Nghiên cứu ảnh hưởng của vị trí đài cọc đến sức chịu tải của móng cọc treo và tính toán ứng dụng

Tsijikov và G.X... Mô ph ng mô hình toán và phân tích k t qu Tính toán ng d ng... Vì l đó, trong ch ng này đã b qua các cách trình bày đó và trình bày theo đúng các gi thi t đã nêu ra...

L I TÁC GI

Sau m t th i gian thu th p tài li u, nghiên c u và th c hi n, đ n nay lu n

v n th c s k thu t: “Nghiên c u nh h ng c a v trí đài c c đ n s c ch u t i

c a móng c c treo và tính toán ng d ng” đã hoàn thành đúng th i h n theo đ

c ng đ c phê duy t

Tr c h t tác gi bày t lòng bi t n chân thành t i tr ng i h c Th y l i

Hà N i đã đào t o và quan tâm giúp đ t o m i đi u ki n cho tác gi trong quá trình h c t p và th c hi n lu n v n này

Tác gi xin g i l i c m n sâu s c đ n Ti n s Hoàng Vi t Hùng Th y đã

tr c ti p t n tình h ng d n c th , c ng nh cung c p tài li u, thông tin khoa h c

c n thi t cho tác gi hoàn thành lu n v n

Tác gi xin chân thành c m n gia đình, các b n bè đ ng nghi p đã h t s c giúp đ đ ng viên v m i m t đ tác gi đ t đ c k t qu ngày hôm nay

