Phân tích các phương pháp ước lượng độ lún của nhóm cọc

  • 1 month ago
  • 1 lượt xem
  • 0 bình luận

  • Ít hơn 1 phút để đọc

Giới thiệu

Độ lún của móng là một yêu cầu được quan tâm hàng đầu trong tính toán thực hành thiết kế kết cấu nền móng để đảm bảo công trình ổn định. Việc xác định một cách chính xác độ lún của móng là một vấn đề hết sức phức tạp.

Thông tin tài liệu

Loại file: PDF , dung lượng : 0.53 M, số trang : 6 ,tên

Xem mẫu

Chi tiết

  1. PHÂN TÍCH CÁC PHƯƠNG PHÁP ƯỚC LƯỢNG ĐỘ LÚN CỦA NHÓM CỌC LÊ BÁ VINH* PHẠM CÔNG KHANH Analysis of methods of predicting pile group’s settlement Abstract: In calculating and designing foundation structures, settlement calculation is an important requirement. Determination of settlement by equivalent pier method results quickly and relatively in accordance with the results of finite element method. This method is suitable for groups with pile spacing S/d  4d. Settlement determined by Tomlinson method is greater than the settlement determined by finite element method. This method is suitable for groups of piles with n  36 with S/d = (5÷6). 1. ĐẶT VẤN ĐỀ* Trong nghiên cứu này, các phân tích mô Độ lún của móng là một yêu cầu được quan phỏng 3D bằng phương pháp phần tử hữu hạn, tâm hàng đầu trong tính toán th c hành thiết kế tính toán giải tích được th c hiện cho trường kết cấu nền móng để đảm bảo công trình ổn hợp đất nền loại sét, đồng nhất đặc trưng tại khu định. Việc xác định một cách chính xác độ lún v c TP. Hồ Chí Minh. M c đích để so sánh s của móng là một vấn đề hết sức phức tạp. phù hợp của các phương pháp giải tích và Trong th c tế thiết kế, khi xác định độ lún phương pháp phần tử hữu hạn ứng với từng loại của móng cọc vẫn phổ biến sử d ng mô hình nhóm cọc c thể để từ đó đưa ra kiến nghị về khối móng quy ước với nhiều dạng mô hình, việc l a chọn phương pháp ước lượng độ lún ph thuộc vào góc ma sát trong của đất, phương của nhóm cọc phù hợp và hiệu quả. pháp này không kể đến ảnh hưởng của số lượng cọc, tỷ số giữa đường kính và chiều dài cọc, khoảng cách cọc và s tương tác của các cọc trong đài. Để ước lượng độ lún trung bình của nhóm cọc Poulos và Davis (1980) đã đề xuất phương pháp “tr tương đương”. Trong phương pháp này, nhóm cọc được thay thế bằng một tr như hình 1. Trong hình 1, Lp là chiều dài cọc, Es, Ep và Eeq là mô đun đàn hồi của đất, cọc và tr tương đương, deq là đường kính của tr , và Ag là Hình 1. Nhóm cọc được thay thế diện tích mặt bằng của nhóm cọc như một khối. bằng trụ tương đương * Bộ môn Địa cơ - N n m ng hoa Thu t y D ng 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ĐỘ Tr ng Đ i c B ch hoa - Đ i c u c ia LÚN NHÓM CỌC Thành Ph ồ Chí Minh 2.1. Phƣơng pháp trụ tƣơng đƣơng Email: lebavinh@hcmut.edu.vn Nhóm cọc được thay thế bằng một tr tương 4 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 4 - 2019
  2. đương có đường kính quy đổi deq và mô đun đàn quy ước hoạt động ở một độ sâu đại diện dưới mặt hồi tương đương Eeq, được tính toán như sau: đất. Có nhiều dạng khác nhau của phương pháp 2 A này, nhưng một trong những đề nghị của deq  Ag Eeq  Es  ( E p  Es ) tp  Ag Tomlinson (1994) dường như là một cách tiếp c n Trong đó: Atp – tổng diện tích mặt cắt ngang thu n tiện và hữu ích. Như minh họa trong hình 2, của các cọc trong nhóm. Trường hợp nền đất độ sâu đại diện thay đổi từ 2L/3 đến L, giá trị đầu không đồng nhất, sử d ng mô đun trung bình áp d ng cho nhóm cọc ma sát, còn giá trị cuối áp dọc theo chiều dài cọc. d ng cho nhóm cọc chống. Tải trọng truyền theo Một nhóm cọc được thay thế bằng một “tr góc với độ dốc 1:4 đối với nhóm cọc ma sát và ngắn”, để ước lượng độ lún của tr có thể áp bằng 0 đối với nhóm cọc chống. d ng các lời giải của Randolph & Wroth (1979), Randolph (1994) đã đánh giá khả năng áp Poulos & Davis (1980) hoặc sử d ng các d ng phương pháp này và nh n thấy rằng chương trình PTHH để tính toán. phương pháp khối móng quy ước cho kết quả 2.2. Phƣơng pháp khối móng quy ƣớc: phù hợp đối với các nhóm lớn khi chiều rộng Nhóm cọc được thay thế bằng một khối móng của nhóm lớn hơn chiều dài cọc. ình 2. Ph ơng ph p h i m ng quy ớc: a). Nh m c c ma s t; b). Nh m c c xuyên qua đất yếu đi vào đất t t; c). Nh m c c ch ng vào tầng cứng 3. PHÂN TÍCH, TÍNH TOÁN ĐỘ LÚN Mô hình đất được sử d ng để mô phỏng là CỦA NHÓM CỌC VỚI CÁC TRƢỜNG mô hình Harderning soil vì mô hình này có HỢP CỤ THỂ thông số độ cứng của đất thay đổi theo trạng Nhóm cọc được mô hình trong chương trình thái ứng suất trong nền và phù hợp với ứng xử Plaxis 3D bao gồm các nhóm: 2x2, 4x4, 6x6, của phần lớn các loại đất. L a chọn biên mô 8x8, 10x10 có đường kính cọc d=0,3m với s hình 40mx40mx30m, chế độ mesh lưới phần thay đổi của tỷ lệ khoảng cách giữa các cọc và tử: mịn (fine). Để rút ngắn thời gian phân tích đường kính cọc S/d = (2, 3, 4, 6, 8) và tỷ lệ l a chọn mô hình đối xứng ¼ để tiến hành giữa chiều dài cọc và đường kính cọc H/d = phân tích. (20, 40). Tải trọng cọc dùng để phân tích Ptk = Đất nền được chọn là đất loại sét, đồng nhất 1/2Pu, với Pu là sức chịu tải giới hạn của cọc mang tính đặc trưng cho khu v c TP. HCM với đơn được xác định từ phần mềm Plaxis được các thông số hữu hiệu phù hợp với mô hình tổng hợp ở bảng 3. Harderning soil (c’, ’, E’, ’, k, m, …), m c ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 4 - 2019 5
  3. nước ngầm nằm ngang mặt đất để tiến hành mô trong chương trình Plaxis 3D để mô phỏng cho phỏng bằng phương pháp phần tử hữu hạn (phần đài. Cọc sử d ng loại phần tử volume pile, có mềm Plaxis 3D) được trình bày ở bảng 1. Đài tiết diện hình tròn đặc. V t liệu sử d ng cho cọc, cọc là tuyệt đối cứng, sử d ng phần tử plate và đài được trình bày ở bảng 2. ảng 1. Thông số đất của mô hình Harderning soil sử dụng cho phân tích Trường unsat sat pref E'50ref E'ur c' ' ' 'ur m hợp (kN/m3) (kN/m3) (kPa) (kPa) (kPa) (kPa) (deg) Sét 19,2 19,5 100 0,25 0,2 5300 15900 1 30,4 18,6 Bảng 2. Thông số vật liệu của hệ cọc và đài STT Thông số