CHƯƠNG 3. ỨNG XỬ CỦA KHUNG KẾT CẤU – MÓNG BÈ – NỀN LÀM VIỆC ĐỒNG THỜI
3.3. Tính toán sự làm việc đồng thời của khung – móng bè – nền với mô hình đàn hồi
đàn hồi
3.3.1. Kiểm tra điều kiện nền làm việc như vật liệu đàn hồi
Từ kết quả tính toán tải trọng công trình, áp lực trung bình tác dụng lên nền dưới đáy móng (xem mục 3.2.1) có giá trị: Ptc = 145 kPa
Theo Tiêu chuẩn SNIP 15–74, khi sử dụng sơ đồ tính toán của nền là bán không gian biến dạng tuyến tính có chiều dày hữu hạn, áp lực trung bình tác dụng lên nền dưới đáy móng không vượt quá áp lực tính toán trên nền R. R được xác định theo công thức:
) h Dc
Bh Ab
k ( m
R m ' II ' o
tc 2
1 γΙΙ γΙΙ γΙΙ
Trong đó:
– m1, m2: hệ số điều kiện làm việc của nền đất và hệ số điều kiện làm việc của công trình trong tương tác với nền, với nền sét có độ sệt B=0,27 < 0,5 và tỷ số chiều dài công trình so với chiều cao (L/H) = (66,4/51,2) = 1,3 < 1,5; tra bảng có được m1 = 1,2 và m2 = 1,1.
– ktc : hệ số tin cậy, ở đây các đặc trưng tính toán của đất được xác định theo những kết quả thí nghiệm trực tiếp mẫu đất, lấy ktc = 1.
– A, B, D : các hệ số không thứ nguyên phụ thuộc vào trị tính toán của góc ma sát trong II , lớp 1 có II = 15o3’, xác định được:
A = 0,326; B = 2,303; D = 4,846 – b: cạnh ngắn của đáy móng, b = 38,5m.
– h : chiều sâu đặt móng, h = 3,2m.
– II : trị tính toán trung bình của dung trọng lớp đất nằm dưới đáy móng,
II = 20kN/m3 – ’II : trị tính toán trung bình của dung trọng đất nằm cao hơn mức đáy móng,
’II = 20kN/m3 – cII : trị tính toán của lực dính đơn vị của đất dưới đáy móng, cII = 29,7kPa.
– ho = h – htd : chiều sâu đến nền tầng hầm, khi chiều rộng tầng hầm b=38,5m
> 20m, lấy h = htd , ho = 0.
Như vậy:
kPa 715 ) 7 , 29 846 , 4 20 2 , 3 303 , 2 20 5 , 38 326 , 0 1 (
1,1
R1,2
Vậy ptc < R và có thể xem như nền đất dưới tác dụng của tải trọng vẫn còn làm việc trong giai đoạn đàn hồi.
3.3.2. Sơ đồ tính kết cấu
Sự làm việc đồng thời của khung kết cấu – móng – nền đất được mô phỏng bằng phần mềm SAP2000 để xác định ứng suất và biến dạng trong khung, móng và đất nền.
Mô hình tính là mô hình không gian gồm kết cấu bên trên (dầm, cột – phần tử thanh, sàn, vách – phần tử tấm) và móng – nền (phần tử khối). Các phần tử giả thiết liên kết cứng với nhau thông qua các nút.
Hình 3.7. Sơ đồ tính nền và khung công trình làm việc đồng thời
với mô hình đàn hồi tuyến tính
Hình 3.8. Mặt cắt ngang một khung công trình
3.3.3. Các thông số của vật liệu sử dụng trong tính toán
Kết cấu khung, móng: BTCT cấp độ bền B30. Đặc trưng vật liệu:
Trọng lượng riêng γ = 2,5 T/m3 Module đàn hồi E = 3300000 T/m2 Hệ số Poisson ν = 0,2
Đất nền (tính cho trường hợp nền đã cố kết hoàn toàn):
Lớp 1: Module biến dạng E1 = 21000 kPa = 2100 T/m2
Hệ số Poisson ν1 = 0,35 Lớp 2: Module biến dạng E2 = 9185 kpa = 918,5 T/m2
Hệ số Poisson ν2 = 0,3
3.3.4. Phân tích – so sánh nội lực trong các cột từ kết quả mô phỏng sự làm việc đồng thời của khung kết cấu – nền móng và tính toán riêng rẽ khung kết cấu bên trên
Chuyển vị đứng (độ lún) của các điểm trên móng bè (gồm cả các điểm chân cột, vách) khi mô phỏng sự làm việc đồng thời của nền đất – móng bè – khung kết cấu bên trên được thể hiện như ở hình 3.9. Độ lún lớn nhất là 18,967cm tập trung tại
phần lõi – vách cứng giữa công trình và giảm dần về phía biên, độ lún nhỏ nhất là 10,386cm. Ở khu vực đất nền xung quanh móng cũng xuất hiện lún do sự mở rộng của vết lõm khi công trình lún xuống, độ lún phân bố từ 10,15 – 11,468cm.
