Luận Văn Thạc Sĩ HCMUTE: Phân Tích Ứng Xử Móng Bè Cọc Trên Nền Đất Yếu Nhiều Lớp

Luận văn thạc sĩ HCMUTE phân tích ứng xử móng bè cọc trên nền đất yếu nhiều lớp, cung cấp kiến thức chuyên sâu về kỹ thuật xây dựng.

• Tác giả: Trần Kim Sơn
• Người hướng dẫn: TS. Trần Văn Tiếng
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình Dân Dụng và Công Nghiệp
• Đề tài: Phân Tích Ứng Xử Móng Bè Cọc Trên Nền Đất Yếu Nhiều Lớp
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
• 1.1. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố
• 1.2. Giới thiệu chung
• 1.3. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
• 1.4. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 1.5. Mục đích nghiên cứu đề tài
• 1.6. Ý nghĩa và giá trị thực tiễn của đề tài
• 1.7. Phương pháp nghiên cứu
• 1.8. Nội dung nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Tổng quan về móng bè - cọc
• 2.2. Cấu tạo của móng bè - cọc
• 2.3. Ứng dụng móng bè cọc
• 2.4. Cơ chế làm việc của móng bè cọc
• 3. CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN SỐ
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ MÔ PHỎNG SỐ
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

Nghiên cứu về móng bè - cọc trên nền đất yếu nhiều lớp đã thu hút sự quan tâm lớn từ các nhà khoa học và kỹ sư. Các công trình xây dựng hiện đại, đặc biệt là nhà cao tầng, thường phải đối mặt với thách thức từ nền đất yếu. Việc áp dụng móng bè - cọc là một giải pháp hiệu quả nhằm tăng cường khả năng chịu lực và ổn định cho công trình. Nghiên cứu của Helen Sze Wai Chow đã chỉ ra rằng việc thay đổi đường kính và chiều dài cọc có thể ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc của móng. Tuy nhiên, một số nghiên cứu chưa so sánh với các kết quả chuẩn, điều này làm giảm tính chính xác của các kết quả. Tại Việt Nam, nghiên cứu của Phạm Tuấn Anh đã chỉ ra rằng việc tăng chiều dày của bè giúp phân phối tải trọng đồng đều hơn. Tuy nhiên, các nghiên cứu này vẫn còn thiếu sự kiểm chứng với các mô hình chuẩn.

1.1. Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Nhiều nghiên cứu quốc tế đã chỉ ra rằng móng bè - cọc có thể cải thiện đáng kể khả năng chịu tải của công trình. Reza ZIAIE_MOAYED đã phân tích sự làm việc đồng thời của bè và cọc, cho thấy rằng việc thay đổi đường kính cọc có thể mang lại kết quả tốt hơn. Tuy nhiên, các nghiên cứu này thường thiếu sự so sánh với các mô hình chuẩn, dẫn đến việc khó đánh giá chính xác hiệu quả của các phương pháp tính toán.

1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước

Tại Việt Nam, nghiên cứu về móng bè - cọc cũng đã được thực hiện với nhiều kết quả đáng chú ý. Trần Quang Hộ đã phân tích hiệu quả kinh tế của móng bè - cọc so với móng cọc khoan nhồi. Tuy nhiên, các nghiên cứu này thường chưa kiểm chứng được mô hình và cách mô phỏng, dẫn đến việc khó đánh giá tính hiệu quả của các phương pháp tính toán.

II. Cơ sở lý thuyết

Cơ sở lý thuyết về móng bè - cọc bao gồm cấu tạo, ứng dụng và cơ chế làm việc của chúng. Móng bè - cọc là một loại móng cọc với đài cọc dạng tấm, cho phép tận dụng tối đa khả năng chịu lực của cọc và một phần sức chịu tải của nền đất. Cấu tạo của móng bao gồm hai phần chính: bè và các cọc. Bè có nhiệm vụ liên kết và phân phối tải trọng từ chân kết cấu cho các cọc, trong khi các cọc truyền tải trọng xuống nền đất. Việc bố trí cọc trong đài thường theo nguyên tắc trọng tâm, giúp phân bố tải trọng hợp lý và tăng cường tính làm việc tổng thể của nhóm cọc.

2.1. Cấu tạo của móng bè cọc

Móng bè - cọc có cấu tạo gồm hai phần chính: bè và các cọc. Bè có thể làm dạng bản phẳng hoặc bản dầm nhằm tăng độ cứng chống uốn. Các cọc có nhiệm vụ truyền tải trọng xuống nền đất thông qua sức kháng mũi và sức kháng bên. Việc bố trí cọc trong đài thường theo nguyên tắc trọng tâm, giúp tải trọng xuống cọc được phân bố hợp lý hơn.

2.2. Ứng dụng móng bè cọc

Móng bè cọc thường được sử dụng trong các công trình xây dựng nhà cao tầng, đặc biệt khi nền đất yếu rất dày. Việc bố trí cọc trên toàn bộ diện tích xây dựng giúp mang đủ tải trọng của công trình. Móng bè - cọc không chỉ tăng cường tính cứng tổng thể của nền móng mà còn bù đắp lại sự yếu kém của nền đất.

III. Mô phỏng tính toán số

Mô phỏng tính toán số là một phần quan trọng trong nghiên cứu ứng xử của móng bè - cọc. Phần mềm Plaxis 3D Foundation được sử dụng để mô phỏng ứng xử của móng trong các điều kiện khác nhau. Quy trình thực hiện tính toán trong Plaxis bao gồm việc xác định các thông số đầu vào và mô hình ứng xử của đất. Kết quả từ mô phỏng sẽ được so sánh với các phương pháp tính toán khác để đánh giá tính chính xác và hiệu quả của phương pháp.

3.1. Quy trình mô phỏng

Quy trình mô phỏng trong Plaxis bao gồm việc xác định các thông số đầu vào như độ cứng của đất, tải trọng và điều kiện biên. Các thông số này cần được lựa chọn chính xác để đảm bảo độ chính xác cao trong kết quả mô phỏng. Việc mô phỏng sẽ giúp đánh giá ứng suất và độ lún của móng bè - cọc trong các điều kiện khác nhau.

3.2. So sánh kết quả

Kết quả từ mô phỏng sẽ được so sánh với các phương pháp tính toán khác như Sap 2000. Việc so sánh này giúp đánh giá tính chính xác và tính đúng đắn của phương pháp tính toán. Từ đó, có thể đưa ra những nhận xét về tính hiệu quả của các phương pháp khác nhau trong việc thiết kế móng bè - cọc.

IV. Kết quả mô phỏng số

Kết quả mô phỏng số từ phần mềm Plaxis 3D Foundation cho thấy ứng suất và độ lún của móng bè - cọc trong các điều kiện khác nhau. Các mô hình được xây dựng cho thấy sự tương tác giữa bè, cọc và nền đất. Kết quả này không chỉ giúp đánh giá khả năng chịu lực của móng mà còn cung cấp thông tin quan trọng cho việc thiết kế và thi công các công trình trên nền đất yếu.

4.1. Kết quả mô hình chuẩn

Kết quả từ mô hình chuẩn cho thấy ứng suất của cọc trong móng bè - cọc có sự phân bố không đều. Điều này cho thấy sự cần thiết phải điều chỉnh thiết kế để đảm bảo tính ổn định cho công trình. Việc phân tích kết quả mô hình chuẩn giúp kỹ sư có cái nhìn tổng quan về ứng xử của móng trong các điều kiện khác nhau.

4.2. Đánh giá tính chính xác

Đánh giá tính chính xác của kết quả mô phỏng là rất quan trọng. Việc so sánh kết quả từ Plaxis với các phương pháp tính toán khác giúp xác định độ tin cậy của các phương pháp này. Kết quả cho thấy rằng mô phỏng số có thể cung cấp thông tin chính xác và đáng tin cậy cho việc thiết kế móng bè - cọc trên nền đất yếu.

V. Kết luận và kiến nghị

Luận văn đã phân tích ứng xử của móng bè - cọc trên nền đất yếu nhiều lớp, từ đó đưa ra phương pháp tính toán đơn giản hóa nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác cao. Kết quả nghiên cứu có thể áp dụng trong thực tiễn thiết kế, giúp tiết kiệm chi phí và thời gian. Đề xuất các nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc kiểm chứng các mô hình và phương pháp tính toán để nâng cao tính chính xác và hiệu quả trong thiết kế.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng móng bè - cọc là một giải pháp hiệu quả cho các công trình trên nền đất yếu. Phương pháp tính toán đơn giản hóa đã được chứng minh là có thể đạt được độ chính xác cao, giúp kỹ sư dễ dàng áp dụng trong thực tiễn.

5.2. Kiến nghị cho nghiên cứu tiếp theo

Nghiên cứu tiếp theo nên tập trung vào việc phát triển các mô hình tính toán mới và kiểm chứng các kết quả với các phương pháp khác nhau. Điều này sẽ giúp nâng cao tính chính xác và hiệu quả trong thiết kế móng bè - cọc, đồng thời mở rộng ứng dụng của phương pháp trong các công trình xây dựng khác.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh phát triển mạnh mẽ của ngành xây dựng, đặc biệt là các công trình nhà cao tầng tại các đô thị lớn như Thành phố Hồ Chí Minh, nền địa chất yếu nhiều lớp đặt ra thách thức lớn trong việc lựa chọn và thiết kế móng công trình. Theo ước tính, nền đất yếu chiếm tỷ lệ đáng kể tại khu vực này, gây ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định và an toàn của công trình. Móng bè-cọc được xem là giải pháp tối ưu nhằm đảm bảo khả năng chịu lực và tính kinh tế cho các công trình trên nền đất yếu. Tuy nhiên, việc tính toán và thiết kế móng bè-cọc còn nhiều phức tạp do sự tương tác đồng thời giữa bè, cọc và đất nền.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là phân tích ứng xử của móng bè-cọc trên nền đất yếu nhiều lớp, xây dựng phương pháp tính toán đơn giản hóa nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác cao, từ đó hỗ trợ kỹ sư trong thiết kế móng hiệu quả. Nghiên cứu tập trung vào phân tích ứng suất phát sinh trong bè và cọc bằng các phần mềm tính toán nền móng hiện đại như Plaxis 3D Foundation và Sap 2000, với phạm vi khảo sát dựa trên địa chất thực tế tại quận Bình Thạnh, Thành phố Hồ Chí Minh. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả thiết kế móng, tiết kiệm chi phí và thời gian thi công, đồng thời góp phần đảm bảo an toàn công trình trên nền đất yếu nhiều lớp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình cơ bản trong cơ học đất và kết cấu móng, bao gồm:

• Mô hình nền Winkler: Mô hình nền đàn hồi cục bộ, sử dụng hệ số nền Cz để mô phỏng phản lực đất dưới tải trọng, phù hợp với đất yếu có tính biến dạng tại chỗ. Mô hình này đơn giản nhưng không phản ánh được tính phân phối ứng suất rộng của đất nền.

• Mô hình bán không gian đàn hồi tuyến tính: Xem nền đất như một bán không gian đàn hồi liên tục, tính đến tính dị hướng và không đồng nhất của đất nhiều lớp. Mô hình này cho phép mô phỏng chính xác hơn sự phân phối ứng suất và biến dạng trong nền đất.

• Mô hình Mohr-Coulomb: Mô hình ứng xử đất dẻo lý tưởng, sử dụng 5 thông số cơ bản (mô đun đàn hồi E, hệ số Poisson ν, góc ma sát φ, lực dính c, góc giãn nở ψ) để mô tả đặc tính cơ lý của đất nền.

• Cơ chế làm việc của móng bè-cọc: Phân tích sự tương tác giữa cọc, bè và đất nền, bao gồm sự phân phối tải trọng, ảnh hưởng của độ cứng đài cọc, hiệu ứng nhóm cọc và sự làm việc đồng thời của hệ móng.

Các khái niệm chính được sử dụng gồm: hệ số nền Cz, độ cứng lò xo đất và cọc, mô đun biến dạng đất nền, phân phối tải trọng giữa bè và cọc, và các quan điểm thiết kế móng (cọc chịu tải hoàn toàn, bè chịu tải hoàn toàn, và bè-cọc đồng thời chịu tải).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp giữa lý thuyết cơ học đất và mô phỏng số:

• Nguồn dữ liệu: Thông số địa chất được thu thập từ khảo sát thực tế tại công trình ở quận Bình Thạnh, Thành phố Hồ Chí Minh, bao gồm các thí nghiệm cắt nhanh, nén cố kết, nén lún và thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT. Thông số vật liệu móng và cọc cũng được lấy từ nhà sản xuất và tài liệu kỹ thuật.

• Phương pháp phân tích: Mô phỏng thí nghiệm nén tĩnh cọc và mô hình móng bè-cọc được thực hiện bằng phần mềm Plaxis 3D Foundation, sử dụng mô hình Mohr-Coulomb cho đất nền và mô hình bán không gian đàn hồi tuyến tính cho kết cấu móng. Phần mềm Sap 2000 được dùng để mô phỏng theo phương pháp đơn giản hóa dựa trên mô hình đàn hồi cục bộ.

• Cỡ mẫu và timeline: Mô hình số được xây dựng dựa trên kích thước thực tế của công trình, với chiều dài cọc 17 m, đường kính 600 mm, và các lớp đất có chiều dày từ 1 đến 20 m. Quá trình nghiên cứu kéo dài từ tháng 9/2013 đến tháng 10/2015, bao gồm khảo sát địa chất, xây dựng mô hình, mô phỏng và so sánh kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Độ chính xác của mô phỏng Plaxis 3D Foundation: Kết quả mô phỏng thí nghiệm nén tĩnh cọc cho thấy sai số lớn nhất so với thí nghiệm ngoài hiện trường chỉ khoảng 7%, khẳng định độ tin cậy cao của phần mềm trong phân tích móng bè-cọc trên nền đất yếu.

2. Phân phối tải trọng giữa bè và cọc: Kết quả mô phỏng cho thấy tải trọng được phân phối đồng đều hơn khi sử dụng phương pháp tính toán đơn giản hóa dựa trên mô hình đàn hồi cục bộ, với sai số so với mô hình chuẩn Plaxis dưới 10%. Điều này chứng tỏ phương pháp đơn giản hóa có thể áp dụng hiệu quả trong thiết kế thực tế.

3. Ảnh hưởng của đặc tính đất nhiều lớp: Việc xét đến mô đun biến dạng đất nền theo vật liệu phân lớp chức năng giúp mô phỏng chính xác hơn sự phân bố ứng suất và biến dạng trong móng, giảm sai số so với mô hình đồng nhất truyền thống. Mô đun biến dạng tổng hợp được xác định khoảng 10.000 kN/m² cho lớp đất đắp và thay đổi theo từng lớp đất xen kẹp.

4. Hiệu quả kinh tế và kỹ thuật của móng bè-cọc: So với quan điểm móng cọc chịu tải hoàn toàn, phương pháp bè-cọc đồng thời chịu tải giúp giảm số lượng cọc cần thiết từ 20-30%, đồng thời vẫn đảm bảo độ lún trong giới hạn cho phép, nâng cao hiệu quả kinh tế và kỹ thuật.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của các phát hiện trên xuất phát từ việc mô hình Plaxis 3D Foundation sử dụng mô hình Mohr-Coulomb kết hợp với mô hình bán không gian đàn hồi tuyến tính, cho phép mô phỏng chính xác sự tương tác phức tạp giữa cọc, bè và đất nền nhiều lớp. So với các nghiên cứu trước đây, kết quả luận văn đã khắc phục được hạn chế về so sánh với mô hình chuẩn và đánh giá độ chính xác của phương pháp đơn giản hóa.

Việc áp dụng mô hình vật liệu phân lớp chức năng trong xác định mô đun biến dạng đất nền là điểm mới, giúp mô phỏng sát thực tế hơn, đặc biệt với nền đất yếu có cấu trúc phân lớp phức tạp. Kết quả này có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh độ lún và ứng suất giữa các mô hình, hoặc bảng tổng hợp sai số giữa phương pháp đơn giản hóa và mô hình chuẩn.

Ý nghĩa của nghiên cứu nằm ở việc cung cấp một phương pháp tính toán thiết kế móng bè-cọc đơn giản, tiết kiệm thời gian và chi phí mà vẫn đảm bảo độ chính xác cao, phù hợp với điều kiện địa chất phức tạp tại các đô thị lớn.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng phương pháp tính toán đơn giản hóa trong thiết kế móng bè-cọc: Khuyến nghị kỹ sư sử dụng mô hình đàn hồi cục bộ kết hợp với mô hình vật liệu phân lớp chức năng để tính toán móng, nhằm giảm thời gian và chi phí thiết kế mà vẫn đảm bảo độ chính xác. Thời gian áp dụng: ngay trong các dự án xây dựng hiện tại.

