Phân tích ảnh hưởng của hệ tường vây đến sự làm việc của hệ móng cọc đài bè

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN HỮU TÙNG PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ TƯỜNG VÂY ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA HỆ MÓNG CỌC ĐÀI BÈ Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số ngành: 60 58 0211 LUẬN VĂN THẠC SĨ Tp HỒ Chí Minh, tháng 6/2016 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Minh Tâm Cán chấm nhận xét 1: PGS.TS Trần Văn Thơ Cán chấm nhận xét 2: TS Lê Trọng Nghĩa Luận vãn Thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM, ngày thảng năm 2016 Thành phần hộỉ đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: PGS.TS Châu Ngọc Ẩn Chủ tịch Hội đồng TS Nguyễn Cành Tuấn Thư ký GS.TSKIITrần VănTho ủy viên TS Phan Tá Lệ ủy viên ủy viên TS Lê Trọng Nghĩa Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn Trưởngkhoa quản lý chuyên ngành sau khỉ luận sửa chữa (nếu cố) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG PGS.TS Châu Ngọc Ẩn PGS.TS Nguyên Minh Tâm CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA —oOo— Tp HCM, ngày 16 tháng 06 năm 2016 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: NGUYỄN HỮU TÙNG Giới tính: Nam / Nữ Ngày, tháng, năm sinh: 27/04/1990 Nơi sinh: Bình Định MSHV: 7140185 Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng Khoá (Năm trúng tuyển): 2014 I- TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH ẢNH HUỞNG CỦA HỆ TƯỜNG VÂY ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA HỆ MÓNG CỌC ĐÀI BÈ II- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: > Nghiên cứu làm việc hệ móng cọc đài bè, tường vây làm việc độc lập kết hợp lại hệ kết cấu móng So sánh phương pháp tính tốn móng cọc đài bè với > Phân tích khả gánh đỡ tải thành phần kết cấu móng cọc - bè tường So sánh hệ móng cọc đài bè có khơng có tường vây tính tốn khả chịu tải > Phân tích ảnh hưởng hệ tường đến làm viêch cọc bè III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 21/01/ 2016 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 17/06/2016 V- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ dược Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN (Họ tên chữ ký) (Họ tên chữ ký) TRƯỞNG KHOA KTXD (Họ tên chữ ký) PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM PGS.TS LÊ BÁ VINH PGS TS NGUYỄN MINH TÂM LỜI CẢM ƠN Trước hết xin bày tỏ biết ơn sâu sắc đến thầy PGS.TS.NGUYẺN MINH TÂM, Trưởng khoa Kỹ thuật Xây dựng ĐH Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, người tận tình hướng dẫn giúp đỡ suốt thời gian thực luận văn Nhờ hướng dẫn, góp ý, động viên thầy giúp tơi có thêm động lực hoàn thành luận văn Xin chân thành tri ân đến thầy cô Bộ môn Địa Nền móng khoa Kỹ thuật Xây dựng - trường ĐH Bách Khoa TP HCM tận tình truyền đạt kiến thức quý báu, khơi gợi đam mê nghiên cứu cho thời gian học tập Xin chân thành cảm ơn quan tâm động viên giúp đỡ bạn bè, đồng nghiệp tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành nghiên cứu Cuối xin dành tặng luận văn đến người thân yêu gia đình với lòng biết ơn sâu sắc Xin chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 06 năm 2016 Nguyễn Hữu Tùng TÓM TẮT LUẬN VĂN ĐÈ TÀI “PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ TƯỜNG VÂY ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA HỆ MÓNG CỌC ĐÀI BÈ” Tường vây bê tơng cốt thép móng cọc đài bè sử dụng ngày rộng rãi ửong kết cấu nhà cao tầng khu vực có diện tích chật hẹp Trong thiết kế hệ tường vây bê tông cốt thép thường quan niệm phận dùng để thi công tầng hầm làm tường ngồi cho tầng hầm khơng