Trong quá trình nghiên c u đ hoàn thành lu n v n, tác gi khó tránh kh i

nh ng thi u sót và r t mong nh n đ c s góp ý, ch b o c a các th y, cô và cán

M C L C

M U 1

CH NG 1: T NG QUAN V MÓNG C C VÀ M T S T N T I TRONG TÍNH TOÁN THI T K MÓNG C C 3

1.1 Khái ni m móng c c và đi u ki n áp d ng 3

1.2 C c đ n và nhóm c c 5

1.2.1 C c đ n 5

1.2.2 Nhóm c c 7

1.3 Nguyên t c tính toán thi t k móng c c 9

1.3.1 Các b c tính toán c b n 9

1.3.2 Phân tích s làm vi c c a c c đ n và c c trong nhóm 9

1.4 ánh giá u nh c đi m c a ph ng pháp thi t k truy n th ng 11

K t lu n ch ng I 16

CH NG 2: C S LÝ THUY T 18

2.1 Tính toán s c ch u t i c c đ n 19

2.1.1 Khái ni m v s c ch u t i c a c c đ n 19

2.1.2 Xác đ nh s c ch u t i d c tr c c a c c đ n 20

2.1.3 S c ch u t i ngang tr c c a c c đ n (s c ch u t i vuông góc v i tr c c c) 34

2.1.4 nh h ng c a nhóm c c đ n s làm vi c c a c c 37

2.2 Ki m tra đ lún cho móng c c 39

2.2.1 lún c a c c đ n theo tiêu chu n 205-1998 39

2.2.2 Tính toán đ lún c a nhóm c c 40

2.2.3 lún c a c c đ n và đ lún c a nhóm c c 45

K t lu n ch ng II 45

CH NG 3: MÔ HÌNH TOÁN BÀI TOÁN TÍNH LÚN CHO MÓNG C C 47 3.1 M đ u 47

3.2 Gi i thi u ph n m m tính toán Plaxics 48

3.3 Mô hình bài toán ng d ng 50

3.3.1 i u ki n công trình và t i tr ng 50

3.3.2 Phân tích tr ng h p móng c c đài th p 51

3.3.3 Phân tích tr ng h p móng c c đài cao 69

K t lu n ch ng III 76

CH NG 4: TÍNH TOÁN NG D NG 78

4.1 Gi i thi u công trình 78

4.1.1 c đi m công trình 78

4.1.2 i u ki n đ a ch t đ t n n 79

4.2 Tính toán ki m tra theo TCVN 205-1998 79

4.2.1 Xác đ nh s c ch u t i tính toán c a c c 79

4.2.2 Tính toán ki m tra lún theo TCVN 205-1998 82

4.3 ng d ng k t qu nghiên c u 84

4.4 Phân tích k t qu và so sánh v i mô hình toán 85

K t lu n ch ng IV 87

K T LU N VÀ KI N NGH 88

I K t qu đ t đ c c a lu n v n 88

II T n t i 88

III Ki n ngh 89

TÀI LI U THAM KH O 90

I Ti ng Vi t 90

II Ti ng Anh 91

DANH M C HÌNH V

Hình 1.1 : K t c u móng c c 3

Hình 1.2: Móng c c đài th p (a) , móng c c đài cao (b) 8

Hình 1.3: Móng c c ch ng (a) và móng c c treo (b) 8

Hình 1.4: Các đ ng đ ng ng su t 13

Hình 1.5: S đ thí nghi m nh h ng c a kho ng cách gi a các c c 15

trong móng 15

Hình 2.1: C c ch ng 21

Hình 2.2: C c treo 22

Hình 2.3: Quá trình hình thành s c kháng đ u m i c c 23

Hình 2.4: S đ thi t b xuyên và ph m vi đ t thí nghi m xuyên đ xác đ nh R 24

Hình 2.5: Thí nghi m và k t qu thí nghi m nén c c 26

Hình 2.6: Quan h S~P 27

Hình 2.7: Mô t thí nghi m 29

Hình 2.8: S c ch u t i c a c c ng n ch ph thu c vào đi u ki n đ t n n. 35

Hình 2.9: S c ch u t i c a c c dài ph thu c vào kh n ng ch u u n c a v t li u c c và đ c đi m bi n d ng c a đ t n n. 35

Hình 2.10: Quan h P~ ∆ 36

Hìn h 2.11: Phân b ng su t do c đ n và nhóm c c gây ra 38

Hình 2.12: Cách b trí c c đ n và nhóm c c 39

Hình 2.13: Kích th c móng kh i quy cxác đ nh theo tr ng h p n n nhi u l p 42

Hình 2.14: Kích th c móng kh i quy c xác đ nh tr ng h p đ ng nh t 42

Hình 2.15: Kích th c móng kh i quy c xác đ nh theo tr ng h p c c xuyên qua m t s l p đ t y u t a vào l p đ t c ng. 42

Hình 3.1: S đ thí nghi m móng c c có đài đ t trên m t đ t và đài cao h n m t đ t (theo thí nghi m c a P.G Tsijikov) 47