Đơn vị Ký hiệu Cọc Đài 1 Loại mô hình - - Elastic Elastic 2 Loại phần tử - - Volume Pile Plate 3 Hình dạng - - Tròn đặc - 4 Đường kính cọc m d 0,3 - 5 Mô đun đàn hồi kN/m2 E 3,25E+07 3,25E+07 ảng 3. Thông số chiều dài và sức chịu tải cọc đơn, sức chịu tải cực hạn của cọc STT H/d L (m) Pu (kN) Ptk (kN) 1 20 6 230 115 2 40 12 450 225 n - Số lượng cọc trong nhóm S - Khoảng cách giữa các cọc Ptk - Sức chịu tải thiết kế lấy bằng 1/2Pu P - L c tác d ng lên nhóm cọc ình 3. Sơ đồ phân tích nhóm c c ình 4. Sơ đồ phân tích trụ t ơng đ ơng 6 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 4 - 2019
  4. Hình 5. Chuyển vị đứng nhóm c c theo ph ơng Hình 6. Chuyển vị đứng nhóm c c theo pháp mô phỏng toàn bộ nhóm c c ph ơng ph p mô phỏng trụ t ơng đ ơng Hình 7. Bán kính vùng ảnh h ởng theo ph ơng Hình 8. Bán kính vùng ảnh h ởng theo pháp mô phỏng toàn bộ nhóm c c ph ơng ph p mô phỏng trụ t ơng đ ơng Hình 9. Vùng ảnh h ởng theo ph ớng đứng Hình 10. Vùng ảnh h ởng theo ph ớng đứng của nhóm c c của trụ t ơng đ ơng 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN thấy độ lún của nhóm cọc có xu hướng tăng khi Ở các hình từ hình 11 đến hình 15 thể hiện số lượng cọc trong nhóm tăng và giảm khi c ly kết quả tính toán độ lún của nhóm cọc với các giữa các cọc trong nhóm tăng, cả ba phương phương pháp: mô phỏng phần tử hữu hạn toàn pháp tính đều cho kết quả thống nhất về xu bộ nhóm cọc, mô phỏng phần tử hữu hạn tr hướng này. tương đương, tính toán giải tích bằng phương Khi tỷ lệ khoảng cách giữa các cọc và đường pháp khối móng quy ước. Kết quả tính toán cho kính cọc S/d = (3÷6), tỷ lệ H/d=20, sai số giữa ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 4 - 2019 7
  5. phương pháp tr tương đương và phương pháp lún phân tố theo mô hình khối móng quy ước mô phỏng toàn bộ nhóm cọc dao động trong cho kết quả lớn hơn phương pháp mô phỏng khoảng [28-3%] cho nhóm n = 4, sai số [16-4%] bằng phần mềm Plaxis 3D. Mức độ sai số dao cho nhóm n=16, sai số [16-8%] cho nhóm n = động [72÷61]% có xu hướng giảm khi khoảng 36, sai số [12-2%] cho nhóm có n = 64, sai số cách giữa các cọc tăng từ (3d÷6d) và số lượng [8-6%] cho nhóm có n = 100 cọc. Ở khoảng cọc trong nhóm tăng từ 4 đến 100 cọc. Mức cách điển hình S/d = 4 sai số này dao động trong độ sai số giữa hai phương pháp lần lượt đối khoảng [1-16%] cho các nhóm có n = (4÷100) với các nhóm cọc có n = 16 là [56÷45]%, cọc. Sai số này có xu hướng giảm khi khoảng nhóm cọc có n = 36 là [45÷31]%, ở nhóm cọc cách giữa các cọc tăng. Nguyên nhân của s sai có n = 64, sai số là [35÷21]%. Ở nhóm cọc có khác do phương pháp tr tương đương không n = 100, sai số giữa hai phương pháp là xét s tương tác của các cọc ở trong nhóm. [30÷9]%. Vùng ảnh hưởng của phương pháp tr tương Rõ ràng, phương pháp khối móng quy ước đương cũng khác với phương pháp xác định độ cho sai số nhỏ khi số lượng cọc và khoảng cách lún móng bằng PTHH dẫn tới s khác nhau về giữa các cọc lớn. Điều này phù hợp với nghiên khả năng huy