Kỷ yếu Hội nghị Sinh viên NCKH 2020 TÍNH TỐN ĐỘ LÚN NHĨM CỌC THEO TCVN 10304:2014 SVTH: Đồn Minh Tâm -XD15/A5 Đặng Đức Hoàng-XD14/A2 Phan Hồng Ngọc-XD14/A2 Phạm Trần Bảo Quyên-XD15/A5 GVHD: TS Phan Tá Lệ Đề tài đạt giải: BA NCKH cấp trường năm 2019 Mở đầu: Ngày nay, việc sử dụng móng cọc phổ biến rộng khắp Mặt khác, biết việc xác định độ lún móng cọc yêu cầu kỹ thuật quan trọng tính tốn thiết kế móng Hiện nay, tiêu chuẩn thiết kế móng cọc hành TCVN 10304-2014 đề cập đến phương pháp để xác định độ lún móng cọc, phương pháp dựa mơ hình khối quy ước phụ thuộc vào góc ma sát đất sử dụng rộng rãi phổ biến Tuy nhiên, phương pháp lại găp nhiều khó khăn đánh giá độ lún có xét đến ảnh hưởng móng lân cận đánh giá độ lún tổng thể cơng trình Vì vậy, việc lựa chọn đề tài “Tính tốn độ lún nhóm cọc theo TCVN 10304-2014” để so sánh khác phương pháp tính lún làm sáng tỏ việc tính tốn độ lún móng có xét đến tương tác cọc liền kề việc đánh giá độ lún đài cọc độ lún tổng thể công trình yêu cầu cần thiết, giúp cho người kỹ sư thiết kế móng lựa chọn phương pháp tính tốn độ lún móng cọc phù hợp Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng cọc nhóm yếu tố ảnh hưởng đến độ lún nhóm cọc: chiều dài cọc, khoảng cách cọc, đường kính cọc hay vật liệu làm cọc Từ đánh giá độ xác phương pháp tiêu chuẩn đề biện pháp làm giảm độ lún cơng trình Tổng quan độ lún độ lún nhóm cọc 1.1 Độ lún cọc đơn Phương pháp dự báo độ lún cọc đơn dựa quan hệ ứng suất biến dạng Độ lún cọc đơn gồm thành phần sau: Sđ = ΔL + sm + sb Trong đó: - ΔL: biến dạng đàn hồi thân cọc; - sm: độ lún cọc tải trọng truyền lên đất mũi cọc (qb) - sb : độ lún cọc tải trọng truyền lên đất dọc thân cọc (fi) Hình Ứng suất chống cắt cọc đơn Phương pháp tính độ lún cọc đơn a Độ lún cọc đơn Việc tính tốn độ lún cọc đơn, xun qua lớp đất với mô đun trượt G1, hệ số poatxong 1 tựa đất xem nửa không gian biến dạng tuyến tính, đặc trưng mơ đun trượt G2 hệ số poatxong 2, thực với điều kiện l Gl 1 d G2 d l chiều dài cọc, d đường kính cọc, theo cơng thức: s Trong đó: ĐT: 0349999106 Email: tamdoan7147@gmail.com N G1l (1) Kỷ yếu Hội nghị Sinh viên NCKH 2020 - N tải trọng thẳng đứng tác dụng lên cọc, tính MN; - hệ số xác định theo công thức: � ' � �'� ' � � 1 (2) Trong đó: � Gl � ' 0,17 �ln �kn � � G2 d � (3) + hệ số tương ứng cọc cứng tuyệt đối (EA=) � l� 0,17 �ln �kn � � d � (4) giống ’ + trường hợp đồng có đặc trưng G1 1 + EA G1l (5) độ cứng tương đối cọc (EA độ cứng thân cọc chịu nén, tính MN) 2,12 1 2,12 (6) + + kn hệ số xác định theo công kn 2,82 3, 78 2,182 thức: (7) (1 ) khi) ( ứng với b Độ lún cọc đơn theo công thức kinh nghiệm Vesic Kinh nghiệm cho thấy độ lún cọc đơn phụ thuộc vào độ lớn tải trọng đường kính cọc Khi móng thiết kế an tồn theo sức chịu tải độ lún cọc đất cát thường nhỏ Trong trường hợp độ lún cọc đơn tính theo kinh nghiệm theo biểu thức Vesic (1977): D QL s 100 AE (8) Trong đó: - D đường kính cọc; - Q tải trọng tác dụng lên cọc; - A diện tích tiết diện ngang cọc; - L chiều dài cọc; - E mô đun đàn hồi vật liệu cọc 1.2 Độ lún nhóm cọc ĐT: 0349999106 Email: tamdoan7147@gmail.com Móng cọc thường cấu tạo nhóm cọc, khoảng cách cọc khơng đủ lớn, hình thành vùng đất xung quanh cọc tượng chồng ứng suất chống cắt ma sát bên sức chống mũi cọc gây (Hình 2) Độ lớn ứng suất vùng chồng ứng suất