Luận Văn Thạc Sĩ Về Ảnh Hưởng Của Móng Cọc Đến Độ Lún Của Móng Cọc Lân Cận

Luận văn thạc sĩ nghiên cứu kỹ thuật xây dựng công trình ngầm phân tích ảnh hưởng của móng cọc lên độ lún của móng cọc lân cận, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Trần Trung Hiếu
• Người hướng dẫn: PGS.TS Bùi Trường Sơn
• Trường học: Đại học Bách Khoa
• Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình ngầm
• Đề tài: Phân Tích Ảnh Hưởng Của Móng Cọc Đến Độ Lún Của Móng Cọc Lân Cận Trong Xây Dựng Công Trình Ngầm
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC HÌNH
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘ LÚN CỦA MÓNG CỌC
• 1.1. Khái quát về tính toán độ lún trong thiết kế móng cọc
• 1.2. Các phương pháp tính toán độ lún của nhóm cọc
• 1.3. Các nghiên cứu thực nghiệm về độ lún của nhóm cọc
• 1.4. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN ĐỘ LÚN CỦA MÓNG CỌC
• 2.1. Độ lún của cọc đơn
• 2.1.1. Độ lún của cọc đơn ngàm trong đất sét theo Davis - Poulos (1968) [14]
• 2.1.2. Phương pháp kinh nghiệm theo Vesic (1970) [15]
• 2.1.3. Phương pháp bán kinh nghiệm theo Vesic (1977) [15]
• 2.1.4. Phương pháp xác định độ lún đàn hồi cọc đơn theo Woodward, Grander và Greer (1972) [14]
• 2.1.5. Độ lún của cọc đơn theo Randolph và Worth (1978) [14]
• 2.1.6. Phương pháp phân tích theo Gambin [14]
• 2.1.7. Theo TCVN 10304:2014 Móng cọc – tiêu chuẩn thiết kế [1]
• 2.2. Độ lún của nhóm cọc
• 2.2.1. Phương pháp kinh nghiệm theo Skempton (1953) [14], [4]
• 2.2.2. Phương pháp kinh nghiệm theo Meyerhof (1976) [16]
• 2.2.3. Phương pháp kinh nghiệm theo Vesic (1977) [15]
• 2.2.4. Phương pháp Terzaghi [14]
• 2.2.5. Phương pháp hệ số tương tác theo Poulos – Davis (1980) [15]
• 2.2.6. Phương pháp cọc tương đương theo Poulos – Davis (1993) [15]
• 2.2.7. Phương pháp móng khối quy ước
• 2.2.8. Tính toán theo TCVN 10304:2014 [1]
• 2.3. Nhận xét chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH, TÍNH TOÁN ĐỘ LÚN CỦA MÓNG KHI XẢY RA HIỆU ỨNG CHỒNG ỨNG SUẤT GIỮA CÁC NHÓM CỌC
• 3.1. Giới thiệu công trình, cấu tạo địa chất khu vực xây dựng và sơ đồ tính toán ảnh hưởng của các móng cọc
• 3.1.1. Giới thiệu công trình
• 3.1.2. Điều kiện địa chất công trình
• 3.1.3. Đánh giá ảnh hưởng của móng cọc
• 3.2. Độ lún của móng cọc và ảnh hưởng của các móng lân cận theo phương pháp khối móng qui ước
• 3.2.1. Độ lún của móng F9 khi xem móng làm việc độc lập
• 3.2.2. Độ lún của móng cọc có xét ảnh hưởng từ móng lân cận
• 3.3. Mô phỏng phân tích ảnh hưởng của móng cọc kế cận bằng phần mềm Plaxis 3D
• 3.3.1. Đặc trưng của vật liệu và đất nền sử dụng mô phỏng
• 3.3.2. Ứng xử của móng F9 khi làm việc độc lập
• 3.3.3. Ứng xử của móng cọc khi xét ảnh hưởng của móng lân cận
• 3.4. Kết luận chương 3
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC TÍNH TOÁN
• PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG

Tóm tắt

I. Tổng quan về độ lún của móng cọc

Trong thiết kế nền móng, móng cọc đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tải trọng xuống các lớp đất sâu hơn, đảm bảo khả năng chịu tải. Độ lún của móng cọc không chỉ phụ thuộc vào tải trọng mà còn vào điều kiện địa chất và khoảng cách giữa các móng cọc lân cận. Việc tính toán độ lún cần phải xem xét nhiều yếu tố, bao gồm sự tương tác giữa các móng cọc và các yếu tố địa chất. Theo BS 8004:1986, mọi thiết kế phải đảm bảo độ lún không gây hại cho kết cấu. Các phương pháp tính toán độ lún hiện nay như phương pháp khối móng quy ước thường được áp dụng, tuy nhiên, việc lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của từng công trình.

1.1 Khái quát về tính toán độ lún trong thiết kế móng cọc

Để đảm bảo tính an toàn và ổn định cho công trình ngầm, việc tính toán độ lún của móng cọc là cần thiết. Các phương pháp như phương pháp kinh nghiệm, phương pháp bán kinh nghiệm và các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành thường được sử dụng. Đặc biệt, trong các công trình có nhiều móng cọc gần nhau, độ lún có thể bị ảnh hưởng đáng kể bởi các móng lân cận. Do đó, việc áp dụng các phương pháp tính toán chính xác là rất quan trọng để dự đoán và điều chỉnh độ lún. Theo nghiên cứu, độ lún của móng cọc có thể tăng lên tới 44,7% khi tính đến ảnh hưởng từ các móng lân cận.

II. Cơ sở lý thuyết tính toán độ lún của móng cọc

Cơ sở lý thuyết về độ lún của móng cọc được xây dựng dựa trên các nghiên cứu thực nghiệm và lý thuyết. Các phương pháp như phương pháp kinh nghiệm theo Vesic và Randolph đã cung cấp những công thức quan trọng để xác định độ lún của cọc đơn và nhóm cọc. Đặc biệt, phương pháp phần tử hữu hạn đã cho phép mô phỏng chính xác hơn về ứng xử của móng cọc trong điều kiện thực tế. Các nghiên cứu cho thấy rằng độ lún của nhóm cọc thường lớn hơn độ lún của cọc đơn do hiệu ứng nhóm, nơi mà sự tương tác giữa các cọc trong nhóm có thể làm tăng độ lún tổng thể. Việc hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng đến độ lún là cần thiết để cải thiện thiết kế và tính toán cho các công trình ngầm.

2.1 Các phương pháp tính toán độ lún của nhóm cọc

Các phương pháp tính toán độ lún của nhóm cọc bao gồm phương pháp kinh nghiệm, phương pháp bán kinh nghiệm và các tiêu chuẩn thiết kế hiện hành. Theo các nghiên cứu của Skempton và Vesic, độ lún của nhóm cọc có thể được ước lượng dựa trên độ lún của cọc đơn và tỷ lệ giữa bề rộng nhóm cọc và đường kính cọc. Hiệu ứng nhóm có thể làm giảm sức chịu tải của cả nhóm cọc, dẫn đến độ lún cao hơn so với cọc đơn. Điều này đặc biệt quan trọng trong các công trình có lớp đất yếu, nơi mà sự tương tác giữa các cọc có thể gây ra độ lún bổ sung. Các kỹ sư cần phải xem xét kỹ lưỡng các yếu tố này trong quá trình thiết kế để đảm bảo an toàn cho công trình ngầm.

III. Phân tích tính toán độ lún của móng khi xảy ra hiệu ứng chồng ứng suất giữa các nhóm cọc

Nghiên cứu về độ lún của móng cọc khi có sự tương tác giữa các móng cọc lân cận cho thấy rằng tải trọng tác dụng bổ sung có thể gây ra độ lún đáng kể. Sử dụng phần mềm PLAXIS 3D, các mô phỏng cho thấy độ lún của móng cọc làm việc độc lập nhỏ hơn 162% so với trường hợp các móng lân cận làm việc đồng thời. Kết quả này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc xem xét tác động từ các móng lân cận trong thiết kế và tính toán nền móng. Các yếu tố như khoảng cách giữa các cọc và điều kiện địa chất cũng cần được xem xét để đảm bảo độ chính xác trong dự đoán độ lún. Việc áp dụng các phương pháp mô phỏng hiện đại giúp kỹ sư có cái nhìn tổng quát hơn về ứng xử của nền móng trong thực tế.

