Xác định hệ số ảnh hưởng của ma sát âm đến sức chịu tải của nhóm cọc trong thiết kế móng cọc ở đồng bằng sông cửu long

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG XÁC ÐỊNH HỆ SỐ ẢNH HUỞNG CỦA MA SÁT ÂM ÐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA NHÓM CỌC TRONG THIẾT KẾ MÓNG CỌC Ở ÐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG S K C 0 9 MÃ SỐ: T2013-29 S KC 0 5 Tp Hồ Chí Minh, 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG XÁC ĐỊNH HỆ SỐ ẢNH HƯỞNG CỦA MA SÁT ÂM ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA NHÓM CỌC TRONG THIẾT KẾ MÓNG CỌC Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Mã số: T2013-29 Chủ nhiệm đề tài: KS LÊ PHƯƠNG TP HCM, 11/2013 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA XÂY DỰNG & CƠ HỌC ỨNG DỤNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG XÁC ĐỊNH HỆ SỐ ẢNH HƯỞNG CỦA MA SÁT ÂM ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA NHÓM CỌC TRONG THIẾT KẾ MÓNG CỌC Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Mã số: T2013-29 Chủ nhiệm đề tài: KS LÊ PHƯƠNG TP HCM, 11/2013 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài nước .1 Tính cấp thiết 11 Mục tiêu nghiên cứu 11 Phương pháp nghiên cứu 12 Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài 12 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA MA SÁT ÂM ĐỐI MÓNG CỌC 13 1.1 Giới thiệu chung 13 1.1.1 Hiện tượng ma sát âm .13 1.1.2 Nguyên nhân trường hợp xuất .13 1.1.3 Các trường hợp cần xem xét đến ảnh hường ma sát âm theo quy phạm nước ta 15 1.2 Một số cố cơng trình liên quan đến ma sát âm: .15 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG CỦA MA SÁT ÂM TRONG CỌC ĐƠN 19 2.1 Phân tích lún cố kết .19 2.1.1 Xác đinh độ lún sơ cấp từ thí nghiệm nén cố kết 19 2.1.2 Xác định độ lún sơ cấp theo phương pháp Janbu 19 2.2 Phân tích sức chịu tải cọc đơn phương pháp truyền tải trọng 22 2.2.1 Sức kháng ma sát cọc .22 2.2.2 Sức kháng mũi 23 2.2.3 Sức chịu tải cực hạn 24 2.2.4 Đường cong truyền tải trọng cọc 24 2.2.5 Phân tích độ lún cọc đơn 25 2.3 Phân tích ảnh hưởng ma sát âm cọc đơn .27 CHƯƠNG PHÂN TÍCH ẢNH HƯỞNG MA SÁT ÂM TRONG CỌC ĐƠN VÀ NHÓM CỌC .30 3.1 Xác định ma sát bên cọc từ thí nghiệm thử tĩnh thử động móng cọc cơng trình kho lạnh LPG-Thi Vải 30 3.1.1 Tổng quan địa chất cơng trình 30 3.1.2 Xác định sức chịu tải cực hạn cọc 30 3.2 Xác định ma sát bên đơn vị từ thí nghiệm phịng trường 32 3.2.2 Mơ phân tích ảnh hưởng ma sát âm cọc đơn phương pháp PTHH cho cơng trình kho lạnh LPG – Thị Vải .34 3.2.3 Mô kiểm tra thông số địa chất 35 3.2.4 Nhận xét .36 3.3 Phân tích ảnh hưởng ma sát âm cọc đơn phương pháp PTHH 37 3.3.1 Quy trình mơ 37 3.3.2 Kết phân tích 37 3.3.3 Nhận xét .38 3.4 Phân tích ảnh hưởng ma sát âm đến khả chịu tải cọc đơn phương pháp giải tích 38 3.4.1 Quy trình tính tốn 38 3.4.2 Ứng dụng tính tốn ảnh hưởng ma sát âm cọc đơn cơng trình LPG – Thị Vải 39 3.5 So sánh kết tính tốn giải tích mơ 43 3.6 Mô