xem phận chịu tải trọng cơng trình Luận văn nghiên cứu ảnh hưởng hệ tường xem tường phận làm việc đồng thời với móng bè cọc Nghiên cứu tiến hành gồm hai giai đoạn Giai đoạn tìm hiểu phương pháp tính tốn móng cọc đài bè Chương trình Plaxis 3D Foundation sử dụng để tính tốn tốn móng cọc đài bè Poulos đề xuất để so sánh với kết phương pháp khác Giai đoạn thứ hai sử dụng phần mềm Plaxis 3D Foundation để tính tốn mơ hình gồm hệ tường móng cọc đài bè tác dụng tải trọng thẳng đứng cơng trình Kết cho thấy hệ tường vây có ảnh hưởng đến làm việc hệ móng cọc đài bè Tường vây chịu phần tải trọng cơng trình khiến tải trọng tác dụng lên cọc bè móng giảm Khi chiều dài tường vây lớn ảnh hưởng tường đến hệ cọc - bè lớn, đặc biệt cọc nằm gần tường vây Kết luận từ nghiên cứu giúp người thiết kế có thêm sở để tối ưu thiết kế cho hệ móng cọc đài bè kết cấu tường bao che cho tầng hầm hệ tường bê tông cốt thép ABSTRACT TOPIC “ANALYSIS THE INFLUENCE OF DIAPHRAGM WALL ON PILE-RAFT FOUNDATION” Reinforced concrete walls as diaphragm wall and pile-raft foundations are widely used in high-rise structures and narrow areas In design phase, diaphragm wall is considered as a supporting structure for construction and basement exterior wall not a load-bearing structure In this essay, reinforced concrete diaphragm wall and pile-raft foundation are combined into one as the load-bearing structure for studying the influence of diaphragm wall on pile-raft foundation The study conmprises into two stages The first stage is to study methods of calculation pile-raft foundation Plaxis 3D Foundation software is utilized to calculate the Poulos’s case of pile-raft foundation and the result is comprared with others’ The second stage is to use Plaxis to calculate the model with reinforced concrete diaphragm wall and pile-raft foundation bearing the vertical loading of the building This essay finds out that the diaphgragm wall has influences on the result of pileraft foundation Reinforced concrete diaphragm wall supports a part of loading and makes loading on piles and raft decrease The longer the wall is, the more influence of the wall on the pile-raft are, especially those which are positioned near the wall The conclusion of the essay may help engineers has more information to optimun the design of pile-raft foundation when the basement exterior wall of the building is the reinforced concrete diaphragm wall LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ “PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ TƯỜNG VÂY ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA HỆ MÓNG CỌC ĐÀI BÈ” cơng trình nghiên cứu cá nhân tơi Nội dung nghiên cứu thực hoàn toàn trung thực Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm nội dung luận văn TP HCM, thảng 06 năm 2016 Nguyễn Hữu Tùng Học viên cao học khóa 2014 Chuyên ngành Địa kỹ thuật Xây dựng Trường ĐH Bách Khoa TPHCM MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH ẢNH iii DANH MỤC BẢNG BIÊU V PHẦN MỞ ĐẦU 1 Giới thiệu chung: Tính cấp thiết đề tài: Nội dung nghiên cứu: Phuơng pháp nghiên cứu: CHUƠNG 1: TÔNG QUAN VỀ CÁC NGHIÊN CỨU VỀ HỆ MÓNG CỌC ĐÀI BÈ VÀ TUỜNG CHỊU LỤC 1.1 Tổng quan hệ mối quan hệ tuờng vây phần ngầm cơng trình: 1.2 Các nghiên cứu sụ làm việc đồng thời tuờng vây kết cấu móng ố 1.2.1 Harry G Poulos, Foundation Desgin for Tall Building , Geotechnical Engineering State of the Art and Practice, 786-809,2012 [2] 1.2.2 Nguyễn Bá Ke, Móng nhà cao tầng - Kỉnh nghiệm nước ngoài, NXB Xây dụng, 2008 [3] 10 1.2.3 Nguyễn Võ Nhất Huy, Luận văn thạc sĩ: Phân tích móng bè xét đến tác dụng tường vây, ĐH