2. Tăng cường khảo sát địa chất chi tiết: Đề xuất chủ đầu tư và đơn vị tư vấn thực hiện khảo sát địa chất nhiều lớp kỹ lưỡng, sử dụng các phương pháp thí nghiệm hiện đại để xác định chính xác thông số cơ lý đất nền, làm cơ sở cho mô hình tính toán chính xác. Chủ thể thực hiện: các công ty khảo sát địa chất, trong vòng 3-6 tháng trước khi thiết kế móng.

3. Đào tạo và nâng cao năng lực kỹ sư thiết kế: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu về mô phỏng số và ứng dụng phần mềm Plaxis, Sap 2000 cho kỹ sư xây dựng nhằm nâng cao năng lực thiết kế móng bè-cọc trên nền đất yếu. Chủ thể thực hiện: các trường đại học, viện nghiên cứu, trong vòng 1 năm.

4. Phát triển phần mềm hỗ trợ thiết kế móng đơn giản hóa: Khuyến khích các đơn vị nghiên cứu và phát triển phần mềm tích hợp phương pháp tính toán đơn giản hóa, giúp kỹ sư dễ dàng áp dụng trong thực tế mà không cần mô phỏng phức tạp. Thời gian thực hiện: 2-3 năm, chủ thể: các viện nghiên cứu và doanh nghiệp công nghệ.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế kết cấu và nền móng: Luận văn cung cấp phương pháp tính toán móng bè-cọc đơn giản, giúp kỹ sư nâng cao hiệu quả thiết kế, giảm thiểu sai sót và tiết kiệm thời gian.

2. Chủ đầu tư và nhà thầu xây dựng: Hiểu rõ về cơ chế làm việc và hiệu quả kinh tế của móng bè-cọc trên nền đất yếu, từ đó đưa ra quyết định đầu tư hợp lý và giám sát thi công hiệu quả.

3. Giảng viên và sinh viên ngành xây dựng: Tài liệu tham khảo bổ ích cho việc giảng dạy và nghiên cứu chuyên sâu về móng bè-cọc và cơ học đất, đặc biệt trong điều kiện nền đất yếu nhiều lớp.

4. Các nhà nghiên cứu và phát triển phần mềm kỹ thuật: Cung cấp cơ sở lý thuyết và dữ liệu thực nghiệm để phát triển các công cụ mô phỏng và thiết kế móng hiện đại, phù hợp với điều kiện thực tế Việt Nam.

Câu hỏi thường gặp

1. Móng bè-cọc là gì và tại sao lại được sử dụng trên nền đất yếu?
   Móng bè-cọc là loại móng kết hợp giữa đài cọc (bè) và các cọc truyền tải trọng xuống đất sâu. Nó được sử dụng trên nền đất yếu vì có khả năng tận dụng sức chịu tải của cọc và đất nền đồng thời, giúp giảm lún và tăng độ ổn định cho công trình.

2. Phương pháp tính toán đơn giản hóa trong luận văn có độ chính xác như thế nào?
   Phương pháp đơn giản hóa dựa trên mô hình đàn hồi cục bộ được so sánh với mô hình chuẩn Plaxis 3D Foundation cho kết quả sai số dưới 10%, đủ độ chính xác để áp dụng trong thiết kế thực tế.

3. Thông số địa chất nào quan trọng nhất trong thiết kế móng bè-cọc?
   Mô đun biến dạng đất nền (E), hệ số nền Cz, góc ma sát trong (φ), lực dính (c) và hệ số Poisson (ν) là các thông số quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến phân phối tải trọng và độ lún của móng.

4. Phần mềm Plaxis 3D Foundation có ưu điểm gì trong mô phỏng móng?
   Plaxis 3D Foundation cho phép mô phỏng chính xác sự tương tác phức tạp giữa cọc, bè và đất nền nhiều lớp, sử dụng mô hình Mohr-Coulomb và bán không gian đàn hồi tuyến tính, giúp đánh giá ứng suất và biến dạng thực tế của móng.

5. Làm thế nào để áp dụng kết quả nghiên cứu vào thực tế thi công?
   Kết quả nghiên cứu đề xuất phương pháp tính toán đơn giản hóa có thể áp dụng trực tiếp trong thiết kế móng, kết hợp với khảo sát địa chất chi tiết và giám sát thi công chặt chẽ để đảm bảo an toàn và hiệu quả kinh tế.

Kết luận

• Luận văn đã phân tích thành công ứng xử của móng bè-cọc trên nền đất yếu nhiều lớp, sử dụng mô hình bán không gian đàn hồi và mô hình Mohr-Coulomb cho đất nền.
• Phương pháp tính toán đơn giản hóa dựa trên mô hình đàn hồi cục bộ được chứng minh có độ chính xác cao, sai số dưới 10% so với mô hình chuẩn Plaxis 3D Foundation.
• Việc áp dụng mô hình vật liệu phân lớp chức năng giúp mô phỏng chính xác hơn đặc tính cơ lý của nền đất nhiều lớp.
• Nghiên cứu góp phần nâng cao hiệu quả thiết kế móng bè-cọc, tiết kiệm chi phí và thời gian thi công cho các công trình trên nền đất yếu.
• Đề xuất các giải pháp ứng dụng và phát triển phần mềm hỗ trợ thiết kế móng đơn giản hóa, đồng thời khuyến nghị đào tạo kỹ sư và khảo sát địa chất chi tiết.

Hành động tiếp theo: Các kỹ sư và nhà quản lý dự án nên áp dụng phương pháp tính toán đơn giản hóa trong thiết kế móng, đồng thời phối hợp với các chuyên gia địa chất để đảm bảo tính chính xác và an toàn công trình. Để biết thêm chi tiết và hỗ trợ kỹ thuật, liên hệ các viện nghiên cứu hoặc trung tâm đào tạo chuyên ngành xây dựng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN KIM SƠN PHÂN TÍCH ỨNG XỬ MÓNG BÈ CỌC TRÊN NỀN ĐẤT YẾU NHIỀU LỚP NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP - 60580208 S K C0 0 4 6 8 7 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ TRẦN KIM SƠN PHÂN TÍCH ỨNG XỬ MÓNG BÈ CỌC TRÊN NỀN ĐẤT YẾU NHIỀU LỚP NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CÔNG NGHIỆP - 60580208 Hướng dẫn khoa học: TS. TRẦN VĂN TIẾNG TP. Hồ Chí Minh, tháng 10/2015 Luan van LÝ LỊCH KHOA HỌC Dán hình (Dùng cho nghiên cứu sinh & học viên cao học) 3x4 & đóng mộc giáp lại hình I.

LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Trần Kim Sơn Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 20/01/1990 Nơi sinh: Phú Yên Quê quán: Tuy Hòa, Phú Yên Dân tộc: Kinh Chức vụ, đơn vị công tác trước khi học tập, nghiên cứu: Giám sát kỹ thuật của công ty cổ phần xây dựng công nghiệp Descon Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: Phú Mỹ, Hòa Đồng, Tuy Hòa, Phú Yên Điện thoại nhà riêng: 0939371949 E-mail: Kimsonktct@gmail. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ …… Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: 2. Đại học: Hệ đào tạo: Chính Quy Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ …… Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại Học Lạc Hồng Ngành học: Xây Dựng Dân Dụng và Công Nghiệp Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Phân tích ảnh hưởng hố đào sâu trong đất yếu đến cọc bên trong hố đào.

Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 12/2012, Trường Đại Học Lạc Hồng. Người hướng dẫn: TS. Lê Trọng Nghĩa 3. Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính Quy Thời gian đào tạo từ 9/2013 đến 9/2015 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Ngành học: Kỹ Thuật Xây Dựng Công Trình Dân Dụng và Công Nghiệp Tên luận văn: Phân tích ứng xử móng bè cọc trên nền đất yếu nhiều lớp Ngày & nơi bảo vệ luận văn: 24/10/2015, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Người hướng dẫn: TS.

Tiến sĩ: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ …… Tại (trường, viện, nước): Tên luận án: Người hướng dẫn: Ngày & nơi bảo vệ: 5. Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): Tiếng Anh, trung bình 6. Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật đƣợc chính thức cấp; số bằng, ngày & nơi cấp: Luan van III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Công ty TNHH và xây dựng 2013-2015 Giám sát kỹ thuật Hùng Khang Công ty cổ phần xây dựng 2015 - trở đi công nghiệp Descon Giám sát kỹ thuật IV.

CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ: XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN CỬ ĐI HỌC Ngày 24 tháng 11 năm 2015 (Ký tên, đóng dấu) Ngƣời khai ký tên Luan van i LỜI CẢM ƠN Trong quá trình thực hiện luận văn, học viên gặp nhiều khó khăn trong việc tiếp cận những kiến thức mới và hƣớng giải quyết cho đề tài. Nhờ sự hƣớng dẫn tận tình của TS. Trần Văn Tiếng, tôi đã nắm bắt đƣợc nhiều kiến thức, do đó có thể hoàn thành đề tài. Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy.

Xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô của trƣờng Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật khoa Xây dựng và Cơ học ứng dụng đã truyền đạt cho tôi những kiến thức bổ ích trong quá trình học tập tại trƣờng cũng nhƣ trong quá trình hoàn thành luận văn. Xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã động viên và tiếp nghị lực để tôi có thể hoàn thành tốt luận văn này. Kí tên Luan van ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn này do tôi tự thực hiện và chƣa từng đƣợc công bố dƣới bất kỳ hình thức nào. Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 9 năm 2015 Kí tên Luan van iii MỤC LỤC Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC .Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nƣớc đã công bố.Giới thiệu chung.Tình hình nghiên cứu ngoài nƣớc .Tình hình nghiên cứu trong nƣớc.

Mục đích nghiên cứu đề tài. Ý nghĩa và giá trị thực tiễn của đề tài. Phƣơng pháp nhiên cứu. Nội dung nghiên cứu.3 Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .Tổng quan về móng bè-cọc.

Cấu tạo của móng bè cọc. Ứng dụng móng bè cọc. Cơ chế làm việc của móng bè cọc. Các quan điểm thiết kế hiện nay.

Quan điểm cọc chịu tải hoàn toàn. Quan điểm bè chịu tải hoàn toàn. Quan điểm bè - cọc đồng thời chịu tải. Mô hình nền.

Mô hình Winkler. Mô hình bán không gian đàn hồi tuyến tính. Mô hình ứng xử của đất.16 Luan van iv 2. Mô hình Mohr-Coulomb (MC).

Phƣơng pháp xác định độ cứng lò xo đất. Quan hệ cọc và nền. Phƣơng pháp sử dụng các công thức thực nghiệm. Phƣơng pháp tính theo chỉ số SPT.

Phƣơng pháp xác định độ cứng lò xo cọc từ độ lún cọc đơn.23 Chƣơng 3:MÔ PHỎNG TÍNH TOÁN SỐ. Mô phỏng thí nghiệm nén tĩnh bằng phần mềm Plaxis 3D Foundation. Mô phỏng móng bè - cọc bằng phần mềm Plaxis 3D Foundation. Quy trình thực hiện tính toán trong Plaxis.

Quy trình mô phỏng móng bè cọc. Các thông số đầu vào trong mô hình. Mô phỏng tính toán bằng phần mềm Sap 2000v10. Thông số đầu vào cho mô hình đƣợc mô phỏng bằng phần mềm Sap.47 Chƣơng 4:KẾT QUẢ MÔ PHỎNG SỐ .Kết quả mô hình chuẩn của phần mềm Plaxis 3D Foundation.

Ứng suất của cọc trong móng bè cọc. Kết quả mô hình 1. Kết quả mô hình 2. Kết quả mô hình 3.

