Nghiên cứu thực nghiệm về sự làm việc của móng bè cọc trong nền cát chịu tải trọng nén thẳng đứng

Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu thực nghiệm về sự làm việc của móng bè cọc trong nền cát chịu tải trọng nén thẳng đứng. Móng cọc mô hình gồm ba cọc, có và không có cọc xiên. Móng làm việc như móng bè cọc khi đáy bè tiếp xúc với nền đất và sẽ làm việc như móng nhóm cọc khi bè cọc không tiếp xúc với nền đất. Nền đất sử dụng trong thí nghiệm là nền cát khô có độ chặt tương đối là 80%.

Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng, NUCE 2020 14 (2V): 26–33 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ SỰ LÀM VIỆC CỦA MÓNG BÈ CỌC TRONG NỀN CÁT CHỊU TẢI TRỌNG NÉN THẲNG ĐỨNG Vũ Anh Tuấna,∗ a Viện Kỹ thuật cơng trình đặc biệt, Học viện Kỹ thuật Qn sự, 236 đường Hoàng Quốc Việt, quận Bắc Từ Liêm, Hà Nội, Việt Nam Nhận ngày 01/04/2020, Sửa xong 21/04/2020, Chấp nhận đăng 04/05/2020 Tóm tắt Bài báo trình bày kết nghiên cứu thực nghiệm làm việc móng bè cọc cát chịu tải trọng nén thẳng đứng Móng cọc mơ hình gồm ba cọc, có khơng có cọc xiên Móng làm việc móng bè cọc đáy bè tiếp xúc với đất làm việc móng nhóm cọc bè cọc không tiếp xúc với đất Nền đất sử dụng thí nghiệm cát khơ có độ chặt tương đối 80% Từ kết thực nghiệm rút kết luận sau: Móng bè cọc có sức kháng lớn nhiều so với móng nhóm cọc tương ứng; Sức kháng móng cọc có cọc xiên lớn sức kháng móng cọc khơng có cọc xiên tương ứng; Bè cọc không tham gia đáng kể vào chịu lực mà cịn đóng vai trò quan trọng tương tác bè-đất-cọc, truyền tải trọng từ bè xuống đất giúp tăng sức kháng cọc móng bè cọc so với móng nhóm cọc; Sức kháng cọc, bao gồm sức kháng mũi sức kháng ma sát, thay đổi theo chuyển vị lún móng phụ thuộc vào loại móng vị trí cọc móng Từ khố: móng bè cọc; nhóm cọc; thí nghiệm gia tải đứng; cọc xiên; tương tác; cát khô EXPERIMENTAL STUDY ON PERFORMANCE OF PILED RAFT FOUNDATION IN SAND SUBJECTED TO VERTICAL COMPRESSIVE LOAD Abstract This paper presents experimental results on performance of piled raft foundation in sand subjected to vertical compressive load Model pile foundations included three piles, with or without batter piles They were piled raft foundations if the raft was in contact with the model ground while they were pile group foundations if the raft was not in contact with the model ground The model ground was made of dry sand having a relative density of 80% The following conclusions are derived from the experimental results: Piled raft foundations have considerably larger resistance than the corresponding pile group foundations; The resistance of the foundations with batter piles is larger than that of the foundations without batter piles; The raft not only shares the load but also plays an important role in raft-soil-pile interaction, the pressure transferred from the raft to the ground increased the resistance of the piles in piled rafts; Pile resistances, including pile tip resistance and pile shaft resistance, change according with settlement of the foundation and depend on foundation type as well as the location of the piles Keywords: piled raft; pile group; vertical load test; batter pile; interaction; dry sand https://doi.org/10.31814/stce.nuce2020-14(2V)-03 c 2020 Trường Đại học Xây dựng (NUCE) Giới thiệu Trong năm gần đây, nước có cơng nghệ xây dựng phát triển, móng bè cọc sử dụng ngày rộng rãi cho cơng trình xây dựng xem biện pháp tốt ∗ Tác giả đại điện Địa e-mail: vuanhtuan@mta.edu.vn (Tuấn, V A.) 26 Tuấn, V A / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng giúp giảm độ lún tổng thể độ lún lệch cơng trình [1–3] Trên giới, số cơng trình nghiên cứu thực nghiệm ứng xử móng bè cọc tiến hành [4–7] Các nghiên cứu số làm việc móng bè cọc nhà khoa học giới tiến hành [8–11] Tuy vậy, nghiên cứu chưa giải triệt để tất vấn đề liên quan đến làm việc móng bè cọc ứng xử học loại móng Trong nước, việc áp dụng (thiết kế, thi công) móng bè cọc cơng trình xây dựng mẻ Hiện nước chưa có tiêu chuẩn thiết kế móng bè cọc Các tiêu chuẩn thiết kế móng cọc Việt Nam xét đến làm việc móng nhóm cọc, bỏ qua làmhọc việc cọc làm việc móng bè cọc [12–14] Điều Tạp chí Khoa Cơng nghệbè, Xâymặc dựng dù NUCE 2020 thực tế nhiều móng ISSN 2615-9058 ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu kinh tế phương án thiết kế móng mơi trường khối lượng vật liệu sử dụng thi công cọc tăng Cho đến nay, nghiên cứu nước ứng xử 2.1 Móng mơ hình: học nói riêng làm việc móng bè cọc nói chung cịn tương đối hạn chế, số lượng nội Hình dung thể kích cứu thước móng mơ hình sử dụng nghiên cứu nghiên Các mô hình móng sử dụng nghiên cứu khác tác giả [7] Mục đích nghiên cứu nhằm so sánh ứng xử học loại móng khác Bè móng làm từ dura có mơ đun đàn hồi 68,67 GPa, với kích thước Hình (móng bè cọc có khơng có cọc xiên; móng bè cọc móng nhóm cọc tương ứng) xem bè cứng Móng gồm cọc có khơng có cọc xiên, hoạt động điều kiện đất tải trọng, mà không nhằm mô kết cấu thực Vì vậy, phạm vi móng nhóm cọc (3PG 3BPG) đáy bè khơng chạm đất, móng bè cọc (3PR báo dừng nghiên cứu thực nghiệm mơ hình kích thước nhỏ mơi trường cát khơ 3BPR) đáy bè chạm đất Trong đó: đồng - 3PG móng nhóm cọc có cọc có cọc thẳng, khơng có cọc xiên; - 3BPG móng nhóm cọc có cọc có cọc xiên; Mơ tả thí nghiệm - 3PR móng bè cọc có cọc có cọc thẳng, khơng có cọc Tạp chí Khoaxiên; học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2020 ISSN 2615 2.1 Móng mơ hình - 3BPR móng bè cọc có cọc có cọc xiên 40 Đơn vị (mm) 20 P1 P2 20 P3 P1 (a) 3PR 3PG P3 P2 (b) 3BPR 3BPG 50 50 120 40 A xia l stra in ga uge 1.1 stra in ga uge Mức3 level Đầu đo biến dạng dọc trục 255 1.1 Mức2 level Mức4 level Mức5 level Mức6 level A xia l stra in ga uge 80 80 285 80 80 She a r 40 30 80 Mức1 level She a r stra in ga uge 240 30 240 35 40 30 80 40 80 40 40 35 40 30 80 Đầu đo biến dạng góc 80 40 40 40 40 40 20 Đơn vị (mm) 20 Hình Kích thước móng mơ hình Hình Kích thước cọc mơ hình vị trí bố trí đầu đo biến dạng Hình Kích thước móng mơ hình Hình Kích thước cọc mơ hình vị trí bố Cọc đầu bịt mơ hình làm từ ống nhơm có chiều dài 285 mm, đường kính trí đầu đo biến dạng Bảng Đặc tính cọc sử dụng thí nghiệm ngồi 20 mm chiều dày thành ống 1.1 mm (Hình 2) Phần 30 mm đầu cọc liên kết cứng với bè móng, chiều dài làm việc cọc 255 mm Khoảng cách Đặc tính Giá trị Hình thể móng mơĐường hình sửlà dụng (mm) nghiên cứu Các mô20 tim cọc, s, 80 mm,hiện bằngkích lần thước đường kính cọc Góc nghiêng cọc xiên kính ngồi，D 15 độ so với phương đứng đunđược đàn hồi cọc,trong Ep, định từcứu thí nghiệm hình móng nàyMơ sửcủa dụng mộtxác nghiên khác Vu cs [7] Bè móng làm1,1 Chiều dày，t (mm) uốn cọc Mơ hình cọc xây dựng dựa sở mơ hình tương tự Iai [15] từ dura có mơ đun đàn hồi 68,67 GPa, với kích thước Hình vàtừcó xem(mm) bè cứng.255 Chiều dàicọc, làmmột việc tính đáythể bè，L Dọc thân cọc bố trí đầu đo biến dạng Để tăng sức kháng ma sát (3PG 3BPG) đáy Móng gồm cọc có khơng có cọc xiên, hoạt động móng nhóm cọc đànđược