xác định ảnh hưởng ma sát âm nhóm cọc cơng trình kho lạnh LPG – Thị Vải 43 3.6.1 Đặt vấn đề nghiên cứu 43 3.6.2 Mô ảnh hưởng ma sát âm nhóm cọc 44 3.6.3 Mô ảnh hưởng ma sát âm nhóm cọc 45 3.6.4 Kết phân tích 46 3.6.5 Nhận xét ảnh hưởng ma sát âm nhóm cọc 46 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 48 I Kết luận 48 II Kiến nghị .48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Bảng 2.1 Bảng 2.2 Bảng 2.3 Bảng 3.1 Bảng 3.2 Bảng 3.3 Bảng 3.4 Bảng 3.5 Bảng 3.6 Bảng 3.7 Bảng 3.8 Bảng 3.9 Bảng 3.10 Bảng 3.11 Số liệu tổng hợp nghiên cứu ma sát âm Na uy Các thông số module số loại đất thông thường 21 Giá trị Ks 23 Giá trị Nt theo góc ma sát .24 Thông số cọc thí nghiệm 31 Kết thí nghiệm PDA từ phần mềm Capwap 32 Kết thí nghiệm phòng .32 Bảng kết tính tốn với Ksét=0.9 Kcát=0.7 33 Bảng thống kê địa chất sử dụng mô 34 Kết tính tốn giá trị lực ma sát âm theo độ cố kết .38 Thơng số địa chất sử dụng tính tốn 39 Bảng tính tốn độ lún cố kết cố kết độ cố kết U=95% 40 Tính tốn độ lún cọc .42 Bảng so sánh hai phương pháp phân tích mơ 43 So sánh ảnh hưởng ma sát âm cọc đơn nhóm cọc 47 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH K XÂY DỰNG &CƠ HỌC ƯD CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Tp HCM, ngày 20 tháng 11 năm 2013 THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung: - Tên đề tài: Xác định hệ số ảnh hưởng ma sát âm đến sức chịu tải nhóm cọc thiết kế móng cọc Đồng Bằng Sơng Cửu Long - Mã số: T2013-29 - Chủ nhiệm: KS LÊ PHƯƠNG - Cơ quan chủ trì: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh - Thời gian thực hiện: 1/2013 – 11/2013 Mục tiêu: - Xây dựng mơ hình giải tích tính tốn giá trị lực ma sát âm theo thời gian cố kết đất - Xây dựng phương pháp xác định hệ số nhóm nhóm cọc có xét đến ảnh hưởng ma sát âm Tính sáng tạo: - Đề tài đề xuất phương pháp giải tích xác định ma sát âm cọc đơn theo mức độ cố kết dựa theo nguyên lý truyền tải trọng Fellenius lý thuyết cố kết thấm Terzaghi Đây vận dụng sáng tạo lý thuyết tảng lĩnh vực địa kỹ thuật xây dựng phân tích ảnh hưởng ma sát âm cọc - Ứng dụng phần mềm phần tử hữu hạn Plaxis 3D Foundation xác định hệ số ma sát âm nhóm cọc đóng góp đề tài nghiên cứu ma sát âm nước ta Kết nghiên cứu: - Giá trị ma sát âm tăng nhanh độ cố kết nhỏ 60% gần không đổi độ cố kết đạt 85% trở lên - Trong trường hợp chiều dày lớn đất yếu lớn 40% chiều dài cọc lực kéo xuống ma sát âm gây làm gia tăng lực dọc cọc, giá trị nội lực lớn lớn sức chịu tải theo vật liệu cọc - Đối với nhóm có số cọc nhỏ giá trị lực ma sát âm cọc nhóm khoảng 65-77% giá trị ma sát âm cọc đơn - Đối với nhóm từ cọc trở lên ma sát âm chủ yếu ảnh hưởng đến cọc vị trí biên nhóm, cọc tâm nhóm chịu ảnh hưởng nhỏ Giá trị lực ma sát âm lớn cọc nhóm cọc 40-53% so với giá trị ma sát âm cọc đơn Sản phẩm: - Phương pháp giải tích xác định ma sát âm cọc đơn - Phương pháp mô phần tử hữu hạn xác định ma sát âm nhóm cọc Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết nghiên cứu khả áp dụng: - So sánh kết nghiên cứu với kết thí nghiệm thử tĩnh cọc cho thấy phương pháp giải tích đề xuất phương pháp mơ sử dụng nghiên cứu có độ tin cậy cao dễ dàng áp dụng vào thực tế thiết kế móng cọc nước ta Trưởng Đơn vị (ký, họ tên, đóng dấu) Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên) MỞ ĐẦU Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài nước Ma sát âm tượng phức tạp, có nhiều nhà khoa học cơng bố nghiên cứu ma sát âm theo nhiều trường phái khác Đã có nhiều phương pháp tính tốn ma sát âm đề xuất, phân thành nhóm sau: phương pháp kinh nghiệm (empirical methods), phương pháp truyền tải trọng (load-transfer methods), phương pháp mơ hình phần tử hữu hạn Phương pháp kinh nghiêm đựa thay đổi ứng suất tiếp mặt bên thân cọc, ứng suất tiếp có ma sát âm chia thành thành phần âm dương, phân cách mặt phẳng trung hòa Phương pháp truyền tải trọng sử dụng biểu đồ truyền tải trọng dọc theo thân cọc để phân tích ứng sử cọc nhóm cọc Phương pháp mơ hình đất sử dụng để phân tích mối quan hệ cọc đất đồng thời dựa mơ hình đất Mohr-Coulomb, Camclay… phần mềm phần tử hữu hạn (Abaqus, Plaxis ); Do để có kết luận xác tượng ma sát âm lựa chọn phương pháp tính tốn phù hợp ta cần đánh giá tổng quan nghiên cứu tượng ma sát âm Những kết nghiên cứu xem nghiên cứu mang tính đột phá làm rõ tượng ma sát âm cọc Đó thí nghiệm kích thước thực quan trắc liên tục thời gian dài biến dạng dọc thân cọc đường truyền tải trọng cọc  Bjerrum et al., (1969) [4] Bjerrum L Johannessen cộng ông nhà địa kỹ thuật tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng ma sát âm cọc phương pháp quan trắc lâu dài trường Nhóm nghiên cứu tiến hành đóng quan trắc cọc thép (D300) xuyên vào lớp đá cứng Na uy Hình thể mặt địa chất loại cọc thí nghiệm: Vị trí đặt Telltales Hình Mặt cắt địa chất cọc thí nghiệm  Cọc A: cọc thép tròn rỗng (D300)  Cọc D: cọc thép trịn rỗng (D300) phủ bùn bentonite đóng  Cọc B: cọc thép tròn rỗng (D300) phủ lớp nhựa đường (Bitumen) Các cọc gắn thiết bị theo dõi biến dạng nén cọc (Telltales-[3]) điểm khác dọc thân cọc Biến dạng nén dọc thân cọc chuyển đổi thành lực dọc trung bình Telltales Từ xác định phân phối lực dọc theo thân cọc ảnh hưởng ma sát âm đến cọc Kết thí nghiệm thu sau 18 tháng quan trắc cọc A & B Đường truyền tải tính tốn: fs=0.3x’z Giá trị lực dọc tính tốn từ quan trắc Cọc A Cọc B Vị trí mặt phẳng trung hịa Hình Biểu đồ phân bố ứng suất – Chuyển vị dọc thân cọc – Phân bố lực dọc 36 1000 Tải trọng - kN 2000 3000 4000 10 Độ sâu - m 15 20 25 30 35 40 45 50 GIAI TICH PDA PLAXIS 3D Hình 26 Biểu đồ so sánh đường truyền tải trọng cọc Từ hình 24, 25 ta thấy kết mơ thí nghiệm thực tế có độ chênh lệch nhỏ nên thông số địa chất sử dụng để mô phản ảnh gần ứng xử đất 3.2.4 Nhận xét Thí nghiệm nén tĩnh kết hợp biến dạng dọc thân cọc thí nghiệm cho phép xác định biến dạng, lực dọc, ma sát bên đơn vị dọc thân cọc Nhờ giá trị sử dụng tính tốn phù hợp Nhờ xác