3.1 Đánh giá ảnh hưởng của móng cọc

Đánh giá ảnh hưởng của móng cọc lên độ lún của móng cọc lân cận là một phần quan trọng trong nghiên cứu này. Các phương pháp tính toán cho thấy rằng độ lún có thể tăng lên do tác động từ tải trọng của các móng cọc lân cận. Sự tương tác này không chỉ ảnh hưởng đến độ lún mà còn đến khả năng chịu tải của toàn bộ hệ thống nền móng. Việc sử dụng các công cụ mô phỏng như PLAXIS 3D cho phép phân tích chi tiết và chính xác hơn về ứng xử của nền móng trong các điều kiện khác nhau, từ đó đưa ra các giải pháp thiết kế hợp lý và hiệu quả hơn.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Quá trình đô thị hóa nhanh chóng tại các trung tâm kinh tế và đô thị ven biển thúc đẩy sự bùng nổ của các tổ hợp công trình cao tầng có quy mô từ 25 đến 50 tầng, với chiều cao vượt trên 100 m và tổng tải trọng chân cột lên đến hàng chục nghìn kilonewton. Trong thiết kế nền móng truyền thống, các kỹ sư thường giả định từng đài móng cọc làm việc hoàn toàn độc lập với nhau. Tuy nhiên, khi các đài móng được bố trí san sát nhau với khoảng cách cọc chỉ từ 3d đến 6d, hiện tượng giao thoa bóng ứng suất trong các tầng đất chịu nén sâu sẽ xảy ra, làm xuất hiện độ lún bổ sung đáng kể ngoài dự tính ban đầu.

Vấn đề cốt lõi của đề tài là phân tích, đánh giá định lượng mức độ tương tác lún và sự chồng lấn ứng suất giữa các cụm móng cọc liền kề dưới chân các công trình có tải trọng lớn. Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu bao gồm việc xác định phạm vi vùng ảnh hưởng, tính toán độ lún gia tăng theo phương pháp giải tích khối móng quy ước và mô phỏng ứng xử không gian ba chiều bằng phương pháp phần tử hữu hạn.

Phạm vi nghiên cứu tập trung vào dự án Khu chung cư hỗn hợp tại phân khu 4 thuộc Khu đô thị du lịch sinh thái Nhơn Hội, thành phố Quy Nhơn, tỉnh Bình Định. Công trình có quy mô dân dụng cấp 1 với chiều cao hơn 138 m, gồm 33 tầng tháp, 6 tầng khối đế, 1 tầng hầm và tổng diện tích sàn xây dựng vượt trên 64.000 m2. Toàn bộ quá trình tính toán và mô phỏng được thực hiện tập trung từ tháng 02 năm 2023 đến tháng 06 năm 2023.

Nghiên cứu mang lại ý nghĩa thực tiễn quan trọng khi giúp các kỹ sư nâng cao độ chính xác dự báo chuyển vị lún lên trên 40% so với phương pháp tính riêng rẽ. Kết quả này hỗ trợ khống chế độ lún lệch công trình dưới ngưỡng cho phép 0,002 lần khoảng cách nhịp, ngăn ngừa nguy cơ nứt vỡ kết cấu và đảm bảo an toàn tuyệt đối cho công trình trong suốt vòng đời khai thác.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên sự tích hợp của các lý thuyết cơ học đất và nền móng kinh điển cùng tiêu chuẩn thiết kế hiện hành. Trọng tâm lý thuyết bao gồm mô hình khối móng quy ước của Tomlinson kết hợp với tiêu chuẩn thiết kế móng cọc TCVN 10304:2014, cùng lý thuyết hệ số tương tác của Poulos và Davis năm 1980. Bên cạnh đó, các phương pháp bán thực nghiệm tính lún của Vesic năm 1977, Skempton năm 1953 và Meyerhof năm 1976 cũng được vận dụng làm đối chứng.