hồi, Ep (N/mm ) 70267 lớp mỏng cát gắn chặt dọc thân cọc Các đặc tính hình học cơMơ họcđun cọc thể Bảng chạm Hình 3đất, ảnh móngbè mơcọc hình bè khơng vàchụp làcác móng (3PR vàHệ3BPR) đáy 0,31 số Poisson， n bè chạm đất Trong đó: 27 A xia l 120 stra in ga uge 40 40 Mức2 level Mức4 level 40 Đầu đo biến dạng dọc trục She a r Mức3 level Tuấn, V A / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng stra in ga uge Mức1 level 40 Đầu đo biến dạng góc 285 She a r stra in ga uge A xia l stra in ga uge 35 35 40 80 Mức5 level - 3PG móng nhóm cọc có cọc có cọc thẳng, khơng có cọc xiên; - 3BPG móng nhóm cọc có cọc có cọc xiên; Mức6 level - 3PR móng bè cọc có cọc có cọc thẳng, khơng có cọc xiên; - 3BPR móng bè cọc có cọc có cọc xiên Đơn vị (mm) 20 20 Cọc đầu bịt mơ hình làm từ ống nhơm có chiều dài 285 mm, đường kính ngồi 20 mm Kích thước cọc mơliên hìnhkết cứng vị trí bố tríbè đầumóng, đo biếnvì dạng chiều dày thành ống 1,1 mm (Hình 2) Phần 30Hình mm2.đầu cọc với chiều dài làm việc cọc 255 mm Khoảng cách timtính cáccủacọc, 80trong mm,thíbằng lần Bảng Đặc cọc s, sử dụng nghiệm tínhMơ đun đàn hồi cọc, Giá E trịp , đường kính cọc Góc nghiêng cọc xiên 15 độ so với phươngĐặc đứng 20 Đường kính ngồi，D (mm) xác định từ thí nghiệm uốn cọc Mơ hình cọc xây dựng dựa sở mơ hình tương dày，t (mm)Để tăng sức kháng ma sát của1,1 tự Iai [15] Dọc thân cọc bố trí đầuChiều đo biến dạng cọc, 255 Chiều dài làm việc tính từ đáy bè，L (mm) lớp mỏng cát gắn chặt dọc thân cọc Các đặc tính hình học học cọc thể Mô đun đàn hồi, Ep (N/mm2) 70267 Bảng Hình ảnh chụp móng mơ hình 0,31 Hệ số Poisson，n Bảng Đặc tính cọc sử dụng thí nghiệm Đặc tính Giá trị Đường kính ngồi, D (mm) 20 Chiều dày, t (mm) 1,1 Chiều dài làm việc tính từ đáy bè, L (mm) Mô đun đàn hồi, E p (N/mm ) Hệ số Poisson, ν 255 70267 0,31 Hình Ảnh chụp móng mơ hình Hình Ảnh chụp móng mơ hình 2.2 Nền đất mơ hình: Nền đất mơ hình chế tạo từ cát khơ có đặc tính Bảng Đất c độ chặt tương đối, Dr, vào khoảng 80% (rd = 15,04 kN/m3) chế bị vào hộp đấ có kích × 500 mmtính × 530của mm chặt đất, tron Bảng Đặc cátĐể sửkiểm dụngsốt thíđộnghiệm Nền đất mơ hình chế tạo từ cát khơ có thước đặc 800 mm 2.2 Nền đất mơ hình tính Bảng Đất có độ chặt tương đối, Dr , vào khoảng 80% (ρd = 15,04 kN/m3 ) Đặc tính Giá trị chế bị vào hộp đất có kích thước 800 mm × Dung trọng riêng hạt, ρ s (kN/m3 ) 26,17 500 mm × 530 mm Để kiểm sốt độ chặt Dung trọng khơ lớn nhất, ρdmax (kN/m ) 15,74 đất, trình chế bị chia Dung trọng khơ nhỏ nhất, ρdmin (kN/m3 ) 12,45 nhỏ thành 11 lớp đất phân tố (10 lớp dày 50 mm lớp dày 30 mm) Với lớp phân tố, khối Hệ số rỗng lớn nhất, emax 1,103 lượng cát định đổ vào đầm chặt đến Hệ số rỗng nhỏ nhất, emin 0,663 đạt độ chặt tương đối u cầu Trình tự chế bị đất mơ sau: Bước 1: Lần lượt chế bị lớp đất lớp dày 50 mm (tổng chiều dày 250 mm) với độ chặt tương đối 80% Bước 2: Cố định tạm thời móng mơ hình vào vị trí xác định thép vào kẹp Bước 3: Chế bị lớp đất (5 lớp dày 50 mm lớp dày 30 mm) đến đạt chiều dày 530 mm 28 26,17 Dung trọng riêng hạt, rs (kN/m3) 15,74 Dung trọng khô lớn nhất, rdmax (kN/m3) 12,45 Dung trọng khô nhỏ nhất, rdmin (kN/m3) Hệ số rỗng lớn nhất, emax 1,103 Hệ số rỗng nhỏ nhất, emin 0,663 Tuấn, V A / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Biện pháp gia tải: 2.3 Biện pháp gia tải Để gia tải theo phương đứng, sử dụng kích thủy lực điều khiển theo chuyển vị Để gia tải theoGiá phương sửđược dụng lựctạivàtâm điều khiển theo chuyển vị với tốc độ gia ới tốc độ gia