Phân tích nền đất dưới móng cọc sâu theo lý thuyết đàn hồi dẻo

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN MẠNH TƯỜNG PHÂN TÍCH NỀN ĐẤT DƯỚI MÓNG CỌC SÂU THEO LÝ THUYẾT ĐÀN HỒI - DẺO Chuyên ngành : ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, THÁNG 12 NĂM 2010 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 CHÂU NGỌC ẨN Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận văn bảo vệ trường Đại Học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày tháng năm 2010 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm : Chủ tịch hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chun ngành CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày tháng năm Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Bộ môn quản lý chuyên ngành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc Tp HCM, ngày tháng 12 năm 2010 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : NGUYỄN MẠNH TƯỜNG Phái : Nam Ngày, tháng, năm sinh : 23/01/1975 Nơi sinh : NAM ĐỊNH Chuyên ngành : ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG MSHV: 09090316 I- TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH NỀN ĐẤT DƯỚI MÓNG CỌC SÂU THEO LÝ THUYẾT ĐÀN HỒI - DẺO II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÍNH TỐN MĨNG CỌC HIỆN NAY CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT DÙNG TRONG TÍNH TỐN NỀN ĐẤT DƯỚI MĨNG SÂU THEO MƠ HÌNH CAMCLAY CHƯƠNG 3: THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC BARRETTE CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG CỌC VÀ ĐẤT NỀN THEO MƠ HÌNH CAMCLAY TRONG PLAXIS CHƯƠNG : PHÂN TÍCH , SO SÁNH KẾT QUẢ TÍNH TỐN THEO MƠ HÌNH CAMCLAY VÀ NÉN TÍNH KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 05/07/2010 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 05/12/2010 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS.TS CHÂU NGỌC ẨN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH PGS.TS CHÂU NGỌC ẨN PGS.TS VÕ PHÁN KHOA QL CHUYÊN NGÀNH TĨM TẮT LUẬN VĂN Tên đề tài :” Phân tích đất móng cọc sâu theo lý thuyết đàn hồi - dẻo” Trong giai đoạn phát triển mạnh mẽ ngành xây dựng, xu tất yếu giải pháp móng móng cọc sâu cơng trình xây dựng dân dụng Phần móng có giá thành ngày cao, điều dẫn tới việc phải tìm phương pháp tính tốn cọc xác, tối ưu phù hợp với thực tế làm việc đất móng cọc Hiện nay, việc tính tốn sức chịu tải cọc có nhiều phương pháp cho kết phân tán Một phương pháp đáng tin cậy phương pháp thử tĩnh trường Tuy nhiên phương pháp tốn nhiều thời gian Trên giới, việc áp dụng phương pháp tính tốn mơ hình tiến tiến thực tế chứng minh phù hợp có khả ứng dụng cao, mơ hình Camclay cải tiến sử dụng lý thuyết đàn hồi - dẻo mô gần lộ trình ứng suất biến dạng đất Tác giả mơ thí nghiệm nén tónh cọc phần mềm Plaxis, đđxem xét so sánh biểu đồ quan hệ tải trọng – chuyển vị với thực tế • Lựa chọn thơng số mơ hình đất để mô trạng thái ứng suất – biến dạng cọc barrette ứng xử đất vùng có biến dạng dẻo cọc phần mềm Plaxis • Từ kết nén tĩnh trường cọc barette, so sánh , đánh giá tìm đắn, hợp lý mơ hình việc áp dụng thiết kế móng sâu SUMMARY OF THESIS Title: “ Analysis of soil under deep pile foundation by elasto-plastics theory ” In the period of strongly developing of construction field, the inevitable trend of a foundation solution is basically deep pile foundation in civil construction Nowadays, the cost of foundation package is higher and higher, therefore need to find out the most accurate and optimal method of calculation in accordance with soil behavior around the deep pile foundation Today, there is many method for the calculation of bearing capacity of piles, but in fact the received results are dispersed One of the most reliable method is standard test method for piles under axial compressive load at construction site However, this method takes high cost and much time All over the world, the application of advanced calculation method and model has been proving the suitable results, one in those is the Modified Camclay Model which uses the elasto-plastics theory to model