Luận án tiến sĩ: Ảnh hưởng của tải trọng tĩnh và động tới sức chịu tải cọc tại TP. Hồ Chí Minh

• Tác giả: Nguyễn Mạnh Tường
• Người hướng dẫn: PGS. Châu Ngọc Ẩn
• Trường học: Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Địa kỹ thuật xây dựng
• Đề tài: Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Tải Trọng Tĩnh Và Động Đến Sức Chịu Tải Cọc Tại TP. Hồ Chí Minh
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT LUẬN ÁN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ
• CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• 1. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ ẢNH HƯỞNG CỦA TẢI TRỌNG ĐỘNG TỚI SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Mục đích của đề tài
• 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Nội dung nghiên cứu
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 1.6. Những điểm mới của luận án
• 1.7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• 1.8. Cấu trúc của luận án
• 1.9. Khái quát nguồn gốc, đặc điểm hình thành nền đất khu vực TP
• 1.10. Nghiên cứu các đặc trưng cơ lý của đất yếu khi chịu tải trọng tĩnh và động
• 1.11. Nghiên cứu ảnh hưởng của tải trọng động
• 1.12. Cơ sở lý thuyết sóng ứng suất đàn hồi truyền dọc trục
• 1.13. Phương trình truyền sóng khi tải trọng động tác dụng trên đầu cọc
• 1.13.1. Cơ chế sóng truyền trong thân cọc
• 1.14. Đặc trưng sức chống cắt dưới ảnh hưởng của tải trọng tức thời
• 1.15. Cường độ, biến dạng dưới ảnh hưởng của tải trọng tức thời
• 1.16. Nghiên cứu dao động của móng với đặc trưng động từ móng tác động xuống nền đất
• 1.17. Dao động tự do của hệ thống lò xo – khối lượng(Spring - Mass)
• 1.18. Dao động cưỡng bức của hệ thống lò xo – khối lượng (Spring - Mass)
• 1.19. Lực lớn nhất tác động lên nền:
• 1.20. Nghiên cứu liên quan đến hướng nghiên cứu của đề tài
• 1.21. Nghiên cứu tính toán sức chịu tải bằng phương pháp phần tử hữu hạn
• 1.22. Mô phỏng thí nghiệm nén tĩnh cọc có gắn đầu đo ứng suất – biến dạng
• 1.23. Mô phỏng tính toán cọc chịu tải trọng động bằng phần tử hữu hạn
• 1.24. Nghiên cứu mô hình thí nghiệm tỉ lệ nhỏ cho cọc chịu tải trọng động
• 2. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP SỐ TRONG PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỌC
• 2.1. Tổng quan việc xác định sức chịu tải bằng thí nghiệm nén tĩnh
• 2.2. Nghiên cứu thí nghiệm nén tĩnh cọc trên công trình khu vực TP
• 2.3. Thí nghiệm nén tĩnh có gắn đầu đo biến dạng
• 2.3.1. Các bước thực hiện thí nghiệm
• 2.3.2. Kết quả thí nghiệm
• 2.4. Tính toán sức chịu tải của cọc dựa trên kết quả thí nghiệm nén tĩnh
• 2.5. Nghiên cứu mô phỏng thí nghiệm nén tĩnh để xác định sức chịu tải trong Plaxis
• 2.6. Lý thuyết dùng trong mô hình MCC
• 2.7. Chọn mô hình cọc - đất và tính toán thông số đầu vào
• 2.8. Kết quả mô phỏng
• 2.9. Kết quả mô phỏng và các phân tích theo mô hình MCC
• 2.10. Phân tích kết quả theo mô hình (MCC) và thí nghiệm nén tĩnh
• 2.11. Thiết lập mối tương quan thông số mô hình
• 2.12. Phân tích so sánh kết quả tính toán mô hình MCC và thí nghiệm nén tĩnh
• 2.13. Nghiên cứu mô phỏng thí nghiệm nén phá hoại 250%PTK
• 2.14. Nghiên cứu mô phỏng thí nghiệm tìm sức chịu tải theo chuyển vị giới hạn quy ước
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÔ HÌNH VẬT LÝ TỈ LỆ ĐỂ XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG CỦA TẢI TRỌNG ĐỘNG TỚI SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC
• 3.1. Phân tích thứ nguyên
• 3.2. Một số khái niệm cơ bản
• 3.3. Các bước tiến hành việc phân tích thứ nguyên
• 3.4. Xác định các thông số thí nghiệm
• 3.5. Lập phương trình xác định các thông số thí nghiệm
• 3.6. Yêu cầu về tương tự mô hình
• 3.7. Tỉ lệ mô hình
• 3.8. Các tiêu chuẩn tương tự động lực
• 3.9. Ưu nhược điểm của mô hình vật lý tỉ lệ nhỏ
• 3.10. Triển khai mô hình
• 3.11. Lựa chọn vật liệu và tỉ lệ mô hình
• 3.12. Lựa chọn kích thước cho mô hình vật lý tỉ lệ
• 3.13. Kết cấu hệ khung đỡ mô hình
• 3.14. Thùng chứa đất thí nghiệm
• 3.15. Chọn vật liệu cho cọc trong mô hình
• 3.16. Phân tích sức chịu tải giới hạn của cọc
• 3.17. Cơ chế truyền ứng suất
• 3.18. Phương trình xác định sức chịu tải của cọc
• 3.19. Nghiên cứu phân bố lực dọc trong cọc theo kết quả thí nghiệm hiện trường
• 3.20. Nghiên cứu cọc sử dụng trong mô hình thí nghiệm
• 3.21. Hệ phản lực
• 3.22. Thiết bị đo tải trọng
• 3.23. Hệ thống gia tải động
• 3.24. Trình tự các bước thí nghiệm trên mô hình
• 3.24.1. Nén đất trong thùng
• 3.24.2. Trình tự nén mẫu đất trong thùng
• 3.24.3. Quy trình hạ cọc
• 3.24.4. Quy trình nén tĩnh cọc
• 3.24.5. Gia tải tiêu chuẩn
• 4. CHƯƠNG 4: THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ẢNH HƯỞNG CỦA TẢI TRỌNG ĐỘNG TỚI SỨC CHỊU TẢI CỌC
• 4.1. Thí nghiệm nén tĩnh trên cọc L40
• 4.2. Kết quả đo cọc L50
• 4.3. Kết quả đo cọc L60 tại chu kỳ 1 và chu kỳ 2
• 4.4. Thí nghiệm gia tải động lên cọc
• 4.5. Kết quả thí nghiệm động trên đài cọc và ứng xử của cọc
• 4.6. Kết quả trên cọc L40 – nhám
• 4.7. Kết quả trên cọc L50 – nhám
• 4.8. Kết quả trên cọc L60 – nhám
• 4.9. Kết quả trên cọc L60 – trơn
• 4.10. Một số hình ảnh thí nghiệm
• 5. CHƯƠNG 5: PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU ÁP DỤNG CHO THỰC TẾ
• 5.1. Mối quan hệ biến dạng sức kháng cọc đối với tần số
• 5.2. So sánh kết quả thí nghiệm các cọc L/D khác nhau
• 5.3. So sánh kết quả thí nghiệm các cọc có độ nhám khác nhau
• 5.4. So sánh mối quan hệ Độ lún - Tần số các cọc trơn
• 5.5. So sánh mối quan hệ Độ lún - Tần số các cọc nhám
• 5.6. Nghiên cứu Lực - Biến dạng thân cọc khi chịu tần số phá hoại
• 5.7. Phân tích lộ trình ứng suất nền đất khi chịu tải trọng động
• 5.8. Tính toán áp dụng kết quả nghiên cứu cho cọc trong thực tế
• 5.8.1. Các thông số tính toán tỉ lệ cho cọc trong thực tế
• 5.8.2. Thiết lập tỉ lệ thực cho tương quan Độ lún - Tần số cọc trơn
• 5.8.3. Thiết lập tỉ lệ thực cho tương quan Độ lún - Tần số cọc nhám
• 5.8.4. Kết quả của lực và biến dạng dọc thân cọc khi phá hoại
• 5.8.5. Phương trình tương quan tại tần số phá hoại cọc trong thực tế
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỈ SỐ