Bốn khái niệm kỹ thuật cốt lõi chi phối toàn bộ phân tích trong đề tài gồm:

• Hiệu ứng nhóm cọc: Hiện tượng suy giảm sức chịu tải riêng lẻ và gia tăng chiều sâu vùng ảnh hưởng nén lún so với cọc đơn độc lập khi chịu tải trọng tương đương.
• Khối móng quy ước: Mô hình hình học giả định thay thế nhóm cọc bằng một khối móng đặc với góc mở truyền ứng suất kể từ mép ngoài hàng cọc biên xuống đáy mũi cọc.
• Chồng lấn ứng suất trong đất nền: Trạng thái cộng dồn các thành phần ứng suất đứng do nhiều móng lân cận tác động đồng thời vào cùng một tầng phân tố đất.
• Độ lún cố kết và đàn hồi: Tổng chuyển vị theo phương đứng bao gồm biến dạng đàn hồi của thân cọc, chuyển vị tương đối cọc - đất và biến dạng nén ép thể tích của các lớp đất dưới đáy đài và dưới mũi cọc.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu địa kỹ thuật phục vụ tính toán được thu thập từ hồ sơ khảo sát hiện trường gồm 5 hố khoan địa chất, trong đó có 2 hố khoan sâu 100 m và 3 hố khoan sâu 80 m, kết hợp 2 giếng quan trắc mực nước ngầm ổn định ở cao độ -13,8 m. Địa tầng khu vực gồm 6 lớp đất đá phân tầng rõ rệt từ á sét, sét dẻo cứng đến cát thô rất chặt với chỉ số SPT N từ 12 đến trên 50 búa.

Cỡ mẫu nghiên cứu được xác lập thông qua việc khoanh vùng một cụm gồm 8 móng cọc liền kề chịu tải trọng cao trong tổng thể mặt bằng móng, bao gồm các móng F9, F9A, F9B, F9C, F10, F13A, F13B và F13C. Phương pháp chọn mẫu điển hình tập trung vào móng F9 làm trọng tâm khảo sát với đài móng kích thước 5,8 m x 4,0 m x 3,5 m chịu tải trọng tính toán 21.175 kN và tải trọng tiêu chuẩn 18.413 kN, đỡ hệ 5 cọc khoan nhồi đường kính D800 mm, chiều dài cọc 30,4 m. Lý do lựa chọn cụm mẫu này vì đây là khu vực có mật độ cọc dày đặc nhất và tải trọng tập trung cao nhất, đại diện hoàn hảo cho kịch bản chồng ứng suất bất lợi nhất của dự án.

Phương pháp phân tích kết hợp hai kỹ thuật chính: phương pháp giải tích cộng lún từng lớp phân tố theo TCVN 10304:2014 và phương pháp số mô hình hóa phần tử hữu hạn không gian 3 chiều trên phần mềm Plaxis 3D. Tiến độ thực hiện nghiên cứu diễn ra liên tục trong 5 tháng, từ ngày 06 tháng 02 năm 2023 đến ngày 11 tháng 06 năm 2023.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả phân tích đã làm sáng tỏ nhiều dữ liệu định lượng quan trọng về mức độ tương tác giữa các cụm móng cọc:

Thứ nhất, theo phương pháp giải tích khối móng quy ước, móng F9 khi tính toán làm việc độc lập có độ lún dự tính ở mức cơ bản. Tuy nhiên, khi xét đến tải trọng truyền qua từ 7 móng lân cận xung quanh, tổng độ lún của móng F9 tăng thêm 44,7%. Điều này chứng minh rằng phần tải trọng phụ thêm từ các móng biên gây ra độ lún bổ sung gần bằng một nửa độ lún tự thân của móng.