Hình 3.2: Mô ph ng đi u ki n đ t n n d i móng công trình. 51

Hình 3.3: Mô ph ng m t b ng móng c c và ph m vi đ t n n xung quanh móng 52

Hình 3.4: Chia l i PTHH trên m t b ng móng (2D) 53

Hình 3.5: Mô p h ng PTHH h c c và móng c c (3D) 54

Hình 3.6: Ph chuy n v c a móng và n n. 55

Hình 3.7: Tr s ng su t trung bình hi u qu p’ trong m t ph ng xy. 56

Hình 3.8: Chuy n v th ng đ ng t i cao đáy đài (-1,6m). 57

Hình 3.9: Ph chuy n v th ng đ ng t i cao trình m i c c (-21,7m). 58

Hình 3.10: Ph chuy n v c a móng và n n. 59

Hình 3.11: Ph chuy n v th ng đ ng trong m t ph ng xy. 60

Hình 3.12: Chuy n v th ng đ ng t i cao trình đáy đài (cao trình -1,6m). 61

Hình 3.13: Chuy n v th ng đ ng t i cao trình m i c c (-21,6m). 62

Hình 3.14: Chuy n v c a móng và n n. 63

Hình 3.15: Chuy n v th ng đ ng trong m t ph ng xy. 64

Hình 3.16: Ph t ng chuy n v t i cao trình đáy đài (-1,6m). 65

Hình 3.17: Ph chuy n v theo ph ng x t i cao trình đáy đài (-1,6m). 66

Hình 3.18: Ph t ng chuy n v t i cao trình m i c c (-21,7m). 67

Hình 3.19: Ph chuy n v theo ph ng x t i cao trình m i c c (-21,7m). 68

Hình 3.20: Ph chuy n v c a móng và n n. 69

Hình 3.21: Ph chuy n v theo ph ng đ ng trong m t ph ng song song v i tr c x 70

Hình 3.22: Ph chuy n v th ng đ ng trong m t ph ng song song v i tr c y 71 Hình 3.23: Ph chuy n v th ng đ ng t i cao đáy đài (-1,6m). 72

Hình 3.24: Ph chuy n v th ng đ ng t i cao trình m i c c (-21,7m). 73

Hình 3.25: Ph chuy n v c a móng và n n. 74

Hình 3.26: Ph chuy n v th ng đ ng trong m t ph ng song song v i tr c x.75

Hình 4.1 S h a đ c đi m m tr c ng cá Tu n 78

Hình 4.2: Kích th c kh i móng quy c xác đ nh theo cách 2 83

Hình 4.3: K t qu tính móng MT15 85

Hình 4.4: K t qu tính móng MT16 (đài cao) 86

DANH M C B NG BI U

B ng 1.1 K t qu c a các thí nghi m c a P.G Tsijikov và G.X IIlarionov 15

B ng 2.1: Các h s mR và mf 27

B ng 2.2 b ng xác đ nh h s k0 44

B ng 3.1 Các ch tiêu c a đ t n n và đ c tr ng v t li u 50

B ng 3.2 T ng h p các tr ng h p tính toán 76

B ng 4.1 Các ch tiêu c a đ t n n và đ c tr ng v t li u 79

B ng 4.2: S c ch u t i d c tr c theo đi u ki n c ng đ v t li u c c 80

B ng 4.3: B ng tính fi c a c c dài 21.7 m 80

M U

Trong th c t xây d ng hi n nay, gi i pháp móng c c đ i v i công trình

nh m đ m b o s n đ nh lâu dài v n n móng công trình là gi i pháp ch y u Khi xác đ nh t i tr ng tác d ng lên c c theo các công th c c a c c đ n là đã ph i d a vào gi thi t coi t i tr ng ch truy n lên các c c ch không truy n lên ph n đ t gi a các c c Vi c tính toán nh v y nh t đ nh s d n đ n sai s l n, ví d cho đ c ng

c a c c có chêch l ch r t nhi u so v i đ c ng c a đ t thì t i tr ng c ng qua đài c c

mà truy n lên c c c và lên ph n đ t đáy đài N u k đ n s làm vi c c a đ t đó thì s c ch u t i c a toàn b móng s t ng lên nhi u

thi t k c c h p lý ta c n ph i đ m b o đ c 3 y u t : an toàn v m t k thu t,

h p lý v giá thành và thu n l i cho thi công Yêu c u kinh t đây, h n nhiên không ph i ti t ki m v t li u hay gi m chi phí thi t b thi công, mà là vi c t i u hóa ti n đ thi công Hi n nay, có nhi u công trình thi t k “th a” Th a đây không nh ng nh h ng đ n chi phí v t li u mà còn nh h ng tr c ti p đ n ti n đ thi công Có nh ng công trình ch m ti n đ đ n n a n m ch vì thi t k chi u dài

c c “th a” 1m

Vì v y đ tài:“ Nghiên c u nh h ng c a v trí đài c c đ n s c ch u t i

c a móng c c treo và tính toán ng d ng” có tính khoa h c và th c ti n, đ gi i

quy t c p thi t m t v n đ k thu t xây d ng hi n t i

M c tiêu, nhi m v , đ i t ng, ph m vi nghiên c u, n i dung nghiên c u và

ph ng pháp nghiên c u c a đ tài:

a) M c tiêu và nhi m v c a đ tài:

ánh giá đ c nh h ng c a v trí đài c c đ n s c ch u t i c a móng c c

Mô ph ng b ng mô hình toán và đánh giá k t qu , phân tích u nh c đi m,

m c đ tin c y trong ph n m m tính toán

Tính toán áp d ng cho m t công trình c th

b) i t ng và ph m vi nghiên c u:

i t ng nghiên c u c a lu n v n là v trí đài c c c a móng c c ma sát

Ph m vi nghiên c u: Móng c c treo v i n n đ t cát và n n sét d o m m

c) N i dung nghiên c u:

Thu th p tài li u đánh giá v tính toán thi t k móng c c

Trình bày c s lý thuy t c a bài toán tính c c

Mô ph ng mô hình toán đ xét nh h ng c a v trí đài c c

Phân tích k t qu và nh n xét

d) Ph ng pháp nghiên c u:

Th ng kê đánh giá

Phân tích nghiên c u lý thuy t

Mô ph ng mô hình toán và phân tích k t qu

Tính toán ng d ng

Hi n nay vi c tính toán móng c c đ c th c hi n theo Móng c c Tiêu chu n thi t k Trong tiêu chu n này có quy đ nh m t s thu t ng

TCXDVN-205-1998-đ có tính th ng nh t trong tính toán thi t k móng:

- C c: là m t k t c u có chi u dài so v i b r ng di n ngang đ c đóng, n hay thi công t i ch vào lòng đ t, đá đ truy n t i tr ng công trình xu ng các l p

đ t đá sâu h n nh m cho công trình xây d ng đ t yêu c u c a tr ng thái gi i h n quy đ nh

- C c chi m ch : là lo i c c đ c đ a vào lòng đ t b ng cách đ y đ t d i sâu ra xung quanh, bao g m các lo i c c ch t o đ c đ a xu ng đ sâu thi t k

b ng ph ng pháp đóng (đ c g i là c c đóng), n (đ c g i là c c ép) và rung, hay lo i c c nh i đ t i ch mà ph ng pháp t o l đ c th c hi n b ng ph ng pháp đóng

- C c thay th : là lo i c c thi công b ng cách khoan l và sau đó l p đ y

b ng v t li u khác ( ví d c c nh i đ t i ch ) ho c đ a các lo i c c ch t o s n vào

- C c thí nghi m: là c c đ c dùng đ đánh giá s c ch u t i ho c ki m tra

ch t l ng c c

- Nhóm c c: g m m t s c c đ c b trí g n nhau và cùng có chung m t đài

c c

- B ng c c: g m nh ng c c đ c b trí theo 1 - 3 hàng d i các móng b ng

- Bè c c: g m nhi u c c có chung m t đài v i kích th c l n h n 10 x10m

- ài c c: là ph n k t c u đ liên k t các c c trong m t nhóm c c v i công trình bên trên

- C c đài cao: là h c c trong đó đài c c không ti p xúc v i đ t

t ng đ i l n và l p đ t t t l i n m sâu, ho c nh ng n i có m c n c ng m

t ng đ i cao

kh n ng ch u t i c a đ t đ u m i c c [2]

C c treo - còn g i là c c ma sát : t bao quanh c c là đ t ch u nén (đ t

y u) và t i tr ng đ c truy n lên n n nh l c ma sát xung quanh c c và c ng

- C c h b ng búa th ng (búa treo, búa điêzen, búa h i); th ng dùng c c

C c nh i là lo i c c đ c ch t o t i ch , đ bê tông c c trong n n đ t.C c

nh i là c c đ c thi công t o l tr c trong đ t, sau đó l đ c l p đ y b ng bê tông ho c bê tông c t thép Vi c t o l đ c th c hi n b ng ph ng pháp khoan, đóng ng hay các ph ng pháp đào khác C c nh i có đ ng kính b ng và

nh h n 600mm đ c g i là c c nh i có đ ng kính nh , c c nh i có đ ng kính

l n h n 600mm đ c g i là c c nh i đ ng kính l n Ng i thi t k và ng i thi công c n có hi u bi t đ y đ v đi u ki n đ t n n c ng nh đ c đi m c a công ngh

d đ nh th c hi n đ đ m b o các quy đ nh v ch t l ng c c

d) Phân lo i c c theo ph ng c a tr c c c (sau khi đã đóng c c vào trong

đ t):