I. Giới thiệu

Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích ảnh hưởng của tải trọng tĩnh và tải trọng động đến sức chịu tải cọc tại TP. Hồ Chí Minh. Trong bối cảnh đô thị hóa nhanh chóng, việc hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến cọc bê tông là rất quan trọng. Luận án đã chỉ ra rằng tải trọng động có thể làm giảm đáng kể sức chịu tải cọc, điều này đặc biệt quan trọng trong thiết kế công trình. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng các yếu tố tác động như tần số và biên độ của tải trọng động có thể ảnh hưởng đến ứng xử của cọc. Do đó, việc nghiên cứu này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn cao trong ngành xây dựng.

II. Phương pháp nghiên cứu

Luận án sử dụng nhiều phương pháp nghiên cứu khác nhau để phân tích sức chịu tải cọc. Đầu tiên, các thí nghiệm nén tĩnh được thực hiện để thu thập dữ liệu về ứng suất và biến dạng của cọc. Tiếp theo, mô hình hóa tải trọng động được thực hiện thông qua các thí nghiệm mô phỏng. Các phương pháp này cho phép đánh giá chính xác hơn về sức chịu tải cọc trong điều kiện thực tế. Hơn nữa, việc áp dụng mô hình hóa giúp hiểu rõ hơn về cơ chế phân bố lực trong cọc và đất nền. Kết quả từ các thí nghiệm này sẽ cung cấp thông tin quý giá cho việc thiết kế và thi công các công trình tại TP. Hồ Chí Minh.

III. Kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng tải trọng động có ảnh hưởng lớn đến sức chịu tải cọc. Cụ thể, các thí nghiệm cho thấy rằng cọc khoan nhồi và cọc bê tông có sự khác biệt rõ rệt về khả năng chịu tải khi chịu tác động của tải trọng động. Các thông số như tần số và biên độ của tải trọng động đã được phân tích kỹ lưỡng. Kết quả cho thấy rằng sức chịu tải cọc giảm đáng kể khi tần số của tải trọng động tăng lên. Điều này có thể được giải thích bởi sự gia tăng ứng suất và biến dạng trong cọc. Những phát hiện này có thể giúp các kỹ sư trong việc thiết kế các công trình chịu tải trọng động một cách hiệu quả hơn.

IV. Ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu này có nhiều ứng dụng thực tiễn trong ngành xây dựng, đặc biệt là tại TP. Hồ Chí Minh. Việc hiểu rõ ảnh hưởng của tải trọng tĩnh và tải trọng động đến sức chịu tải cọc sẽ giúp các kỹ sư thiết kế các công trình an toàn và hiệu quả hơn. Các kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng trong việc lựa chọn loại cọc phù hợp cho từng loại công trình, từ đó giảm thiểu rủi ro và chi phí. Hơn nữa, nghiên cứu cũng mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu tiếp theo về các loại cọc và địa chất công trình trong khu vực. Điều này không chỉ nâng cao chất lượng công trình mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của đô thị.