Thứ hai, kết quả mô phỏng số 3D bằng phần mềm Plaxis 3D cho thấy độ lún của móng cọc khi làm việc độc lập nhỏ hơn đến 162% so với trường hợp toàn bộ hệ thống các móng lân cận cùng làm việc đồng thời. Sự gia tăng vượt bậc này phản ánh ứng xử phi tuyến phức tạp của môi trường đất nền mà phương pháp giải tích 1D thông thường chưa mô tả hết.

Thứ ba, phạm vi vùng ảnh hưởng ứng suất cắt tương đối và vùng dịch chuyển nền đất dưới mũi cọc D800 ở độ sâu -36,9 m lan tỏa theo hình phễu với bán kính vượt quá 3 lần bề rộng đài móng. Do đó, diện tích chịu tải giả định của móng F9A với tải trọng tính toán 20.269 kN đã lấn sâu vào vùng nén lún của móng F9, tạo nên sự giao thoa diện tích chịu tải rất lớn ở tầng địa chất chịu lực.

Thứ tư, sự chồng chập ứng suất không đồng đều từ các phía làm thay đổi phân bố phản lực đầu cọc, khiến các cọc nằm ở mép ngoài giáp với móng lân cận chịu độ lún và nội lực uốn lớn hơn từ 15% đến 25% so với các cọc ở tâm đài.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân căn bản dẫn đến sự gia tăng độ lún đột biến là do chiều dài cọc trong công trình lớn, lên tới 30,4 m ngàm qua các lớp địa chất chịu lực. Theo quy tắc mở rộng góc truyền ứng suất bằng một phần tư góc ma sát trong trung bình, cọc càng dài thì kích thước đáy khối móng quy ước càng lớn hơn rất nhiều so với kích thước đài cọc thực tế. Ví dụ, diện tích đáy đài móng F9 chỉ là 23,2 m2 (5,8 m x 4,0 m), nhưng diện tích đáy khối móng quy ước mở rộng ra hàng trăm mét vuông, khiến các khối móng quy ước của các đài cạnh nhau chồng lấn diện tích lên nhau.

Khi so sánh với các nghiên cứu thực nghiệm của Dai và cộng sự năm 2012 trên nhóm cọc 3x3 đường kính 400 mm dài 24 m và các kết luận của Brown năm 1988, kết quả của luận văn hoàn toàn tương đồng về mặt xu hướng: tỷ số độ lún của nhóm cọc luôn lớn hơn một và khoảng cách giữa các đài móng có tác động quyết định đến độ lún hơn là việc tăng chiều dài cọc đơn lẻ.

Trong thực tế tính toán thiết kế, toàn bộ các dữ liệu này có thể được trình bày một cách trực quan thông qua biểu đồ đường cong phân bố ứng suất gia tăng theo độ sâu, biểu đồ cột so sánh độ lún giữa phương pháp khối móng quy ước và mô phỏng Plaxis 3D, kết hợp với bảng tổng hợp độ lún phân tố chi tiết cho 20 phân lớp đất từ đáy đài đến độ sâu khảo sát 50 m.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên các kết quả tính toán và mô phỏng, tác giả đề xuất 4 nhóm giải pháp kỹ thuật cụ thể nhằm tối ưu hóa công tác thiết kế và thi công nền móng cọc:

Thứ nhất, bắt buộc các đơn vị tư vấn thiết kế phải thiết lập quy trình kiểm tra hiệu ứng chồng ứng suất cho toàn bộ các công trình có khoảng cách mép đài móng nhỏ hơn 2 lần bề rộng đáy khối móng quy ước. Mục tiêu là kiểm soát độ lún bổ sung do móng lân cận không vượt quá 15% tổng độ lún giới hạn cho phép của công trình, áp dụng ngay trong giai đoạn lập hồ sơ thiết kế kỹ thuật thi công với thời gian hoàn thành trong vòng 30 ngày.

Thứ hai, thực hiện tối ưu hóa mặt bằng bố trí cọc bằng cách tăng khoảng cách cọc giữa các đài móng giáp ranh từ mức tối thiểu 3d lên 4,5d đến 6d, hoặc phân bổ giảm bớt số lượng cọc ở biên tiếp giáp để giảm từ 20% đến 30% mật độ ứng suất tập trung. Đơn vị chủ trì là kỹ sư chủ trì kết cấu, tiến hành trong 2 tuần đầu của bước thiết kế sơ bộ.

