Thông tin tài liệu
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP HỒ CHÍ MINH NGUYỄN THANH TRƯỜNG PHÂN TÍCH MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA CỌC TRONG CƠNG TRÌNH TƯỜNG CHẮN ĐẤT TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG Thành phố Hồ Chí Minh – 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP HỒ CHÍ MINH NGUYỄN THANH TRƯỜNG PHÂN TÍCH MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA CỌC TRONG CƠNG TRÌNH TƯỜNG CHẮN ĐẤT Chun ngành:Kỹ thuật xây dựng Mã số: 8.58.02.01 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS TRƯƠNG QUANG THÀNH Thành phố Hồ Chí Minh - 2018 i LỜI CẢM ƠN Trước tiên, Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành cám ơn đến Thầy Cô Khoa Xây dựng nhiệt tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức quý báu hữu ích suốt q trình học tập Tơi xin gởi lời cám ơn đến Ban giám hiệu, Phòng đào tạo Sau đại học trường Đại học Kiến Trúc Tp.HCM giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi suốt trình học tâ ̣p, nghiên cứu Luận văn Thạc sĩ hoàn thành đảm bảo nội dung thời hạn qui định nhờ phần lớn hướng dẫn tận tình tâm huyết PGS.TS Trương Quang Thành Tôi xin gửi lời tri ân chân thành đến Thầy, người Thầy tận tình hướng dẫn, cung cấp nhiều tài liệu chia sẻ nhiều kiến thức quý báu cho Tôi Tơi xin gửi lời cảm ơn đến Gia đình luôn bên ca ̣nh hỗ trơ ̣ cho Tôi về mo ̣i mă ̣t, lời động viên, thời gian cả giúp đỡ Bên cạnh đó, Tơi cũng xin cảm ơn Đồng nghiệp và bạn lớp Kỹ Thuật Xây Dựng Cơng Trình khóa 2016-2018 ln động viên cho Tơi hồn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn! HỌC VIÊN Nguyễn Thanh Trường ii LỜI CAM ĐOAN Tôi Nguyễn Thanh Trường, thực đề tài luận văn thạc sĩ: “Phân tích số yếu tố ảnh hưởng đến làm việc cọc cơng trình tường chắn đất” xin cam đoan: Luận văn tốt nghiệp cơng trình nghiên cứu thực cá nhân Tôi, thực sở nghiên cứu lý thuyết áp dụng kết nghiên cứu liên quan báo khoa học nước hướng dẫn khoa học PGS.TS Trương Quang Thành Các số liệu, mơ hình tính tốn kết luận văn trung thực, luận văn có thừa kế số kết nghiên cứu trước, đóng góp cá nhân Tơi Tp HCM, ngày 30 tháng 05 năm 2018 Học viên cao học Nguyễn Thanh Trường iii TĨM TẮT Cơng trình tường chắn đất hệ cọc thường sử dụng để chắn giữ khối đất nơi xây dựng có địa chất lớp đất yếu khối đắp cao Dạng cơng trình thường ứng dụng xây dựng kè bảo vệ đất kết hợp chống xói lở bờ sơng Trong xây dựng đường giao thơng người ta ứng dụng để chống đở khối đất sườn dốc bên cạnh đường tơ… Nói chung sử dụng kết cấu tường chắn đất bình thường, khơng đảm bảo mặt kỹ thuật kinh tế xem xét phương án bố trí cọc chống đỡ đáy tường chắn Có nhiều loại tải trọng phân bố chúng khác tác dụng lên kết cấu tường chắn hệ cọc cần phải xác định q trình tính tốn thiết kế Trong luận văn trình bày kết khảo sát thay đổi giá trị mô men uốn theo chiều sâu cọc độ chuyển vị ngang cọc đáy tường trường hợp đặt như: thay đổi góc nghiêng mái đất đắp, thay đổi chiều cao tường chắn loại đất đắp Nội dung phân tích luận văn xem xét cho hai trường hợp: bố trí cọc thẳng đứng cọc xiên đáy tường Kết nghiên cứu thấy thay đổi yếu tố nêu có ảnh hưởng đến