếu làm việc thành phần sức kháng mũi Bên cạnh giai đoạn biến dạng dẻo cọc bị trượt đất lúc toàn tải trọng mũi chịu phương pháp SDF chưa mô tả làm việc giai đoạn 18 4.3 DỰ ÁN CHUNG CƯ TẠI KHU ĐÔ THỊ MỚI VĂN GIANG, HƯNG YÊN 4.3.1 Giới thiệu dự án điều kiện địa chất Dự án chung cư 1A-01 xây dựng phía Bắc khu thị Văn Giang- Hưng n, có chức chủ yếu làm hộ khu trung tâm thương mại tầng Do yêu cầu hàng đầu dự án tính an tồn cao mà đảm bảo thỏa mãn yêu cầu thẩm mỹ kiến trúc tính tối ưu kinh tế kỹ thuật Chung cư cao tầng 1A-01 gồm có tháp nhà Tower Tower 3, tháp gồm khối nhà: 25 tầng-22 tầng-22 tầng với kích thước khối (BxLxH): 43,57m x 83,39m x 84,3m Tower gồm khối nhà: 19 tầng – 19 tầng với kích thước tổng 36,80m x 55,91m x 66,30m Trong phạm vi nghiên cứu tác giả tính tốn với tháp 1, Chiều cao khối nhà tầng 1, tầng hầm để xe tầng điển hình 6m; 4,5m 4,2m Tháp Tháp Tháp Tháp Tháp Hình 4-68 Mặt bố trí tháp Theo báo cáo kết Khảo sát địa chất cơng trình “Liên hiệp khảo sát xử lý móng cơng trình” thực tháng 10 năm 2009 [3] Mực nước ngầm có cao độ từ +2,82 đến +3,35m Căn theo điều kiện địa chất địa chất thủy văn, công trình xây dựng khu vực địa tầng phức tạp, mực nước ngầm gần sát mặt đất tự nhiên Cơng trình nằm gần sơng Hồng, đất xuất dòng chảy ngầm Do đó, giải pháp đơn vị thiết kế đưa sử dụng phương án móng cọc BTCT 45x45cm dự ứng lực dài 32m (gồm đoạn cọc 16,0m) Các cọc liên kết làm việc đài móng bè bê tơng cốt thép dày 2,0m 4.3.2 Kết tính tốn Kết tính tốn lực dọc cọc ma sát bên cọc với tháp thể hình 4.74 4.75 19 Ma sát bên (kN/m2) Ma sát bên (kN/m2) 50 100 150 10 10 Độ sâu (m) Độ sâu (m) 15 40 60 80 100 15 20 20 25 25 30 30 35 35 a) Hố khoan B1 20 0 b) Hố khoan B3 Hình 4-74 Ma sát huy động dọc thân cọc tháp Lực dọc (kN) Lực dọc (kN) 400 800 1200 1600 0 5 10 10 Độ sâu (m) Độ sâu (m) 0 15 800 1200 1600 15 20 20 25 25 30 30 35 35 a) Hố khoan B1 400 b) Hố khoan B3 Hình 4-75 Đồ thị lực dọc cọc tháp 20 Ứng suất gây lún mũi cọc trọng tâm đài thể hình 4.76 50 Ứng suất (kPa) 100 150 200 32 34 36 Độ sâu (m) 38 40 42 44 46 48 50 52 b) Hố khoan B3 a) Hố khoan B1 Hình 4-76 Ứng suất đất - tháp Bảng 4-21 So sánh kết tính lún tháp 1, số liệu quan trắc Móng/ Hố khoan Tower 1/B1 Tower 1/B3 Tower 3/B8 Móng quy ước (cm) 11,95 16,12 15,26 Phần mềm Plaxis (cm) 14,1 17,2 16,6 Vesic (cm) 9,5 9,5 9,5 SDF (cm) 4,06 7,85 7,4 Quan trắc (cm) 1,75 1,75 2,15 4.4 TÓM LƯỢC CHƯƠNG Trong chương tập trung vào việc so sánh đánh giá phương pháp SDF thông qua trường hợp: 1) so sánh với số toán giả thiết; 2) so sánh với kết đo đạc từ thí nghiệm; 3) so sánh với kết quan trắc 02 dự án lớn sử dụng móng cọc Việt Nam Một số kết luận đưa sau: + Sự phân phối ma sát cọc ảnh hưởng lớn tới ứng suất gây lún độ lún Cụ thể với đường cong τ-z khác nhau, giá trị ma sát cực đại chuyển vị lớn đường cong khác nên ứng suất gây lún có chênh lệch; + Ở giai