định xác ma sát bên đơn vị, kết thí nghiệm dùng để suy khả chịu lực cọc khác có chiều dài đường kính khác với cọc thí nghiệm Đây ưu điểm lớn thí nghiệm thử tĩnh kết hợp đo biến dạng so với thí nghiệm thử tĩnh thơng thường Các thiết bị đo biến dạng mở hướng nghiên cứu ma sát âm móng cọc nước ta: lắp đặt thiết bị thí nghiệm biến dạng dọc thân cọc theo thời gian cố kết Thí nghiệm cung cấp kết thực tế kiểm chứng phương pháp tính tốn Trong đề tài tác giả dừng lại thí nghiệm xác định sức chịu tải cọc Phương pháp phân tích ngược tác giả đề xuất cho kết với độ sai số khơng q lớn so với thí nghiệm nén tĩnh cọc thí nghiệm PDA Sử dụng giá trị 37 ma sát âm huy động xác định chương để phân tích tính tốn ma sát âm cọc chương cho kết phù hợp với thực tế đất 3.3 Phân tích ảnh hưởng ma sát âm cọc đơn phương pháp PTHH 3.3.1 Quy trình mơ Để xác định ảnh hưởng ma sát âm theo mức độ cố kết trung bình ta tiến hành mơ theo quy trình sau Thiết lập điều kiện ban đầu (Initial condition) theo lộ trình K0 Chất tải đất đắp Cho cố kết thời gian t=90 ngày, để kể đến trình cố kết trước thi công cọc Thi công cọc chất tải trọng thử tĩnh để kiểm tra thông số đầu vào sử dụng Chất tải trọng làm việc cọc Cho cố kết với thời gian T1 thời gian đạt độ cố kết U1 3.3.2 Kết phân tích Mơ theo bước trình bày mục 3.3.1.1 với tải trọng làm việc cọc 1500kN đến áp lực nước lỗ rỗng thặng dư=1kPA ta kết hình 27 Tải trọng - kN 1000 2000 3000 4000 10 U=0% U=95% Chiều sâu - m 15 20 25 30 35 40 45 50 Hình 27 Biểu đồ so sánh đường truyền tải cọc trước sau cố kết 38 Bảng 3.6 tổng hợp kết phân tích tính toán hệ số làm việc (HSLV=Pmax/Pvl) cọc hệ số ảnh hưởng (HSAH=Qn/ Pvl) cọc chịu ma sát âm Như tính tốn chương móng cọc cơng trình LPG Thị Vải sức chịu tải cực hạn cọc sức chịu tải theo vật liệu cọc Kết tính tốn minh họa biểu đồ 3.6 Bảng 3.6 Kết tính tốn giá trị lực ma sát âm theo độ cố kết Ut (%) Pmax (kN) Qn (kN) Pvl (kN) HSLV=Pmax/Pvl (%) HSAH=Qn/ Pvl (%) 95% 2909.21 1409.21 2898 100.39% 48.63% 3.3.3 Nhận xét Từ kết mô ta rút số nhận xét sau: giá trị lực ma sát âm lớn cọc đạt 48.7% so với sức chịu tải theo vật liệu, nội lực lớn cọc đạt 100% so với sức chịu tải theo vật liệu Trong trường hợp khả chịu kéo vật liệu làm cọc nhỏ giá trị lực ma sát âm Qn cọc bị phá hủy kéo lực kéo xuống Qn 3.4 Phân tích ảnh hưởng ma sát âm đến khả chịu tải cọc đơn phương pháp giải tích 3.4.1 Quy trình tính toán Từ phương pháp xác định giá trị ma sát âm cọc đơn trình mục 2.4 tác giả đề xuất phương pháp xác định ma sát âm cọc đơn theo mức độ cố kết gồm bước sau: B1: Xác định đường phân phối độ lún độ cố kết trung bình Ui - Chia thành n lớp với chiều dày Li - Xác định ứng suất hữu hiệu phân tố n từ công thức:  '(z, t)    u(z, t) - Xác định độ lún phân tố tổng độ lún theo công thức theo công thức: 39 S  -   1' ln  m   o'   H  Vẽ đường phân phối độ lún độ cố kết trung bình U i B2: Xác định đường truyền tải trọng cọc chịu tải trọng N (không kể đến ảnh hưởng ma sát âm) trình bày mục 2.2.4 - Chia cọc thành n đoạn có chiều dài Li với chiều dày - Xác định sức kháng ma sát đơn vị đoạn cọc - Xác định đường truyền tải trọng cọc B3: Vẽ đường phân bố độ lún cọc theo độ sâu theo đường truyền tải trọng cọc (mục 2.2.5.2) B4: Xác định mặt phẳng trung hòa theo mục 2.3 B5: Xác định giá trị ma sát âm 3.4.2 Ứng dụng tính tốn ảnh hưởng ma sát âm cọc đơn cơng trình LPG – Thị Vải 3.4.2.1 Các thơng số địa chất Từ kết phân tích ngược mục 3.3 ta có thơng số địa chất sau: Bảng 3.7 Thông số địa chất sử dụng tính tốn Thơng số Lớp Lớp Lớp γunsat (kN/m3) 20 15.04 20.5 γsat (kN/m3) 10 5.24 10.96 c (kN/m2) (TN cắt trực tiếp) 3.6 6.3 18.9 φ (0) 27.8 3.2 29.4 c' (kN/m2) (TN nén trục) - 13.18 - φ' (0) - 19.26 - OCR 1 30000 2100 54000 - 21 540 E (kN/m2) m 3.4.2.2 Xác định đường phân phối độ lún Bảng 3.8 trình bày kết tính tốn độ lún cố kết nền đạt độ cố kết 30%, đó: 40  'o – ứng suất hữu hiệu ban đầu chưa có đất đắp  1 – ứng suất tổng sau có đất đắp  uo – áp lực nước lỗ rỗng ban đầu  ut – áp lực nước lỗ rỗng  '1 = 1 – ut: ứng suất hữu hiệu ứng độ cố kết Ut  Si – độ lún phân tố thứ I, xác định từ công thức tính lún dựa lý thuyết Janbu  '  Đối với sét: Sti  ln   ( z' , t )   Li m  o  i Đối với cát: St  ( 1,   0, ) 5m  Si – độ lún độ sâu z: S z  n i i 1 i 1  Sti   Sti Bảng 3.8 Bảng tính tốn độ lún cố kết cố kết độ cố kết U=95% H 3.5 5.5 7.5 9.5 11.5 13.5 15.5 17.5 19.5 21.5 24.5 26.5 28.5 30.5 32.5 34.5 36.5 'o 0.0 10.5 21.0 31.4 41.9 52.4 62.9 73.4 83.8 94.3 110.0 132.0 153.9 175.8 197.7 219.6 241.6 1 70.0 100.5 131.0 161.4 191.9 222.4 252.9 283.4 313.8 344.3 390.0 432.0 473.9 515.8 557.7 599.6 641.6 uo 25.0 45.0 65.0 85.0 105.0 125.0 145.0 165.0 185.0 205.0 235.0 255.0 275.0 295.0 315.0 335.0 355.0 '1 45.00 55.48 65.96 76.44 86.92 97.40 107.88 118.36 128.84 139.32 155.04 177.0 198.9 220.8 242.7 264.6 286.6 Si Sz 188.4 112.6 83.3 66.7 55.8 48.1 42.3 37.7 34.1 30.4 1.3 1.3 1.2 1.1 1.1 1.0 709.3 520.9 408.3 325.0 258.3 202.4 154.3 112.1 74.4 40.3 9.9 8.5 7.3 6.1 5.0 3.9 2.9 41 38.5 40.5 42.5 263.5 285.4 307.3 683.5 725.4 767.3 375.0 395.0 415.0 308.5 330.4 352.3 1.0 1.0 0.9 1.9 0.9 0.0 Kết tính tốn phân bố độ lún thể biểu đồ 4.26 Độ lún - mm 0.0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 600.0 700.0 800.0 10 Độ sâu -m 15 20 U=95% 25 30 35 40 45 Hình 27.1 Biểu đồ phân bố độ lún theo mức độ cố kết 3.4.2.3 Xác định ảnh hưởng ma sát âm cọc đơn theo độ cố kết Bảng 3.9 tính tốn đường truyền tải phân bố độ lún dọc thân cọc đó:  't – ứng suất hữu hiệu độ có kết Ut  'tb – ứng suất hữu hiệu trung bình phân tố  Rs – sức kháng ma sát phân tố cọc dài Li, xác định theo công thức: Rsi  f si  Li  (c'   v'  (1  sin  ') OCR  tan  ' ) Li  Nz – lực dọc cọc  Sei – độ lún đàn hồi đoạn cọc Li 42  Sp – độ lún mũi cọc  Sz – độ lún cọc theo độ sâu Bảng 3.9 Tính tốn độ lún cọc Độ Rsi Nz Nztb Sei Sp Sz 't 'tb sâu m 1.50 25.00 22.50 1500.00 20.19 3.50 45.00 35.00 -59.11 1559.11 1529.55 0.60 19.60 5.50 51.95 48.47 -68.52 1627.63 1593.37 0.62 18.97 7.50 65.94 58.94 -78.66 1706.28 1666.95 0.65 18.32 9.50 79.97 72.96 -86.54 1792.82 1749.55 0.68 17.64 11.50 86.96 83.47 -97.08 1889.90 1841.36 0.72 16.92 13.50 93.87 90.41 -104.99 1994.89 1942.40 0.76 16.16 15.50 107.82 100.84 -110.22 2105.11 2050.00 0.80 15.36 17.50 121.89 114.86 -118.07 2223.18 2164.15 0.85 14.52 19.50 128.92 125.41 -128.61 2351.80 2287.49 0.89 13.62 22.50 135.79 132.36 -204.84 2556.63 2454.21 1.44 12.18 5.07 24.50 157.46 146.62 -141.79 2698.42 2627.52 1.03 11.16 24.70 159.65 158.56 -17.57 2715.99 2707.20 0.11 11.05 26.50 179.38 169.52 167.92 2548.07 2632.03 0.93 10.13 28.50 201.30 190.34 196.55 2351.52 2449.80 0.96 9.17 30.50 223.22 212.26 215.49 2136.03 2243.78 0.88 8.29 32.50 245.14 234.18 235.43 1900.60 2018.32 0.79 7.50 34.50 267.06 256.10 255.37 1645.23 1772.91 0.69 6.81 36.50 288.98 278.02 275.31 1369.91 1507.57 0.59 6.22 38.50 310.90 299.94 295.26 1074.66 1222.28 0.48 5.75 40.50 332.82 321.86 315.20 759.46 917.06 0.36 5.39 42.50 354.74 343.78 335.14 424.32 591.89 0.23 5.16 Giá trị lực ma sát âm hiệu số lực dọc lớn cọc tải trọng tác dụng đầu cọc Vị trí mặt phẳng trung hịa độ sâu: -24.7m Qn  Pmax  P  2715 1500  1215kN Hình 28 thể đường truyền tải trọng cọc chịu ma sát âm phân bố độ lún cọc 43 Tải trọng - kN 1000 Độ lún - mm 2000 3000 50 100 10 Độ sâu -m 15 20 25 30 35 40 45 50 Hình 28 Đường cong truyền tải phân phối độ lún cọc 3.5 So sánh kết tính tốn giải tích mơ Kết tính tốn từ giải tích mô tổng hợp bảng 3.10 Bảng 3.10 Bảng so sánh hai phương pháp phân tích mơ Pmax (kN) Qn (kN) Pvl (kN) HSLV=Pmax/Pvl (%) HSAH=Qn/ Pvl (%) Phương pháp giải tích 2715 1215 2898 93.69% 41.93% Phương pháp mô 2909.21 1409.21 2898 100.39% 48.63% 3.6 Mô xác định ảnh hưởng ma sát âm nhóm cọc cơng trình kho lạnh LPG – Thị Vải 3.6.1 Đặt vấn đề nghiên cứu Mức độ ảnh hưởng ma sát âm cho cọc đơn cơng trình LPG Thị Vải lớn, nhiên cọc BTCT đúc sẵn, sức chịu tải nhỏ nên cọc thường 44 bố trí làm việc theo nhóm, từ tổng kết kết nghiên cứu chương ta thấy ảnh hưởng ma sát âm cọc nhóm khác Để đánh giá mức độ ảnh hưởng ma sát âm nhóm cọc ta tiến hành mơ thử số nhóm cọc thường gặp như: nhóm cọc, cọc 3.6.2 Mô ảnh hưởng ma sát âm nhóm cọc 3.6.2.1 Các thơng số mơ hình Mơ hình nhóm cọc với kích thước hình 29 với bước cọc đơn Vì tính chất đối xứng mơ hình nên ta xét ứng xử cọc (hình 29) Tải trọng tác dụng vào nhóm cọc P=5x1500=7500kN 2.5 1.7 2.5 Hình 29 Mặt bố trí nhóm cọc 3.6.2.2 Kết phân tích Hình 30 thể kết phân tích phân tích ảnh hưởng ma sát âm nhóm cọc trước sau cố kết 45 0.00 0.00 500.00 Tải trọng - kN 1000.00 1500.00 2000.00 2500.00 3000.00 5.00 10.00 Độ sâu - m 15.00 20.00 25.00 30.00 35.00 Pile 1-U=100% Pile 2-U=100% Pile 1-U=0% Pile 2-U=0% 40.00 45.00 50.00 Hình 30 Kết so sánh ma sát âm nhóm cọc trước sau cố kết 3.6.3 Mô ảnh hưởng ma sát âm nhóm cọc Tiến hành mơ hình nhóm cọc với khoảng cách cọc 3D=1.2m với bước cọc đơn Vì tính chất đối xứng mơ hình nên ta xét ứng sử cọc (hình 31) 3.2 1.2 1.2 3.2 Hình 31 Sơ đồ bố trí cọc 46 3.6.4 Kết phân tích Hình 32 thể kết phân tích phân tích ảnh hưởng ma sát âm nhóm cọc trước sau cố kết 500 Tải trọng - kN 1000 1500 2000 2500 3000 10 15 Độ sâu - m 20 25 30 35 40 45 Pile 1-U=100% Pile 2-U=100% Pile 3-U=100% Pile Pile Pile 50 Hình 32 Kết so sánh ma sát âm nhóm cọc trước sau cố kết 3.6.5 Nhận xét ảnh hưởng ma sát âm nhóm cọc Bảng 3.11 so sánh ảnh hưởng ma sát âm cọc đơn nhóm cọc, ta thấy:  Đối với nhóm cọc chênh lệch ma sát âm cọc nhóm 80% so với cọc đơn Các cọc biên cọc độ chênh lệch không đáng kể  Đối với nhóm cọc ma sát âm lớn 54% so với cọc đơn, giá trị ma sát âm giảm dần theo vị trí cọc Đối với cọc tâm móng ma sát âm chiếm 40% so với cọc đơn  Nhóm số cọc nhóm tăng ảnh hưởng ma sát âm đến sức chịu tải nhóm giảm 47 Bảng 3.11 So sánh ảnh hưởng ma sát âm cọc đơn nhóm cọc Nhóm cọc Nhóm cọc Cọc đơn Cọc Cọc Cọc Cọc Cọc Pmax (kN) 2848.11 2472.76 2272.46 2421.36 2203.91 1964.47 Qn (kN) 1326.73 1027.84 885.48 713.51 635.98 527.78 Pvl 2898.00 2898.00 2898.00 2898.00 2898.00 2898.00 Qni/QnĐ (%) 100.00% 77.47% 66.74% 53.78% 47.94% 39.78% Biểu đồ 33 minh họa kết so sánh ảnh hưởng ma sát âm cọc đơn nhóm coc 1200 Lực ma sát âm - kN 77.47% 66.74% 1000 53.78% 800 47.94% 39.78% 600 400 200 Cọc Cọc Cọc Nhóm cọc Qn (kN) 1326.73 Cọc 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Cọc Nhóm cọc Qni/QnĐ (%) 100.00% Hình 33 Biểu đồ so sánh ảnh hưởng ma sát âm nhóm cọc 48 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I Kết luận Đối với cọc bê tông cốt thép đúc sẵn thi công khu vực có chiều dày lớp đất yếu lớn 30% chiều dài cọc giá trị lực ma sát âm cọc đơn trường hợp nguy hiểm 50% sức chịu tải theo vật liệu cọc Phân tích, so sánh ảnh hưởng ma sát âm nhóm cọc ta rút kết luận sau kết luận sau: - Ma sát âm ảnh hưởng lớn cọc biên giảm dần cọc tâm móng nhóm cọc - Số lượng cọc nhiều mức độ ảnh hưởng ma sát âm cọc bên nhỏ - Đối với nhóm có số cọc nhỏ giá trị lực ma sát âm cọc nhóm khoảng 65-77% giá trị ma sát âm cọc đơn - Đối với nhóm từ cọc trở lên ma sát âm chủ yếu ảnh hưởng đến cọc vị trí biên nhóm, cọc tâm nhóm chịu ảnh hưởng nhỏ Giá trị lực ma sát âm lớn cọc nhóm cọc 40-53% so với giá trị ma sát âm cọc đơn II Kiến nghị Từ kết nghiên cứu tác giả đề số kiến nghị sau thiết kế móng cọc chịu ma sát âm: - Hệ số an toàn thiết kế móng cọc chịu ma sát âm trường hợp chiều dày lớp đất yếu lớn 30% chiều dài cọc FS3 Nên sử dụng biện pháp làm giảm ảnh hưởng ma sát âm trường hợp - Khi thiết kế nhóm cọc chịu ma sát âm nên xem cọc làm việc cọc đơn cọc không bao bọc lẫn (số cọc nhóm nhỏ 6) - Khi nhóm cọc chịu ma sát âm từ cọc trở lên ta nên xem xét đến ảnh hưởng cọc chịu ma sát âm làm việc theo nhóm Có thể sử dụng phương pháp mơ phân tích ma sát âm nhóm cọc Do dừng lại so sánh kết phân tích giải tích, mơ với thí nghiệm nén tĩnh trường nên chưa đánh giá hết mức độ xác phương pháp phân tích Tác giả đề xuất số hướng nghiên cứu đề tài sau: - Nghiên cứu ma sát âm với mơ hình cọc thí nghiệm thực có thiết bị đo biến dạng dọc thân cọc tiến hành thí nghiệm quan trắc liên tục thời gian dài để xác định ảnh hưởng ma sát âm cọc theo thời gian 49 - Nghiên cứu quan hệ độ huy động sức kháng bên sức kháng mũi theo độ cố kết theo chuyển vị cọc - Thiết lập phương pháp giải tích xác định ma sát âm nhóm cọc TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Châu Ngọc Ẩn Nền Móng NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2010 [2] Châu Ngọc Ẩn Cơ Học Đất NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2010 [3] Fellenius, B H (2009, November) Basics of Foundation Design Electronic Edition [4] Fellenius, B.H 1999 Recent advances in the design of piles for axial loads, dragloads, downdrag, and settlement Proceedings of a Seminar by ASCE, Wisconsin Section, Appleton, September 25 and 25, 1999, 19 p [5] Fellenius, B H “Unified design of piles and pile groups” Transportation Research Record 1169, National Research Council, Washington, 1988 D C pp 75~82 [6] Fellenius, B.H 1999 Bearing capacity — A delusion? Deep Foundation Institute, Hawthorne, NJ, Proceedings of Annual Meeting, Dearborn, Michigan, October 14 16, 1999, 17 p [7] Gary L Kuhns, P.E “Downdrag in Pile Design: The Positive Aspects of Negative Skin Friction” Proceedings of Conference From Research to Practice in Geotechnical Engineering [8] Okabe, T Large negative friction and friction-free pile methods Proceedings of the 9th International Conference on Soil and Foundations Engineering, Vol 1, Tokyo, Japan, 1977, pp 679-682 [9] Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc - TCXDVN 205-1998 [10] Tiêu chuẩn thiết kế cầu - 22 TCN 272 [11] Vesic.A.S “Design of pile foundations”, National Coporative Hightway Reseach Program Synthesis of practice, pp 42 [12] Tiêu chuẩn quốc gia “TCVN 9393 – 2012 – Cọc – Phương pháp thử nghiệm trường tải trọng tĩnh ép dọc trục Hà Nội 2012 [13] Võ Phán “Các phương pháp khảo sát trường thí nghiệm đất phịng” NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2012 [14] Võ Phán, Hồng Thế Thao “Phân tích tính tốn móng cọc,” NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2010 S K L 0 ... CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG XÁC ĐỊNH HỆ SỐ ẢNH HƯỞNG CỦA MA SÁT ÂM ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA NHÓM CỌC TRONG THIẾT KẾ MÓNG CỌC Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Mã số: T2013-29 Chủ nhiệm... ỨNG DỤNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG XÁC ĐỊNH HỆ SỐ ẢNH HƯỞNG CỦA MA SÁT ÂM ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA NHÓM CỌC TRONG THIẾT KẾ MÓNG CỌC Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Mã số: T2013-29 Chủ nhiệm... 43 3.6.2 Mô ảnh hưởng ma sát âm nhóm cọc 44 3.6.3 Mô ảnh hưởng ma sát âm nhóm cọc 45 3.6.4 Kết phân tích 46 3.6.5 Nhận xét ảnh hưởng ma sát âm nhóm cọc 46 KẾT LUẬN VÀ