Hình 3.9. Biểu đồ phân bố chuyển vị đứng (độ lún) trên toàn móng khi mô phỏng sự làm việc đồng thời của khung kết cấu – nền móng
Hình 3.10. Chuyển vị đứng của các điểm trên một khung cắt ngang
Tiến hành so sánh nội lực cột – lực dọc trục và ứng suất trong vách cứng ở 2 mô hình: mô hình tính toán tách riêng khung kết cấu bên trên (mô hình tách riêng)
và mô hình tính toán khung – móng – nền làm việc đồng thời (mô hình kết hợp). Vị trí các cột và vách trên mặt bằng được thể hiện ở hình 3.11 và 3.12.
Hình 3.11. Mặt bằng bố trí cột tầng điển hình
Hình 3.12. Mặt bằng bố trí vách tầng điển hình
Kết quả tính toán mô phỏng nội lực trong các cột góc được thể hiện ở các hình 3.13, 3.14, 3.15 và bảng 3.1, 3.2, 3.3.
(a) Theo mô hình tách rời (b) Theo mô hình kết hợp
Hình 3.13. Cột góc C1 – Biểu đồ lực dọc trục
Bảng 3.1 – Lực dọc trục trong cột góc C1
Lực dọc (T) trong cột C1 - Trục 1 & A: Lực dọc (T) trong cột C1 - Trục 1 & E:
Tầng Mô hình
tách rời
Mô hình kết hợp
Chênh lệch (%)
Tầng Mô hình
tách rời
Mô hình kết hợp
Chênh lệch
(%) Thượng -48,351 -56,864 17,606 Thượng -47,703 -55,842 17,063
Lầu 13 -102,724 -112,416 9,435 Lầu 13 -101,744 -110,705 8,808 Lầu 12 -156,898 -167,416 6,703 Lầu 12 -155,448 -164,867 6,059 Lầu 11 -211,088 -222,532 5,421 Lầu 11 -209,215 -219,181 4,764 Lầu 10 -265,276 -277,678 4,675 Lầu 10 -263,015 -273,561 4,010 Lầu 9 -319,467 -332,880 4,198 Lầu 9 -316,857 -328,031 3,527 Lầu 8 -373,667 -388,151 3,876 Lầu 8 -370,745 -382,606 3,199 Lầu 7 -427,885 -443,510 3,652 Lầu 7 -424,690 -437,308 2,971 Lầu 6 -482,126 -498,969 3,494 Lầu 6 -478,697 -492,154 2,811 Lầu 5 -536,398 -554,547 3,383 Lầu 5 -532,777 -547,170 2,701 Lầu 4 -590,702 -610,249 3,309 Lầu 4 -586,932 -602,372 2,631 Lầu 3 -645,058 -666,107 3,263 Lầu 3 -641,158 -657,780 2,592 Lầu 2 -699,521 -722,153 3,235 Lầu 2 -695,559 -713,472 2,575 Lầu 1 -754,101 -787,020 4,365 Lầu 1 -750,269 -778,314 3,738 Tầng KT -812,360 -856,564 5,441 Tầng KT -808,749 -847,581 4,802 Trệt -858,223 -918,268 6,996 Trệt -854,421 -905,280 5,952 Hầm -918,721 -962,098 4,721 Hầm -905,734 -916,550 1,194
Cả hai cột góc C1 đều có kết quả nội lực trong mô hình kết hợp lớn hơn nội lực trong mô hình tách rời, chênh lệch nội lực trung bình khoảng 5%. Chênh lệch nội lực lớn nhất xảy ra ở tầng cao nhất của công trình (17%).