tải khoảng mm/phút trị lực đứng, thu từ kích đầu đothủy lực đặt tảiChuyển khoảngvị2lún mm/phút lựcthông đượcqua thu4 đầu đầu đo lực đặt tâm mặt bè móng Chuyển a mặt bè móng móngGiá đượctrịtính đotừ chuyển vị đặt Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng NUCE 2020 ISSN 2615-9058 vị (Hình lún góc bè móng 4).móng tính thơng qua đầu đo chuyển vị đặt góc bè móng (Hình 4) 0 Chuyển vị kế Độ lún, ww(mm) (mm) Settlement, Chuyển vị kế 00 1000 1000 Vertical Load, Tải trọng đứng,VV(N) (N) 2000 3000 4000 2000 3000 4000 5000 5000 3BPR 3BPR 0.1 0,1 0.2 0,2 0.3 0,3 3PR 3PR 10 0.0 0,0 3PG 3PG 0.4 0,4 3BPG 3BPG 0,5 0.5 Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2020 12 0.6 0,6 settlement, Normalised w/D Độ lún tương đối, w/D Kích thủy Kích thủy lựclực Đầu đo đo lực Đầu lực ISSN 2615-9058 Đường cong Tải trọng - Độ lún móng Hình 4.Hình Bố trí4.đầu gianghiệm tải tĩnh theo phương Bốđo trítrong đầu thí đo nghiệm thí gia tải tĩnh đứngHìnhHình Đường cong Tải trọng - Độ lún móng 100 Kết cho thấy 100 móng bè cọc sử dụng cọc xiên (3BPR) có sức kháng độ cứng lớn nhất, tiếp đến90 móng bè cọc thường (3PR), móng 3PR nhóm 3PR cọc có cọc xiên Cọc Sức kháng móng cọc có Hình thể đường cong quan hệ Tải trọng-Độ lún cho(3BPG) trường móng cuốihợp là80 móng nhóm cọc thườngPiles (3PG) Kết thí nghiệm 70 móng cọc có cọc thẳng hình (3PG, 3BPG, 3PR 3BPR) cọc xiên lớn sức kháng 60 Hình thể đường cong quan hệ Tải trọng-Độ lún cho Kết cho thấy ưu thếtrường vượt trộihợp móng móng bèmơ cọc hình so với(3PG, móng nhóm cọc 50 3BPG, 3PR 3BPR) Kết cho thấy bèkháng cọc sử móng dụngbècọc (3BPR) cóhơn sứcnhiều kháng vàsức kháng tươngmóng ứng Sức cọc xiên (3PR 3BPR) lớn so với 40 móng bè cọccủa móng nhóm cọcmóng tương ứng (3PGcọc 3BPG), độ lún móng cọc ln nhỏ độ cứng lớn nhất, tiếp đến thường (3PR), nhóm có cọcvàxiên (3BPG) vàbècuối 30 cọc giá trị tải tương ứng kháng độ lún móng nhóm Raft Bèhơn sức kháng móng nhóm cọc thường (3PG) Sức móng cọc có cọc xiên lớn 20 Cọc piles Hình thể tỉ lệ10phân bố tải đứng cọc bè trường hợp móng 3PR móng cọc có cọc thẳng Raft Bè Hình làmóng kết quảbè tương trườngnhóm hợp móng Nhận thấy,Sức thời điểm Kết cho thấy ưu vượt trội cọcứng vớivớimóng cọc3BPR tương ứng 00sođối 0.0 0.1 cọc 0.2chịu (chiếm 0.3 khoảng 0,4 0.4 bắt đầu gia tải, hầu hết tải trọng 90% tổng tải 0,0 0,2 0,3 0,1 kháng móng bè cọc (3PR 3BPR) lớn nhiều so với sức kháng móng nhómw/D cọc tương Normalised trọng móng) Sau đó, tỉ lệ tải cọc chịuvịgiảm dần khiđối, độ lún tăng có xu hướng Chuyển lúnsettlement, tương w/D Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây3BPG), dựng NUCE 2615-9058 ứng (3PG 2020 độ lún móngổnbèđịnh cọcISSN ln nhỏ độ lún móng nhóm cọc mức khoảng 50% chuyển vị lún tương đối w/D lớn 0,2 Như đề giá trị tải tương ứng Tỉ2lệvềphân bố tải móngđược 3PR cập trênHình mục bước chếđứng bị mơcủa hìnhcọc đất nền,bè, lớptrường đất nềnhợp chế bị sau cố định tạm mơ hình móng phận gá Vì vậy, phần đất 100 100 100 100 đáy bè khó đầm chặt tiếp xúc hồn tồn với đáy bè Chính 90 90 3BPR 3BPR 3PR 3PRvậy, bắt đầu gia 90 tải hầu hết tải trọng móng cọc chịu Khi tải trọng Cọc 80 Piles 80 80 lên móng tăng, độ lún tăng dần khiến cho đáy bè tiếp xúc hoàn toàn với đất, tải Cọc 70 Piles 70 70 trọng phân bố lại cọc bè 60 60 60 Raft Bè Tỉ lệ phânofbốvertical tải đứng load Proportion cọcraft vàand bè (%) piles (%) carried by Tỉ lệ phânofbốvertical tải đứng load Proportion cọcraft vàand bè (%) piles (%) carried by 50 40 30 20 10 00 0.0 0,0 Tỉ lệ phânofbốvertical tải đứng load Proportion cọc bè (%) carried by raft and piles (%) theo phương đứng Kết thí nghiệm Cọc piles Raft Bè 0.1 0.2 0.3 0,2 0,3 0,1 Normalised Chuyển vị lúnsettlement, tương đối, w/D w/D 0.4 0,4 50 50 40 40 30 30 20 20 10 10 00 0.0 0,0 Raft Bè Cọc piles Raft Bè 0.1 0.2 0.3 0,2 0,3 0,1 Normalised settlement, w/D 0.4 0,4 Chuyển vị lún tương đối, w/D ỉ lệ phânofbốvertical tải đứng load oportion cọc bè (%) ried by raft and piles (%) HìnhHình Tỉ6 lệ Tỉ phân bố tảibố đứng cọc bè,và trường hợp móng 3PR Hình Hình Tỉ lệ tải bố đứng cọccủa vàcọc bè, trường hợp móng 3BPR lệ phân tải đứng củavàcọc bè, trường phân Tỉ lệ bố phân tải đứng bè, trường hợp móng 3PR hợp móng 3BPR Hình thể thay đổi tải trọng đầu cọc cọc (cọc P2) cọc 100 100 90 (trung bình P3)trường theo chuyển vị lún3PR tươngHình đối, đối 90 thể tỉ lệ phân bố tải3BPR Hình đứng cọccủa vàcọc bè P1 đốivàvới hợp móng làvới kếttrường hợp m 3BPR 80 80 3PR 3PG Đối với trường hợp móng nhóm cọc (3PG), tải trọng lên cọc tư tương ứng trường Cọc hợp móng 3BPR Nhận thấy, thời điểm bắt đầu gia tải, hầu 70 Piles 70 đồng với giá trị trung bình tải trọng lên cọc bên Còn trường hợp móng 60 29 60 cọc (3PR), tải trọng lên cọc lớn rõ rệt so với giá trị trung bình tải trọng lên 50 50 cọc bên Kết thí nghiệm tải trọng lên cọc móng bè 40 40 lớn rõ rệt so với tải trọng lên cọc tương ứng móng nhóm cọc Lý h 30 30 Raft Bè Cọc 3tượng piles chế chịu lực cọc làm rõ phần tiếp t 20 20 Raft Bè Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2020 Tải Pile trọngload đầu(N) cọc (N) 1200 3PR 3PG 3PG 3PR ISSN 2615-9058 (Cọc giữa) P2 (centre pile) 1000 1000 P1&P3 (edge averaged) (Cọc piles, bên, trung bình) Tuấn, V A / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng 800 Tải Pile trọngload đầu(N) cọc (N) 1200 3PR 3PG 3PG 3PR 1000 1000 Sức kháng huy độngintrong (N) pile (N) each cọc resistance Mobilised hết tải trọng cọc chịu (chiếm khoảng 90% tổng tải trọng móng) Sau đó, tỉ lệ tải cọc chịu giảm dần độ lún tăng có xu hướng ổn định mức600khoảng 50% chuyển vị lún tương đối w/D lớn 0,2 Như đề cập mục 400bước chế bị mơ hình đất nền, lớp đất chế bị sau cố định tạm mơ hình móng phận gá Vì vậy, phần đất 200 đáy bè khó đầm chặt tiếp xúc hồn tồn với đáy bè Chính vậy, bắt đầu gia tải hầu hết tải trọng móng cọc chịu 00 Khi tải trọng lên móng tăng, độ lún tăng 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0,0 0,2 0,3 0,1 dần khiến cho đáy bè tiếp xúc hoàn toàn với đất, tải trọng phân bốsettlement, lại cọc bè 0,4 Normalised w/D Chuyển vị lún tương đối, w/D Hình thể thay đổi tải trọng đầu cọc cọc (cọc P2) cọc bên (trung bình cọc Quan 3PR Tải trọng đầu cọc-Chuyển vị lún tương P1 P3) theo chuyển vị lún tương đối, Hình trường hợp hệ móng 3PG Đối với trường hợp đối móng nhóm cọc (3PG), tải trọng lên cọc tương vớithay giáđổi trị sức trung bìnhhuy tảiđộng trọng lên cọc Hình thểđồng kháng cọc móng 3P bên Cịn trường hợp móng bè theo cọc chuyển (3PR), vịtảilúntrọng lên cọc lớn rõ rệt so với giá trị tương đối, sức kháng ma sát, sức kháng mũi sức khán trung bình tải trọng lên cọc bên Kết nghiệm sức trọng lên tổng đềuthí thể Ở đây, khángtảimũi cọc xác cọc định lực dọc trục c móng bè cọc lớn rõ rệt so với tải trọng lênmức cọc6,tương móng cọc.bằng Lý hiệu cọc sứcứng kháng ma sát đượcnhóm xác định củahiện sức kháng tổng x tượng chế chịu lực củađịnh cáctại cọc làm rõ phần báo mức sức kháng mũi xác định mức (xem Hình 2) Hình 10 thể k Hình thể thay đổi sức kháng động từng3PR