MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của dé tài Móng cọc là loại kết cầu được ứng dụng rộng rãi trong các loại công trình đân dụng, câu đường, thủy lợi và nhất là các công trình trên nên đất yếu, Sử dụng cọc là giải pháp nên mong cd nhiền ưu điểm nỗi bật về tính On định chịu lực: tính kinh tế về giá thành; tính lính hoạt về vật liệu và đa dang về phương pháp thi công. khi chịu tac dụng của tải trọng công trình, cọc phát huy kha nang chin lực thông qua ma sát giữa thành cọc - đất và sức kháng mũi cọc. Dé chịu được tải trọng lớn, móng coc bao gồm một nhóm cọc, nếu khoảng cách giữa các cọc không đủ lớn, trong vùng đất xung quanh các cọc hình thánh hiện tượng chồng lân ứng suất chồng cắt do ma sát bên và do sức chéng mũi của các cọc gây ra, vì vậy trong thực tẾ ứng xử của nhóm cọc khí chịu tải khác với ứng xử của cọc đơn, nhất là khi nhóm cọc làm việc trong nên đất đính.
Mức độ giảm sức chịu tải và gia tăng chuyển vị của nhóm cọc so với cọc đơn được thé hiện thông qua các giá trị hệ số nhóm. Các nghiên cứu về hệ số nhóm trong mong CỌC thường chủ yêu tập trung vào việc xác dinh giá tri hệ số BN nhóm (1) để đánh giá sức chịu tải ứng với khả năng chịu tái của cọc và nhóm coc, tuy nhiên trong thực tÊ hiệu ứng nhóm cọc không chỉ làm giảm khả năng chịu tai ma còn gia tang độ lún của nhóm cọc so với cọc đơn làm việc trong cùng điều kiện. Từ những nghiên cứu ban đầu ta nhận thấy, khi tải trọng tác dụng vào nhóm cọc, sức chịu tải của nhóm sẽ tăng do sự phát triển của sức kháng bên và sức kháng mũi của cọc, tuy nhiên quy luật biến đối của hai loại sức kháng này là hoàn toàn khác nhau, điều này sẽ gây ra sự thay đôi về phạm vi và độ lớn của vùng ứng suất phân bê xung quanh và ở mũi coc và vì thê sẽ gây ảnh hưởng dang kế đếngiá trị hiệu ứng nhóm, thêm vào đó chuyển vị của nhóm cọc là mội van dé quan trong quyết định đến độ an toàn của công trinh, đó chính là ly do hình thành đề tài: “ Vghiên cứu xúc dinh hé số nhém CỌC trong HÔNG coc Ở khu vực thành phố Vĩnh Long” 2. Mục tiêu nghiên cứu Xác định hệ số nhóm cọc dựa vào lý thuyết tinh toán va phan mém Plaxis 3D ~ Foundation dé dua ra một hệ số nhóm hợp lý để có cái nhìn tổng thể về sự làm việc của nhóm coc trong việc tính toán mong cọc tại khu vực Thanh phố Vĩnh Long.
Đi tượng nghiên cứu Hiệu ứng nhóm trong các cọc ma sát, có đài cọc cứng làm việc trong nên dat sét yêu ở khu vực thành phố Vĩnh Long. Nội dung nghiên cứu Tông quan về các yêu tô anh hưởng dén hiệu ứng nhóm cọc, các nghiên H cứu về cách xác định hệ sô nhom cọc trong nước va thể gid1: A a Tiên hành thí nghiệm thứ tinh cọc tại hiện trường dé xác định sức chịu tai cua cọc đơn; Mô phông sô các bài toán nén tĩnh cọc băng phân mém plaxis 3D (2013) dé xác định sức chịu tai của cọc khi lam việc theo nhóm; Dé xuat giá trị hệ số nhóm dé tôi ưu hóa bài toán thiet kê móng coc. Phương pháp nghiên cứu Đê thực hiện các mục tiêu nghiền cứu trên đây, tác giá lựa chọn phương pháp nghiên cứu như sau: Nghiên cứu lý thuyết tính toán, quan trac hiện trường và sử dụng phân mềm Plaxis 3D — Foundation tính toán so sánh kêt qua. Trong đỏ: a, Nghiên cứu lý thuyết tính toán thông qua các lý thuyết sau: « Ly thuyết tính toán hệ số nhóm theo Converse Labarre.
