Luận văn thạc sĩ về ứng xử của móng bè cọc cống khâu mét tại Cà Mau

Luận văn thạc sĩ địa kỹ thuật nghiên cứu ứng xử móng bè cọc cống tại Khâu Mét, Cà Mau, cung cấp giải pháp tối ưu cho công trình xây dựng.

• Tác giả: Đoàn Bá Tần Duy
• Người hướng dẫn: PGS. Lê Bá Vinh
• Trường học: Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Địa Kỹ Thuật Xây Dựng
• Đề tài: Nghiên Cứu Ứng Xử Của Móng Bè Cọc Cống Khâu Mét, Cà Mau
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: TP. HCM

Tóm tắt

I. Giới thiệu về nghiên cứu ứng xử của móng bè cọc cống

Nghiên cứu ứng xử của móng bè cọc cống là một lĩnh vực quan trọng trong công trình xây dựng, đặc biệt ở khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long, nơi có nền địa chất chủ yếu là đất yếu. Móng bè cọc có khả năng phân phối tải trọng tốt hơn so với các phương pháp truyền thống, giúp tối ưu hóa thiết kế và giảm thiểu chi phí. Trong nghiên cứu này, sự làm việc của móng bè cọc tại cống Khâu Mét, tỉnh Cà Mau được phân tích, nhằm đưa ra giải pháp thiết kế hợp lý cho các công trình cống. Đặc biệt, nghiên cứu nhấn mạnh vai trò của bè trong việc chịu tải, điều này thường bị bỏ qua trong các tính toán thiết kế hiện tại. Kết quả từ nghiên cứu sẽ cung cấp kiến thức quý giá cho các kỹ sư trong lĩnh vực kỹ thuật nền móng.

II. Các phương pháp phân tích ứng xử của móng bè cọc

Để phân tích ứng xử của móng bè cọc, nhiều phương pháp đã được áp dụng, bao gồm phương pháp PDR (Poulos-Davis-Randolph) và phần mềm Plaxis 3D. Phương pháp PDR cho phép tính toán chính xác hơn về khả năng chịu tải của hệ thống móng bè cọc, đồng thời xem xét ảnh hưởng của bè đến tải trọng truyền xuống đất nền. Phần mềm Plaxis 3D giúp mô phỏng điều kiện làm việc thực tế của móng, từ đó đưa ra các dự đoán về độ lún và ứng suất. Sự kết hợp giữa hai phương pháp này cho phép đánh giá một cách tổng thể về hiệu quả của thiết kế và khả năng chịu tải của cống cống. Những kết quả này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn cao trong việc thiết kế các công trình thủy lợi ở khu vực có nền đất yếu.

III. Nghiên cứu ứng xử của móng bè cọc cống Khâu Mét Cà Mau

Cống Khâu Mét, nằm trong hệ thống thủy lợi tiểu vùng VIII, là một trong những công trình điển hình cho việc áp dụng thiết kế móng bè cọc. Nghiên cứu chỉ ra rằng việc thiết kế chỉ dựa vào tải trọng truyền lên cọc mà không tính đến sự tham gia của bè là một quan niệm sai lầm. Kết quả cho thấy rằng việc tối ưu hóa số lượng cọc và chiều dài cọc có thể giảm thiểu chi phí mà vẫn đảm bảo an toàn cho công trình. Phân tích cho thấy rằng, việc sử dụng móng bè không chỉ giúp giảm thiểu số lượng cọc mà còn nâng cao khả năng chịu tải của toàn bộ hệ thống. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh hiện nay khi mà việc tiết kiệm chi phí xây dựng là một yêu cầu cấp thiết.