(a) Theo mô hình tách rời (b) Theo mô hình kết hợp
Hình 3.14. Cột góc C3– Biểu đồ lực dọc trục
Bảng 3.2 – Lực dọc trục trong cột góc C3
Lực dọc (T) trong cột C3 - Trục 4 & A: Lực dọc (T) trong cột C3 - Trục 4 & E:
Tầng Mô hình
tách rời
Mô hình kết hợp
Chênh lệch
(%)
Tầng Mô hình
tách rời
Mô hình kết hợp
Chênh lệch (%) Thượng -30,372 -38,598 27,085 Thượng -29,848 -37,211 24,671
Lầu 13 -62,092 -76,686 23,504 Lầu 13 -62,434 -74,754 19,732 Lầu 12 -93,671 -114,257 21,976 Lầu 12 -94,667 -111,657 17,947 Lầu 11 -125,261 -151,961 21,315 Lầu 11 -126,936 -148,696 17,142 Lầu 10 -156,819 -189,694 20,964 Lầu 10 -159,157 -185,744 16,705 Lầu 9 -188,364 -227,494 20,774 Lầu 9 -191,338 -222,833 16,460 Lầu 8 -219,889 -265,369 20,683 Lầu 8 -223,457 -259,957 16,334 Lầu 7 -251,393 -303,332 20,661 Lầu 7 -255,504 -297,125 16,290 Lầu 6 -282,874 -341,397 20,688 Lầu 6 -287,461 -334,340 16,308 Lầu 5 -314,325 -379,568 20,757 Lầu 5 -319,310 -371,604 16,377 Lầu 4 -345,754 -417,868 20,857 Lầu 4 -351,044 -408,931 16,490 Lầu 3 -377,163 -456,310 20,985 Lầu 3 -382,643 -446,322 16,642 Lầu 2 -408,466 -494,811 21,139 Lầu 2 -413,953 -483,685 16,845 Lầu 1 -439,685 -536,933 22,117 Lầu 1 -445,053 -524,620 17,878 Tầng KT -473,068 -579,533 22,505 Tầng KT -479,597 -567,911 18,414
Trệt -485,228 -598,062 23,254 Trệt -508,477 -601,741 18,342 Hầm -550,510 -655,057 18,991 Hầm -542,161 -605,780 11,734
Cả hai cột góc C3 đều có kết quả nội lực trong mô hình kết hợp lớn hơn nội lực trong mô hình tách rời, chênh lệch nội lực trung bình khá cao so với cột C1, từ 15–20%, chênh lệch nội lực lớn nhất xảy ra ở tầng cao nhất của công trình (trung bình là 25%). Tuy nhiên, về tổng thể giá trị lực dọc ở các cột góc (C1, C3) khi tính toán đồng thời luôn có giá trị lớn hơn so với kết quả tính toán riêng rẽ. Càng xuống dưới thì giá trị chênh lệch càng lớn mặc dù tỷ lệ khác biệt phần trăm nhỏ hơn hay không đáng kể.
(a) Theo mô hình tách rời (b) Theo mô hình kết hợp
Hình 3.15. Cột góc C8 – Biểu đồ lực dọc trục
Bảng 3.3 – Lực dọc trục trong cột góc C8
Lực dọc (T) trong cột C8 - Trục 5 & C: Lực dọc (T) trong cột C8 - Trục 5 & D:
Tầng Mô hình
tách rời
Mô hình kết hợp
Chênh lệch (%)
Tầng Mô hình
tách rời
Mô hình kết hợp
Chênh lệch (%) Thượng -17,793 -18,155 2,031 Thượng -23,048 -23,782 3,185
Lầu 13 -37,097 -38,332 3,328 Lầu 13 -50,961 -50,134 1,623 Lầu 12 -56,316 -58,391 3,684 Lầu 12 -78,687 -76,131 3,247 Lầu 11 -75,508 -78,442 3,886 Lầu 11 -106,418 -102,165 3,996 Lầu 10 -94,624 -98,420 4,011 Lầu 10 -134,074 -128,140 4,426 Lầu 9 -113,659 -118,320 4,101 Lầu 9 -161,682 -154,080 4,702 Lầu 8 -132,587 -138,123 4,175 Lầu 8 -189,204 -179,956 4,888 Lầu 7 -151,402 -157,818 4,237 Lầu 7 -216,637 -205,765 5,019 Lầu 6 -170,084 -177,385 4,293 Lầu 6 -243,956 -231,491 5,110 Lầu 5 -188,620 -196,809 4,341 Lầu 5 -271,141 -257,119 5,171 Lầu 4 -207,000 -216,073 4,383 Lầu 4 -298,176 -282,648 5,208 Lầu 3 -225,204 -235,157 4,419 Lầu 3 -325,050 -308,061 5,227 Lầu 2 -243,199 -254,030 4,453 Lầu 2 -351,781 -333,394 5,227 Lầu 1 -260,839 -272,242 4,372 Lầu 1 -378,029 -361,679 4,325 Trệt -275,572 -289,401 5,019 Trệt -401,915 -387,773 3,519 Hầm -294,303 -307,440 4,464 Hầm -421,278 -402,180 4,533
Hai cột góc C8 có kết quả nội lực trong mô hình kết hợp so với nội lực trong mô hình tách rời trái ngược nhau, một cột lớn hơn (cột C8 trục C) và một cột nhỏ hơn (cột C8 trục D), chênh lệch nội lực trung bình khoảng 4%, chênh lệch nội lực lớn nhất xảy ra ở tầng 5, khoảng 1/3 chiều cao công trình (5,227%). Tuy nhiên, giá trị nội lực khác biệt là không đáng kể.