approximately stress-strain path of soil ground Author models the test for piles under axial compressive load by Plaxis, considering the comparison of load – displacement curve between the calculation and the reality • Choosing soil parameters to model state of stress – deformation of barrette foundation and behavior of soil in elastic deformation area by Plaxis • Base on the results of piles test, comparing, evaluating and finding out a sound and reasonable model applied in design of deep foundation MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Phương pháp phần tử hữu hạn ứng dụng rộng rãi trongviệc thiết kế tính tốn kết cấu phần thân cơng trình sở lý thuyết đàn hồi dẻo tính theo trạng thái tới hạn, đại diện hai quy phạm tính tốn bê tơng cốt thép, BAEL EUROCODE Mỹ, ACI Mức độ tính tốn ứng suất kết cấu buộc vật liệu bê tông cốt thép phải làm việc hiệu Nếu phần móng bị lún lệch giới hạn định gây nội lực phụ nguy hiểm kết cấu Trong trường hợp có ngày nhiều cơng trình gặp cố vừa xây dựng thời gian khai thác chúng, nên phải tìm giải pháp để khắc phục cố Đó tiền đề cho học đất tới hạn đời qua mơ hình Camclay với đóng góp lớn nhà khoa học hàng đầu lĩnh vực học đất Vương quốc Anh Cơ học đất tới hạn cho phép phân tích đầy đủ lộ trình ứng suất – biến dạng đất cố kết thường cố kết trước ứng xử thoát nước, khơng nước với điều kiện gia tải giảm tải theo lộ trình khác phù hợp với thực tế làm việc cơng trình Thêm phát triển khoa học máy tính việc áp dụng tính tốn theo phương pháp phần tử hữu hạn mơ hình đất tiên tiến mang lại cho người thiết kế phương thức để vượt qua khó khăn việc mơ phân tích trường ứng suất – biến dạng toán thời điểm Chúng áp dụng vào cơng tác thiết kế tính tốn đồng thời kết cấu bên đất bên cơng trình với mức độ an tồn tốt Như vậy, tác giả thực đề tài “ Phân tích đất móng cọc sâu theo lý thuyết đàn hồi-dẻo ” phần mềm phần tử hữu hạn Plaxis với mơ hình Camclay để mơ làm việc đất móng cọc barrette để thơng qua tìm hiểu ảnh hưởng thơng số lên tình hình phân bố nội lực cọc ứng suất – biến dạng bên móng Từ kết thu ta hiểu rõ tình hình ứng xử tức thời lâu dài cơng trình nhằm có giải pháp hợp lí tránh cố từ lúc thực thiết kế kĩ thuật MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Đề tài “ Phân tích đất móng cọc sâu theo lý thuyết đàn hồi-dẻo ” thực với mục đích sau : a So sánh phân tích đánh giá mức độ xác, ưu khuyết phương pháp tính tốn móng truyền thống b Áp dụng lý thuyết dẻo tính tốn ứng suất - biến dạng móng cọc barrette việc sử dụng phần mềm Plaxis với mô hình Camclay c So sánh phân tích đánh giá mức độ xác, ưu khuyết phương pháp tính tốn phần tử hữu hạn với kết thí nghiệm nén tĩnh cọc barrete có gắn đầu đo ứng suất biến dạng thân cọc Từ số liệu làm sở kiến nghị việc lựa chọn thơng số hợp lý cho thiết kế móng sâu PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Trong đề tài, tác giả sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm : nghiên cứu lý thuyết dẻo sử dụng phần mềm Plaxis để tính tốn cọc barrette ; đồng thời thơng qua xử lý số liệu thí nghiệm nén tĩnh cọc barrette để làm phân tích, so sánh Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI Đề tài “ Phân tích đất móng cọc sâu theo lý thuyết đàn hồi-dẻo ” mang ý nghĩa khoa học : sử dụng lý thuyết đàn hồi - dẻo mô gần lộ trình ứng suất biến dạng đất GIÁ TRỊ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Trong giai đoạn phát triển mạnh mẽ ngành xây dựng nay, xu tất yếu giải pháp móng móng sâu nói chung móng cọc barrette nói riêng cơng trình xây dựng dân dụng cơng nghiệp Phần móng có giá thành ngày cao, điều dẫn tới việc phải tìm phương pháp tính tốn cọc barrette xác, tối ưu phù hợp với thực tế làm việc đất móng cọc Trên giới, việc áp dụng phương pháp tính tốn mơ hình tiến tiến thực tế chứng minh phù hợp có khả ứng dụng cao Tại Việt Nam, số hạn chế khách quan chủ quan nên việc áp dụng tính tốn cịn chưa phổ biến Mong muốn tác giả có phương pháp xác định thực nghiệm thơng số mơ hình Camclay cở sở lý thuyết dẻo đất để sử dụng cơng tác thiết kế móng cơng trình đạt hiệu cao