IV. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu này đã chỉ ra tầm quan trọng của việc xem xét toàn diện ứng xử của móng bè cọc trong thiết kế các công trình cống. Việc áp dụng phương pháp PDR kết hợp với phần mềm Plaxis 3D đã mang lại những kết quả khả quan, giúp tối ưu hóa thiết kế và giảm thiểu chi phí. Các kiến nghị cho các kỹ sư và nhà thiết kế là nên tích cực áp dụng các phương pháp phân tích hiện đại vào thực tiễn, nhằm tận dụng tối đa khả năng chịu lực của móng bè. Hơn nữa, việc nghiên cứu sâu hơn về ảnh hưởng của đất nền và các yếu tố môi trường đến ứng xử của móng cũng cần được thực hiện để đảm bảo tính bền vững và hiệu quả của các công trình thủy lợi trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan về nghiên cứu ứng xử của móng bè cọc Chương 2: Các phương pháp phân tích ứng xử của móng bè cọc Chương 3: Nghiên cứu ứng xử của móng bè cọc cống Khâu Mét, Cà Mau Chương 4: Kết luận và kiến nghị II. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 21/9/2020 III. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : /01/2021 IV. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS.

LÊ BÁ VINH Tp. HCM, ngày tháng 01 năm 2021 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO PGS. Lê Bá Vinh PGS. Lê Bá Vinh TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG PGS.

Lê Anh Tuấn i LỜI CẢM ƠN Trước tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn đến Thầy PGS. Lê Bá Vinh, người hướng dẫn Luận văn thạc sĩ cho tôi. Thầy đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện Luận văn; Thầy luôn tạo điều kiện thuận lợi, cung cấp tài liệu tham khảo và những kiến thức quý giá giúp cho tôi có cơ sở để thực hiện Luận văn này. Tôi cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, Trường Đại học Bách Khoa TP.

HCM đã tận tình giảng dạy và truyền đạt những kiến thức quý giá cho tôi trong suốt quá trình học. Sau cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến người thân trong gia đình tôi, những người đã tạo điều kiện thuận lợi tốt nhất cho tôi, cũng như động viên cho tôi hoàn thành tốt quá trình học tập. Xin chân thành cảm ơn! Tp. HCM, ngày tháng 01 năm 2021 Học viên Đoàn Bá Tần Duy ii TÓM TẮT Đồng Bằng Sông Cửu Long nền địa chất chủ yếu là đất yếu nên đòi hỏi người thiết kế phải đưa ra phương án móng bảo đảm được khả năng chịu lực và kinh tế.

Phần lớn các công trình thủy lợi như cống truyền thống, kè bê tông cốt thép toàn khối đều tính toán cho rằng hệ cọc chịu toàn bộ tải trọng công trình. Quan niệm này không đúng với điều kiện làm việc thực tế của công trình, không tận dụng hết khả năng chịu lực của bè móng, khi thực tế bè có tiếp xúc trực tiếp với đất nền. Kết quả là sử dụng rất nhiều cọc bố trí dưới móng, làm lãng phí khả năng chịu tải cọc khi làm việc thực tế trong hệ móng bè cọc và không hiệu quả về kinh tế. Công trình thủy lợi cống kênh Khâu Mét thuộc địa phận xã Tạ An Khương Đông, huyện Đầm Dơi, tỉnh Cà Mau là một hạng mục công trình thuộc Hệ thống thủy lợi tiểu vùng VIII – Nam Cà Mau với cống lộ thiên bằng bê tông cốt thép để điều tiết nước được thiết kế với quan niệm cọc chịu toàn bộ tải trọng công trình khi tính toán móng bè cọc.

Luận văn này một mặt sử dụng phương pháp PDR (Poulos-Davis-Randolph) vào tính toán móng bè cọc của cống kênh Khâu Mét có xét đến sự ảnh hưởng của bè. Mặt khác sử dụng phần mềm Plaxis 3D để phân tích sự ảnh hưởng đến sơ đồ bố trí cọc nhằm tận dụng được ưu điểm của móng bè cọc. Từ đó, một mặt là kiểm chứng, định lượng các kết quả từ phương pháp giải tích và đưa ra sơ đồ bố trí cọc nhằm tận dụng những ưu điểm của móng bè cọc và đem lại hiệu quả về mặt kinh tế nhưng vẫn đảm bảo an toàn cho công trình. iii ABSTRACT The Mekong Delta is mainly soft soil, so it requires the designer to come up with a foundation plan to ensure bearing capacity and economy.