Như vậy, lực dọc tại các cột góc theo mô hình tách rời đa số (5 trong 6 cột) nhỏ hơn lực dọc theo mô hình tính toán kết hợp khung – móng nền làm việc đồng thời. Chênh lệch nội lực dao động từ 1,2 – 27% tùy theo vị trí cột góc và cao độ tầng. Ngoài sự chênh lệch về nội lực lớn nhất xuất hiện đột biến tại tầng cao nhất của công trình, hầu như sự khác biệt nội lực xảy ra ở các tầng dưới với khoảng 1/3 chiều cao công trình.
Kết quả tính toán mô phỏng nội lực trong hai cột biên C5 được thể hiện ở hình 3.16 và bảng 3.4.
(a) Theo mô hình tách rời (b) Theo mô hình kết hợp
Hình 3.16. Cột biên C5 – Biểu đồ lực dọc trục
Bảng 3.4 – Lực dọc trong cột biên C5
Lực dọc (T) trong cột C5 - Trục 1 & Ca: Lực dọc (T) trong cột C5 - Trục 1 & Da:
Tầng Mô hình
tách rời
Mô hình kết hợp
Chênh lệch (%)
Tầng Mô hình
tách rời
Mô hình kết hợp
Chênh lệch (%) Thượng -62,983 -63,510 0,837 Thượng -62,62 -63,12 0,800
Lầu 13 -132,263 -127,130 3,881 Lầu 13 -131,51 -126,53 3,789 Lầu 12 -201,281 -190,620 5,296 Lầu 12 -200,02 -189,64 5,189 Lầu 11 -270,220 -253,994 6,005 Lầu 11 -268,52 -252,72 5,884 Lầu 10 -339,088 -317,280 6,431 Lầu 10 -336,99 -315,77 6,297 Lầu 9 -407,875 -380,462 6,721 Lầu 9 -405,39 -378,75 6,573 Lầu 8 -476,568 -443,522 6,934 Lầu 8 -473,73 -441,65 6,771 Lầu 7 -545,159 -506,445 7,101 Lầu 7 -541,97 -504,46 6,920
Lầu 6 -613,633 -569,209 7,239 Lầu 6 -610,11 -567,17 7,038 Lầu 5 -681,979 -631,796 7,358 Lầu 5 -678,13 -629,77 7,132 Lầu 4 -750,180 -694,175 7,465 Lầu 4 -746,02 -692,24 7,209 Lầu 3 -818,243 -756,347 7,565 Lầu 3 -813,73 -754,55 7,273 Lầu 2 -886,278 -818,400 7,659 Lầu 2 -881,44 -816,88 7,325 Lầu 1 -954,265 -884,656 7,294 Lầu 1 -949,25 -883,80 6,895 Tầng KT -1024,522 -952,753 7,005 Tầng KT -1019,49 -951,86 6,634 Trệt -1031,438 -953,876 7,520 Trệt -1025,45 -956,90 6,684 Hầm -1101,909 -974,611 11,552 Hầm -1092,39 -980,47 10,245
Kết quả tính toán bằng mô hình kết hợp cho thấy hai cột biên C5 có lực dọc trục bé hơn so với lực dọc trục trong mô hình tính toán tách rời trung bình khoảng 6%. Chênh lệch nội lực lớn nhất xảy ra ở tầng dưới cùng – tầng hầm (trung bình 10,5%), càng lên cao sự chênh lệch về nội lực càng giảm dần.
Kết quả tính toán mô phỏng nội lực trong các cột biên và cột giữa được thể hiện ở các hình 3.17, 3.18 và bảng 3.5, 3.6, 3.7, 3.8.