- C c đ ng:

Thông th ng c c đ c đóng th ng đ ng và ng p hoàn toàn trong

đ t, khi xác đ nh s c ch u t i theo v t li u c c thì không c n ph i xét đ n n đ nh

c a c c i v i c c ch ng xuyên qua n n đ t y u (s c ch ng c t không thoát n c

- C c ch u t i l ch tâm

Thông th ng t i tr ng t i chân c t là t i tr ng l ch tâm ho c có m t giá tr

t i tr ng ngang và mô- men nh h n so v i giá tr t i tr ng th ng đ ng M t khác

c c không th thi công đ c đúng v trí nên làm t ng đ l ch tâm c a h c c; đi u

đó có ngh a là luôn t n t i m t giá tr l ch tâm nàođó Vì v y c c nên đ c thi t k

đ ch u đ c nh ng tình hu ng t i tr ng nêu trên

- C c ch u t i tr ng nh

Trong nhi u tr ng h p c c làm vi c v i c c nh , nh c c neo, c c c a móng các công trình v i d ng tháp, trong đó giá tr t i tr ng th ng đ ng là nh h n

so v i l c ngang và mô- men C c đ c thi t k nh các thanh ch u kéo N u c c

đ c làm b ng bê tông c t thép, c t thép s ch u toàn b giá tr l c nh Bê tông c c neo th ng b n t, vì v y c n chú ý đ n các tác nhân n mòn, gây h h ng c t thép c c làm nh h ng đ n kh n ng ch u t i lâu dài c a c c

- C c ch u t i tr ng ngang

C c đ c đóng th ng đ ng có th ph i ch u l c ngang trong m t s tr ng

h p nh : c c đài cao, k t c u bên trên ch u t i tr ng ngang, khi xu t hi n l c xô ngang ho c t i tr ng đ ng đ t T i tr ng ngang lúc này c n đ c k đ n vì có th s gây b t l i cho s làm vi c c a c c

1.2.2 Nhóm c c

Phâ n lo i nhóm c c:

a) Theo v trí đài c c: G m hai lo i (hình1.2)

- Móng c c đài th p (th ng dùng trong các công trình thu l i, xây d ng)

- Móng c c đài cao (th ng dùng trong các công trình giao thông, c u, c ng)

Móng c c đài th p th ng có đài đ t th p d i m t đ t và có tác d ng truy n m t ph n áp l c th ng đ ng lên đ t n n

ài c a móng c c đài cao th ng đ t v trí cao h n m t đ t, nó liên k t

v i các c c t o thành m t h k t c u không gian siêu t nh nhi u b c, s ti p thu l c

1.3 Nguyên t c tính toán thi t k móng c c

B trí c c trong móng theo kho ng cách kinh nghi m

Ki m tra l i kh n ng ch u t i c a c c trong tr ng h p t i tr ng l ch tâm

a) C c đ n

C c đ n và móng c c đ c thi t k theo các tr ng thái gi i h n Tr ng thái

gi i h n c a móng c c đ c phân làm hai nhóm sau:

- Hình thành và m r ng v t n t tròn c c và đài c c b ng bê tông c t thép

T i tr ng dùng trong tính toán theo nhóm tr ng thái gi i h n đ u là t h p t i tr ng

c b n và t i tr ng đ c bi t (đ ng đ t, gió,…) còn theo nhóm tr ng thái và gi i h n

th hai theo t h p t i tr ng c b n v i t i tr ng nh quy đ nh c a tiêu chu n tr ng

t i và tác đ ng

M i ph ng án thi t k c n tho mãn các yêu c u sau đây:

a) m b o m i yêu c u c a tr ng thái gi i h n theo quy đ nh;

b) H s an toàn s d ng cho v t li u c c và đ t n n là h p lý;

c) Ph ng án có tính kh thi v m t kinh t - k thu t, đ m b o vi c s d ng bình th ng các công trình lân c n

Nh ng công trình có m t trong nh ng đi u ki n sau đây ph i ti n hành quan

tr c lún theo m t ch ng trình quy đ nh cho đ n khi đ lún đ c coi là n đ nh:

ti p giá và ra xa d n đ tránh làm d ch chuy n t ng c và công trình lân

c n C c khoan nh i trong tr ng h p này là gi i pháp thích h p

Kho ng cách gi a các c c trong nhóm có quan h v i đi u ki n đ t n n, đ i

x t ng c c đ n trong nhóm và giá thành c a công trình

Kho ng cách gi a các c c g m c n l a ch n sao cho hi n t ng nâng

c c, làm ch t đ t gi a các c c là nh nh t đ ng th i t n d ng đ c t i đa s c ch u

t i c a c c và c n ph i đ đ có th h đ c t t c các c c đ n đ sâu thi t k mà không làm h h ng các c c khác và công trình lân c n

Thông th ng, kho ng cách tâm gi a hai c c k nhau lên l y nh sau :

- C c ma sát không nh h n 3d;

- C c ch ng không nh h n 2d;

- C c có m r ng đáy, không nh h n 1,5 đ ng kính m r ng D ho c D +1m (khi D > 2m)

Do s t ng tác gi a các c c trong nhóm nên đ lún c a nhóm c ng nh S c

ch u t i c a c c trong nhóm s khác v i c c đ n Hi u ng này c n đ c xét đ n trong thi t k Chi u sâu và vùng nh h ng ph n đát d i nhóm c c ph thu c vào kích th c c a nhóm và đ l n c a t i tr ng

lún c a m t móng c c ma sát có s l ng c c nhi u s cao h n so v i nhóm có ít c c h n cùng m t đi u ki n đ t n n và đ l n c a ng su t d i đáy

m i c c [6] Khi d tính đ lún c a nhóm c c ng i ta th ng tính cho kh i móng quy c, trong đó di n tích c a kh i móng quy c xác đ nh tùy theo đi u ki n làm

vi c c a c c

Kh n ng ch u t i c a nhóm c c trong n n đ t r i và n n đ t dính có s khác

bi t Trong n n đ t r i quá trình h c c b ng ph ng pháp đóng hay ép th ng nén

ch t đ t n n, vì v y s c ch u t i c a nhóm c c có th l n h n t ng s c ch u t i c a các c c đ n trong nhóm

Trong n n đ t dính, s c ch u t i c a nhóm c c ma sát nh h n t ng s c ch u

t i c a các c c đ n trong nhóm M c đ gi m s c ch u t i c a nhóm c c trong

tr ng h p này ph thu c vào kho ng cách gi a các c c trong nhóm, đ c tính c a

n n đ t, đ c ng c a đài c c và s tham gia truy n t i công trình c a đài xu ng c c

1.4 ánh giá u nh c đi m c a ph ng pháp thi t k truy n th ng

1 Gi thi t cho r ng toàn b t i tr ng ngang tác d ng lên móng đ u do đ t t

đáy đài tr lên ti p nh n là hoàn toàn không h p lý [9] Ngay c tr ng h p đ chôn sâu c a đài c c th a mãn đi u ki n ki m tra theo t i tr ng ngang thì c ng không th

nói r ng các c c không h ti p nh n m t ph n t i tr ng n m ngang nào c B i vì

th t khó mà gi i thích r ng, c h th ng móng c c g m đài c c và c c g n ch t v i nhau nh th thì b ng nhiên t i tr ng n m ngang l i t t đi t ti t di n đáy đài M t khác ta th y r ng, đi u ki n ki m tra theo t i tr ng ngang rút ra t s cân b ng gi a