phụ thuộc vào nhiều yếu tố: khoảng cách cọc; chiều dài cọc; hình dạng cọc; số lượng cọc; độ lớn tải trọng tác dụng vào nhóm cọc tính chất đất xung quanh nhóm cọc… Hiện tượng chồng ứng suất làm suy giảm ma sát cọc - đất sức chống mũi cọc dẫn đến giảm khả chịu lực gia tăng chuyển vị nhóm cọc so với cọc đơn Để giảm ảnh hưởng hiệu ứng nhóm, gia tăng khoảng cách cọc S nhằm giảm độ lớn ứng suất vùng chồng lấn, nhiên điều gây bất lợi cho khả chịu lực đài cọc (nhất dạng đài đơn cột cơng trình) dẫn đến phân phối lực tác dụng vào đầu cọc nhóm khơng đồng đều, thực tế ứng xử nhóm cọc chịu tải hồn tồn khác với ứng xử cọc đơn Hình Vùng chồng ứng suất chống cắt nhóm cọc Phương pháp tính độ lún nhóm cọc a Độ lún nhóm cọc theo phương pháp tương tác Độ lún nhóm cọc tính tốn từ độ lún cọc nhóm, có kể đến tác dụng tương hỗ chúng Độ lún phụ thêm cọc thứ “i” cọc thứ “j” cách cọc “i” khoảng a, chịu tải trọng Nj, bằng: si , j i , j Nj G1l (9) Kỷ yếu Hội nghị Sinh viên NCKH 2020 Trong đó: i , j 0,17 ln i, j kvG1l kv G1l 1 2G2 a 2G2 a (10) kv G1l 1 G a (11) Độ lún cọc thứ “i” nhóm n cọc biết rõ tải trọng tác dụng lên cọc thứ “j” xác định theo công thức: n Nj j 1 G1l si si , j s Ni � i , j (12) Trong đó: Nj n - � j 1 i, j G1l tổng độ lún phụ thêm cọc thứ “i” cọc thứ “j” cách cọc “i” khoảng a, chịu tải trọng Nj ; Độ lún nhóm cọc lấy giá trị trung bình độ lún cọc nhóm b Độ lún nhóm cọc theo mơ hình móng khối quy ước Hình Mơ hình móng khối quy ước Góc ma sát tính tốn trung bình đất II,mt xác định theo công thức: l II ,mt � II ,i i �li (13) Trong đó: + II,mt góc ma sát tính tốn lớp đất có chiều dày l i mà cọc xuyên qua; + li chiều dài đoạn cọc lớp đất thứ “i” ĐT: 0349999106 Email: tamdoan7147@gmail.com Khi xác định độ lún tồn khối móng, trọng lượng riêng khối móng quy ước bao gồm trọng lượng cọc bệ cọc kể đất nằm khối c Độ lún nhóm cọc theo cơng thức kinh nghiệm Vesic Độ lún nhóm cọc sg xác định theo cơng thức Vesic: (14) Trong đó: - Bg chiều rộng nhóm cọc; - D chiều rộng đường kính cọc; - s độ lún cọc đơn tác dụng tải trọng giai đoạn sử dụng cơng trình Các thông số đầu vào: Bảng Thông số đầu vào cọc Cọc Chỉ số Thông số Đơn vị γb 25 kN/m3 Cọc Ec 2.7e7 kPa tròn v 0.25 Bảng Thông số đầu vào đài cọc CK Chỉ số Thông số Đơn vị γb 25 kN/m3 Eb 2.7e7 kPa Đài Df 1.5 m cọc hđ m hđ m Khảo sát độ lún cọc đơn 2.1 Khảo sát đất đồng Bảng Thông số đầu vào lớp đất Lớp Chỉ Bài Bài Đơn vị toán đất số toán γ 18 (kN/m3) Lớp 17 17 độ (dày 0.3 0.3 vô E 10 (MPa) tận) G (MPa) Với nội lực đáy móng N =50T Yêu cầu: Tính độ lún cọc đơn với tỉ số L/d thay đổi tỉ số L/d không đổi Kỷ yếu Hội nghị Sinh viên NCKH 2020 a Nền đất có E = 5MPa a có Cọc có L=10m Nền đất E=10 MPa d= 0,4m b b Cọc có L=15m Hình Đồ thị thể độ lún cọc đơn với tỉ số L/d không đổi với đất đồng c Cọc có L=20m d=0,8m Hình Đồ thị thể độ lún cọc đơn với tỉ thay đổi với đất khác 2.2 Khảo sát đất hai lớp Bảng Thông số đầu vào lớp đất mơ hình Lớp đất Lớp (dày 10m) Lớp (dày 30m) Chỉ số γ E G γ Bài toán Bài toán 17 0,3 17 0.3 17 0,3 10 17 0.3 ĐT: 0349999106 Email: tamdoan7147@gmail.com E 10 G Với nội lực đáy móng N =50T (MPa) (MPa) Yêu cầu: Tính độ lún cọc đơn với Đơn vịtỉ số L/d thay đổi tỉ số L/d không đổi (kN/m độ (MPa) (MPa) (kN/m độ Kỷ yếu Hội nghị Sinh viên NCKH 2020 a Nền đất lớp tốt lớp (G2>G1) b Nền đất lớp tốt lớp (G2