làm việc cọc bên cơng trình tường chắn đất Một số nhận xét thu từ kết nghiên cứu tài liệu tham khảo giúp ích cho việc tính tốn thiết kế cơng trình tường chắn đất có cọc chống đỡ MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Tường chắn đất (TCĐ) có cọc chống đỡ ứng dụng xây dựng kè số cơng trình ngành giao thông, cầu đường… lực tác dụng ngang công trình lớn lớp đất đáy TCĐ khơng đủ khả chịu tải Hiê ̣n vấn đề nghiên cứu: “Phân tích số yếu tố ảnh hưởng đến làm việc cọc cơng trình tường chắn đất” quan trọng cần thiết Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu chính: nghiên cứu số yếu tố có ảnh hưởng đến chuyển vị ngang đầu cọc (yo) mô men uốn dọc thân cọc (Mz) Một số yếu tố xem xét phân tích luận văn này: Độ dốc mái đất đắp; chiều cao khối đất đắp sau lưng công trình TCĐ; loại đất đắp sau lưng tường; độ nghiêng cọc bên TCĐ Phương pháp nghiên cứu Tổng hợp kết nghiên cứu tác giả khác có đề tài: áp lực đất lên cơng trình tường chắn, cọc chịu tải trọng ngang Dùng lời giải giải tích để tính tốn kiểm tra chuyển vị nội lực cọc số trường hợp tốn đặt để phân tích Ý nghĩa giá trị thực tiễn đề tài Đề tài: “Phân tích số yếu tố ảnh hưởng đến làm việc cọc cơng trình tường chắn đất.” giúp cho người kỹ sư thiết kế móng có thêm sở lý luận xác việc lựa chọn thông số liên quan đến TCĐ có cọc chống đỡ Giới hạn đề tài Do thời gian thực luận văn có hạn, phạm vi nghiên cứu luận văn dùng lời giải giải tích để tính tốn phân tích, chưa có điều kiện xem xét trường hợp TCĐ có cọc chống đỡ đặt nhiều dạng đất khác Kết nghiên cứu phần lớn dựa vào kết phân tích phương pháp giải tích chưa dùng phần tử hữu hạn (FEM) để so sánh Chưa phân tích đầy đủ hết yếu tố ảnh hưởng đến làm việc TCĐ đặt hệ cọc yếu tố nước ngầm đất, hoạt tải mặt đất, đặc biệt trượt ngang lớp đất yếu có độ dốc lớp đất yếu lớn dẫn đến gãy cọc… CHƯƠNG TỔNG QUAN TƯỜNG CHẮN ĐẤT CÓ CỌC CHỐNG ĐỠ 1.1 Một số vấn đề chung tường chắn đất có cọc chống đỡ Tường chắn kết cấu thường dùng để chắn giữ khối đất sau lưng tường ổn định không bị trượt hình 1.1a; bt hđ bt ĐẤT ĐẮP hđ ĐẤT ĐẮP hm bt hđ ĐẤT ĐẮP hm hm b CỌC THẲNG CỌC XIÊN a) Da ̣ng thiên nhiên; b) Da ̣ng cọc thẳng; c) Da ̣ng cọc xiên Hình 1.1 Các dạng tường chắn đất có mái dốc 1.1.1 Nền đất yếu Nền đất có vai trị quan, ảnh hưởng đến chất lượng tuổi thọ tấ t cả các cơng trình 1.1.2 Sơ lược tường chắn đất 1.1.3 Sơ lược cọc chống đỡ Cọc dùng với nhiều mục đích để gia cố đất Dùng móng cọc gặp đất yếu (bùn, cát chảy…) không chịu trực tiếp tải trọng từ công trình 1.2 Lý thuyết áp lực đất tác dụng lên tường chắn 1.2.1 Sự phân bố áp lực đất Hình 1.8 Đồ thị xác định áp lực đất đắp phẳng lên tường chắn (Giới hạn dùng cho đồ thị cho tường không cao 6m) 1) Vật liệu đắp đất hạt thô không lẫn hạt mịn, thấm mạnh, cát sỏi sạn sạch; 2) Vật liệu đắp đất hạt thơ, có tính thấm nhỏ có lẫn hạt cỡ hạt bụi; 3) Vật liệu đắp cát bụi mịn, vật liệu hạt chứa sét dễ nhận biết, đất tàn tích lẫn đá; 4) Vật liệu đắp sét yếu yếu, bụi hữu cơ, sét bụi 1.2.2 Các nghiên cứu áp lực đất lên tường chắn 1.3 Một số kết nghiên cứu cọc chịu lực đứng ngang 1.3.1 Sức chịu tải cọc 1.3.1.1 Áp lực thẳ ng đứng lên đáy