đoạn tải trọng nhỏ kết từ phương pháp SDF tỏ phù hợp với kết đo thực tế độ lún nhóm cọc Khi cấp tải trọng 21 cao có sai khác phương pháp SDF kết đo lún nhóm cọc Tuy nhiên giai đoạn biến dạng dẻo gần không xuất thực tế làm việc móng cọc nên áp dụng phương pháp SDF để tính tốn thiết kế; + So sánh kết tính tốn theo phương pháp SDF số liệu quan trắc có sai khác Nguyên nhân phương pháp SDF chưa mơ tả hồn tồn tốn thực Mặc dù có sai khác, kết tính toán sử dụng kết phương pháp SDF chấp nhận KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ CÁC KẾT LUẬN Nghiên cứu phương pháp tính lún cho móng cọc có ý nghĩa thực tiễn việc dự báo theo trạng thái giới hạn biến dạng Một số dự báo biến dạng cho lựa chọn phương án thiết kế tối ưu Từ kết nghiên cứu, luận án rút kết luận sau: + Để tính tốn thiết kế sử dụng đường cong τ-z theo Vijayvergiya [88] Heydinger & O’Neill [54] đất dính Sức kháng ma sát bên đơn vị lớn tương đương với giá trị sức kháng cắt khơng nước bổ sung thêm điều kiện tỷ số chuyển vị lớn nhất/đường kính cọc khoảng 0,6% theo Hồng Thanh Hải [14] Đối với đất rời sử dụng đường cong τ-z theo API [36] Vijayvergiya [88] Sức kháng ma sát bên đơn vị lớn τu từ 47 kPa đến 115 kPa bổ sung thêm điều kiện tỷ số chuyển vị lớn nhất/đường kính cọc khoảng 0,65% với đất cát có góc ma sát ϕ = (15o-20o), khoảng 0,55% với đất cát có góc ma sát ϕ = (20o-30o) 0,4% với đất cát có góc ma sát ϕ = (30o-35o) + Có thể sử dụng đường cong q-z theo Vijayvergiya [88] với số mũ 1/1,5 tỷ số zu/D với cuội sỏi, cuội sỏi lẫn cát nằm khoảng từ 3% đến 7% phù hợp + Phương pháp SDF đề xuất dựa đường cong τ-z q-z để phân phối thành phần ma sát dọc chiều dài thân cọc sức kháng mũi cọc Từ tính ứng suất gây lún vị trí đất Phương pháp có xét đến tương tác cọc – trạng thái ứng suất – biến dạng; + Xây dựng chương trình tính tốn theo phương pháp SDF có giao diện trực quan, dễ sử dụng cho kết tin cậy; 22 + Khi tính tốn kiểm nghiệm phương pháp SDF với hầu hết mơ hình thí nghiệm thực, giai đoạn biến dạng nhỏ kết tính từ phương pháp SDF không sai khác nhiều so với kết thí nghiệm giai đoạn biến dạng lớn với cấp tải trọng lớn có sai khác Tuy nhiên giai đoạn biến dạng dẻo khơng xuất thực tế làm việc móng cọc cơng trình Vì phương pháp SDF phù hợp để tính tốn thiết kế lún cho móng cọc; + Khả áp dụng phương pháp SDF cao khơng đòi hỏi nhiều thơng số tính tốn KIẾN NGHỊ PHẠM VI ÁP DỤNG CỦA ĐỀ TÀI Việc đề xuất sử dụng phương pháp tính lún chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố Phạm vi ứng dụng hợp lý phương pháp điều kiện sau: - Phương pháp phù hợp cho nhóm cọc cho đất đồng nhiều lớp; - Cọc đài có độ cứng tương đối đồng cọc bê tông, cọc bê tông cốt thép, cọc thép; - Không xét đến tượng ma sát âm cọc nhóm cọc làm việc sét yếu HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN ÁN Hướng phát triển luận án tồn tại, hạn chế mà điều