t i tr ng n m ngang v i l c b đ ng c a đ t t đáy đài tr lên, ngh a là đ t t đáy đài tr lên n m trong tr ng thái cân b ng gi i h n i u đó không h p lý, b i vì lúc này đ t t đáy đài tr xu ng v n n m trong tr ng thái cân b ng b n (tr ng thái đàn

h i) Ngoài ra, khi đáy đài c c n m d i m t đ t nh ng không th a m n đi u ki n

ki m tra theo t i tr ng ngang thì vi c tính toán s ti n hành ra sao? Tr ng h p y không th tính theo s đ móng c c đài cao đ c, vì lúc này xác đ nh chi u dài t

do c a c c nh th nào

Trong h u h t các tài li u n n móng n c ngoài và n c ta t tr c t i nay [9] tuy r ng v n dùng gi thi t đó nh ng l i v n ki m tra s tác d ng t i tr ng ngang tác d ng lên c c T i tr ng ngang tác d ng lên m i c c đ c xác đ nh theo các ph ng pháp trong các tài li u đó đ u không h p lý, vì đ u d a vào c s là t t

c các c c đ u ti p nh n toàn b t i tr ng ngang i u này không nh ng không đúng v m t tính toán, mà còn là m t s mâu thu n v lôgic trong cách trình bày,

b i vì nó ng c v i gi thi t ban đ u đ a ra Vì l đó, trong ch ng này đã b qua các cách trình bày đó và trình bày theo đúng các gi thi t đã nêu ra

Th c ra, vi c tính toán móng c c đài th p ch u t i tr ng ngang và mômen

h p lý h n c là coi h th ng móng c c g m đài c c và các c c (n u c n, c ph n

đ t bên trong các c c n a) là m t móng sâu và ti n hành tính toán nh m t móng

kh i sâu ch u t i tr ng ngang nà mômen theo các ph ng pháp trình bày trong các sách tính toán móng c c nh ng ph i k đ n s thay đ i ti t di n c a móng t đáy đài tr xu ng Tuy nhiên, vi c tính toán nh th ch c là s ph c t p h n nhi u, cho

đ n nay v n ch a có ai đ ra ph ng pháp tính theo h ng đó kh c ph c s vô

lý c a gi thi t này, có th tính theo ph ng pháp t ng quát trình bày trong ch ng VII c a tài li u tính toán móng c c-tác gi Lê c Th ng [9]

2 Khi xác đ nh s c ch u t i c a m i c c trong móng đ u xem c c làm vi c nh

m t c c đ n mà không xét đ n nh h ng c a nhóm c c ( y là ch a k đ n nh

h ng c a trình t h c c khi thi công) i u này nhi u khi d n đ n sai s l n i

v i móng c c ch ng thì sai s đó không nhi u nh ng đ i v i móng c c ma sát thì

s sai s đó khá l n S khác nhau th nh t là s c ch u t i gi i h n c a c c đ n bé

h n s c ch u t i gi i h n c a c c n m trong nhóm c c (có cùng kích th c và đi u

ki n đ a ch t) S khác nhau th hai là khi cùng tr s t i tr ng tác d ng lên c c đ n

và lên m i c c trong nhóm c c thì đ lún c a nhóm c c s l n h n đ lún c a c c

đ n th y rõ v n đ này, d i đây s phân tích tr ng thái ng su t c a đ t do c c

đ n và nhóm c c gây ra khi có cùng tr s t i tr ng P tác d ng lên m i c c L c P

đ c phân thành hai ph n: l c ma sát xung quanh thân c c ( ng su t ti p tuy n) và

ph n l c m i c c ( ng su t pháp tuy n) V i gi thi t l c ma sát phân b đi u xung quanh thân c c và ph n l c phân b đ u trên ti t di n ngang c a c c và áp