tường 1.3.1.2 Tổng hợp lực nằm khoảng phần ba Sức chịu tải ngang cọc theo TCXD 205:1998 Mô men ngàm đầu cọc tìm từ lo = 0: M max = M ng = MH H O MM (1.14) Trị tính tốn mơ men uốn Mz (kNm) lực cắt Qz (kN) áp lực tính tốn σz (kPa) tiết diện cọc ứng với độ sâu z: M z b2 E b Iy A3 b E b I D3 M C H0 bd D3 Q z b3 E b Iy0 A4 b2 E b I B4 b M C H D4 M H K z z e ( y A1 B1 C1 D1 ) b b b Eb I b Eb I V M lo H n yo HH HM MM z MH l l - Hình 1.15 Chuyển vị cọc chịu tác dụng đồng thời lực đứng, lực ngang mô men 1.4 Một số nhận xét chương (1) Tính tốn tường chắn đất nhiều nhà khoa học nước giới nghiên cứu có kết bước đầu (2) Tùy theo chiều cao khối đất đắp mà áp lực ngang tác dụng lên công trình TCĐ lớn nhỏ khác nhau, lúc có dạng tường chắn đất đặt thiên nhiên, cọc thẳng đứng, cọc xiên (3) Việc tính tốn cơng trình TCĐ hệ cọc có nhiều quan điểm tính tốn khác nhau: xét tổng thể hệ tường chắn đất, đất đắp cọc bên tường chắn làm việc đồng thời mơ phần mềm tính tốn tính tốn đơn giản theo phương pháp tách rời (4) Xác định nội lực chuyển vị cọc đơn sử dụng tiêu chuẩn TCXD 205:1998 CHƯƠNG KHẢO SÁT SỰ THAY ĐỔI ĐỘ CHUYỂN VỊ NGANG VÀ MÔ MEN UỐN TRONG CỌC THẲNG ĐỨNG BÊN DƯỚI CƠNG TRÌNH TƯỜNG CHẮN ĐẤT 2.1 Một số vấn đề thiết kế cơng trình TCĐ có cọc chống đỡ 2.1.1 Giới thiệu chung lý thuyết liên quan Giải pháp tường chắn đặt cọc sử dụng nơi xây dựng có lớp đất yếu chân tường dày không đủ chống đỡ công trình B e C TRỌNG TÂM VỊ TRÍ CỦA R a = DẢI LẶP LẠI ĐỂ PHÂN TÍCH - A R V H a) Mặt cắt ngang b) Mặt đáy tường chắn Hình 2.1 Móng cọc tường chắn 2.1.2 Các bước tính tốn thiết kế chung: Trình tự thiết kế móng cọc TCĐ gồm bước Bước tính tốn chuyển vị ngang đầu cọc mơ men uốn lớn nhất, trình tự chi tiết bước nêu cụ thể mục 1.3.2 chương 2.2 Giới thiệu toán khảo sát chuyển vị ngang mô men uốn cọc cơng trình TCĐ Đặt tốn: trình bày hình vẽ, bảng 2.1.Yêu cầu: Xác định (yo) vị trí đáy tường (Mmax) (Mz) tương ứng với toán: (3) Xác định điểm đặt giá trị tải trọng tác dụng lên đáy tường chắn, cụ thể sau: ∑H =75,59 (kN); ∑V=245,76 (kN); ∑M=414,63 (kNm) (4) Điểm đặt hợp lực cách mép phải chân tường là: 1,687 (m) (5) Độ lệch tâm e = 1,687 – 3/2= 0,187 (m) < B/6 = 0,5 (m) (6) Kiểm tra điều kiện áp lực đáy móng tường chắn tc tc Điều kiện kiểm tra: p tbtc R ; p max 0 1,2 R ; p Với giả thiết cắt dải mét dài để tính tốn Cường độ tính tốn R = 1,1(0.1x1.0x15.5 1.39x1.20x19.64 3.71x5.0) =58.15 (kPa) Áp lực tiêu chuẩn đáy móng tc p max, V tc 6.e 245,76 x0,187 (1 ) (1 ) l.b l 3x1 ptcmax = 113,05 (kPa) > 1,2R = 1,2x58,15 = 69.78 (kPa) ptcmin = 50,79 (kPa) > tc p tc p 113,05 50,79 ptctb = max = 81,92 (kPa) 2 So sánh điều kiện kiểm tra áp lực đáy tường chắn ptcmax > 1,2R; ptcmin > 0; ptctb > R (7) Đề xuất giải pháp sử dụng cọc đóng BTCT tiết diện vng 300 x 300 Bố trí cọc hình 2.4 Tải trọng tác dụng xuống đáy tường ứng với dải 2m tt tt H o 166,3 (kN); M oytt 912,2 (kNm); V 540,7 (kN) o (8) Xác định thông số cọc a) Lựa chọn chiều dài tiết diện cọc Chọn cọc có tiết diện vng d = 0,3m x 0,3m Diện tích tiết diện ngang cọc Ab = 0,09m2 Chiều dài tính tốn cọc: Ltt = 8,5m b) Lựa chọn sơ vật liệu làm cọc Cốt thép AII có Rs =280x103 (kPa); Chọn 