Nghiên cứu ảnh hưởng hiệu ứng nhóm đến tải trọng và độ lún của cọc thẳng đứng

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU

MỞ ĐẦU

0.1. Lý do lựa chọn đề tài

0.2. Mục đích nghiên cứu

0.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

0.4. Nội dung nghiên cứu

0.5. Phương pháp nghiên cứu

0.6. Những đóng góp mới của luận án

0.7. Cấu trúc của luận án

1. CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ SỰ LÀM VIỆC CỦA NHÓM CỌC

1.1. KHÁI QUÁT VỀ HIỆU ỨNG NHÓM

1.2. CÁC NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VỀ HIỆU ỨNG NHÓM

1.2.1. Công thức xác định hệ số nhóm

1.2.2. Công thức xác định tỷ số độ lún

1.3. CÁC NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ HIỆU ỨNG NHÓM

1.3.1. Phân tích kết quả nghiên cứu

1.4. QUY ĐỊNH VỀ HIỆU ỨNG NHÓM TRONG CÁC TIÊU CHUẨN VIỆT NAM

1.4.1. Nhận xét về cách xác định hiệu ứng nhóm theo quy phạm

1.5. NHẬN XÉT CHƯƠNG 1

2. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU HIỆU ỨNG NHÓM BẰNG CÁC THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC TRÊN MÔ HÌNH VẬT LÝ TỶ LỆ NHỎ

2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÁC THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC

2.1.1. Qui trình gia tải nén tĩnh nhóm cọc

2.1.2. Phân tích kết quả nén tĩnh cọc

2.2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH VẬT LÝ TỶ LỆ NHỎ CHO THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC

2.2.1. Ưu nhược điểm của mô hình vật lý tỷ lệ

2.2.2. Lập phương trình xác định sery thí nghiệm

2.2.3. Cơ sở lý thuyết về hiệu ứng tỷ lệ trong thí nghiệm cọc

2.2.4. Vật liệu cọc

2.2.5. Kích thước thùng đất trong thí nghiệm

2.2.6. Thiết bị cho thí nghiệm nén tĩnh cọc trong phòng

2.3. THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC TRÊN MÔ HÌNH VẬT LÝ TỶ LỆ NHỎ TRONG PHÒNG

2.3.1. Qui mô các thí nghiệm trong phòng

2.3.2. Chế bị đất cho thí nghiệm

2.3.3. Kết quả thí nghiệm

2.3.4. Phân tích kết quả thí nghiệm

2.4. THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC TRÊN MÔ HÌNH VẬT LÝ TỶ LỆ NHỎ TẠI HIỆN TRƯỜNG

2.4.1. Kích thước cọc trong mô hình vật lý tỷ lệ nhỏ

2.4.2. Quy mô các thí nghiệm cọc tại hiện trường

2.4.3. Cấu tạo cọc và đài cọc

2.4.4. Hệ thống đo đạc và gia tải

2.4.5. Thí nghiệm nén tĩnh cọc

2.4.6. Kết quả thí nghiệm

2.4.7. Phân tích kết quả thí nghiệm

2.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

3. CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG HỆ SỐ TƯƠNG TÁC TRONG VIỆC PHÂN TÍCH HIỆU ỨNG NHÓM CỌC THẲNG ĐỨNG CHỊU TẢI TRỌNG NÉN ĐÚNG TÂM