Most of the irrigation works such as traditional sluice gates, reinforced concrete embankments are all calculated that the pile system is subject to the entire work load. This concept is not consistent with the actual working conditions of the project, does not make full use of the bearing capacity of the foundation raft, when in fact the raft is in direct contact with the ground. As a result, a lot of piles are used under the foundation, which wastes the pile load bearing capacity when working in reality in the pile raft foundation and is not economically optimal. The irrigation work of Khau Met canal in the area of Ta An Khuong Dong commune, Dam Doi district, Ca Mau province is a work item belonging to the sub- region Irrigation System VIII - South Ca Mau with open-pit sewer made of reinforced concrete.

steel for water regulation is designed with the concept of pile bearing the entire building load when calculating pile foundations. On the one hand, this thesis uses PDR (Poulos -Davis-Randolph) method to calculate the foundations of raft raft of Khau Met canal sluice considering the influence of rafts. On the other hand, using Plaxis 3D software to analyze the effect on the pile layout to take advantage of the pile foundations. From there, on the one hand, it is to verify and quantify the results from the analytical method and give the optimal pile layout to take advantage of the advantages of the pile foundation and bring economic efficiency but still ensure safety for the project.

iv LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình khoa học do chính tôi nghiên cứu và thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. Các kết quả, số liệu trong luận án là trung thực. Tác giả chịu trách nhiệm về công việc thực hiện của mình. HCM, tháng 01 năm 2021 Học viên Đoàn Bá Tần Duy v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Móng bè, móng bè cọc và móng cọc .2: Hiệu ứng tương tác giữa đất và cấu trúc trong móng bè cọc của Katzenbach et al.