4d16 có As =8,04 (cm2) Bê tơng cọc B25 có Rb = 14,5x103 (kPa); Eb = 30x106 (kPa) 0,3m hđ=0,1m 0,15m ht=5,1m ĐẤT ĐẮP 0,3m 0,3m Pv 0,9m 0,3m 0,15m 1,7m V 1m Ph -3.8m 1m 2m ±0.00m H 0,3m 1,2m 1,687m 1,2m 0,3m 3m Hình 2.5 Tường chắn cọc thẳng (9) Xác định sức chịu tải cọc a) Sức chịu tải cực hạn theo tiêu lý đất Rcu c ( cq qb Ab u cf f i li ) Việc tính tốn lập thành bảng sau: Bảng 2.3 Xác đinh ̣ sức chiụ tải của co ̣c Độ Chiều Số Độ sâu fi chặt dày cf Zb (m) (kN/m2) hiệu Li (m) IL 2.1 0,90 1,00 1,70 0,9 3,7 2.2 0,90 1,50 2,95 0,9 5,9 3.1 0,28 2,00 4,70 0,9 30,6 3.2 0,28 2,00 6,70 0,9 33,9 3.3 0,28 2,00 8,70 0,9 35,6 Tổng cộng cf fili (kN/m) 3,33 7,97 55,08 61,02 64,12 191,51 Thay vào công thức: Rcu = 1x (1,0x2600 x 0,09 + 1,2 x 191,51) = 463,81 (kN) Sức chịu tải cho phép cọc: Rc = 265,04 (kN) (10) Kiểm tra sơ số lượng cọc móng V tt 540,7 nc 1,5 = 3,06 (cọc) Rc 265,04 Chọn cọc bố trí mặt hình 2.6 (11) Kiểm tra lực thẳng đứng tác dụng lên cọc: tt tt Điều kiện kiểm tra: Pmax Gc Rc ; Pmin 0 Xác định trọng tâm độ lệch tâm nhóm cọc Trọng tâm nhóm cọc xác định sau: F = 1,2 (m) Độ lệch tâm nhóm cọc ec = F/nc = 1,2/4 = 0,3 (m), lệch phía trái hàng ∑d2 = n1d12 + n2d22 + n3d32 = 2x0,92 + 1x0,32 + 1x1,52 = 3,96 (m2) Ta xét tải trọng thẳng đứng mô men tác dụng lên dải 2m ∑Vtt = 540,7 (kN) ∑M = Vtt.e = 540,7 x 0,113 = 61,02 (kNm) Thành phần thẳng đứng phản lực cọc pttmax = 149,03 (kN) pttmin = 112,05 (kN) > Trọng lượng tính tốn cọc Gctt = nAbLttɣb = 1,1 x 0,09 x 8,5 x 25 = 21,04 (kN) tt p max Gctt = 149,03 + 21,04 = 170,07 (kN) < Rc = 265,04 (kN) Vậy thỏa mãn điều kiện lực thẳng đứng truyền xuống cọc biên d3 1m d2 d1 l1 0,3m 1m 2m F l2 1,2m 1,2m 0,3m 3m Hình 2.6 Trọng tâm nhóm cọc (13) Tính tốn chuyển vị ngang đầu cọc yo mô men uốn lớn cọc Mmax Một số giả định:Liên kết đầu cọc vào đáy móng tường chắn liên kết ngàm Do tiết diện đầu cọc giá trị Ψo = 0; Các cọc đáy tường chịu tải trọng ngang làm việc Như lực ngang tác dụng lên cọc đầu cọc là: HO = 41,06 (kN) 10 Mômen quán tính tiết diện ngang cọc: I = 6,75 x 10-3 (m4) Chiều rộng quy ước cọc: bc = 1,5d + 0.5 = 1,5 x 0,3 + 0,5=0,95 (m) Hệ số biến dạng tính theo cơng thức: αbd = 0,579 (m-1) chiều sâu tính đổi: le = αbdxlc =0,579x8,5 = 4,92 Tra bảng ta có: A0 = 2,441; B0 = 1,621; C0 = 1,751; Chuyển vị ngang cọc lực đơn vị H0 = gây ra: δHH = 0,00062 (m/kN) = 0,62x10-3 (m/kN) Chuyển vị ngang cọc lực đơn vị M0 = gây ra: δHM = δMH = 0,00024 (1/kN) = 0,24x10-3 (m/kN) Góc xoay cọc lực đơn vị H0 = gây ra: δMM = 0,00015(1/kNm) = 0,15x10-3 (1/kNm) Momen ngàm đầu cọc tìm từ lo = theo tài liệu [5]: Mmax = Mng = -66,45 (kNm) Chuyển vị ngang y0 cọc cao trình đáy đài: y0 = H0xδHH + M0xδHM = 45,5x0,62x10-3 + (-72,73) x 0,24 x 10-3 = 0,009 (m) Trị tính tốn mơ men uốn Mz độ sâu z tiết diện cọc sau: Ta có: M z b2 Eb Iy0 A3 b Eb I D3 M C3 H D3 bd Do góc xoay đầu cọc = 0, M z b2 Eb Iy0 A3 M C3 H0 bd D3 Biểu đồ mô men uốn cọc theo độ sâu z hình 2.8 11 Ho Mng Giá trị Mz (kNm) -120 0.0 -80 -40 40 80 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 Độ sâu z(m) 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 Hình 2.8 Biểu đồ Mz với góc mái đất β = 328’ Bảng 2.6 Tổng hợp tính tốn yo Mmax thay đổi góc (β) β ∑H ∑V ∑M e y0 (độ) 328 1021 1337 2000 2551 3113 (kN) 75,59 82,74 87,04 98,53 118,91 155,53 (kN) 245,76 256,11 262,81 277,29 301,17 333,39 (kNm) 414,62 434,08 445,46 474,50 522,24 605,19 (m) 0,1871 0,1949 0,1950 0,2112 0,2340 0,3153 (m) 0,0099 0,0109 0,0114 0,0129 0,0156 0,0204 Mmax (kNm) -66,45 -72,73 -76,51 -86,61 -104,52 -136,71 Nhận xét: Góc mái đất đắp (β) có ảnh hưởng đến chuyển vị ngang (yo) mô men uốn lớn (Mmax) cọc BTCT đáy tường chắn Khi góc (β) lớn (yo) (Mmax) lớn, toán trường hợp yo Mmax góc β = 3113 tăng gấp hai lần so với góc β = 328; Pttmax với tỉ lệ 1,2 lần; Pttmin với tỉ lệ 1,5 lần Từng giai đoạn góc mái đất đắp β có ảnh hưởng tỉ lệ với yo Mmax, β = 1021 đến β = 2000 yo Mmax tăng gấp 2,0 lần so với β = 328, β = 2551đến β = 3121 yo Mmax tăng gấp 2,5 lần so với β = 328; 12 2.4 Khảo sát ảnh hưởng chiều cao tường chắn (ht) đến chuyển vị ngang (yo) mô men uốn lớn (Mmax) cọc Bảng 2.8 Kế t quả tính chuyển vị ngang yo; Mmax thay đổi chiều cao tường (ht) ht (m) 4,5 5,0 5,5 6,0 ∑H (kN) 71,67 87,04 103,90 122,26 ∑V (kN) 238,96 262,81 286,98 311,46 ∑M (kNm) 384,35 445,46 514,63 592,60 e (m) 0,108 0,195 0,293 0,403 yo (m) 0,009 0,011 0,014 0,016 Mmax (kNm) -50,80 -63,00 -76,51 -91,33 Nhận xét: Khi (ht) lớn (yo) (Mmax) lớn, Trong tốn cụ thể trường hợp yo Mmax chiều cao tường ht =6,0 (m) tăng gấp 2,1 lần so với ht =4,5 (m); Pttmax với tỉ lệ 1,2 lần; Pttmin với tỉ lệ 2,0 lần Tỉ lệ chung ht với yo Mmax 1:1,3 2.5 Khảo sát ảnh hưởng loại nhóm đất đắp (β) đến chuyển vị ngang (yo) mô men uốn lớn (Mmax) cọc Tương tự trường hợp tính tốn mục 2.4, 2.5 chương Ta bảng 2.10 Bảng 2.10 Kế t quả tính yo; Mmax thay đổi loại nhóm đất đắp () Mmax Nhóm ∑H ∑V ∑M e yo (kNm) (kN) (kN) (kNm) (m) (m) đất (kN/m ) I 17,28 73,30 244,30 405,51 0,160 0,0096 -64,43 II 19,64 89,33 261,67 420,72 0,108 0,0117 -78,52 III 18,54 112,24 253,58 413,64 0,131 0,0147 -98,66 IV 13,98 235,92 220,00 384,22 0,246 0,0310 -207,38 Nhận xét: Loại nhóm đất đắp () có ảnh hưởng lớn đến chuyển vị ngang (yo) mô men uốn lớn (Mmax) cọc BTCT đáy 13 tường chắn, Trong toán trường hợp yo Mmax loại đất đắp nhóm IV tăng gấp lần so với loại đất đắp nhóm I; Pttmax với tỷ lệ 0,8 lần; Pttmin với tỷ lệ 1,1 lần Tỉ lệ thay đổi loại đất đắp () với yo, Mmax 1:3,7 2.6 Một số kết luận chương (1) Cơng trình tường chắn đất có đáy tường đặt trực tiếp lớp đất có tính chất chịu lực thường không thỏa điều kiện áp lực tiêu chuẩn đất nên sử dụng phương án đóng cọc đáy tường để truyền tải trọng thẳng đứng vào lớp đất tốt sâu (2) Góc mái đất đắp (β) có ảnh hưởng đến chuyển vị ngang mô men uốn lớn cọc BTCT đáy tường chắn Góc mái đất lớn đại lượng tăng, không đáng kể Trong toán cụ thể trường hợp yo Mmax góc β =3113 tăng gấp hai lần so với góc β = 328; Pttmax với tỷ lệ 1,2 lần; Pttmin với tỷ lệ 1,5 lần Tỉ lệ chung góc mái đất đắp (β) với yo Mmax 1:0,2 (3) Chiều cao khối đất đắp có ảnh hưởng đến giá trị chuyển vị ngang mô men uốn lớn cọc BTCT đáy tường chắn Chiều cao tường cao yo Mmax lớn Trong toán cụ thể trường hợp với ht =4,5 (m) ht =6,0 (m) có tỉ lệ tăng 1,33 lần, yo Mmax có tỉ lệ 