MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết của đề tài Hiện nay, nhu cầu xây dựng công trình cao tầng ngày càng nhiều, ở các khu đô thị. Tại Cần Thơ, khu vực có tốc độ phát triển nhanh như Quận Cái Răng, Quận Bình Thủy. Do khu vực này có lớp đất yếu với bề dày khá lớn năm ngay trên bề mặt đất, biện pháp móng cọc thường được chọn lựa trong tính toán thiết kế và thi công các công trình. Tải trọng của công trình thông qua hệ thông móng cọc được truyền xuống các lớp đất tốt ở bên dưới.
Trong quá trình thi công móng coc, cọc được ép vao đất sau khi tiến hành san lap mặt bang và chiều cao san lấp thường khá lớn. Do lớp đất yếu năm ngay trên bề mặt mặt đất cùng với một số khu vực có địa hình phân cắt, trong quả trình đào hỗ móng thi công, dưới tác dụng của áp lực ngang của đất và các thiết bị thi cong, coc có thé bi chuyén vị va lệch tâm. Thực tế cho thay có hàng loạt bãi coc bi lệch tâm do chuyển vị ngang với biên độ khá lớn. Nguyên nhân của việc lệch tâm hàng loạt cọc ở khu vực đất yếu được giải thích ban đầu là do san lấp, quá trình thi công khi đảo hé móng và tải trọng thường xuyên của các thiết bị thi công.
Do những nguyên nhân trên, luận van tập trung vào “Nghién cứu đánh gia khả năng chuyến vị ngang của đầu coc trong quả trình thi công hỗ móng trong điêu kiện dat yếu khu vực Thành phố Cần Thơ”. Điều này có ý nghĩa thiết thực phục vụ cho công tác xây dựng ở khu vực có đất yếu như ở Cần Thơ trong thiết kế biện pháp thi công đào sâu. 2 Mục dich, nhiệm vụ Mục đích nghiên cứu là làm tăng thêm vốn kiến thức và sự hiểu biết về ảnh hưởng của việc thi công hỗ móng trong đất yếu tác động đến cọc trong hé móng trong quá trình đào hố móng. Dùng phan mềm Plaxis 2D và 3D để mô phỏng và phân tích chuyển vị ngang của đầu cọc trong quá trình thi công hồ móng trong điều kiện đất yếu khu vực Thành phố Cần Thơ, các kết quả phân tích sẽ được so sánh với nhau, từ đó rút ra kết quả, kinh nghiệm và biện pháp thi công hợp lý.
Nhiệm vụ của đê tài chủ yêu tập trung vào các vân đê chính sau: + Đánh giá khả năng chuyển vị ngang của cọc trong quá trình thi công nên móng công trình. + Ước lượng mức độ chuyên vị ngang của dau cọc. + So sánh kết quả tính toán từ phần mềm Plaxis 2D và 3D, từ đó tìm ra các biện pháp thi công hợp lý. 3 Phương pháp nghiên cứu Phương pháp thực hiện chọn lựa ở đây là: + Tổng hợp, phân tích các kết quả, nghiên cứu đánh giá chuyển vị ngang của cọc.
+ Sử dụng phân mềm Plaxis để mô phỏng quá trình thi công gây chuyển vị đầu cọc khi khai đào hố móng. + Trên cơ sở phân tích mô phỏng bằng mô hình sofl soil, rút ra các phân tích và kiến nghị các biện pháp thi công hợp lý nhằm tránh gây chuyển vi dau coc quá lớn. 4 Ý nghĩa khoa học và kinh tế xã hội của đề tài: Ngày nay, Thành Phố Cần Thơ là thành phố trực thuộc trung ương, và là trung tâm kinh tế văn hóa chính trị của ĐBSCL (Tây Nam Bộ). Do đó nhu cầu về cơ sở hạ tầng cũng như các công trình cao tầng đặc biệt là các công trình tầng ham, trong quá trình đào hé móng thi công, dưới tac dụng của áp lực ngang của dat, rất nhiều cọc bị chuyển vi và lệch tâm làm mất độ an toàn của công trình, nên việc đánh giá mức độ chuyền vị của cọc trong phạm vi cho phép là rất cần thiết.