(a) Theo mô hình tách rời (b) Theo mô hình kết hợp
Hình 3.17. Cột biên C2 và cột giữa C6 (khung trục 2) – Biểu đồ lực dọc trục
Bảng 3.5 – Lực dọc trục trong cột biên C2 (khung trục 2)
Lực dọc (T) trong cột C2 - Trục 2 & A: Lực dọc (T) trong cột C2 - Trục 2 & E:
Tầng Mô hình
tách rời
Mô hình kết hợp
Chênh lệch (%)
Tầng Mô hình
tách rời
Mô hình kết hợp
Chênh lệch
(%) Thượng -67,686 -75,834 12,037 Thượng -68,314 -77,666 13,689
Lầu 13 -137,924 -141,641 2,695 Lầu 13 -137,892 -144,088 4,494 Lầu 12 -208,167 -207,449 0,345 Lầu 12 -208,174 -211,100 1,406 Lầu 11 -278,361 -273,225 1,845 Lầu 11 -278,457 -278,142 0,113 Lầu 10 -348,522 -338,984 2,737 Lầu 10 -348,720 -345,198 1,010 Lầu 9 -418,644 -404,714 3,327 Lầu 9 -418,974 -412,271 1,600 Lầu 8 -488,727 -470,413 3,747 Lầu 8 -489,198 -479,349 2,013 Lầu 7 -558,765 -536,073 4,061 Lầu 7 -559,396 -546,437 2,317 Lầu 6 -628,756 -601,688 4,305 Lầu 6 -629,554 -613,526 2,546 Lầu 5 -698,693 -667,248 4,501 Lầu 5 -699,667 -680,618 2,723 Lầu 4 -768,574 -732,743 4,662 Lầu 4 -769,728 -747,712 2,860 Lầu 3 -838,400 -798,174 4,798 Lầu 3 -839,713 -814,797 2,967 Lầu 2 -908,150 -863,489 4,918 Lầu 2 -909,848 -882,084 3,052 Lầu 1 -977,842 -937,490 4,127 Lầu 1 -979,351 -957,748 2,206
Tầng KT -1047,179 -1012,250 3,336 Tầng
KT -1048,524 -1032,452 1,533 Trệt -1053,373 -1016,152 3,533 Trệt -1054,686 -1036,780 1,698 Hầm -1154,854 -1096,329 5,068 Hầm -1132,410 -1067,641 5,720
Hai cột biên C2 (khung trục 2) có kết quả nội lực trong mô hình kết hợp bé hơn so với nội lực trong mô hình tách rời trung bình khoảng 3–4%, chênh lệch nội lực lớn nhất xảy ra ở tầng dưới cùng – tầng hầm (trung bình 5,5%), càng lên cao sự chênh lệch về nội lực càng giảm dần, đến hai tầng trên cùng thì nội lực trong mô hình kết hợp lại lớn hơn mô hình tách rời (trung bình 12,5%).
Bảng 3.6 – Lực dọc trục trong cột giữa C6 (khung trục 2)
Lực dọc (T) trong cột C6 - Trục 2 & B: Lực dọc (T) trong cột C6 - Trục 2 & D:
Tầng Mô hình
tách rời
Mô hình kết hợp
Chênh lệch (%)
Tầng Mô hình
tách rời
Mô hình kết hợp
Chênh lệch
(%) Mái -11,603 -14,169 22,115 Mái -16,448 -18,483 12,372 Thượng -86,833 -74,483 14,222 Thượng -100,351 -85,680 14,620 Lầu 13 -161,868 -138,665 14,335 Lầu 13 -174,751 -148,288 15,143 Lầu 12 -236,895 -202,921 14,341 Lầu 12 -256,383 -218,712 14,693 Lầu 11 -312,050 -267,220 14,366 Lầu 11 -337,983 -289,000 14,493
Lầu 10 -387,406 -331,643 14,394 Lầu 10 -419,937 -359,533 14,384 Lầu 9 -463,004 -396,211 14,426 Lầu 9 -502,092 -430,182 14,322 Lầu 8 -538,887 -460,947 14,463 Lầu 8 -584,647 -501,102 14,290 Lầu 7 -615,101 -525,877 14,506 Lầu 7 -667,552 -572,255 14,276 Lầu 6 -691,684 -591,019 14,554 Lầu 6 -750,926 -643,731 14,275 Lầu 5 -768,677 -656,391 14,608 Lầu 5 -834,789 -715,550 14,284 Lầu 4 -846,111 -722,004 14,668 Lầu 4 -919,203 -787,754 14,300 Lầu 3 -924,004 -787,851 14,735 Lầu 3 -1004,224 -860,398 14,322 Lầu 2 -1002,997 -854,600 14,795 Lầu 2 -1088,387 -932,057 14,363 Lầu 1 -1082,725 -920,894 14,947 Lầu 1 -1168,848 -998,398 14,583 Trệt -1159,191 -977,817 15,647 Trệt -1263,608 -1080,291 14,507 Hầm -1237,415 -1042,149 15,780 Hầm -1337,751 -1150,974 13,962
Hai cột giữa C6 (khung trục 2) có kết quả nội lực trong mô hình kết hợp bé hơn so với nội lực trong mô hình tách rời trung bình khoảng 14%.