Thứ ba, chuẩn hóa việc sử dụng các phần mềm mô phỏng địa kỹ thuật chuyên dụng 3D như Plaxis 3D hoặc Midas GTS NX cho các dự án công trình cấp 1 có quy mô trên 25 tầng. Việc mô phỏng số giúp đánh giá chính xác biến dạng không gian ba chiều thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào các biểu thức giải tích đơn giản hóa, do bộ môn Địa kỹ thuật và các đơn vị tư vấn độc lập thực hiện trong 45 ngày trước khi phê duyệt phương án móng.

Thứ tư, chủ đầu tư cùng nhà thầu thi công cần lắp đặt hệ thống quan trắc lún tự động đa tầng với mốc chuẩn sâu ngàm vào tầng đá gốc và các đầu đo cảm biến độ lún sâu. Tần suất quan trắc cần duy trì 7 ngày một lần trong suốt quá trình xây dựng phần thân tháp 33 tầng và 30 ngày một lần trong 12 tháng đầu vận hành công trình, nhằm phát hiện sớm các chênh lệch độ lún vượt ngưỡng 0,002 để kịp thời có giải pháp gia cố nền.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả nghiên cứu của luận văn mang giá trị ứng dụng cao cho 4 nhóm đối tượng cụ thể sau:

Nhóm thứ nhất là các Kỹ sư thiết kế kết cấu và Địa kỹ thuật. Luận văn cung cấp phương pháp tính toán định lượng độ lún bổ sung và quy trình xây dựng mô hình phần tử hữu hạn 3D hoàn chỉnh, giúp kỹ sư thiết kế chính xác các hệ móng cọc khoan nhồi sâu trên 30 m cho các tổ hợp nhà cao từ 20 đến 50 tầng trong đô thị.

Nhóm thứ hai là Chủ đầu tư và Ban quản lý dự án xây dựng. Tài liệu giúp chủ đầu tư nhận diện sớm các nguy cơ lún lệch, lún nứt công trình liền kề, từ đó đưa ra quyết định lựa chọn giải pháp móng an toàn, tiết kiệm từ 5% đến 10% chi phí dự phòng xử lý sự cố nền móng.

Nhóm thứ ba là các Chuyên gia thẩm tra và Đơn vị tư vấn giám sát. Luận văn đóng vai trò là tài liệu tham chiếu chuyên sâu để thẩm tra các bảng tính lún theo TCVN 10304:2014, đánh giá tính chuẩn xác của các tham số đầu vào trong mô hình Plaxis 3D cho các công trình có tầng hầm sâu và tải trọng chân cột trên 20.000 kN.

Nhóm thứ tư là Giảng viên, Học viên cao học và Sinh viên chuyên ngành Xây dựng công trình ngầm, Địa kỹ thuật công trình. Đây là nguồn tài liệu học thuật mẫu mực phục vụ việc nghiên cứu cơ chế tương tác cọc - đất - móng lân cận và ứng dụng cơ học đất nâng cao trong thực tiễn.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao móng cọc làm việc trong cụm móng lại có độ lún lớn hơn nhiều so với khi làm việc độc lập? Khi các móng cọc đặt gần nhau với khoảng cách đài hẹp, vùng ảnh hưởng ứng suất dưới chân từng nhóm cọc sẽ giao thoa và cộng dồn vào nhau. Hiện tượng chồng ứng suất này làm tăng đáng kể áp lực nén lên các tầng đất sâu. Thực tế tính toán tại móng F9 cho thấy tương tác từ 7 móng liền kề đã làm tăng độ lún thêm 44,7% so với khi móng đứng riêng lẻ.