cọc móng 3PG theo chuyển vị lún quảhuy tương ứng móng tương đối, sức kháng ma sát, sức kháng mũi sức kháng đềukháng đượcmũi thểcọc Ở nhanh đây, sức Đối với móng 3PG (Hìnhtổng 9), sức tăng chuyển vị lú kháng mũi cọc xác định lực dọc trục cọc mức 6, sức kháng ma sát xác định tương đối tăng từ đến 0,25 Sau sức kháng mũi cọc có xu hướng ổn định chuy Tạp chí Khoa học Cônghiệu nghệcủa Xây sức dựng kháng NUCE 2020 ISSN tổng xác định vịtạitương mức đối vàtừ2615-9058 sức mũiSức xáckháng định ma sát mức (xem 2) trị cực đỉnh 0,25kháng đến 0,40 sau6 tăngHình đến giá Hình 10 thể kết tương ứng củachuyển móngvị3PR lún tương đối khoảng 0,08 có xu hướng giảm dần đến giá trị ổn định 1200 1200 (Cọc giữa) P2 (centre pile) P1&P3 (edge averaged) (Cọc piles, bên, trung bình) 1000 1000 800 800 600 400 200 00 0.0 0,0 0.1 0.2 0.3 0,2 0,3 0,1 Normalised settlement, Chuyển vị lún tương đối, w/D w/D 0.4 0,4 800 800 3PG 3PG P2 bình) P1&3 (trung (averaged) Total Tổng Shaft Ma sát Tip Mũi 600 600 400 400 200 200 00 0.00 0.05 0.10 0,15 0.15 0,20 0.20 0,25 0.25 0.30 0,00 0,05 0,10 0,30 0.35 0,35 0.40 0,40 Normalised settlement, w/D Chuyển vị lún tương đối, w/D Sức huy động trường móng Hình Hình Quan hệ giữahệTải trọng cọc-Chuyển vị lún tương đốiHình Quan Tảiđầu trọng đầu cọc-Chuyển vị Hình kháng Sức kháng huy động cọc, cọc, hợp trường hợp3PG lún tương đối móng 3PG 3PR, Hình thể thay đổi sức kháng huy động từngĐối cọcvới củamóng móng 3PG(Hình 10), sức kháng mũi tăng chuyển vị lún tăn o chuyển vị lún tương đối, sức kháng ma sát, sức kháng mũi sức kháng Đối với móng 3PG (Hình 9), sức kháng mũi cọc tăng nhanh chuyển vị lún tương đối tăng từ ng thể Ở đây, sức kháng mũi cọc xác định lực dọc trục đối từ 0,25 đến 0,40 đến 0,25 Sau sức kháng mũi cọc có xu hướng ổn định chuyển vị tương c mức 6, sức kháng ma sát xác định hiệu sức kháng tổng xác Sức kháng ma sát sau tăng đến giá trị cực đỉnh chuyển vị lún tương đối khoảng 0,08 có xu nh mức sức kháng mũi xác định mức (xem Hình 2) Hình 10 thể kết hướng ả tương ứng mónggiảm 3PR.dần đến giá trị ổn định Đối với móng 3PR, (Hình 10), sức kháng mũi tăng chuyển vị lún tăng Sức kháng ma sát Đối với móng 3PGtăng (Hìnhđến 9), giá sứctrị kháng nhanh vị lún sau cực mũi đỉnhcọc tạităng chuyển vị lúnchuyển tương đối khoảng 0,09 giảm nhẹ ổn định ơng đối tăng từ đến 0,25 Sau sức kháng mũi cọc có xu hướng ổn định chuyển w/D thay đổi phạm vi từ 0,14 đến 0,25 Sau sức kháng ma sát tiếp tục tăng chuyển tương đối từ 0,25 đến 0,40 Sức kháng ma sát sau tăng đến giá trị cực đỉnh vị lún tăng uyển vị lún tương đối khoảng 0,08 có xu hướng giảm dần đến giá trị ổn định huy độngintrong (N) pile (N) each cọc resistance dng Từ kết Hình 10, nhận thấy rõ ràng sức kháng ma sát sức kháng mũi cọc1200 móng bè cọc (3PR) lớn sức kháng ma sát sức kháng mũi móng nhóm cọc 1200 P2 P1&3 (averaged) (3PG) Điều áp lực truyền từ(trung đáybình) bè xuống đất (trong trường hợp móng bè cọc) làm tăng 3PG 3PG Total Tổng 1000 1000 ứng suất đất xung Shaft Ma sátquanh cọc, dẫn đến tăng độ cứng nền, kết làm tăng sức kháng 800 800 600 600 400 400 200 200 Tip Mũi 30 Sức kháng huy động cọc (N) (N) each pile in resistance Mobilised Sức kháng ma sát sau tăng đến giá trị cực đỉnh chuyển vị lún tương đối khoảng 0,09 giảm nhẹ ổn định w/D thay đổi phạm vi từ 0,14 đến 0,25 Sau A /khi Tạpchuyển chí Khoa sức kháng ma sát tiếpTuấn, tục V tăng vịhọc lúnCông tăng.nghệ Xây dựng 1200 1200 1000 1000 800 800 3PR 3PR P2 bình) P1&3 (trung (averaged) Total Tổng Shaft