3.1. Khái niệm cơ bản về hệ số tương tác

3.2. Hệ số tương tác giữa các cọc

3.3. ỨNG DỤNG HỆ SỐ TƯƠNG TÁC TRONG PHÂN TÍCH HIỆU ỨNG NHÓM CỌC

3.3.1. Thiết lập bài toán

3.3.2. Phân tích hiệu ứng nhóm cọc

3.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3

4. CHƯƠNG 4: ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP SỐ TRONG PHÂN TÍCH HIỆU ỨNG NHÓM CỌC

4.1. Mục đích của bài toán mô phỏng phương pháp số

4.2. Mô hình vật liệu của Plasix-3D

4.3. MÔ PHỎNG SỐ CHO CÁC THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC

4.3.1. Số liệu về nền đất và hệ cọc – đài cọc

4.3.2. Kết quả tính toán

4.4. PHÂN TÍCH VÀ SO SÁNH KẾT QUẢ TÍNH TOÁN

4.4.1. Hiệu ứng nhóm

4.4.2. Xấp xỉ tỷ số độ lún bằng các hàm mũ

4.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 4

5. CHƯƠNG 5: CÁC ĐỀ XUẤT

5.1. ĐỀ XUẤT CÁC XÁC ĐỊNH TỶ SỐ ĐỘ LÚN

5.1.1. Công thức của Fleming và cộng sự

5.1.2. So sánh giá trị tỷ số độ lún

5.1.3. Đề xuất công thức tính số mũ ω

5.1.4. Kết quả tính toán và so sánh

5.2. ĐỀ XUẤT QUI TRÌNH TÍNH TOÁN THAY ĐỔI CHIỀU DÀI CỌC ĐỂ CẢI THIỆN SỰ LÀM VIỆC CỦA NHÓM CỌC

5.2.1. Đề xuất phương pháp tính

5.2.2. Trình tự tính toán

5.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 5

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN ÁN

DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Ảnh hưởng hiệu ứng nhóm

Hiệu ứng nhóm là hiện tượng xảy ra khi các cọc trong nhóm tương tác với nhau thông qua nền đất, dẫn đến sự thay đổi về phân bố ứng suất và độ lún. Khi khoảng cách giữa các cọc không đủ lớn, vùng ứng suất chồng lấn, làm giảm khả năng chịu tải và tăng độ lún của nhóm cọc. Hiệu ứng nhóm trong xây dựng đặc biệt quan trọng trong các công trình trên nền đất yếu, nơi mà sự tương tác giữa cọc và đất có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất làm việc của móng. Các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm đã chỉ ra rằng, hiệu ứng nhóm làm giảm sức chịu tải và tăng độ lún so với cọc đơn.

1.1. Cơ chế hiệu ứng nhóm

Hiệu ứng nhóm xảy ra do sự chồng lấn vùng ứng suất xung quanh các cọc. Khi các cọc được bố trí gần nhau, vùng ứng suất do ma sát bên và sức kháng mũi của các cọc chồng lên nhau, dẫn đến sự suy giảm khả năng chịu tải. Hiệu ứng nhóm trong xây dựng được đánh giá thông qua hệ số nhóm và tỷ số độ lún, giúp xác định mức độ ảnh hưởng của hiệu ứng nhóm đến khả năng làm việc của móng cọc.

1.2. Ảnh hưởng đến tải trọng và độ lún

Hiệu ứng nhóm làm giảm tải trọng cọc thẳng đứng và tăng độ lún cọc. Các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy, khi khoảng cách giữa các cọc giảm, hệ số nhóm giảm và tỷ số độ lún tăng. Điều này đặc biệt rõ rệt trong các nhóm cọc có số lượng cọc lớn. Phân tích tải trọng cọc và đánh giá độ lún cọc là các bước quan trọng trong thiết kế móng cọc để đảm bảo tính ổn định và kinh tế.

II. Tải trọng cọc thẳng đứng

Tải trọng cọc thẳng đứng là lực tác dụng dọc trục lên cọc, bao gồm tải trọng do công trình và tải trọng từ nền đất. Tải trọng trong xây dựng được xác định thông qua các thí nghiệm nén tĩnh và mô phỏng số. Các nghiên cứu chỉ ra rằng, tải trọng cọc thẳng đứng bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng nhóm, đặc biệt là trong các nhóm cọc có khoảng cách nhỏ. Phân tích tải trọng cọc giúp xác định sức chịu tải của cọc và nhóm cọc, đảm bảo an toàn và hiệu quả trong thiết kế móng.

2.1. Xác định tải trọng cọc

Tải trọng cọc thẳng đứng được xác định thông qua các thí nghiệm nén tĩnh và mô phỏng số. Các thí nghiệm nén tĩnh trên mô hình vật lý tỷ lệ nhỏ và tại hiện trường giúp đánh giá khả năng chịu tải của cọc. Phân tích tải trọng cọc cũng bao gồm việc xác định sức kháng bên và sức kháng mũi của cọc, giúp đánh giá toàn diện khả năng làm việc của móng.

2.2. Ảnh hưởng của hiệu ứng nhóm

Hiệu ứng nhóm làm giảm tải trọng cọc thẳng đứng do sự chồng lấn vùng ứng suất. Các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy, khi khoảng cách giữa các cọc giảm, sức chịu tải của nhóm cọc giảm đáng kể. Tải trọng trong xây dựng cần được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo an toàn và hiệu quả, đặc biệt là trong các công trình trên nền đất yếu.

III. Độ lún cọc

Độ lún cọc là chuyển vị của cọc dưới tác dụng của tải trọng. Độ lún trong xây dựng là một yếu tố quan trọng trong thiết kế móng, đặc biệt là trong các công trình trên nền đất yếu. Hiệu ứng nhóm làm tăng độ lún cọc do sự tương tác giữa các cọc trong nhóm. Các nghiên cứu thực nghiệm và mô phỏng số đã chỉ ra rằng, độ lún của nhóm cọc lớn hơn so với cọc đơn, đặc biệt là trong các nhóm cọc có số lượng cọc lớn.

3.1. Xác định độ lún cọc

Độ lún cọc được xác định thông qua các thí nghiệm nén tĩnh và mô phỏng số. Các thí nghiệm trên mô hình vật lý tỷ lệ nhỏ và tại hiện trường giúp đánh giá độ lún của cọc và nhóm cọc. Đánh giá độ lún cọc là bước quan trọng trong thiết kế móng, giúp đảm bảo tính ổn định và an toàn của công trình.

3.2. Ảnh hưởng của hiệu ứng nhóm

Hiệu ứng nhóm làm tăng độ lún cọc do sự chồng lấn vùng ứng suất. Các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy, khi khoảng cách giữa các cọc giảm, độ lún của nhóm cọc tăng đáng kể. Độ lún trong xây dựng cần được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo an toàn và hiệu quả, đặc biệt là trong các công trình trên nền đất yếu.

Luận án tiến sĩ: Ảnh hưởng của hiệu ứng nhóm đến khả năng chịu tải dọc trục và độ lún của nhóm cọc thẳng đứng