1,7 lần; Pttmax với tỉ lệ 1,2 lần; Pttmin với tỉ lệ 1,5 lần Tỉ lệ chung ht với yo Mmax 1:1,3 (4) Loại đất đắp sau lưng tường chắn có ảnh hưởng lớn đến yo Mmax Trong toán cụ thể trường hợp loại đất đắp nhóm I với loại đất đắp nhóm IV có tỉ lệ yo Mmax tăng 3,2 lần; Pttmax với tỷ lệ 0,8 lần; Pttmin với tỷ lệ 1,1 lần Trong trường hợp này, loại đất đắp có giảm yo Mmax tăng Chứng tỏa, đất đáy TCĐ yếu (có < 17kN/m3) yo Mmax tăng, trường hợp dùng cọc xiên Cụ thể với loại đất đắp từ nhóm I đến nhóm III có 17kN/m3 tỉ lệ yo Mmax từ 1,0 đến 1,5 lần, loại đất đắp nhóm IV có = 13,98kN/m3 tỉ lệ yo Mmax 3,2 lần 14 CHƯƠNG KHẢO SÁT SỰ THAY ĐỔI CHUYỂN VỊ NGANG VÀ MÔMEN UỐN TRONG CỌC XIÊN BÊN DƯỚI CƠNG TRÌNH TƯỜNG CHẮN ĐẤT 3.1 Giới thiệu chung lý thuyết liên quan VỊ TRÍ CỦA R TRỌNG TÂM a = DẢI LẶP LẠI ĐỂ PHÂN TÍCH - e R V H CÁC CỌC XIÊN Hình 3.1 Móng cọc xiên tường chắn 3.2 Các bước thiết kế tường chắn đất có cọc xiên chống đỡ 3.3 Tính tốn chuyển vị ngang đầu cọc (yo) mô men uốn lớn (Mmax) cọc cho trường hợp bố trí cọc nghiêng 3.3.1 Giới thiệu tốn khảo sát Vì tốn đặt với số liệu hoàn toàn tính tốn chương u cầu đặt đóng cọc xiên, góc nghiêng cọc αc thay đổi giữ nguyên (β), chiều cao tường chắn (ht), nhóm đất đắp () Phân tích tính tốn tải trọng tác dụng lên cọc theo góc nghiêng αc thay đổi tương ứng, tính tốn chuyển vị ngang vị trí đáy tường (yo) Mmax cọc Mz 3.3.2 Phân tích tính tốn Bước 1: Xác định tải trọng dời đáy tường chắn, tác dụng lên cọc Bước 2: Phân tích thành phần tải trọng Bước 3: Kiểm tra lực tác dụng dọc trục cọc nghiêng 15 Điều kiện kiểm tra: Vo Gc Rc (3.3) Bước 4: Tính tốn chuyển vị ngang (yo) mơ men uốn lớn (Mmax) cọc Tính tốn bước hoàn toàn giống chương 3.4 Khảo sát ảnh hưởng góc nghiêng cọc (ac) đến chuyển vị ngang (yo) mô men uốn lớn (Mmax) cọc xiên Giả thiết chiều cao mái dốc lớp đất đắp hđ 0,1m, với số liệu có ta tính tanβ = 0,1/1,65 = 0.06 => β = 3o28; Xét dải mét dài chọn sơ số lượng cọc cọc Tải trọng tác dụng xuống móng theo kết tính tốn chương tt tt tt H 166,3 (kN); M oy 912,2 (kNm); V 540,7 (kN) o o Thành phần thẳng đứng tác dụng lên cọc Pttmax = 149,03 (kN) Pttmin = 112,05 (kN) Tính tốn với góc nghiêng cọc αc = 2 Tải trọng tác dụng lên đầu cọc: Vα = 149,03 (kN); Hα = 41,58 (kN) Tính tốn tải trọng phân bố lên cọc theo góc nghiêng (αc) Lực thẳng đứng dọc theo độ nghiêng cọc Vαv = Vα.cosαc = 148,96 (kN) Vαh = Hα.sinαc = 1,45 (kN) Lực ngang dọc theo độ nghiêng cọc Hαv = Vα.sinαc = 5,2 (kN) Hαh = Hα.cosαc = 41,55 (kN) Tổng lực tác dụng theo độ nghiêng cọc hình 3.5c Vo = Vαv + Vαh = 150,41 (kN) Ho = Hαh - Hαv = 36,36 (kN) Ta tính được: V0 Gctt = 171,45 (kN) < Rc = 265,04 (kN) Thỏa mãn điều kiện lực thẳng đứng truyền xuống dãy cọc biên 16 V V c H Vv Vh c H c Hv Hh Hình 3.5 Phân tích tải trọng tác dụng lên cọc nghiêng Kiểm tra lực thẳng đứng tác dụng lên cọc: Tính tốn chuyển vị ngang đầu cọc yo mơ men uốn lớn cọc Mmax Lực ngang tác dụng lên cọc đầu cọc là: HO = 29,11 (kN) Các số liệu cần tính tốn, giống hồn tồn chương Mơ men ngàm đầu cọc tìm từ lo = 0: Mmax = Mng = -58,09 (kNm) Chuyển vị ngang y0 cọc cao trình đáy đài: y0 = H0x δHH + M0x δHM = 0,0087 (m) Trị tính tốn