Ma sát Tip Mũi 600 600 400 200 00 0.00 0,05 0.05 0,10 0.10 0,15 0.15 0,20 0.20 0,25 0.25 0,30 0.30 0,35 0.35 0,40 0.40 0,00 Normalised settlement, w/D Chuyển vị lún tương đối, w/D Hình hợp móng móng3PR 3PR Hình10 10.Sức Sứckháng khánghuy huyđộng động trong cọc, cọc, trường trường hợp Từ kết Hình 10, nhận thấy rõ ràng sức kháng ma sát sức kháng cọc móng bè cọc so với móng nhóm cọc Đồng thời, truyền áp lực từ đáy bè xuống mũi cọc móng bè cọc (3PR) lớn sức kháng ma sát sức kháng đất làm cho ứng suất xung quanh cọc (P2) lớn xung quanh cọc bên (P1 mũi móng nhóm cọc (3PG) Điều áp lực truyền từ đáy bè xuống đất vàTạp P3),chí khiến kháng huyXây động củaNUCE cọc lớn sức kháng huy độngISSN cọc bên Khoacho họcsức Công nghệ dựng 2020 2615-9058 (trong trường hợpCác móng cọc) làmcũng tănghồn ứng suất đất xung quanh trường hợp móng bè cọc kếtbèquả toàntrong tương đồng với kết cọc, dẫn nghiên đến tăngvà độcs cứng cứu Unsever [6].của nền, kết làm tăng sức kháng cọc móng bè cọc so với móng nhóm cọc Đồng thời, truyền áp lực từ đáy bè xuống đất làm cho ứng suất xung quanh cọc (P2) lớn xung quanh cọc bên (P1 P3), khiến cho sức kháng huy động cọc lớn sức kháng huy động cọc bên trường hợp móng bè cọc Các kết hoàn toàn tương đồng với kết nghiên cứu Unsever cộng [6] Để minh chứng cho lời giải thích chế truyền tải trọng từ đáy bè xuống đất, tác giả tiến hành mô số phần mềm PLAXIS3D Chi tiết nội dung mô số trình bày tài liệu [16] Hình 11 thể ứng suất chuyển vị lún w= mm (w/D= 0,02) móng 3PG Hình 12 thể kết tương ứng móng 3PR Kết ứng suất đất đáy bè xung quanh cọc trường hợp 3PR lớn đáng kể so với trường hợp 3PG Hình 11 Ứng suất chuyển vị9 lún w = mm (w/D = 0,02), móng 3PG Hình 11 Ứng suất chuyển vị lún w= mm (w/D= 0,02), móng 3PG Để minh chứng cho lời giải thích chế truyền tải trọng từ đáy bè xuống đất, tác giả tiến hành mô số phần mềm PLAXIS3D Chi tiết nội dung mơ số trình bày tài liệu [16] Hình 11 thể ứng suất chuyển vị lún w = mm (w/D = 0,02) móng 3PG Hình 12 thể kết tương ứng móng 3PR Kết ứng suất đất đáy bè xung quanh cọc trường hợp 3PR lớn đáng kể so với trường hợp 3PG 31 Hình 11 Ứng suất chuyển vị lún w= mm (w/D= 0,02), móng 3PG Tuấn, V A / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng Hình 12 Ứng suất chuyển vị lún w = mm (w/D = 0,02), móng 3PR Hình 12 Ứng suất chuyển vị lún w= mm (w/D= 0,02), móng 3PR 4.4.Kết Kếtluận luận Từnhững nghiên cứu rútcác rakết Từ kếtkết quả nghiên cứu này, rút này, luậncác sau:kết luận sau: - Móng bè cọc có sức kháng lớn nhiều so với móng nhóm cọc tương ứng nhờ có tham gia Móng có sức lớnhợp hơncụnhiều songhiên với móng nhóm tương ứng nhờ cùng- chịu tải bè củacọc bè cọc Đối kháng với trường thể cứu này, tỉ lệ cọc mang tải bè cọc cóchiếm tham giađến cọc ĐốiSức vớikháng trường cụ thể củabènghiên từ 10% 50%chịu tổngtải tải trọngbècủa móng hợp cọc móng cọc lớncứu này, sức cọc móng cọc.từ 10% đến 50% tổng tải trọng móng Sức kháng tỉ kháng lệ mang tải bè cọcnhóm chiếm - Đối với hai trường hợp móng bè cọc móng nhóm cọc, sức kháng móng cọc có cọc xiên móng cọccọc lớnkhơng có sức cọc lớncọc sức kháng củabè móng cọckháng xiên tương ứng móng nhóm cọc - Bè cọc đóng vai trị quan trọng chế chịu lực móng bè cọc Bè cọc không tham gia đáng kể vào chịu lực với cọc mà cịn đóng vai trị quan trọng tương tác 10 bè-đất-cọc Chính truyền tải trọng từ bè xuống đất giúp tăng sức kháng cọc móng bè cọc so với móng nhóm cọc - Sức kháng cọc, bao gồm sức kháng mũi sức kháng ma sát, thay đổi theo chuyển vị