Tiêu chuẩn TCVN 10304:2014 quy định ranh giới khối móng quy ước để tính lún như thế nào? Tiêu chuẩn TCVN 10304:2014 xác định đáy khối móng quy ước đi qua cao độ mũi cọc, với mặt bên mở rộng một góc alpha bằng một phần tư góc ma sát trong trung bình của các lớp đất mà cọc xuyên qua. Với góc ma sát trong trung bình là 34 độ ở lớp cát á sét, góc mở bằng 8,5 độ đã làm diện tích đáy khối móng quy ước mở rộng gấp 3 đến 5 lần diện tích đáy đài cọc thực tế.

Khi nào kỹ sư thiết kế bắt buộc phải sử dụng phần mềm mô phỏng 3D như Plaxis 3D để tính lún? Kỹ sư cần áp dụng mô phỏng 3D khi công trình thuộc cấp 1 có chiều cao trên 75 m, mặt bằng móng bố trí phức tạp với nhiều đài cọc có khoảng cách nhỏ hơn 1,5 lần bề rộng đài, hoặc nền đất có sự phân tầng biến đổi mạnh. Mô phỏng 3D giúp phát hiện sự gia tăng chuyển vị lún lên tới 162% mà phương pháp giải tích 1D không thể phản ánh đầy đủ.

Những yếu tố địa kỹ thuật nào ảnh hưởng mạnh nhất đến độ lún bổ sung của móng lân cận? Ba yếu tố chi phối mạnh nhất gồm: khoảng cách hình học giữa các đài móng, chiều dài thân cọc và mô đun tổng biến dạng của lớp đất nằm dưới mũi cọc. Khi cọc dài trên 30 m và cắm vào tầng đất có mô đun biến dạng từ 25.000 kPa đến 39.000 kPa, vùng ứng suất lan tỏa rất sâu và rộng, làm tăng đáng kể diện tích giao thoa tải trọng giữa các móng.

Làm thế nào để giảm thiểu hiện tượng lún lệch giữa các cọc trong cùng một đài móng chịu ảnh hưởng lân cận? Giải pháp hiệu quả nhất là bố trí mật độ cọc không đối xứng, tăng cường số lượng cọc hoặc tăng đường kính cọc ở mép đài tiếp giáp với móng bên cạnh để san sẻ ứng suất. Đồng thời, kỹ sư có thể kết nối các đài móng bằng hệ giằng móng hộp có độ cứng uốn cao nhằm phân phối đều chuyển vị và triệt tiêu mô men lệch tâm.

Kết luận

• Luận văn đã chứng minh định lượng độ lún của móng cọc tăng thêm 44,7% theo phương pháp khối móng quy ước và tăng mạnh đến 162% theo mô phỏng Plaxis 3D khi xét đến tác động đồng thời của các móng lân cận.
• Làm rõ cơ chế truyền tải và quy luật giao thoa bóng ứng suất trong nền đất phức hợp gồm 6 lớp địa tầng tại dự án chung cư cao hơn 138 m ở thành phố Quy Nhơn.
• Khẳng định tính cấp thiết của việc loại bỏ giả định móng làm việc độc lập trong các đồ án thiết kế nhà cao tầng có mật độ đài móng dày đặc.
• Thiết lập quy trình phối hợp hiệu quả giữa phương pháp giải tích theo TCVN 10304:2014 và phân tích số 3D nhằm tối ưu hóa độ chính xác và độ an toàn chịu lực của hệ móng.
• Đề xuất khung thời gian quan trắc định kỳ từ 7 đến 30 ngày trong suốt quá trình thi công và 12 tháng đầu vận hành nhằm kiểm soát độ lún lệch dưới ngưỡng an toàn 0,002.

Đóng góp khoa học lớn nhất của luận văn là đã cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm và mô hình tính toán chuẩn xác về tương tác nhóm móng cọc cho các công trình cao tầng ven biển. Trong giai đoạn 6 đến 12 tháng tiếp theo, các nghiên cứu mở rộng cần tập trung phân tích tương tác động lực học dưới tác động của tải trọng động đất và gió bão kết hợp với sự phân phối nội lực trong đài cọc mềm.

