Tính ứng suất cục bộ của đài móng cọc bằng phương pháp phần tử hữu hạn có sử dụng phần tử bậc cao

1 LờI CảM ƠN Luận văn thạc sĩ kỹ thuật chuyên ngành Xây dựng công trình thủy đề tài: Tính ứng suất cục đài móng cọc phương pháp phần tử hữu hạn có sử dụng phần tử bậc cao" hoàn thành với giúp đỡ tận tình Thầy giáo, Cô giáo Khoa Công trình, Phòng đào tạo đại học sau đại học, Trường đại học Thủy lợi bạn bè gia đình, đồng nghiệp Tác giả xin chân thành cảm ơn Thầy giáo, Cô giáo, Gia đình, Bạn bè & Cơ quan đà tạo điều kiện cho tác giả suốt trình học tập thực luận văn tốt nghiệp Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến GS.TS Phạm Ngọc Khánh đà tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn tốt nghiệp Tuy đà có cố gắng định, thời gian lực nghiên cứu nhiều hạn chế, luận văn chắn nhiều thiếu sót, tác giả kính mong Thầy giáo, Cô giáo, Bạn bè Đồng nghiệp góp ý để tác giả tiếp tục học tập nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn! Hà nội, ngày 29 tháng năm 2012 Tác giả Nguyễn Thị Thùy Dương Lời CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu trích dẫn trung thực Các kết nghiên cứu luận văn chưa người công bố công trình khác./ Nguyễn Thị Thùy Dương MụC LụC MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÓNG CỌC VÀ NỀN 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NỀN MÓNG CỦA CÁC CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU 1.2 NỀN NHÂN TẠO 1.2.1 Đệm cát 1.2.2 Nền cọc cát 1.2.3 Nền cọc vôi cọc đất - xi măng 1.2.4 Phương pháp gia tải nén trước [5], [6] 1.3 MÓNG CỌC 12 1.3.1 Phân loại cọc 12 1.3.2 Cọc đóng 13 1.3.3 Nhồi cọc 27 1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN MĨNG CỌC, ĐÀI CỌC HIỆN NAY 28 1.4.1 Tính theo trạng thái giới hạn thứ (về điều kiện cường độ) 29 1.4.2 Tính theo trạng thái giới hạn thứ hai (về điều kiện biến dạng) 37 1.4.3 Tính theo trạng thái giới hạn thứ ba 38 1.4.4 Trình tự thiết kế móng cọc đài thấp 38 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP TÍNH MĨNG VÀ MĨNG CỌC HIỆN HÀNH 33 2.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ỨNG SUẤT BIẾN DẠNG 33 2.1.1 Phương pháp giải tích 33 2.1.2 Các phương pháp số [8] 34 2.1.3 Lựa chọn phương pháp tính cho luận văn 36 2.2 PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN TRONG TÍNH TOÁN KẾT CẤU 37 2.2.1 Nội dung phương pháp phần tử hữu hạn [8], [9], [13] 37 2.2.2 Tính kết cấu theo mơ hình tương thích 47 2.2.3 Giải hệ phương trình 46 2.3 PHẦN TỬ BẬC CAO TRONG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN 47 2.3.1 Khái niệm phần tử bậc cao [8] 47 2.3.2 Hệ tọa độ tự nhiên 47 2.3.3 Phần tử lục diện bậc cao 20 điểm nút 48 2.3.4 Nét thuật tốn chương trình ma trận độ cứng phần tử 59 2.4 PHẦN MỀM TÍNH TỐN 53 CHƯƠNG 3: GIẢI BÀI TOÁN ỨNG SUẤT CỤC BỘ CỦA MÓNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN CÓ SỬ DỤNG PHẦN TỬ BẬC CAO 55 3.1 GIỚI THIỆU CHUNG 55 3.2 TÀI LIỆU ĐỊA CHẤT 58 3.2.1 Lớp – Đất ruộng 58 3.2.2 Lớp - Sét pha dẻo mềm 58 3.2.3 Lớp - Cát hạt nhỏ kẹp hạt mịn, xốp 67 3.2.4 Lớp - Sét pha dẻo cứng, dẻo mềm 68 3.2.5 Lớp - Cát hạt nhỏ kẹp hạt trung chặt vừa 70 3.2.6 Lớp - Cát hạt trung kẹp hạt nhỏ, chặt vừa đến chặt 64 3.2.7 Lớp – Cát hạt thô lẫn cuội sỏi sạn, chặt đến chặt 65 3.3 TÍNH TỐN KẾT CẤU ĐÀI CỌC VÀ CỌC 68 3.3.1 Kết tính tốn 68 3.3.2 Nhận xét 89 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 90 KẾT LUẬN 90 KIẾN NGHỊ 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 - Tài liệu tiếng Việt 84 môc lục hình ảnh Hỡnh 2.1 Mt s dng phn t thường sử dụng 38 Hình 2.2 Thuật tốn giải tốn theo phương pháp phần tử hữu hạn 45 Hình 2.3 Điều kiện không suy biến ma trận K ính toán cho hệ đài móng cọc đà nêu với tải trọng lực dọc N, so sánh kết qủa mức độ phân chia số lượng phần tử đài cọc móng cọc khác để xem xét phát triển ứng suất trường hợp tính toán c 1-1 mã n g c é t M1 76 H×nh 3.3 Hệ đài móng cọc điển hình Hình 3.4 Lực dọc tác động lên hệ đài móng cọc điển hình + Trường hợp 1: tính toán với hệ đài cọc phần tử bậc thấp loại lập phương nút, hàm chuyển vị ứng với nút phần tử (điều kiện biên) dạng chuyển vị dọc theo trục 1, 2, Chia đài cọc tính toán thành 72 phần tử sau: 77 Hình 3.5 Sơ đồ lưới phần tử bậc thấp phân chia đài cọc tính toán + Trường hợp 2: tính toán với hệ đài cọc phần tử bậc cao loại lập phương 16 nút (trên cạnh thuộc mặt mặt phần tử bố trí thêm nút), hàm chuyển vị ứng với nút phần tử (điều kiện biên) dạng chuyển vị dọc quay quanh trục 1, 2, Chia đài cọc tính toán thành 72 phần tử sau: Hình 3.6 Sơ đồ lưới phần tử bậc cao phân chia đài cọc tính toán 78 Kết tính toán kết cấu hệ đài cọc (72 phần tử bậc thấp): 79 80 Kết tính toán kết cấu hệ đài cọc (72 phÇn tư bËc cao): ... sinh ứng suất cục Luận văn đà tính toán cho móng công trình cao tầng thực tế áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn có sử dụng phần tử bậc cao, so sánh với việc áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn có. .. cọc, đài cọc Chương 2, trình bày phương pháp tính móng móng cọc hành Gồm: phương pháp tính toán ứng suất biến dạng, phương pháp phần tử hữu hạn tính toán kết cấu, phần tử bậc cao phương pháp phần. .. cọc (72 phần tử bậc thấp) Hệ đài cọc (72 phần tử bậc cao) ứng suất mặt cắt ngang đài móng theo phương 3-3 Ghi 85 T T Hệ đài cọc (72 phần tử bậc thấp) Hệ đài cọc (72 phần tử bậc cao) ứng suất mặt