động sức kháng bên gây ra s cứu của Randolph (1994) về khả năng áp d ng khác nhau về độ lún của hai phương pháp. phương pháp khối móng quy ước cho các nhóm Tại nhóm cọc có n = 4, phương pháp xác cọc lớn. Ở khoảng cách S/d = 6, sai số giữa 2 định độ lún móng cọc bằng phương pháp cộng phương pháp là nhỏ nhất đạt 9.33%. ình 11. Độ lún nhóm c c có n = 4 ình 12. Độ lún nhóm c c có n =16 ình 13. Độ lún nhóm c c có n = 36 ình 14. Độ lún nhóm c c có n = 64 8 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 4 - 2019
  6. Ghi chú: TTD: ph ơng ph p trụ t ơng đ ơng. 3D: ph ơng ph p mô phỏng 3D bằng ph ơng pháp PTHH (Plaxis 3D). MU : ph ơng ph p h i m ng quy ớc. n4, n16, n36, n64, n100 lần l ợt là 4, 16, 36, 64, 100 c c trong một nhóm c c. H20d, H40d lần l ợt là chi u dài c c với H=20d và H = 40d với d là đ ng kính c c. ình 15. Độ lún nhóm c c có n = 100 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Chênh lệch này lớn ở các nhóm cọc nhỏ (n < Tr tương đương là một phương pháp đơn 36), dao động từ [72- 45%], chênh lệch lớn nhất giản giúp xác định nhanh chóng độ lún của ở nhóm cọc có n=4. Chênh lệch này có xu móng cọc. Độ lún của nhóm được xác định bằng hướng giảm khi khoảng cách giữa các cọc và số phương pháp tr tương đương tương đối phù lượng cọc tăng. Phương pháp này phù hợp với hợp với độ lún được xác định bằng phần mềm các nhóm có số lượng cọc n  36, ở khoảng Plaxis 3D. Phương pháp này thích hợp cho các cách S/d=(5÷6). Ở khoảng cách S/d = 6, nhóm móng có khoảng cách S/d = (4÷6). Tuy nhiên, cọc có n = 100, chênh lệch giữa hai phương phương pháp này không xét đến s ảnh hưởng pháp là nhỏ nhất đạt 9,33%. lẫn nhau giữa các cọc nên có s sai khác với phương pháp mô phỏng bằng phương pháp TÀI LIỆU THAM KHẢO PTHH. Ở tỷ lệ S/d  3 sai số giữa hai phương pháp dao động [8-28%]. [1] Poulos H.G.; Davis E.H. (1980). Pile Có thể ứng d ng phương pháp mô phỏng Foundation Analysis and Design; New York, bằng chương trình Plaxis 3D để xác định độ John Wiley; lún của nhóm cọc bằng cách mô hình một tr [2] Randolph M.F & Worth C.P (1979). An tương đương với thông số đường kính cọc và analysis of the vertical deformation of pile mô đun đàn hồi được quy đổi tương đương groups. Geotechnique 29, No. 4 (p. 423 – 439). bằng mô hình bài toán 3D hoặc mô hình đối [3] Randolph MF. Design methods for pile xứng tr c trong bài toán 2D. groups and piled rafts. In: Proc. 13th Xác định độ lún bằng phương pháp cộng lún international conference on soil mechanics and lớp phân tố theo mô hình khối móng được đề foundation engineering, vol. 5, New Delhi, xuất bởi Tomlimson (1994) cho kết quả lớn hơn India; 1994. p. 61–82. so với phương pháp mô phỏng tr tương đương [4] Tomlimson M.J (1994). Pile Design and và phương pháp mô phỏng toàn bộ nhóm cọc. Construction Practice, 4th edition E & FN Spon. Ng i phản biện: PGS.TS. NGUYỄN VĂN DŨNG ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 4 - 2019 9

Download

Xem thêm
Thông tin phản hồi của bạn
Hủy bỏ