(1998) and Katzenbach et al.1: Móng bè cọc là một hệ thống kết hợp bao gồm các phần tử chịu lực như: cọc, bè và đất (Poulos, 2000) .2: Biểu đồ quan hệ giữa tải trọng và độ lún của móng bè cọc theo những nguyên lý thiết kế khác nhau của Poulos, 2000 .3: Hệ số ảnh hưởng của chuyển vị đứng (Poulos and Davis, 1974) .1: Mô hình kết cấu công trình nghiên cứu trên phần mềm Sap 2000 version 14.2: Mặt bằng và mặt cắt của cống .3: Mặt bằng phản lực chân cột của công trình (kN) .4: Mặt cắt địa chất công trình .5: Mô hình cọc trong phần mềm Plaxis 3D .6: Biểu đồ quan hệ giữa tải trọng tác dụng lên đầu cọc và chuyển vị của cọc (35x35) cm, mũi cọc ở độ sâu 22m bằng phần mềm Plaxis 3D .7: Sơ đồ tác dụng của nước lên móng bè trong trường hợp vận hành .8: Mô hình kết cấu móng bè cọc trong Plaxis 3D .9: Biểu đồ mối quan hệ tải trọng và độ lún trường hợp 1 - đất không thoát nước .10: Biểu đồ mối quan hệ tải trọng và độ lún trường hợp 1 - đất thoát nước .11: Biểu đồ mối quan hệ tải trọng và độ lún trường hợp 2 - đất không thoát nước .12: Biểu đồ mối quan hệ tải trọng và độ lún trường hợp 2 - đất thoát nước .13: Biểu đồ mối quan hệ tải trọng và độ lún trường hợp 3 - đất không thoát nước .14: Biểu đồ mối quan hệ tải trọng và độ lún trường hợp 3 - đất thoát nước .15: Biểu đồ mối quan hệ tải trọng và độ lún trường hợp 4 - đất không thoát nước .16: Biểu đồ mối quan hệ tải trọng và độ lún trường hợp 4 - đất thoát nước .17: Biểu đồ mối quan hệ tải trọng và độ lún trường hợp 5 - đất không thoát nước .18: Biểu đồ mối quan hệ tải trọng và độ lún trường hợp 5 - đất thoát nước .19: Biểu đồ mối quan hệ tải trọng và độ lún trường hợp 6 - đất không thoát nước .20: Biểu đồ mối quan hệ tải trọng và độ lún trường hợp 6 - đất thoát nước .21: Tổng hợp độ lún các trường hợp tính bằng phương pháp PDR .22: Tổng hợp phần trăm chia tải các trường hợp tính bằng phương pháp PDR .23: Sơ đồ bố trí trường hợp 1 với số lượng cọc ncọc = 77 cọc; Lcọc = 22 m .24: Độ lún theo phương z của bè trường hợp ncọc = 77 cọc; Lcọc = 22 m .25: Monent uốn M11 của bè trường hợp ncọc = 77 cọc; Lcọc = 22 m .26: Monent uốn M22 của bè trường hợp ncọc = 77 cọc; Lcọc = 22 m .27: Monent uốn M12 của bè trường hợp ncọc = 77 cọc; Lcọc = 22 m .28: Lực dọc của cọc trường hợp ncọc = 77 cọc; Lcọc = 22 m .29: Độ lún theo phương z của bè cọc trường hợp ncọc = 77 cọc; Lcọc = 22 m .30: Sơ đồ bố trí trường hợp 2 với số lượng cọc ncọc = 62 cọc; Lcọc = 22 m .31: Độ lún theo phương z trường hợp ncọc = 62 cọc; Lcọc = 22 m .32: Monent uốn M11 của bè trường hợp ncọc = 62 cọc; Lcọc = 22 m .33: Monent uốn M22 của bè trường hợp ncọc = 62 cọc; Lcọc = 22 m .34: Monent uốn M12 của bè trường hợp ncọc = 62 cọc; Lcọc = 22 m .35: Lực dọc của cọc trường hợp ncọc = 62 cọc; Lcọc = 22 m .36: Độ lún theo phương z của bè cọc trường hợp ncọc = 62 cọc; Lcọc = 22 m .37: Sơ đồ bố trí trường hợp 3 với số lượng cọc ncọc = 50 cọc; Lcọc = 22 m .38: Độ lún theo phương z trường hợp ncọc = 50 cọc; Lcọc = 22 m .39: Monent uốn M11 của bè trường hợp ncọc = 50 cọc; Lcọc = 22 m .40: Monent uốn M22 của bè trường hợp ncọc = 50 cọc; Lcọc = 22 m .41: Monent uốn M12 của bè trường hợp ncọc = 50 cọc; Lcọc = 22 m .42: Lực dọc của cọc trường hợp ncọc = 50 cọc; Lcọc = 22 m .43: Độ lún theo phương z của bè cọc trường hợp ncọc = 50 cọc; Lcọc = 22 m .44: Sơ đồ bố trí trường hợp 4 với số lượng cọc ncọc = 42 cọc; Lcọc = 22 m .45: Độ lún theo phương z trường ncọc = 42 cọc; Lcọc = 22 m.46: Monent uốn M11 của bè trường hợp ncọc = 42 cọc; Lcọc = 22 m .47: Monent uốn M22 của bè trường hợp ncọc = 42 cọc; Lcọc = 22 m .48: Monent uốn M12 của bè trường hợp ncọc = 42 cọc; Lcọc = 22 m .49: Lực dọc của cọc trường hợp ncọc = 42 cọc; Lcọc = 22m .50: Độ lún theo phương z của bè cọc trường hợp ncọc = 42 cọc; Lcọc = 22 m .51: Sơ đồ bố trí trường hợp 5 với số lượng cọc ncọc = 36 cọc; Lcọc = 22 m .52: Độ lún theo phương z trường ncọc = 36 cọc; Lcọc = 22 m .53: Monent uốn M11 của bè trường hợp ncọc = 36 cọc; Lcọc = 22 m .54: Monent uốn M22 của bè trường hợp ncọc = 36 cọc; Lcọc = 22 m .55: Monent uốn M12 của bè trường hợp ncọc = 36 cọc; Lcọc = 22 m .56: Lực dọc của cọc trường hợp ncọc = 36 cọc; Lcọc = 22m .