Bách Khoa TP.HCM, 2013 [7] 11 CHUƠNG2: 15 CÁC PHUƠNG PHÁP PHÂN TÍCH HỆ CỌC - BÈ - TUỜNG 15 2.1 Phương pháp phân tích riêng lẻ 15 2.1.1 Phương pháp phân tích tường chịu tải trọng thẳng đứng 15 2.1.2 Phương pháp phân tích hệ móng cọc đài bè: 17 2.2 Phân tích đồng thời hệ cọc - bè - tường chương trình Plaxis 3D Foundation (P3DF) 20 2.2.1 Giới thiệu chương trình PLAXIS 3D Foundation: 20 2.2.2 Các mơ hình chương trình Plaxis 3D Foundation: 21 52 - Mực nước ngầm nằm độ sâu -1.5m nằm đài móng nên khai báo mực nước ngầm cote ±0.00 Thông số đầu vào cọc đài cọc cho theo Bảng 4.4, Bảng 5- Thông sẩ mơ hình MC Thơng sA đầu vào Mùdưl Young, E Dỉd cọc Đmi vi DDE 07 ] IỂ sô poisson, V 0.15 Trong lương riẻng, Y LV/mJ 25 O.H Rjnter Thâng sẩ đầu vàn Cọc Múdul Young, Đ Đơn vi 3.00EI07 kPa O.I5 lệ số puisson, V Trọng lượng riêng, V 25 Đường kinh cọc, d kN/mJ 0.B Mơ hình thơng số đất nền, hình dạng kết cấu trình bày phần vào phần Model chương trình Plaxỉs 3D Hố khoan HK1 khai bảo lớp vật liệu từ đáy đài trở xuống Cote thực tế (m) Bề dày Láp đất -5.5 4.8 Sét chặt -10.3 7.8 Cát vừa 27.4 Cát chặt -18.1 Theo thỉêt kê ban đâu sô lượng cọc 16 khỉ chưa xét tới làm việc hệ tường vây 15m, để kết luận sụ ảnh hường tường vây đến khả chịu lực hệ móng cọc bè, tiến hành mơ trường hợp giảm số lượng cọc xuống 14,12, 10 cọc Tải trọng phân bố lên bè xét thêm trường hợp ứng giá trị thay đổi số tầng Bảng 4.5 53 - Bảng 4.6- Cảc trường hợp phân tích Pỉaxỉs 3D Foundation Lực phân bố rri A A Ten mô lên đài Sổ tầng 16 cọc 14 cọc 12 cọc hình (kN) 10 cọc 18 300 THI TH1.1 TH2.1 TH3.1 TH4.1 20 333.8 TH2 TH2.1 TH2.2 TH3.2 TH4.2 21 350 TH3 TH3.1 TH2.3 TH3.3 TH4.3 24 400 TH4 TH4.1 TH2.4 TH3.4 TH4.4 Mô trường hợp 16, 14, 12, 10 cọc thành trường hợp cọc, cọc, cọc đối xứng Hình 4.11 Mặt móng cọc đối xứng 54 - Mặt mỏng cọc đối xứng Hệ tường cọc mơ hình Pỉaxis 3D (b) Mơ hình cọc đối xứng Mặt móng cọc đối xứng -56- Hệ tường cọc mơ hình Pỉaxỉs 3D Mặt móng cọc đổi xứng -57- Hệ tường cọc mơ hình Plaxỉs 3D (d) Mơ hình cọc đối xứng Hình 12 - Các trường hợp mơ 4.2.5 Phân tích kết tính tốn: Từ chương trình Output phần mềm P3DF, giá trị lực dọc lớn cọc trường hợp thể Bảng 3.4 Việc phân tích kết lực dựa vào biểu đồ Bảng 4.6; 4.7 Hĩnh 4.13 Bans - Giá tri lưc doc lớn coc (kN] Lực phân bố lên bè móng (kN/m2) Trường hơp 300 333.8 350 400 cọc + Tường 15m 2180 2350 2440 2750 cọc + Tường 15m 2340 2600 2720 3100 cọc + Tường 15m 2450 2730 2860 3390 cọc + Tường 15m 2760 3090 3240 3690 cọc (Không tường) 2570 2710 2810 3250 -58- Bảng - Chuyển vị lớn cọc (kN) Lực phân bố lên bè móng (kN/m2) Trường hợp 300 333.8 350 400 cọc + Tường 15m 4.53 mm 5.82 mm 6.52 mm 8.79 mm cọc + Tường 15m 5.12mm 6.58 mm 6.89 mm 9.69 mm cọc + Tường 15m 5.08 mm 6.56 mm 7.31 mm 9.85 mm cọc + Tường 15m 5.58 mm 7,11 mm 7.88 mm 10.52 mm So sánh lực dọc thân cọc -59- Hình 4.13 - Bỉểu đồ giả trị ỉực dọc lớn thân CỘC Nhận xét: - Trường hợp THI, tải phân bố lên đài móng có giá trị 300 kN/m2, mơ hình 10 cọc + Tường có giá trị lực dọc chuyển vị cọc thõa điều kiện thiết kế Trong ■ cọc i.Khõng Lưởiìg) cọc + Tưởng Sm ã cọc + Tướng 15 Nghiên cứu làm việc hệ móng cọc đài bè, tường vây làm việc độc lập kết hợp lại hệ kết... việc không xét đến ảnh hưởng tường vây đến làm việc móng cọc đài bè Do luận văn tác giả phân tích ảnh hưởng tường vây bê tông cốt thép đến làm việc hệ móng bè để từ đưa kết luận làm việc hệ móng. .. móng cọc đài bè chương trình P3DF 32 CHƯƠNG 4: 38 PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA HỆ TƯỜNG VÂY ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA HỆ MÓNG CỌC ĐÀI BÈ 38 4.1 Phân tích ảnh hưởng tường vây