an tồn mức độ cho phép PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN Trong nội dung nghiên cứu mình, tác giả tập trung vào vấn đề sau : • Nghiên cứu lý thuyết dẻo áp dụng mơ hình Camclay để có nhìn tổng qt lộ trình ứng suất với tính chất điều kiện khác đất • Lựa chọn thơng số mơ hình đất để mơ trạng thái ứng suất – biến dạng cọc barrette ứng xử đất vùng có biến dạng dẻo cọc phần mềm Plaxis • Từ kết nén tĩnh trường cọc barette, so sánh , đánh giá tìm mơ hình hợp lý việc áp dụng thiết kế móng sâu TÀI LIỆU THAM KHẢO Châu Ngọc Ẩn : Cơ học đất Nhà Xuất ĐHQG TP.HCM, 2009 Châu Ngọc Ẩn : Nền móng công trình Nhà xuất Xây dựng, 2009 Võ Phán, Hồng Thế Thao: Phân tích tính tốn móng cọc : Nhà Xuất ĐHQG TP.HCM , 2010 Tran X Tho, Vo Phan & Bui T Son (2002): Study of mechanical behaviour in longterm and short-term bearing capacity of soft clay in Ho Chi Minh City and Mekong Delta Slovak Journal of Civil Engineering, Slovak Republic , Vol X-2002/2, pp 1-9 Võ Phán, Trần Tuấn Anh: So sánh sức chịu tải cọc bê tơng cốt thép dựa vào thí nghiệm phòng trường, Tuyển tập kết Khoa học công nghệ – Viện Khoa học Thủy lợi Miền Nam- Nhà xuất Nông nghiệp , trang 203-208, năm 2001 Vũ Cơng Ngữ, Nguyễn Thái: Móng cọc- Phân tích thiết kế Nhà Xuất Khoa học kỹ thuật,2006 TCXDVN 269: 2002 Phương pháp thí nghiệm tải trọng tĩnh ép dọc trục, 2002 Nguyễn Thanh Nhàn, luận án thạc sĩ: Nghiên cứu phương pháp xác định đặc trưng lý đất yếu khu vực thành phố Hồ Chí Minh sử dụng cho mô hình Camclay”, 2007 Nguyễn Cơng Oanh, luận án thạc sĩ: Sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn phân tích cố móng bè, 2003 10 Trịnh Vĩnh Duy, luận án thạc sĩ: Nghiên cứu thiết kế ứng dụng loại móng sâu cho khu vực quận 2, 2006 11 Nguyễn Vũ Long, luận án thạc sĩ: So sánh hai phương pháp tính toán đất móng sâu (barrette) theo trạng thái giới hạn I, II theo mô hình đất Hooke – MohrCoulomb, 2003 12 Joseph E Bowles, P.E.,S.E : Foundation analysis and design, The McGraw-Hill Companies, Inc 1997 13 R.B.J Brinkgreve et al: PLAXIS – Finite Element Code for Soil and Rock Analyses A.A.ABALKEMA/ ROTT/ BROOKFIELD The Netherlands (hướng dẫn sử dụng Palxis), 2002 14 Joseph E Bowles: Physical and Geotechnical properties of soils, McGRAW – HILL,2006 15 ASTM D1143-1981 Phương pháp thử tiêu chuẩn cho cọc chịu nén tĩnh dọc trục 16 W.F.Chen, E.Mizuno: Nonliner analysis in soil mechanics ELSEVIER, 1990 17 Muni Budhu: Soil mechanics and foundations: John Wiley & Sons, 2007 18 R.O Davis, A.P.S Selvadurai: Plasticity and geomechanics : Cambridge University Press, 2002 19 K.H.Head: Manual of laboratory testing, V1,V2,V3: John Wiley & Sons, 1994 20 Sam Helwany: Applied soil mechanics with ABAQUS applications, John Wiley & Sons, 2007 21 D.M.Wood: Soil behaviour and critical state soil mechanics Cambridge University Press,1994 22 BS8004 : 1986 – Foundations 23 D.M.Wood: Geotechnical modelling, Bristol University , 2004 24 Braja M.DAS: Principles of geotechnical engineering, Thomson learing, INC 25 K Terzaghi, R.B Peck, G Mesri: Soil Mechanics in Engineering practice , John Wiley & Sons, 1996 26 Hai, Sui Yu, Plasticity and Geotechnics, Springer, 2006 27 Harry Tan Siew Ann: Drained and Undrained Analysis and Consolidation Considerations National University of Singapore, 2006 28 Andrew Bond and Andrew Harris Eurocode 7, NXB Taylor & Francis, 2008 ... barrette để làm phân tích, so sánh 3 Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI Đề tài “ Phân tích đất móng cọc sâu theo lý thuyết đàn hồi- dẻo ” mang ý nghĩa khoa học : sử dụng lý thuyết đàn hồi - dẻo mô gần lộ trình... Phân tích đất móng cọc sâu theo lý thuyết đàn hồi- dẻo ” thực với mục đích sau : a So sánh phân tích đánh giá mức độ xác, ưu khuyết phương pháp tính tốn móng truyền thống b Áp dụng lý thuyết dẻo. .. MSHV: 09090316 I- TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH NỀN ĐẤT DƯỚI MĨNG CỌC SÂU THEO LÝ THUYẾT ĐÀN HỒI - DẺO II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÍNH TỐN MĨNG CỌC HIỆN NAY CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT DÙNG