Xuất phát từ một số sự cố trong quá trình thi công móng cọc, cọc bị chuyển vị lệch tâm quá giới hạn cho phép trong quá trình thi công, công trình bị sự cố trong những năm gan đây đã tạo nên những yêu cầu cấp bách phải nhanh chóng nghiên cứu phương pháp tính toán dự báo chuyền vị ngang của cọc dé có giải pháp thiết kế và thi công hợp lý. Do vậy, kết quả nghiên cứu của dé tài có thé giúp các kỹ sư thiết kế, thi công dự tính được khả năng nghiêng cọc và tìm các biện pháp khắc phục. Do đó dé tài này có ý nghĩa thực tiễn cao trong điều kiện dat yếu là loại dat phố biến trên bề mặt ở vùng ĐBSCL điển hình là khu vực đất yêu ở Thành Phố Can Thơ. MOT SO KET QUÁ NGHIÊN CỨU LÝ THUYET VE CHUYEN VI NGANG CUA COC TRONG QUA TRINH THI CONG HO MONG Móng cọc ở khu vực Thanh phố Can Tho và các vùng lân cận hau hết đều được đặt trong các tang tram tích Holocen (phù sa mới) va Pleistocene (phù sa cô).
Khu vực đầu cọc trong đa số các trường hợp năm trong các lớp đất rời (cát có kích thước và độ chặt khác nhau) hoặc đất loại sét trạng thái từ nửa cứng đến cứng. Trong phan tổng quan, chúng tôi tiến hành tổng hợp một số kết quả thí nghiệm va tính toán cọc chịu tác dụng lực ngang. Có thể thấy rằng trong bài toán này, các tác gia chọn lựa quan hệ ø — u dé làm cơ sở chính cho việc phân tích và thiết lập các mối quan hệ.1 Phân tích kết quả tính toán cọc trong đất rời chịu tác dụng tải trọng ngang Trên cơ sở các kết quả tính toán của nhiều nhà nghiên cứu có thể thây rằng đặc điểm quan trọng nhất trong tính toán cọc chịu tải trọng ngang là hệ số độ bên theo phương ngang k, hệ số này được sử dụng rộng rãi trong tính toán cọc chịu tải trọng ngang. Hệ số k phụ thuộc vào nhiều yếu tố: độ sâu, giá trị chuyền vi, đặc điểm thay đổi đặc trưng cơ lý của đất nên và độ cứng chống uốn của cọc, kích thước cọc.
Kết quả tính toán cho thấy biểu đồ hệ số độ bén theo phương ngang theo độ sâu dưới tác dụng của lực ngang thường không lớn đối với các loại cọc có độ cứng khác nhau, có đặc điểm gan tuyến tinh và có thé tính theo lý thuyết đàn hôi trong phạm vi (u/I<0. Ở đây u — giá trị chuyển vị ngang: 1 — chiều dai cọc. Từ việc phân tích các quan hệ giữa phản lực nên và chuyển vị (Hình 1.1), nhận thay rang dạng các biểu đô “phản lực nén-chuyén vị” gan giống nhau và có thé thê hiện băng một loại hàm sô với các thông sô khác nhau.15 — 01 | + Yo Te =b ee __L —T 0.10 i 010 Si Es L~ L—] CEE ean L/ L—T” | z=|0.3M |_| |pt ] — if 00 _—¬ z=UBM | vo] 0 1,0 2,0 3,0 4,0 50 0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 u,cm u1.1 Biểu do biến dang phi tuyến gan với quan hệ thiết lập (1.1) theo kết quả thí nghiệm cọc (dài 2m, loại A 0.273m, moment chống uốn 8660 KPa.m’) trong cát chặt vừa (a) và trong cát rời (b) với các độ sâu khác nhau. Từ kết quả thí nghiệm thé hiện ở hình 1.1 có thé rút ra một số nhận xét phân tích như sau: Biéu đồ o - u có tính chat phi tuyến, rõ rang nhất là ở gần bé mặt.