mơ men uốn Mz độ sâu z tiết diện cọc: Ta có: M E Iy A E I D M C H D z b b Do: = 0, nên: b b M z b2 Eb Iy0 A3 M C3 H0 bd bd D3 Tính tốn cụ thể kết lập cụ thể theo bảng 3.2 Bảng 3.2 Tổng hợp tính tốn yo Mmax thay đổi góc αc αc Ho Vo y0 STT (kN) (kN) (m) () 36,35 150,41 0,0087 25,77 152,58 0,0062 10 15,06 154,01 0,0036 14 4,28 154,68 0,0010 Mmax (kNm) -58,09 -41,18 -24,07 -6,85 17 Nhận xét: Khi giữ nguyên góc mái đất β =338, ht = 5,0m, loại đất đắp = 19,64kN/m3, thay đổi góc nghiêng cọc αc, thấy góc nghiêng cọc αc lớn chuyển vị ngang yo mơ men Mmax nhỏ, với αc =2 với αc =14 tỷ lệ lần, yo tỷ lệ giảm 0,11 lần, Mmax tỷ lệ giảm 0,12 lần 3.5 Khảo sát ảnh hưởng chiều cao tường chắn (ht) đến chuyển vị ngang (yo) mô men uốn lớn (Mmax) cọc xiên Tính tốn tương tự mục 3.4 kết thể biểu đồ 3.11 Hình 3.11 Biểu đồ mối quan hệ giá trị Mz, yo ht với αc tương ứng Nhận xét: Khi giữ nguyên góc mái đất β =1363, loại đất đắp = 19,64kN/m3, thay đổi ht = 6,0m góc nghiêng cọc αc, thấy góc nghiêng cọc αc lớn chuyển vị ngang yo mô men Mmax nhỏ, với αc =2 với αc =14 tỷ lệ lần, yo tỷ lệ giảm 0,33 lần, Mmax tỷ lệ giảm 0,33 lần 3.6 Khảo sát ảnh hưởng loaị nhóm đất đắp (γ) đến chuyển vị ngang (yo) mơ men uốn lớn (Mmax) cọc xiên Tính toán tương tự mục 3.4 kết thể biểu đồ 3.14 18 Hình 3.14 Biểu đồ mối quan hệ giá trị Mz, yo loại nhóm đất đắp (ɣ) với αc tương ứng Nhận xét: Khi giữ nguyên góc mái đất β = 1363, ht = 5,0m Thay đổi loại đất đắp = 13,98kN/m3 góc nghiêng cọc αc, thấy góc nghiêng cọc αc lớn chuyển vị ngang yo mơ men Mmax nhỏ Với αc =2 với αc =14 tỷ lệ lần, yo tỷ lệ giảm 0,36 lần, Mmax tỷ lệ giảm 0,36 lần 3.7 Một số kết luận chương (1) Khi cơng trình tường chắn đất chịu tải trọng ngang lớn đóng cọc xiên để chịu tải trọng ngang tốt (2) Khi giữ nguyên ht, β loại đất đắp Thay đổi góc nghiêng cọc thấy αc lớn chuyển vị yo mô men uốn lớn Mmax nhỏ Với tỉ lệ từ đến lần (3) Khi giữ nguyên góc nghiêng mái đất loại đất đắp Thay đổi chiều cao tường chắn thấy ht lớn chuyển vị yo mơ men uốn lớn Mmax lớn, với tỉ lệ 2,0 lần (4) Khi giữ nguyên β ht Thay đổi loại nhóm đất đắp thấy lớn chuyển vị yo mơ men uốn lớn Mmax lớn Loại nhóm đất đắp có ảnh hưởng lớn đến yo Mmax với tỉ lệ từ 1,5 đến 2,0 lần so với trường hợp thay đổi β ht 19 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Qua kết nghiên cứu chương chương 3, rút kết luận: (1) Đối với tường chắn đất có cọc thẳng đứng: - Khi tường chắn giữ khối đất đắp cao lực ngang đất đắp vào thân tường lớn, sử dụng cọc đáy tường chắn để chịu tải trọng ngang Góc mái đất đắp (β) có ảnh hưởng đến chuyển vị ngang mô men uốn lớn cọc BTCT đáy tường chắn Góc mái đất lớn yo Mmax tăng Trong toán cụ thể trường hợp yo Mmax góc β =3113 tăng gấp hai lần so với góc β = 328; Pttmax với tỷ lệ 1,2 lần; Pttmin với tỷ lệ 1,5 lần Tỉ lệ chung góc mái đất đắp (β) với yo Mmax 1:0,2 Chiều cao khối đất đắp có ảnh hưởng đến giá trị chuyển vị ngang mô men uốn lớn cọc BTCT đáy tường chắn Chiều cao tường ht cao yo Mmax lớn, cụ thể trường hợp với ht =4,5 (m) ht =6,0 (m) có tỉ lệ tăng 1,33 lần, yo Mmax có tỉ lệ 1,7 lần; Pttmax với tỉ lệ 1,2 lần; Pttmin với tỉ lệ 1,5 lần Tỉ lệ chung ht với yo Mmax 