(a) Theo mô hình tách rời (b) Theo mô hình kết hợp
Hình 3.18. Cột biên C2 và cột giữa C6 (khung trục 3) – Biểu đồ lực dọc trục
Bảng 3.7 – Lực dọc trong cột C2 (khung trục 3)
Lực dọc (T) trong cột C2 - Trục 3 & A: Lực dọc (T) trong cột C2 - Trục 3 & E:
Tầng Mô hình
tách rời
Mô hình kết hợp
Chênh lệch (%)
Tầng Mô hình
tách rời
Mô hình kết hợp
Chênh lệch
(%) Thượng -60,997 -75,834 24,325 Thượng -77,666 -69,521 10,487
Lầu 13 -125,000 -141,641 13,313 Lầu 13 -144,088 -133,071 7,646 Lầu 12 -189,072 -207,449 9,719 Lầu 12 -211,100 -196,692 6,825 Lầu 11 -253,157 -273,225 7,927 Lầu 11 -278,142 -260,339 6,401 Lầu 10 -317,263 -338,984 6,846 Lầu 10 -345,198 -324,043 6,128 Lầu 9 -381,416 -404,714 6,108 Lầu 9 -412,271 -387,820 5,931 Lầu 8 -445,627 -470,413 5,562 Lầu 8 -479,349 -451,688 5,771 Lầu 7 -509,913 -536,073 5,130 Lầu 7 -546,437 -515,669 5,631 Lầu 6 -574,292 -601,688 4,770 Lầu 6 -613,526 -579,780 5,500 Lầu 5 -638,773 -667,248 4,458 Lầu 5 -680,618 -644,037 5,375 Lầu 4 -703,380 -732,743 4,175 Lầu 4 -747,712 -708,461 5,249 Lầu 3 -768,120 -798,174 3,913 Lầu 3 -814,797 -773,062 5,122 Lầu 2 -833,002 -863,489 3,660 Lầu 2 -882,084 -837,827 5,017 Lầu 1 -898,009 -937,490 4,397 Lầu 1 -957,748 -911,107 4,870
Tầng KT -964,034 -1012,250 5,001 Tầng
KT -1032,452 -980,961 4,987 Trệt -970,055 -1016,152 4,752 Trệt -1036,780 -985,318 4,964 Hầm -1084,569 -1096,329 1,084 Hầm -1084,501 -1084,547 0,004
Hai cột biên C2 (khung trục 3) có kết quả nội lực trong mô hình kết hợp so với nội lực trong mô hình tách rời trái ngược nhau, một cột lớn hơn (cột C2 trục A) và một cột nhỏ hơn (cột C2 trục E), chênh lệch nội lực trung bình khoảng 6%, chênh lệch nội lực lớn nhất xảy ra ở tầng cao nhất của công trình.
Bảng 3.8 – Lực dọc trục trong cột C6 (khung trục 3)
Lực dọc (T) trong cột C6 - Trục 3 & B: Lực dọc (T) trong cột C6 - Trục 3 & D:
Tầng Mô hình
tách rời
Mô hình kết hợp
Chênh lệch (%) Tầng Mô hình
tách rời
Mô hình kết hợp
Chênh lệch
(%) Mái -11,165 -17,420 56,033 Mái -10,654 -15,805 48,357 Thượng -63,011 -63,647 1,009 Thượng -68,741 -72,864 5,998
Lầu 13 -118,739 -108,040 9,011 Lầu 13 -126,903 -118,003 7,013 Lầu 12 -175,119 -153,266 12,479 Lầu 12 -189,705 -168,358 11,253 Lầu 11 -231,371 -198,323 14,284 Lầu 11 -252,281 -218,446 13,412 Lầu 10 -288,032 -243,612 15,422 Lầu 10 -314,973 -268,548 14,739
Lầu 9 -344,871 -288,949 16,215 Lầu 9 -377,604 -318,502 15,652 Lầu 8 -402,160 -334,507 16,822 Lầu 8 -440,329 -368,396 16,336 Lầu 7 -459,815 -380,179 17,319 Lầu 7 -503,051 -418,116 16,884 Lầu 6 -518,026 -426,108 17,744 Lầu 6 -565,876 -467,723 17,345 Lầu 5 -576,779 -472,205 18,131 Lầu 5 -628,737 -517,106 17,755 Lầu 4 -636,184 -518,588 18,485 Lầu 4 -691,707 -566,318 18,127 Lầu 3 -696,403 -565,249 18,833 Lầu 3 -754,101 -614,570 18,503 Lầu 2 -757,275 -612,223 19,154 Lầu 2 -827,880 -677,826 18,125 Lầu 1 -819,284 -658,831 19,584 Lầu 1 -907,115 -744,364 17,942 Trệt -879,301 -705,339 19,784 Trệt -969,441 -792,061 18,297 Hầm -944,888 -756,680 19,919 Hầm -1026,460 -840,543 18,112
Hai cột giữa C6 có kết quả nội lực trong mô hình kết hợp bé hơn so với nội lực trong mô hình tách rời trung bình khoảng 17%. Ngoại trừ chênh lệch nội lực xuất hiện đột biến tại tầng cao nhất của công trình, sự chênh lệch nội lực lớn nhất xảy ra ở các tầng dưới trong khoảng 1/3 chiều cao công trình, càng lên trên sự chênh lệch càng giảm.