Các quan hệ theo độ sâu có dạng đường cong xa dan với trục tung, tương ứng chính là sự giảm dan hệ số nên theo phương ngang khi giá trị chuyển vi tăng. Các biéu đồ biến dạng có dạng đường cong dan dan tiếp cận với giá trị áp lực giới hạn nào đó Øim, giả tri này tăng theo độ sâu. Khi tăng đường kính cọc tức là tăng diện chịu tai, gia tri phan lực giảm. Góc nghiêng ban dau ky của biểu đồ o-u hay hệ số nền ban dau ty lệ nghịch với kích thước ngang của cọc.
Phương trình đường cong biểu diễn quá trình phi tuyến phải phù hợp với kết quả thực nghiệm, gân với thực tê và thoả các điêu kiện: thứ nhât, đoạn đâu của đường cong o-u (ở các cap tải trọng bé) can có độ chính xác cao đủ đê mô tả phân biến dạng dan hôi và thoả điều kiện đạo hàm do;/du khi u>0; thứ hai, biểu đồ biến dang nhận đường năm ngang với gia tri tới hạn cho trước Øụi làm đường tiệm cận. Đôi với dat rời, theo một sô tác gia, quan hệ giữa chuyên vi và phản lực theo phương ngang có thé biểu diễn bằng biểu thức sau: o(z)= kạØ „(Z) u(z) (1.1) Ø„,(Z) + ky (z)u(z) Ở day: ko (z) — hệ số độ bền ngang ban dau, tương ứng với giai đoạn biến dạng đàn hồi. Oun(Z): giá trị áp lực giới hạn, đạt đến khi chuyển vị đủ lớn. u(2): chuyển vị Của cọc tại độ sâu z.
Ưu điểm của quan hệ (1.1) là chỉ cần một đường cong là có thể mô tả được trạng thái giới hạn và chưa đạt đến giới hạn. Phương trình đường cong có chứa các đặc trưng biến dang (kp) va độ bén (Cutt). Ap lực ngang giới han lên đất nên và hệ số độ bên là những thông số dau vào cơ bản của đường quan hệ o-u [2]. Kết quả tính toán cho thay răng hệ số độ bền ngang ban dau k giảm khi kích thước coc tăng.
Hệ số độ bền ban dau kp (z)=lim (u,z) khi u > 0 sử dụng cho các loại cọc có độ cứng khác nhau theo biểu đồ dang tam giác theo độ sâu. Giới hạn đường thăng biểu đồ o-u băng giá trị chuyển vị tương đối u¿/1 =0.025 va xem biểu đồ thay đổi ky (z) theo độ sâu có dang tam giác, xác định gia tri của chung tai độ sâu z=Im cho cọc loại A. Với chuyển vị cho trước, ta có: ko (z=Im)=49 N/cm'. Nhân giá tri ko và kích thước theo phương ngang của cọc: 4.
Giá trị koxd — dao động trong phạm vi không dang kế cho các loại cọc khác nhau trong nên cát. Để thuận tiện chọn KạEkọạx d. Ở đây: Ko - hệ số phản lực ban đầu. Hệ số Ko có thé được xem không đôi và không phụ thuộc vào đặc trưng cơ lý của đất nền cũng như tải trọng ngoài.
Hệ số độ bền ban dau ky tỷ lệ nghịch với kích thước cọc, điều này phù hợp với các giả thuyết của lý thuyết bán không gian đàn hồi tuyến tính và kết quả thực nghiệm. Risa và một số tác gia khác cho rang Ko=Ko, x z, ở đây: Ko;-gradient hệ số phan lực theo phương ngang phụ thuộc độ chat của đất và dao động trong phạm vi từ 5 — 40 N/cm'. Có thé chọn gia trị hệ số nền thay thế cho gia tri Ko, trong tính toán ap dung: Bang 1.