CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ MÓNG BÈ CỌC VÀ SÀN XI MĂNG ĐẤT 13 1. Quan điểm thiết kế móng bè cọc 13 1. Các thông số điển hình 17 1.
Hệ số phân bố tải trọng αpr 17 1. Hệ số độ lún lớn nhất ξs 17 1. Một số công trình điển hình 18 1. Westend 1 Tower, Frankfurt 18 1.
Messeturm Tower, Frankfurt 22 1. Torhaus der Messe 23 1. Hạn chế của phương án thiết kế móng bè cọc làm việc đồng thời 24 1. Ứng dụng cột xi măng đất trong hố đào sâu 25 2 1.
Phương pháp trộn ướt 25 1. Phương pháp trộn khô 25 1. Phương pháp trộn nông 25 1. Phương pháp trộn trên mặt đất 26 1.
Kết hợp phụt vữa cao áp và phương pháp trộn ướt 26 1. Ứng dụng của cột xi măng đất 26 1. Cách thức bố trí cọc xi măng đất 28 1. Ứng dụng của cột xi măng đất trong hố đào sâu 30 1.
Chuyển vị của tường trong hố đào sâu 30 1. Ứng dụng cột xi măng đất chống chuyển vị hố đào 30 1. Kết luận 35 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH MÓNG BÈ CỌC VÀ CỌC XI MĂNG ĐẤT 36 2.
Các phương pháp phân tích ứng xử trong móng bè cọc 36 2. Các loại tương tác trong móng bè cọc 36 2. Cơ chế làm việc của hệ bè cọc 36 2. Các vấn đề cần quan tâm khi phân tích móng bè cọc 37 2.
Phân loại các phương pháp phân tích 38 2. Các phương pháp tính toán đơn giản 40 2. Phương pháp Poulos - Davis - Randolph (PDR) [36] 40 2. Phương pháp Burland [18] 44 2.
Phương pháp tính gần đúng dựa vào máy tính 45 2. Phương pháp dãy trên nền lò xo (GASP) 45 2. Phương pháp bản trên nền lò xo (GARP) 46 2. Phương pháp Randolph (1983) [21] 47 2.
Phương pháp Clancy & Randolph (1993) [22] 47 3 2. Các phương pháp tính toán chính xác 47 2. Phương pháp phần tử biên (BEM) [41] 47 2. Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) 48 2.
Phương pháp kết hợp phần tử hữu hạn và phần tử biên 50 2. Phương pháp phần tử hữu hạn kết hợp với phần tử lớp 50 2. Ứng dụng Plaxis 3D phân tích bài toán kinh điển 50 2. Thông số đầu vào 51 2.
Kết quả tính toán 52 2. So sánh ứng xử của móng bè cọc giữa các phương pháp khi chịu cùng tải trọng thiết kế 53 2. Phương pháp thiết kế cọc xi măng đất 54 2. Phương pháp tính toán theo tiêu chuẩn gia cố cột xi măng đất Việt Nam [50] 54 2.
Cường độ kháng cắt của nền gia cố 54 2. Phương pháp tính toán theo quan điểm nền tương đương 55 2. Phương pháp tính toán theo quan điểm cột xi măng đất làm việc giống như cọc. Sức chịu tải của cột xi măng đất theo vật liệu làm cọc 56 2.
Sức chịu tải của cột xi măng đất theo đất nền 56 2. Các thông số của cột xi măng đất 56 2. Cường độ nén đơn qu 56 2. Module đàn hồi Eu 57 2.
Thông số đầu vào của phần mềm Plaxis 59 2. Loại vật liệu 59 2. Phân tích ứng suất có hiệu loại vật liệu undrained với thông số có hiệu 60 2. Phân tích ứng suất có hiệu loại vật liệu undrained với thông số không thoát nước 61 2.
Phân tích ứng suất tổng loại vật liệu undrained với thông số không thoát nước 61 2. Mô hình Morh – Coulomb 62 2. Thông số độ cứng của nền: E, ν 62 2. Thông số sức kháng cắt của đất: c, ϕ, ψ 68 2.
Hệ số thấm 69 2. Kết luận 71 CHƯƠNG 3. PHÂN TÍCH HỆ SỐ PHÂN BỐ TẢI TRỌNG TRÊN NỀN ĐẤT YẾU CÓ GIA CỐ CỌC XI MĂNG ĐẤT ĐỐI VỚI CÔNG TRÌNH THỰC TẾ TẠI CẦN THƠ 72 3. Giới thiệu công trình 72 3.
Trình tự thi công và mô tả bài toán 76 3. Trình tự thi công: 76 3. Thông số đầu vào 77 3. Thông số địa chất 77 3.
Thông số sàn xi măng đất 78 3. Thông số cọc BTCT 78 3. Thông số sàn 78 3. Mô phỏng bài toán trong Plaxis 3D 79 3.
Các trường hợp bài toán 79 3. Kết quả phân tích bài toán 80 3. Trường hợp 1 80 3. Trường hợp 2 82 5 3.
Trường hợp 3 84 3. Trường hợp 4 91 3. Trường hợp 5 92 3. Trường hợp 6 95 3.
Trường hợp 7 96 3. Trường hợp 8 97 3. Nhận xét 99 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 103 Kết luận 103 Kiến nghị 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO 105 6 MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 1-1: Biến dạng của hai công trình, một theo quan điểm cổ điển, một theo quan điểm cọc tới hạn ( theo Hansbo, 1993 [3]). 14 Hình 1-2: Cọc bố trí làm giảm độ lún của nền ( theo Randolph, 1994 [2]).
14 Hình 1-3: Cọc giảm lún trong vai trò làm giảm lún cục bộ ( theo Tan Y. 15 Hình 1-4: Đường cong quan hệ giữa độ lún và tải trọng tác dụng cho móng bè cọc theo các quan điểm thiết kế ( Poulos , 2001 [4]). 16 Hình 1-5: Westend 1 Tower, Frankfurt. 18 Hình 1-6: Mặt cắt ngang Westend 1 Tower, Frankfurt (a) và mặt bằng móng (b) ( Franke và các cộng sự, 1994).
19 Hình 1-7: So sánh kết quả tính toán. 20 Hình 1-8: Messeturm Tower, Frankfurt. 22 Hình 1-9: Phương án móng bè cọc Messeturm Tower, Frankfurt. 23 Hình 1-10: Ứng dụng của trộn sâu ( theo TCVN 385 : 2006) [9].
26 Hình 1-11: Các ứng dụng của trộn sâu. 27 Hình 1-12: Thí dụ bố trí trụ trộn khô: 1 Dải; 2 Nhóm, 3 Lưới tam giác, 4 Lưới vuông. 28 Hình 1-13: Thí dụ bố trí trụ trùng nhau theo khối. 28 Hình 1-14: Thí dụ bố trí trụ trộn ướt trên mặt đất.
28 Hình 1-15: Thí dụ bố trí trụ trộn ướt trên biển:1 Kiểu khối , 2 Kiểu tường, 3 Kiểu kẻ ô, 4 Kiểu cột, 5 Cột tiếp xúc, 6 Tường tiếp xúc, 7 Kẻ ô tiếp xúc, 8 Khối tiếp xúc. 29 Hình 1-16: Thí dụ bố trí trụ trùng nhau trộn ướt, thứ tự thi công. 29 Hình 1-17: Chuyển vị của tường trong hố đào sâu: so sánh giữa thực tế và tính toán ( theo Chang – Yu Ou, 2006 [11]). 30 Hình 1-18: Mặt cắt ngang hố đào sâu có lớp xi măng đất ( Gaba, 1990 [12]).
31 Hình 1-19: Các dạng gia cố cột xi măng đất trong hố đào sâu a, dạng khối; b, dạng cột; c, dạng tấm. 31 Hình 1-20: Sự gia cường đất nền bên dưới hố đào: a, gia cường toàn bộ khu vực; b, gia cường cục bộ. 32 7 Hình 1-21: Ảnh hưởng của chiều dày lớp cột xi măng đất trong hố đào sâu (theo Wong và các cộng sự. 32 Hình 1-22: Trường hợp đầu tiên, chuyển vị lớn nhất là 361mm.
33 Hình 1-23: Trường hợp thứ hai, chuyển vị lớn nhất là 141mm. 33 Hình 1-24: Trường hợp thứ ba, chuyển vị lớn nhất là 37mm. 34 Hình 1-25: Ứng dụng JGS trong hố đào sâu. 34 Hình 1-26: Cơ chế làm việc của JGS: a, thanh chịu nén; b, bản neo.