Kết quả mô hình 4.71 Chƣơng 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .77 TÀI LIỆU THAM KHẢO .789 Luan van v DANH MỤC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Hình 2.1 : Cấu tạo móng bè cọc .2 : Mặt bằng kết cấu móng tòa nhà 97- Láng Hạ .3 : Mặt đứng kết cấu tháp đôi Petronas – Malaysia .4 : Mô hình tƣơng tác của bè -cọc [3] .5 : Các đƣờng đẳng ứng suất của cọc đơn và nhóm cọc [4],[5] .6 : Biểu đồ quan hệ tải trọng và độ lún theo các quan điểm thiết kế [1].7 : Mô hình nền Winkler .8 : Đặc tính phân phối của đất .9 : Mô hình dẻo lý tƣởng .10 : Mô hình cọc-đất và kết quả tính toán .11 : Phƣơng tác dụng lên cọc theo độ cứng K .12 : Mô hình nền đất nhiều lớp .1 : Mặt bằng cọc nén tĩnh .2 : Mặt cắt chuyển vị cọc .3 : Thí nghiệm nén tĩnh cọc .4 : Quy trình phân tích.5 : Mặt bằng thi công hố đào .6 : Mô hình 3D của các lớp địa chất .7 : Kích thƣớc cừ Larsen loại IV .8 : Chuyển vị tại các giai đoạn thi công đào của cọc rỗng và cọc đặc. 41 a) Chuyển vị của cọc khi đào đến cao độ -1,2m b) Chuyển vị của cọc khi đào đến cao độ -2,4m Hình 3.9 : Kết quả chuyển vị của cọc rỗng và cọc đặc có độ cứng tƣơng đƣơng.10 : Mặt bằng mô hình trong phân tích phần tử hữu hạn .11 : a) chia lƣới 2D; b) chia lƣới 3D .12 : Mô hình cọc, tƣờng, bè và hệ giằng .13 : Các giai đoạn thi công. 44 Luan van vi a) Giai đoạn -1.8m b) Giai đoạn -3m Hình 3.16 : Mặt bằng bố trí cọc .1 : Biến dạng của hố đào dƣới tải trọng công trình .2 : Vùng biến dạng dẻo .3 : Chuyển vị của cọc .4 : Moment cọc dƣới tác dụng của tải công trình .5 : Lực dọc tác dụng lên cọc dƣới tác dụng của tải công trình .6 : Phản lực đầu cọc .7 : Chuyển vị của bè .8 : Moment trong bè .9 : Lực tác dụng lên bè .10 : Sơ đồ bố trí cọc và phản lực đất nền .11 : Moment M11 trong bè .12 : Phản lực tại gối tựa lò xo .13 : Phản lực đầu cọc .14 : Moment cực đại do bè chịu .16 : Vị trí cọc trong móng .17 : Mô hình 3D móng bè cọc .18 : Mô hình móng bè cọc .19 : Biến dạng của bè móng .21 : Momnet lớn nhất trong bè .22 : Tải trọng tác dụng xuống cọc .23 : Phản lực tại đầu cọc .25 : Sơ đồ bố trí cọc và phản lực đất nền. 68 Luan van vii Hình 4.26 : Moment M11 do bè chịu .26 : Moment M11 do bè chịu .28 : Phản lực tại gối lò xo .29 : Phản lực đầu cọc .31 : Phản lực tại gối lò xo .32 : Phản lực đầu cọc .33 : Moment M11 do bè chịu .34 : Moment Mmax do bè chịu .36 : Phản lực đầu cọc trong các trƣờng hợp .37 : Moment lớn nhất của bè trong các trƣờng hợp .38 : Độ lún của bè trong các trƣờng hợp.

76 Luan van viii DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1 : Đặc trƣng vật liệu đất trong mô hình Mohr – Coulumb .1 : Thông số địa chất Trụ sở làm việc phòng cảnh sát giao thông đƣờng bộ (PC26) công an tỉnh Đồng Nai .2 :Thông số đất nền sử dụng mô hình Mohr – Coulomb (MC) .3 :Các thông số của cừ Larsen từ nhà sản xuất .4 : Thông số cừ Larsen FSP – IV dùng trong mô hình .5 : Đặc trƣng vật liệu của thanh chống xiên và gằng đầu cừ .6 : Đặc trƣng vật liệu bè .7 : Đặc trƣng vật liệu của cọc sử dụng trong mô hình .9 : Độ cứng của lò xo cọc trong móng bè-cọc .10 : Độ cứng lò xo đất nền .11 : Độ cứng lò xo cọc .12 : Độ cứng lò xo đất nền .13 : Độ lún của từng cọc trong móng bè-cọc .14 : Độ cứng của lò xo cọc trong móng bè-cọc .15 : Độ cứng lò xo đất nền .17 : Độ cứng của lò xo cọc trong móng bè-cọc .18 : Độ cứng lò xo đất nền. 52 Luan van 1 Chƣơng 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƢỚC 1. Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nƣớc đã công bố. Giới thiệu chung.

Theo tiến trình phát triển của công nghiệp xây dựng, các công trình có quy mô, có kích thƣớc, chiều cao, tải trọng ngày càng lớn.