lún móng; phụ thuộc vào loại móng (móng bè cọc hay móng nhóm cọc) vị trí cọc móng (cọc hay cọc bên) Lời cảm ơn Tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến giáo sư Matsumoto Tatsunori đại học Kanazawa, Nhật Bản góp ý q báu hỗ trợ q trình thực thí nghiệm Tài liệu tham khảo [1] Poulos, H G., Davids, A J (2005) Foundation design for the emirates twin towers, Dubai Canadian Geotechnical Journal, 42(3):716–730 32 Tuấn, V A / Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Xây dựng [2] Poulos, H G., Small, J C., Chow, H (2011) Piled raft foundations for tall buildings Geotechnical Engineering, 42(2):78–84 [3] Long, P D (2010) Piled raft—a cost-effective foundation method for high-rises Geotechnical Engineering, 41(1):149 [4] Matsumoto, T., Fukumura, K., Pastsakorn, K., Horikoshi, K., Oki, A (2004) Experimental and analytical study on behaviour of model piled rafts in sand subjected to horizontal and moment loading International Journal of Physical Modelling in Geotechnics, 4(3):01–19 [5] Yamashita, K., Yamada, T., Hamada, J (2011) Investigation of settlement and load sharing on piled rafts by monitoring full-scale structures Soils and Foundations, 51(3):513–532 [6] Unsever, Y S., Matsumoto, T., Shimono, S., Ozkan, M Y (2014) Static cyclic load tests on model foundations in dry sand Geotechnical Engineering, 45(2):40–51 [7] Vu, A.-T., Matsumoto, T., Kobayashi, S.-I., Nguyen, T.-L (2018) Model load tests on battered pile foundations and finite-element analysis International Journal of Physical Modelling in Geotechnics, 18 (1):33–54 [8] Kitiyodom, P., Matsumoto, T (2002) A simplified analysis method for piled raft and pile group foundations with batter piles International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, 26 (13):13491369 ă [9] Unsever, Y S., Matsumoto, T., Ozkan, M Y (2015) Numerical analyses of load tests on model foundations in dry sand Computers and Geotechnics, 63:255–266 [10] Vu, A T., Pham, D P., Nguyen, T L., He, Y (2014) 3D finite element analysis on behaviour of piled raft foundations Applied Mechanics and Materials, 580:3–8 [11] Sơn, N T (2013) Móng bè - cọc (CPRF) - Giải pháp hiệu cho thiết kế nhà cao tầng & siêu cao tầng Việt Nam Tạp chí Khoa Học Cơng Nghệ Xây Dựng (KHCNXD) - ĐHXD, 7(3):84–91 [12] TCVN 10304:2014 Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế [13] TCVN 10400:2015 Cơng trình thủy lợi - Đập trụ đỡ - Yêu cầu thiết kế [14] TCVN 10834:2015 Móng cọc ơng thép dạng cọc đơn dùng cho cơng trình cầu [15] Iai, S (1989) Similitude for shaking table tests on soil-structure-fluid model in 1g gravitational field Soils and Foundations, 29(1):105–118 [16] Vu, A T., Matsumoto, T (2017) Three- dimensional numerical study on the interaction behaviours of pile group and piled raft foundations International Conference Pile, Bali, Indonesia, F2-1-F2-10 33 ... thể cứu này, tỉ lệ cọc mang tải bè cọc cóchiếm tham giađến cọc ĐốiSức vớikháng trường cụ thể củab? ?nghiên từ 10% 50 %chịu tổngtải tải trọngb? ?của móng hợp cọc móng cọc lớncứu này, sức cọc móng cọc. từ... bố tảibố đứng cọc bè, và trường hợp móng 3PR Hình Hình Tỉ lệ tải bố đứng cọccủa v? ?cọc bè, trường hợp móng 3BPR lệ phân tải đứng củav? ?cọc bè, trường phân Tỉ lệ bố phân tải đứng bè, trường hợp móng. .. 3PG móng nhóm cọc có cọc có cọc thẳng, khơng có cọc xiên; - 3BPG móng nhóm cọc có cọc có cọc xiên; Mức6 level - 3PR móng bè cọc có cọc có cọc thẳng, khơng có cọc xiên; - 3BPR móng bè cọc có cọc