ø Ly thuyết tính toán hệ số nhóm theo Tezaghi & Peck. e Ly thuyết về phan tử hữu han (FEM), phần mém Plaxis 3D ~ Poundation. Quan trac hiện trường: ® Sử dụng kết qua thí nghiệm nén tĩnh cọc hiện trường, xác định tai trọng giới han của cọc đơn và độ lún tại đó dé đổi chiêu và hiệu chính kết qua mô hình coc đơn trong Plaxis 3D — Foundation. Mô phóng: ® Su dung phan mém Plaxis 3D — Foundation dé tính toán hệ số nhóm coc.
Phạm vi nghiên cứu Coc BTCT tiết diện vuông, thăng đứng, chịu tai trọng doc trục lam việc trong nên sét yêu khu vực thành phô Vĩnh Long, Các nhom cọc ma sát có quy mô nho, cọc được thị công băng phương pháp ép; dai cọc được xem như cứng tuyệt doi cứng va không tiêp xúc với nên đất. 7, WY nghĩa khoa học và thực tien Đê tài nghiên cứu phủ hợp với nghiên cứu về móng cọc trên thể giới cũng như ở Việt Nam. Nghiên cứu giúp kỹ sư thiết kề có cải nhìn tông quát hơn ve Ứng xử cọc đơn và nhóm cọc trong điều kiện địa chat ở Tp Vinh Long. Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể sử dụng trong các công tác thiết kế nền móng để đưa ra phương án móng cọc hợp lí thông qua bộ thông số hệ số nhóm.
Các nghiên cứu sau có thể được mở rộng và phát triển theo nghiên cứu này, & Gidi hạn của dé tài Dé tai nghiên cứu chi dung lại phân tích ứng xu của nhom cọc trong trường hợp chịu tai trọng tinh theo phương đứng, trường hop chịu tai trọng động và tai trong theo phương ngang chưa được xét đền, Công trình nghiền cứu được tiên hanh ở thánh pho Vinh Long, chưa đại điện cho toàn bộ dia chat khu vực tính Vĩnh Long và lân cận. Do hạn che về kinh phi nên các thi nghiệm kiếm chứng hiện trường chưa được tiên hành doi với nhóm cọc dé có kết qua phân tích tốt hơn, Q3 CHUNG 1 TONG QUAN CÁC NGHIÊN CUU THỰC NGHIEM VE HỆ SO NHOM COC 1,1 Khai quát về móng cọc Móng cọc là một loại móng sâu, thường dùng cho các công trình có tải trọng lớn hoặc lop dat tốt năm sâu dưới lòng dat. Có hai loại cọc phô biên nhất là cọc BTCT đúc săn và coc nhối (cọc đồ tai chô). Khi phương án móng nông không còn thích hop dé gánh đỡ công trình, hoặc đo tải trọng quá lớn hoặc do lớp đất nên bên trên gan mặt đất là loại đất yêu chm lực kém.
Người ta nghĩ đến móng sâu bang cách truyền tải trọng đến những lớp đất chịu lực tốt hơn thông qua các thanh (cọc hoặc trụ) có kha nang chHi lực cao làm bằng các loại vật liệu pho biển như: go, bê tông, thép (Theo Châu Ngọc Án, Nền Móng, 2005). Hiện nay, cọc được sử dung rất phố biến trong các công trình dan dụng, giao thông thuỷ lợt, ra 1.2 Tông quan về hệ sô nhóm ˆ ˆ „ * Trong móng cọc, sự làm việc của cọc đơn khác với sự làm việc của nhóm cọc, khi khoảng cách giữa các cọc đơn khả lớn (6d tro lên, d là đường Kinh cọc) thi cọc làm việc như cọc đơn, Nhưng thực té trong dai cọc, khoảng cách giữa các cọc thường được bỏ tri là 3d + 4d cho cọc chế sẵn và 2,5đ + 3d cho cọc khoan nhôi nên gây ra sự ảnh hướng lan nhau giữa các cọc trong nhóm dân dén sức chịu tải của các cọc trong nhóm sẽ khác với cọc don. Dé biêu thi sự khác nhau đó người ta tính toán hệ sô nhóm cọc. Qu nhóm TH X Th Xx Oe don (Ẫ.