35 Hình 2-1: Tương tác trong móng bè cọc ( dựa theo Katzenbach và các cộng sự [16] ). 36 Hình 2-2: Mối quan hệ giữa móng cọc - móng bè - móng bè cọc [17]. 37 Hình 2-3: Mô tả đơn giản về bè cọc đơn vị. 41 Hình 2-4: Quan hệ giữa độ lún và tải trọng.
43 Hình 2-5: Quan điểm của Burland [19]. 44 Hình 2-6: Phương pháp dãy trên nền lò xo theo Poulos (1991) [20]. 46 Hình 2-7: Bài toán móng bè trên nền cọc [51]. 51 Hình 2-8: Hình ảnh biến dạng của kết cấu.
52 Hình 2-9: Biểu đồ so sánh hệ số phân bố tải trọng giữa các phương pháp. 53 Hình 2-10: Biểu đồ so sánh độ lún giữa các phương pháp. 54 Hình 2-11: Quan hệ giữa cương độ chịu cắt và cường độ nén đơn (theo Kawasaki và các cộng sự. 57 Hình 2-12: Mối quan hệ giữa qu và E50 theo Kawasaki (1981) [54].
58 Hình 2-13: Mối quan hệ giữa qu và E50 theo Asano và các cộng sự. 58 Hình 2-14: Cách xác định E và ν. 63 Hình 2-15: Quan hệ giữa E và qc đối với đất cố kết thường, Mayne, P. 64 Hình 2-16: Xác định Eoed từ thí nghiệm nén cố kết.
68 Hình 3-1: Mặt bằng móng cọc tại khu vực thang máy. 72 Hình 3-2: Biểu đồ Nspt và thí nghiệm cắt cánh. 75 Hình 3-3: Mặt bằng bố trí cọc xi măng đất. 77 Hình 3-4: Mô phỏng bài toán trong Plaxis 3D.
79 8 Hình 3-5: a, Trường hợp không có lớp xi măng đất; b, Trường hợp có lớp xi măng đất. 80 Hình 3-6: Biến dạng của nền khi không xét lớp xi măng đất (a) và khi xét lớp xi măng đất (b). 81 Hình 3-7: Lực dọc trong cọc khi không xét lớp xi măng đất. 81 Hình 3-8: Lực dọc trong cọc khi xét lớp xi măng đất.
82 Hình 3-9: Sự phụ thuộc của α vào cường độ lớp JGS, H = 6m. 83 Hình 3-10: Sự phụ thuộc của độ lún S vào cường độ lớp JGS, H = 6m. 83 Hình 3-11: Sự phụ thuộc của P vào cường độ lớp JGS, H = 6m. 84 Hình 3-12: a, Trường hợp lớp xi măng đất dày 4m; b, Trường hợp lớp xi măng đất dày 5m.
85 Hình 3-13: c, Trường hợp lớp xi măng đất dày 6m; d, Trường hợp lớp xi măng đất dày 7m. 86 Hình 3-14: Sự phụ thuộc của α vào chiều dày lớp JGS, qu = 600 kN/m2. 87 Hình 3-15: Sự phụ thuộc của α vào chiều dày lớp JGS, qu = 800 kN/m2. 87 Hình 3-16: Sự phụ thuộc của α vào chiều dày lớp JGS, qu = 1000 kN/m2.
88 Hình 3-17: Sự phụ thuộc của α vào chiều dày lớp JGS, qu = 600, 800, 1000 kN/m2. 88 Hình 3-18: Sự phụ thuộc của S vào chiều dày lớp JGS, qu = 600 kN/m2. 89 Hình 3-19: Sự phụ thuộc của S vào chiều dày lớp JGS, qu = 800 kN/m2. 89 Hình 3-20: Sự phụ thuộc của S vào chiều dày lớp JGS, qu = 1000 kN/m2.
90 Hình 3-21: Sự phụ thuộc của S vào chiều dày lớp JGS, qu = 600, 800, 1000 kN/m2. 90 Hình 3-22: Sự phụ thuộc của α vào chiều dày bè, qu = 1000 kN/m2. 91 Hình 3-23: Sự phụ thuộc của S vào chiều dày bè, qu = 1000 kN/m2. 91 Hình 3-24: a, Trường hợp cọc dài 50m; b, Trường học cọc dài 55m.
92 Hình 3-25: c, Trường hợp cọc dài 60m; d, Trường học cọc dài 65m. 93 Hình 3-26: Sự phụ thuộc của α vào chiều dài cọc, qu = 1000 kN/m2 .