1:1,3 Loại đất đắp sau lưng tường chắn có ảnh hưởng lớn đến giá trị chuyển vị ngang yo mô men uốn lớn cọc BTCT đáy tường chắn Mmax Loại nhóm đất đắp nhỏ yo Mmax lớn, cụ thể trường hợp loại đất đắp nhóm I với loại đất đắp nhóm IV có tỉ lệ yo Mmax tăng 3,2 lần; Pttmax với tỷ lệ 0,8 lần; Pttmin với tỷ lệ 1,1 lần (2) Đối với tường chắn đất có cọc xiên: - Khi giữ nguyên chiều cao tường chắn, góc nghiêng mái đất loại đất đắp Thay đổi góc nghiêng cọc thấy αc lớn chuyển vị yo mô men uốn lớn Mmax nhỏ với tỉ lệ từ đến lần 20 - Khi giữ nguyên chiều cao tường chắn ht góc nghiêng mái đất loại đất đắp Thay đổi góc nghiêng mái đất β thấy β lớn chuyển vị yo mô men uốn lớn Mmax lớn với tỉ lệ 2,0 lần - Khi giữ nguyên góc nghiêng mái đất loại đất đắp Thay đổi chiều cao tường chắn thấy ht lớn chuyển vị yo mơ men uốn lớn Mmax lớn, với tỉ lệ 2,0 lần - Khi giữ nguyên góc nghiêng mái đất chiều cao tường chắn Thay đổi loại đất đắp thấy lớn chuyển vị yo mơ men uốn lớn Mmax lớn với tỉ lệ từ đến 20 lần tùy thuộc vào loại nhóm đất yếu tỉ lệ cao Loại nhóm đất đắp có ảnh hưởng lớn đến yo Mmax với tỉ lệ từ 1,5 đến 2,0 lần so với trường hợp thay đổi β ht Kiến nghị - Cần tiếp tục nghiên cứu cho dạng địa chất khác loại cọc khác - Cần tiếp tục mô phần mềm Plaxis để kiểm chứng kết tính tốn so sánh TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS Châu Ngọc Ẩn (2004), Nền móng cơng trình, NXB Xây dựng [2] PGS.TS Châu Ngọc Ẩn (2012), Nền móng, NXB ĐHQG TpHCM [3] PGS.TS Tơ Văn Lận (2016), Nền móng, NXB Xây dựng [4] GS.TS Nguyễn Cơng Mẫn (1998), Kĩ thuật móng (tập 2), NXB Giáo dục [5] GS.TS Phan Trường Phiệt (1994), Áp lực đất tường chắn đất, NXB ĐHQG TpHCM [6] GS.TS Nguyễn Văn Quảng (1996), Nền móng, NXB Xây dựng [7] TCXD 205:1998, Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế [8] TCVN 10304:2014, Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế [9] Alejo González Torrabadella (2013), Numerical analysis of cantilever and anchored sheet pile walls at failure and comparison with methods, Escola de Camins [10].G&P Geotechnics Sdn Bhd (2007), Lessons learnt on stability of a piled retaining wall in weak soils, Kuala Lumpur, Malaysia [11] Ralph B.Peck–Walter E.Hanson Thomas H.Thornburn (1973), Foundation engineering (Second Edition), University of Illinois at Urbana – Champaign [12] Ralph B.Peck (1961), Full-Scale Lateral Load Test of a Retaining Wall Foundation, University of Illinois, U.S.A [13] Terzaghi (1943), Theorical Soil Mechanics, John Willey [14] Nguồn internet ... động viên cho Tơi hồn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn! HỌC VIÊN Nguyễn Thanh Trường ii LỜI CAM ĐOAN Tôi Nguyễn Thanh Trường, thực đề tài luận văn thạc sĩ: “Phân tích số yếu tố ảnh hưởng...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP HỒ CHÍ MINH NGUYỄN THANH TRƯỜNG PHÂN TÍCH MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ LÀM VIỆC CỦA CỌC TRONG... nghiên cứu trước, đóng góp cá nhân Tơi Tp HCM, ngày 30 tháng 05 năm 2018 Học viên cao học Nguyễn Thanh Trường iii TĨM TẮT Cơng trình tường chắn đất hệ cọc thường sử dụng để chắn giữ khối đất nơi
Ngày đăng: 30/10/2021, 09:55
Xem thêm:
