7 Những đúng gúp mới của luận ỏn
4.7 Kết luận chương 4
- Trong chương này tỏc giả đó xõy dựng bài toỏn tương tỏc động lực học của cọc và đất nền khi chịu tải trọng động nằm ngang cũng như chịu tải trọng động đất, xột cọc nằm trong nền bỏn khụng gian vụ hạn đàn hồi. Trờn cơ sở đú tỏc giả đó xõy dựng bài toỏn dao động của khối đất và của cọc nằm trong nửa khụng gian đàn hồi với hệ so sỏnh là bài toỏn động lực học của khụng gian vụ hạn đàn hồi khi chịu tải trọng động nằm ngang. Ưu điểm của phương phỏp này là cho phộp kể được điều kiện biờn ở vụ hạn cũng như điều kiện trở khỏng cơ học (điều kiện bức xạ) của cọc đối với đất và do đú khụng cần đặt thờm cỏc hệ số lũ xo, hệ số nhớt như cỏc phương phỏp khỏc.
- Tỏc giả đó dựng lời giải số bằng phương phỏp phần tử hữu hạn với đất là phần tử khối 3 chiều 20 nỳt; cọc như dầm chịu uốn cú xột đến biến dạng trượt ngang và dựng phần tử 2 nỳt đối với chuyển vị, 3 nỳt đối với lực cắt để nghiờn cứu bài toỏn động lực học của cọc.
- Phương phỏp cho phộp xỏc định trực tiếp cỏc tần số dao động cơ bản của hệ tương tỏc giữa cọc đơn và nền khi chịu tải trọng động. Xỏc định đơn giản, đảm bảo độ tin cậy cỏc giỏ trị chuyển vị của cọc.
- Để xột biến dạng dẻo của đất khi chịu tải trọng động đất tỏc giả đó đưa hệ số giảm chấn vật liệu vào trong tớnh toỏn, thấy rằng ảnh hưởng của hệ số giảm chấn vật liệu đến biờn độ dao động là khỏ lớn, đặc biệt tại cỏc tần số dao động riờng.
- Thụng qua lời giải số cho thấy rừ hiện tượng khuếch đại dao động bề mặt khi cú súng Love truyền từ dưới lờn, phự hợp với lý thuyết về truyền súng Love. Để cú được kết quả tin cậy cần phải khảo sỏt nhiều trường hợp khỏc nhau, rồi xử lý thống kờ số liệu mới đưa ra được hệ số khuếch đại dựng trong tớnh toỏn động đất.
- Dựng gia tốc đồ của một trận động đất thật (El Centro 1940) làm thụng số đầu vào để khảo sỏt bài toỏn tương tỏc động lực học của cọc khi chịu tải trọng động đất. Sử dụng tớch phõn chập Duhamel nhận được lời giải trong miền tần số, sau đú biến đổi Fourier nhanh, ngược (IFFT) được kết quả trong miền thời gian.
KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ
* Cỏc kết quả chớnh đạt được:
Như trong phần tổng quan đó trỡnh bày, vấn đề tương tỏc giữa cụng trỡnh và nền đất núi chung, giữa cọc và nền đất núi riờng khi chịu tải trọng nằm ngang cũng như tải trọng động đất là một vấn đề phức tạp chưa được giải quyết một cỏch đầy đủ. Việc xột điều kiện biờn trờn cụng trỡnh cũng như điều kiện biờn ở vụ cựng chưa được xem xột một cỏch thỏa đỏng. Bằng cỏch sử dụng phương phỏp dựng hệ so sỏnh của PPNLCT Gauss trong việc nghiờn cứu bài toỏn tương tỏc giữa cọc và nền đất khi chịu tải trọng nằm ngang cũng như tải trọng động đất, tỏc giả nhận được một số kết quả chớnh như sau:
1. Thụng qua lời giải số bằng phương phỏp phần tử hữu hạn cú thể đưa lời giải Kelvin về lời giải Mindlin, nghĩa là nhận được lời giải của bỏn khụng gian vụ hạn đàn hồi từ lời giải của khụng gian vụ hạn đàn hồi với tải trọng đặt tại vị trớ bất kỳ.
2. Xõy dựng được bài toỏn tương tỏc tĩnh học, tương tỏc động lực học giữa cọc với nền đất khi chịu tải trọng tĩnh, tải trọng động nằm ngang đặt tại vị trớ bất kỳ. Sử dụng phương phỏp phần tử hữu hạn với đất là phần tử khối 3 chiều 20 nỳt; cọc dựng phần tử 2 nỳt đối với chuyển vị, 3 nỳt đối với lực cắt để giải. Phương phỏp này tự động thỏa món điều kiện biờn ở vụ cựng, điều kiện trờn biờn khối đất chứa cọc cũng như điều kiện tiếp xỳc giữa cọc và nền đất, tức là khụng cần đặt thờm cỏc liờn kết phụ như lũ xo, hộp nhớt trờn bề mặt tiếp xỳc giữa cọc- nền đất, trờn biờn của khối đất chứa cọc. Ngoài ra cú thể nghiờn cứu được cỏc thụng số ảnh hưởng đến sự làm việc của cọc như: chiều dài cọc, độ cứng của cọc, cọc đặt trờn lớp đỏ cứng và ảnh hưởng của cọc đến sự làm việc của đất.
3. Trong tớnh toỏn động lực học cụng trỡnh và tớnh toỏn động đất bao giờ cũng xột đến hệ số nhớt cụng trỡnh. Trong luận ỏn này, đối với nền đất tỏc giả khụng dựng hệ số nhớt thụng thường mà dựng hệ số giảm chấn vật liệu (hysteretic damping) hay hệ số ma sỏt khụ (dry friction). Hệ số này cho phộp xột được hiện tượng biến dạng dẻo của nền đất khi cần.
4. Xõy dựng được bài toỏn truyền súng cắt (súng Love) từ nền đất cứng truyền lờn lớp đất phớa trờn bằng cỏch xột đồng thời súng cắt trong mặt phẳng nằm ngang và súng cắt nằm trong mặt phẳng thẳng đứng. Dựa trờn lời giải số của phương phỏp phần tử hữu hạn nghiờn cứu được hiện tượng khuếch đại dao động bề mặt theo phương thẳng gúc với phương truyền súng, phự hợp với lý thuyết về truyền súng Love.
5. Xõy dựng được bài toỏn tương tỏc động lực học của cọc khi chịu tải trọng động đất. Sử dụng tớch phõn chập Duhamel nhận được lời giải trong miền tần số, sau đú biến đổi Fourier nhanh, ngược (IFFT) được kết quả trong miền thời gian. Dựng gia tốc đồ của một trận động đất thật (El Centro 1940) làm thụng số đầu vào để khảo sỏt, xỏc định được cỏc thụng số chuyển vị, mụ men, lực cắt của cọc tại bất kỳ thời gian nào.
6. Dựa trờn ngụn ngữ lập trỡnh Matlab, xõy dựng được cỏc chương trỡnh phần mềm tớnh toỏn phục vụ cỏc trường hợp nghiờn cứu, khảo sỏt: Mstatic1; Kstatic1; MstaticP1; KstaticP1; KstaticPLs; KdynaS; KdynaL; KdynaP; KdynaPE.
* Những vấn đề cần nghiờn cứu tiếp
1. Luận ỏn đó xõy dựng bài toỏn tương tỏc giữa cọc đơn và nền đất khi xem nền đất làm việc trong miền đàn hồi, đõy là cơ sở để mở rộng nghiờn cứu xõy dựng bài toỏn khi xột thờm cỏc tớnh chất đặc biệt của nền đất và cụng trỡnh như: đàn dẻo, đàn nhớt, hiện tượng húa lỏng khi xảy ra động đất, ảnh hưởng của ỏp lực nước lỗ rỗng trong nền đất bóo hũa, hiện tượng “khoảng trống” (GAP) và nghiờn cứu bài toỏn trạng thỏi giới hạn của cọc.
2. Mở rộng nghiờn cứu bài toỏn tương tỏc đồng thời của hệ cọc- đất- cụng trỡnh; nhúm cọc, múng cọc đài cứng, đài mềm; múng cọc đài cao.
DANH MỤC CÁC CễNG TRèNH ĐÃ CễNG BỐ CỦA TÁC GIẢ
1. Ngụ Quốc Trinh (2008), Nghiờn cứu bài toỏn tương tỏc giữa múng nụng và nền
biến dạng, Tạp chớ Cầu đường Việt Nam.
2. Ngụ Quốc Trinh, Vương Văn Thành, Trần Hữu Hà (5/2012). Nghiờn cứu tương
tỏc giữa khối đất với đất nền đàn hồi khi chịu tải trọng tĩnh nằm ngang. Tạp
chớ Cầu đường Việt Nam.
3. Ngụ Quốc Trinh, Vương Văn Thành, Trần Hữu Hà (6/2012). Nghiờn cứu tương
tỏc giữa cọc đơn và đất nền đàn hồi khi chịu tải trọng tĩnh nằm ngang. Tạp chớ
Cầu đường Việt Nam.
4. Ngụ Quốc Trinh, Vương Văn Thành, Trần Hữu Hà (11/2012), Sử dụng lời giải của Mindlin xõy dựng bài toỏn tương tỏc giữa cọc và nền đất đàn hồi khi chịu tải trọng tĩnh nằm ngang, Tuyển tập Hội nghị khoa học vật liệu, kết cấu và cụng nghệ xõy dựng 2012 (MSC2012), Đại học kiến trỳc Hà Nội.
5. Ngụ Quốc Trinh (12/2012), Sử dụng phương phỏp dựng hệ so sỏnh nghiờn cứu bài toỏn tương tỏc giữa cọc và nền đất khi chịu tải trọng tĩnh nằm ngang, Hội
nghị Cơ học toàn quốc lần thứ IX.
6. Ngụ Quốc Trinh (3/2013), Nghiờn cứu bài toỏn truyền súng Love trong nền đất
TÀI LIỆU THAM KHẢO
7. Nguyễn Thựy Anh (2011), Luận ỏn Tiến sĩ kỹ thuật, Lý thuyết tấm cú xột đến biến dạng trượt, Học viện kỹ thuật quõn sự.
8. Chõu Ngọc Ẩn (2009), Nền múng cụng trỡnh. Nhà xuất bản xõy dựng.
9. Phạm Đỡnh Ba, Nguyễn Tài Trung (2010), Động lực học cụng trỡnh. Nhà xuất
bản xõy dựng.
10.Trần Bỡnh (1968), Bài toỏn phi tuyến về uốn ngang của múng sõu. Tập san cơ
học, số IV.
11.Hà Huy Cương (1984), Luận ỏn TSKH, Sử dụng nguyờn lý cực trị Gauss vào cỏc bài toỏn mặt đường cứng sõn bay và đường ụtụ, Đại học MADI-
Mỏtxcơva.
12.Hà Huy Cương (IV/2005), Phương phỏp nguyờn lý cực trị Gauss, Tạp chớ Khoa học và kỹ thuật.
13.Đoàn Văn Duẩn (2011), Luận ỏn tiến sĩ kỹ thuật, Nghiờn cứu ổn định đàn hồi của kết cấu hệ thanh cú xột đến biến dạng trượt, Đại học kiến trỳc Hà Nội.
14.Trần Hữu Hà (2006), Luận ỏn Tiến sỹ kỹ thuật, Nghiờn cứu bài toỏn tương tỏc giữa cọc và nền dưới tỏc dụng của tải trọng, Đại học kiến trỳc Hà Nội.
15.Lờ Anh Hoàng (2004), Nền và múng. Nhà xuất bản xõy dựng.
16.Ngụ Thị Thanh Hương (2011), Luận ỏn Tiến sĩ kỹ thuật, Nghiờn cứu tớnh toỏn ứng suất trong nền đất cỏc cụng trỡnh giao thụng, Học viện kỹ thuật Quõn sự.
17.Nguyễn Bỏ Kế, Nguyễn Tiến Chương, Nguyễn Hiền, Trịnh Thành Huy (2004),
Múng nhà cao tầng, kinh nghiệm nước ngoài. Nhà xuất bản xõy dựng.
18.Nguyễn Văn Khang (1998), Dao động kỹ thuật, Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật. 19.Vũ Cụng Ngữ, Nguyễn Thỏi (2004), Múng cọc –Phõn tớch và thiết kế, Nhà xuất
bản khoa học kỹ thuật.
20.Nguyễn Lờ Ninh (2009), Động đất và thiết kế cụng trỡnh chịu động đất, Nhà
xuất bản xõy dựng.
21.Nguyễn Văn Quảng (2008), Nền múng và tầng hầm nhà cao tầng. Nhà xuất bản xõy dựng.
22.Phan Hồng Quõn (2006), Nền và Múng, Nhà xuất bản Giỏo dục.
23.Lờ Đức Thắng (1998), Tớnh toỏn múng cọc, Nhà xuất bản giao thụng vận tải Hà Nội.
24.Lờ Đức Thắng, Bựi Anh Định, Phan Trường Phiệt (2000), Nền và múng. Nhà
xuất bản giỏo dục.
25.Tiờu chuẩn 22 TCN 221-95, Cụng trỡnh giao thụng trong vựng động đất.
26.Tiờu chuẩn kỹ thuật cụng trỡnh giao thụng, 22 TCN-272-05 (2005), Tiờu chuẩn thiết kế cầu, Nhà xuất bản GTVT.
27.Tiờu chuẩn xõy dựng TCXD 205-1998, Múng cọc- Tiờu chuẩn thiết kế.
28.Tiờu chuẩn xõy dựng Việt Nam, TCXDVN 375:2006 (2006), Thiết kế cụng trỡnh
chịu tải trọng động đất, Nhà xuất bản xõy dựng.
29.Vũ Thanh Thủy (12/2010), Luận ỏn tiến sĩ kỹ thuật, Nghiờn cứu nội lực và chuyển vị của hệ thanh chịu uốn khi xột tới ảnh hưởng của biến dạng trượt.
Đại học Kiến trỳc Hà Nội.
30.Đặng Huy Tỳ (2003), Luận ỏn tiến sĩ kỹ thuật, Nghiờn cứu sự lan truyền của súng chấn động trong mụi trường đất khi hạ cọc, Học viện kỹ thuật quõn sự.
31.Đỗ Ngọc Viện (2011), Luận ỏn tiến sĩ kỹ thuật, Nghiờn cứu tớnh toỏn kết cấu ỏo
đường mềm theo phương phỏp nguyờn lý cực trị Gauss cú xột tới ảnh hưởng của lực ngang, Học viện kỹ thuật quõn sự.
Tài liệu dịch:
32.Bờdukhốp N.I (1978), Cơ sở lý thuyết đàn hồi, lý thuyết dẻo, lý thuyết từ biến, Phan Ngọc Chõu dịch, Nhà xuất bản Đại học và trung học chuyờn nghiệp, Hà Nội.
33.David Key (1997), Thực hành thiết kế chống động đất cho cụng trỡnh xõy dựng, Dịch sang tiếng Việt, Nhà xuất bản xõy dựng.
34.Engon L.E (1974), Phộp tớnh biến phõn. Hoàng Tấn Hưng dịch. Nhà xuất bản
Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
35.Timụsenkụ X.P- X.Vụinụpxki-Krige (1971), Tấm và vỏ. Người dịch, Phạm
thuật, Hà Nội.
Tài liệu tiếng Anh:
36.Agarwal Pankaj, Manish Shrikhande (2006), Earthquake Resistant Design of Structure. PHI Learning Private Limited , New Delhi.
37.American Petroleum Institute (1993) Recommended Practice for Planning, Designing and Constructing Fixed Offshore Platforms. Working Stress Design (PR 2A-WSD). Official publication, American Petroleum Institute, Production
Department, Dallas, TX.
38.Chen Wai-Fah, Charles Scawthorn (2003), Earthquake engineering Handbook,
CRC Press LLC.
39.Chopra Anil.K, Dynamics of Structures, Theory and Application to Earthquake
Engineering, Prentice Hall Upper Saddle River, New Jersey 07458.
40.Chowdhury Indrajit, Shambhu P. Dasgupta (2009), Dynamics of Structure and Foundation- A unified approach. Taylor & Francis Group. London, UK.
41.Clough Ray.W, Joseph Penzien (1993), Dynamics of structures, International
Editions.
42.Duggal S.K(2007), Earthquake Resistant Design of Structures. Oxford
University Press Published in India.
43.Eurocode 8, Design of structures for Earthquake Resistant- Part 1 (BS EN
1998-1:2004)
44.Finn Liam W.D(2005). A Study of Piles during Earthquakes Issues of Design and Analysis. Bulletin of Earthquake Engineering, 3.
45.Gaylord Edwin H, JR. Charles N. Gaylord (1990), Structural Engineering Handbook, Mc Gran Hill, Inc.
46.Gazetas. G(1984). Seismic Responses of End-Bearing Piles, International
Journal of Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Vol.3,No.2.
47.Gazetas. G, Fan. K, Amir Kaynia (1993), Dynamic response of pile groups with
48.GBJ 11-89, GB 50011-2001, National standard of the People’s Republic of China, Code for seismic design of buildings.
49.Hall W.S. , G. Oliveto (2004), Boundary Element Methords for Soil- Structure Interaction. Kluwer Academic Publishers.
50.Japan Road Association (2002), Design Specifications of Highway Bridges, (Part IV Foundations, and Part V Seismic Design) .
51.Kim Youngho, Sangseom Jeong, Jinoh Won (2009). Effect of Lateral Rigidity of
Offshore Piles Using Proposed p-y Curves in Marine Clay. Marine
Georesoursces and Geotechnology, 27.
52.Kramer Steven L (1996), Geotechnical Earthquake Engineering, Printice Hall. 53.Krishna Jai, A.R. Chandrasekaran, Brijesh Chandra (1976, 1994), Elements of
Earthquake Engineering, South asian publishers PVT LTD New Delhi,
54.Naggar M.H.EI, M. Novak (1996). Nonlinear analysis for dynamic lateral pile response. Soil Dynamics and Earthquake Engineering 15.
55.Novak. M and M. Sheta (1982), Dynamic Response of Piles and Pile Groups,
Proceedings, 2nd International Conference on Numerical Methods in Offshore Piling, Austin.
56.Shamsher Prakash- Hari D.Sharma (1990), Pile Foundations in Engineering Practice, A Wiley- Interscience Publication
57.Thavaraj Thuraisamy, Finn Liam W.D, Guoxi Wu (2010), Seismic Response Analysis of Pile Foundations, Geotech Geol Eng 28.
58.Uniform Building Code- 1994, 1997. Earthquake regulations.
59.Verruijt Arnold (1994, 2005), Soil Dynamics, Delft University of Technology. 60.Verruijt Arnold (1994, 2006), Offshor Soil Mechanics, Delft University of
Technology.
61.Winson Edward L (2002). Three-dimentional static and dynamic analysis of structures. Third edition. Computer and structures, Inc.Berkeley,California, USA
Hall, Englewood Cliffs, New Jersey.
63.Zienkiewicz O.C, CBE, FRS và R.L Taylor (1991). The Finite element method.
Volum2, Fourth edition. Mc Graw-Hill Book company.
Tài liệu tiếng Phỏp
64.Preumont Andrộ (1990), Vibration Alộatoires et Analyse Spectrale, Press
Polytechniques et Universitaires Romandes.
Tài liệu tiếng Nga
65.CHиΠ II-7-81* (1995, 2000), Cтpoимeлỹcтвo в ceйcтuчecкиx paйoнax.
Москва.
66.Бреббия.К, Теллес.Ж, Вроубел.Л (1987), Методы граничных элементов,