Như vậy, lực dọc tại các cột biên theo mô hình tách rời đa số (5 trong 6 cột) lớn hơn lực dọc theo mô hình tính toán kết hợp khung – móng nền làm việc đồng thời. Chênh lệch nội lực dao động từ 0,8 – 24% tùy theo vị trí cột biên và cao độ tầng. Sự khác biệt nội lực thường xảy ra ở các tầng dưới với khoảng 1/3 chiều cao
công trình và càng lên cao thì chênh lệch nội lực càng giảm. Đối với các cột giữa, tất cả đều có kết quả lực dọc trong mô hình tách rời lớn hơn mô hình tính toán kết hợp khung – móng nền làm việc đồng thời. Chênh lệch nội lực khoảng 14 – 17% và chênh lệch nội lực lớn nhất thường xảy ra ở các tầng dưới trong khoảng 1/3 chiều cao công trình.
So sánh ứng suất trong vách ở 2 mô hình: mô hình tính toán tách riêng khung kết cấu bên trên (mô hình tách riêng) và mô hình tính toán khung – móng – nền làm việc đồng thời (mô hình kết hợp). Kết quả tính toán mô phỏng nội lực trong các vách được thể hiện ở các hình 3.19, 3.20, 3.21, 3.22.
(a) Theo mô hình tách rời (b) Theo mô hình kết hợp
Hình 3.19. Biểu đồ ứng suất theo phương 1 (S11) trong vách VC-2
Ứng suất âm lớn nhất trong mô hình tách rời là 120T/m2 tập trung ở phần phía chân vách. Ứng suất dương lớn nhất là 65T/m2 ở phần sàn giao giữa Lầu 1 và Lầu 2. Ở mô hình kết hợp, ứng suất âm lớn nhất là 95T/m2 ở phần sàn giao giữa tầng trệt và Lầu 1, ứng suất dương lớn nhất là 105T/m2 ở phần sàn giao giữa Lầu 1 và Lầu 2.
(a) Theo mô hình tách rời (b) Theo mô hình kết hợp
Hình 3.20. Biểu đồ ứng suất theo phương 2 (S22) trong vách VC-2
Ứng suất âm lớn nhất trong mô hình tách rời là 645T/m2 ở phần sàn giao giữa tầng hầm và tầng trệt có cao độ lớn hơn. Ở mô hình kết hợp, ứng suất âm lớn nhất là 690T/m2 ở phần sàn giao giữa tầng hầm và tầng trệt có cao độ bé hơn.
(a) Theo mô hình tách rời (b) Theo mô hình kết hợp
Hình 3.21. Biểu đồ ứng suất theo phương 1 (S11) trong vách VC-6
Ứng suất âm lớn nhất trong mô hình tách rời là 110T/m2 tập trung ở phần phía chân vách. Ứng suất dương lớn nhất là 130T/m2 ở phần sàn giao giữa Lầu 1 và Lầu 2. Ở mô hình kết hợp, ứng suất âm lớn nhất là 170T/m2 ở phần sàn giao giữa tầng hầm và tầng trệt, ứng suất dương lớn nhất là 130T/m2 ở phần sàn giao giữa Lầu 1 và Lầu 2.
(a) Theo mô hình tách rời (b) Theo mô hình kết hợp
Hình 3.22. Biểu đồ ứng suất theo phương 2 (S22) trong vách VC-6
Ứng suất âm lớn nhất trong mô hình tách rời là 570T/m2 tập trung ở phần phía chân vách. Ở mô hình kết hợp, ứng suất âm lớn nhất là 685T/m2 ở phần sàn giao giữa tầng trệt và Lầu 1.
Như vậy, tương tự như lực dọc trong các cột, ứng suất trong vách giữa mô hình kết hợp nền móng – công trình làm việc đồng thời và mô hình tính toán tách rời chỉ khác biệt ở những tầng dưới cùng trong khoảng 1/3 chiều cao công trình.