kiện cho phép luận án chưa xét đến được, cần nghiên cứu phát triển tiếp theo, là: + Nghiên cứu ảnh hưởng đất đáy đài; + Nghiên cứu để đưa đề xuất tốt đường cong τ-z q-z cho loại đất Việt Nam; + Nghiên cứu để xét đến tương tác cọc – cọc làm thay đổi độ lún thân cọc từ phân bố ma sát, mũi thay đổi quay lại tác động lại lên độ lún + Nghiên cứu áp dụng cho vật liệu cọc khác DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ Bài báo tiếng Việt Một mơ hình tính lún cho nhóm cọc có xét đến phân bố ma sát dọc thân cọc Tạp chí Địa kỹ thuật, Viện Địa kỹ thuật (VGI), Liên 23 hiệp hội khoa học kỹ thuật Việt Nam Số 1/2014 trang 42-49 ISSN 0868-279X Đánh giá số phương pháp tính lún nhóm cọc sử dụng Việt Nam Tạp chí Xây dựng – Bộ Xây dựng Số 8/2014 trang 86-89 ISSN 0866-0762 So sánh số mơ hình mô tả mối quan hệ ma sát đơn vị huy động chuyển vị cọc (f-w) cho đất sét Hà Nội Tạp chí Xây dựng – Bộ Xây dựng Số 7/2015 trang 76-79 ISSN 0866-0762 Kiểm nghiệm phương pháp mặt trung hòa tính tốn lún nhóm cọc Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, Đại học Xây dựng Số 23 tháng 3/2015 Trang: 62-68 ISSN: 1859-2996 So sánh lựa chọn mơ hình f-w cho số loại đất rời Hà Nội Hội nghị học toàn quốc 2015 Đà Nẵng Nhà xuất Đà Nẵng Tháng 8/2015, trang 541-550 So sánh đánh giá mơ hình tính lún cho nhóm cọc có xét đến phân bố ma sát dọc thân cọc (SDF) kết thí nghiệm Tạp chí Xây dựng – Bộ Xây dựng Số T1/2016 trang 132-135 ISSN 0866-0762 Bài báo tiếng Anh A Method for Estimating Pile Group Settlement Considering Distribution of Pile Shaft Friction (SDF) – Application for Pile Groups in Vietnam Geotechnical Engineering Journal of the SEAGS & AGSSEA Vol 47 No March 16 pp 69-78 ISSN 0046-5826 Determination of the unit shaft friction along pile from static load test Review of Ministry of Construction 11-2016 Pp 160-163 ISSN 0866-0762 Some problems of pile group settlement in Vietnam The 2nd National Cconference on transport infrastructure of vietnam with sustainable development Construction Publishing House T8/2016 pp 309-316 Study the relationship between the settlement of single pile and pile group Vietnam Journal of Construction – Copyright Vietnam Ministry of Construction 01-2018 Pp 83-87 ISSN 0866-8762 24 ... cọc khác DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ Bài báo tiếng Việt Một mơ hình tính lún cho nhóm cọc có xét đến phân bố ma sát dọc thân cọc Tạp chí Địa kỹ thuật, Viện Địa kỹ thuật (VGI), Liên 23 hiệp... 16,0m) Các cọc liên kết làm việc đài móng bè bê tơng cốt thép dày 2,0m 4.3.2 Kết tính tốn Kết tính tốn lực dọc cọc ma sát bên cọc với tháp thể hình 4.74 4.75 19 Ma sát bên (kN/m2) Ma sát bên (kN/m2)... nhóm cọc có xét đến phân bố ma sát dọc thân cọc - Xây dựng thuật tốn tính tốn cho phương pháp đề xuất viết chương trình tính toán ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu - Mơ hình