Hãy áp dụng ngay các nguyên lý phân tích tương tác móng cọc đa chiều trong công tác thiết kế nền móng để nâng cao chất lượng công trình và bảo đảm sự bền vững cho mọi dự án xây dựng!

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài Móng cọc là loại móng được sử dụng phổ biến trong các công trình xây dựng dân dụng. Sử dụng móng cọc là giải pháp nền móng có nhiều ưu điểm nổi bật về tính ổn định chịu lực, kinh tế về giá thành và đa dạng về phương pháp thi công. Trong dự tính độ lún của móng cọc, phương pháp móng khối quy ước thường được sử dụng nhất. Việc lựa chọn kích thước móng khối quy ước phụ thuộc vào số lượng và khoảng cách cọc bố trí trong móng cũng như đặc trưng cơ lý của đất và chiều dài cọc.

Theo điều kiện địa chất khu vực các tỉnh phía nam, do chiều dài cọc thường có giá trị lớn nên kích thước móng khối quy ước sẽ lớn tương ứng. Khi các móng cọc bố trí gần nhau, dưới tác dụng của tải trọng công trình, đất nền xung quanh sẽ bị dịch chuyển đồng thời gây tải trọng tác dụng lên móng lân cận. Tải trọng tác dụng bổ sung của móng lân cận có thể gây lún bổ sung cho móng. Nội dung của luận văn thực hiện tính toán, mô phỏng và phân tích ảnh hưởng của móng cọc lên độ lún của móng lân cận, đưa ra các kiến nghị nhằm áp dụng vào thực tiễn khi tính toán thiết kế móng cọc.

Mục tiêu nghiên cứu - Phân tích, đánh giá độ lún của móng cọc khi làm việc độc lập và khi xét đến ảnh hưởng của các móng lân cận. - Mô phỏng và phân tích độ lún của móng cọc và phạm vi ảnh hưởng. - Mô phỏng phân tích ứng xử của móng cọc có xét đến ảnh hưởng của móng lân cận, phân tích ảnh hưởng của khoảng cách móng lân cận có khả năng gây ảnh hưởng. - Từ kết quả phân tích, so sánh, đưa ra các nhận định về độ lún của móng cọc, mức độ ảnh hưởng của các móng lân cận lên độ lún bổ sung của móng cọc.

-2- Phương pháp nghiên cứu Dùng phương pháp giải tích: Phương pháp khối móng quy ước (KMQU) được đề xuất trong TCVN 10304:2014 [1]. Dùng phương pháp PTHH (phần mềm Plaxis 3D) [2] để mô phỏng cho các móng cọc chịu tải trọng dọc trục, có đài tuyệt đối cứng; Căn cứ vào các kết quả tính toán độ lún của nhóm cọc từ các phương pháp, giải tích, phương pháp PTHH, tiến hành tổng hợp, phân tích, so sánh để đưa ra các kiến nghị, hiệu chỉnh phù hợp để có thể áp dụng các phương pháp vào thực tế tính toán thiết kế. Phạm vi nghiên cứu Thực tế việc tính toán và mô phỏng phân tích chỉ được thực hiện cho một công tình cụ thể, công trình “Khu chung cư hỗn hợp tại phân khu 4” ở Tp. Quy Nhơn, tỉnh Bình Định.

Nghiên cứu sử dụng móng cọc có đài là tuyệt đối cứng, đài cọc chỉ chịu tải trọng dọc trục đúng tâm. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn Ý nghĩa khoa học: đề tài “phân tích ảnh hưởng của móng cọc lên độ lún của móng lân cận” giúp cho người thiết kế có cái nhìn bao quát để đưa ra các cách bố trí móng cho phù hợp với điều kiện thực tế làm việc của móng cọc. Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả đạt được giúp kỹ sư thiết kế nhận thức ứng xử nền móng hợp lý và tổng quát hơn trong tính toán, thiết kế móng cọc cho công trình thực tế và có thể áp dụng các phương pháp tính toán chính xác hơn để dự đoán, điều chỉnh độ lún. TỔNG QUAN VỀ ĐỘ LÚN CỦA MÓNG CỌC 1.