Ï) Trong đó: rị là hệ số nhóm; n là số lượng cọc trong nhớm; Qudon là sức chịu tải của một cọc đơn. Qunhom là sức chiu tải của ca nhôm cọc, Q Ba. VPA PR QPL DAI COC LIAL m n- số lượng coc Q- tai rong 1 coc COC DON NHOM COC Hình 1. 1 Phan bô ứng suât trong nên coc Trong móng cọc, cọc thường được tập hợp thành nhóm để đáp ứng khả năng chịu tải trọng lớn do công trình truyền xuống.
Trong nên đất rời, quá trình hạ cọc bằng phương pháp đóng hay ép thường nén chặt đất, làm tăng hệ số ma sát và sức chống mỗi cọc, vì vậy sức chịu tải của nhóm cọc có thé lớn hon sức chịu tải của các cọc đơn. Ở môi trường đất dính, khi khoảng cách giữa các cọc trong nhóm nhỏ hơn sáu lần đường kính của cọc hoặc cạnh cọc thì hiệu ứng nhóm phát sinh giữa các cọc lân cận do hiện tượng trùng lẫn ứng suất trong đất, điều này dẫn đến sức chịu tải của nhóm cọc ma sát nhỏ hơn tông sức chịu tải của các cọc đơn trong nhóm. Trong quá trình làm việc của nhóm cọc, ứng suất trong đất từ tải trọng do nhóm cọc truyền xuống mở rộng cả về chiều rộng lẫn chiều sâu một cách đáng kế so với ứng suất phát sinh do cọc đơn.3 Các kết quả nghiên cứu thực nghiệm về nhóm cọc thời gian trước đây 1.1 Nghiên cứu với thí nghiệm tại hiện trường Các thí nghiệm hiện trường thường cho ra những kết quả chính xác nhưng giá thành thí nghiệm rất cao, cho nên số lượng thí nghiệm hiện trường cho đến nay vẫn còn hạn chế. Các thí nghiệm hiện trường được tiễn hành với cọc ống thép, cọc bê tông cốt thép, cọc thép hình với đầu cọc tự do hoặc ngàm vào đài.
Thí nghiệm nhóm cọc thường được đi kèm với thí nghiệm cho một cọc đơn dé kiểm chứng. Tải trọng thí nghiệm thường được đặt ở đầu cọc hoặc vị trí đài cọc đối với nhóm cọc, trong quá trình thí nghiệm, có thể tăng tải trọng đến gan phá hoại hoặc phá hoại coc. Một số thí nghiệm được kê đến như: - Thi nghiệm hiện trường cho nhóm cọc của Kim & Brungraber (1976) đã th uc hiện thí nghiệm hiện trường cho dat sét vung Pennsyvania. Nhóm cọc kích thước % 2 cọc x 3 cọc, khoảng cách giữa các cọc là 5.8D, với D là đường kính hoặc cạnh cọc.
Kết quả cho thấy sức chịu tai của nhóm cọc tang lên khi tang khoảng cách giữa các cọc vả tải trọng trung bình tác dụng lên một cọc trong nhóm nhỏ hơn tai trọng tác dụng lên cọc đơn tương Ứng. Townsend, and B, Grajales, 2003). Thí nghiệm hiện trường cho nhóm coc của Brown et al (1988) với nhóm cọc kích thước 3 cọc x 3 cọc trong dat cát chặt và khoảng cách giữa các cọc là 3D. Cat có hơn cọc đơn khi cọc đơn chịu cùng tái trong bằng tai trung bình tác dung lên từng cọc trong nhóm, Trong các hang cọc khác nhau cũng ứng xử khác nhau.
C, 1998) Thi nghiệm hiện trường cho nhóm cọc của Ruesta & Townsend et al (1997) tại vi iri cầu Roosevelt trên các cọc bê tông cốt thép dự ứng lực.