Càng lên cao sự chênh lệch về ứng suất càng giảm. Khảo sát ứng suất trong 2 vách cứng của công trình cho thấy mô hình kết hợp lớn hơn mô hình tách rời, chênh lệch lớn nhất khoảng 60%.
Moment uốn của bản móng khi mô phỏng sự làm việc đồng thời của khung kết cấu – nền móng:
Biểu đồ moment uốn của bản móng theo phương X và phương Y được thể hiện như ở hình 3.23 và 3.24. Các giá trị moment uốn lớn nhất của bản móng tập trung ở phần xung quanh chân cột.
Hình 3.23. Biểu đồ moment uốn theo phương X của bản móng (MY)
Hình 3.24. Biểu đồ moment uốn theo phương Y của bản móng (MX)
Độ lún tại các điểm dưới chân cột – vách:
Bảng 3.9 – Chuyển vị theo phương đứng của các điểm dưới chân cột – vách
TABLE: Joint Displacements Joint OutputCase U3(m) Joint OutputCase U3(m)
162 COMB2-LUN -0,141 401 COMB2-LUN -0,187 163 COMB2-LUN -0,142 402 COMB2-LUN -0,189 164 COMB2-LUN -0,144 403 COMB2-LUN -0,189 165 COMB2-LUN -0,149 404 COMB2-LUN -0,189 166 COMB2-LUN -0,167 1120 COMB2-LUN -0,189 167 COMB2-LUN -0,168 1122 COMB2-LUN -0,189 168 COMB2-LUN -0,160 1166 COMB2-LUN -0,189 169 COMB2-LUN -0,158 1167 COMB2-LUN -0,189 170 COMB2-LUN -0,158 1168 COMB2-LUN -0,190 171 COMB2-LUN -0,158 1169 COMB2-LUN -0,188 172 COMB2-LUN -0,174 6825 COMB2-LUN -0,189 173 COMB2-LUN -0,169 6833 COMB2-LUN -0,186 174 COMB2-LUN -0,185 6834 COMB2-LUN -0,188 175 COMB2-LUN -0,184 6839 COMB2-LUN -0,189 176 COMB2-LUN -0,185 6842 COMB2-LUN -0,190 177 COMB2-LUN -0,159 6844 COMB2-LUN -0,186 178 COMB2-LUN -0,172 6846 COMB2-LUN -0,189 200 COMB2-LUN -0,184 6849 COMB2-LUN -0,186 368 COMB2-LUN -0,159 6851 COMB2-LUN -0,189 381 COMB2-LUN -0,189 6876 COMB2-LUN -0,189 382 COMB2-LUN -0,190 6877 COMB2-LUN -0,189 383 COMB2-LUN -0,189 6880 COMB2-LUN -0,188 387 COMB2-LUN -0,188 6881 COMB2-LUN -0,188 388 COMB2-LUN -0,189 6882 COMB2-LUN -0,188 389 COMB2-LUN -0,189 7041 COMB2-LUN -0,189 399 COMB2-LUN -0,186 13798 COMB2-LUN -0,188 400 COMB2-LUN -0,186
Về tổng thể, các điểm dưới chân cột không có sự chênh lệch nhiều về độ lún, hoàn toàn khác biệt so với tính toán thông thường (độ lún ở tâm bao giờ cũng lớn hơn nhiều lần so với độ lún ở các điểm biên, góc). Đối với móng bè, do có sự phân bố lại lực dọc trong cột biên và cột góc nên móng gần như lún đều, các điểm làm việc đồng thời và sự chênh lệch về độ lún nếu có là không quá lớn.
3.3.5. Kết quả tính toán độ lún của móng khi chỉ chịu tải trọng bản thân của bản móng và dầm gân
Sơ đồ bố trí mốc quan trắc và độ lún quan trắc thể hiện ở hình 3.26 và bảng 3.10. Do độ lún quan trắc tại các chân cột được tiến hành sau khi phần móng đã được thi công, để so sánh với kết quả quan trắc, chúng tôi tiến hành phân tích bài toán khi xây dựng xong phần móng. Kết quả được thể hiện như ở hình 3.25 và bảng 3.11.
Độ lún trên toàn móng phân bố không đều, chênh lệch lớn nhất khoảng 1,1cm. Độ lún lớn nhất là 8,6cm ở khu vực trung tâm móng và giảm dần về phía biên, độ lún nhỏ nhất là 7,5cm. Ở khu vực đất nền xung quanh móng cũng xuất hiện lún do tải trọng bản thân của đất, độ lún phân bố từ 7,25 – 7,53cm.
Hình 3.25. Biểu đồ phân bố độ lún trên toàn móng