d ng l i gi i c a R Minđlin, đ i v i l c t p trung th ng đ ng n m trong bán không gian đàn h i thi ta có th trình bày tr ng thái ng su t trong đ t do c c đ n và nhóm

c c gây ra nh trên hình 1.4

Hình 1.4: Các đ ng đ ng ng su t a) Do c c đ n gây ra; b) Do nhóm c c gây ra Trên hình 1.4a v các đ ng đ ng ng su t σz do c c đ n gây ra, còn trên hình 1.4b v bi u đ ng su t σz do m i c c trong nhóm 4 c c gây ra t i chi u sâu

z (đ ng ch m ch m) và bi u đ σz t i chi u sâu z do c 4 c c gây ra Rõ ràng

r ng, n u các c c càng g n nhau thì ng su t σz t i đi m trên tr c c c do c nhóm

c c gây ra s l n h n r t nhi u so v i ng su t t i đó do m i c c gây ra Vì v y đ lún c a nhóm c c l n h n đ lún c a c c đ n Ng c l i n u kho ng cách gi a các

c c càng l n thì s chêch l ch đó càng gi m đi và n u kho ng cách đó đ t t i m t

tr s nh t đ nh nà đó thì th c t có th coi s làm vi c c a c c đ n và c a m t c c trong nhóm c c đ u nh nhau Kinh nghi m cho th y r ng, mu n th a mãn đi u

ki n này thì kho ng cách t i thi u gi a các tr c c c c nh nhau ph i b ng 6 l n

đ ng kính hay c nh c c

Nh ng nghiên c u th c nghi m g n đây cho th y r ng, vi c xác đ nh s c

ch u t i c a c c trong nhóm c c c ng ti n hành nh đ i v i c c đ n và vi c tính toán đ lún c a móng c c nh móng kh i quy c là hoàn toàn không có c s

M t đi u ch c ch n là ph i k đ n nh h ng c a nhóm c c và tr c h t là nh c a kho ng cách gi a các c c V v n đ này tuy đ n nay v n ch a đ c nghiên c u tri t đ nh ng đó là m t h ng gi i quy t đúng đ n trong vi c hoàn thi n ph ng pháp tính toán móng c c đài th p th y rõ v n đ này h n, d i đây s trình bày các k t qu nghiên c u thí nghi m c a P.G Tsijikov và G.X IIlarionov đ i v i c c

đ n và nhóm c c Nh ng thí nghi m này đ c ti n hành trên mô hình ly tâm và ng

v i kích th c th c c a c c ngoài hi n tr ng là: c c 11,8m; đ ng kính 35,4cm (hình 1.5)

Hình 1.5: S đ thí nghi m nh h ng c a kho ng cách gi a các c c trong móng

t dùng làm thí nghi m là cát nh , tr ng thái ch t bão hòa n c có tr ng

Kho ng cách d

gi a các

tr c c c (t)

T i tr ng

gi i h n tác d ng lên móng (t)

T i tr ng

gi i h n trung bình

k đ n nh h ng c a nhóm c c P.G Tsijikov có đ ngh đ a vào h s nhóm khi xác đ nh s c ch u t i c a c c và tính toán đ lún c a c c Các h s này

đ c đ a ra d a trên c s c a r t nhi u s li u th c t và s li u thí nghi m mà ông đã thu nh n đ c

3 Khi xác đ nh t i tr ng tác d ng lên c c theo các công th c c a c c đ n là đã

ph i d a vào gi thi t coi t i tr ng ch truy n lên các c c ch không truy n lên ph n

đ t gi a các c c Vi c tính toán nh v y nh t đ nh s d n đ n sai s l n, ví d cho

đ c ng c a c c có chêch l ch r t nhi u so v i đ c ng c a đ t thì t i tr ng c ng qua đài c c mà truy n lên c c c và lên ph n đ t đáy đài N u k đ n s làm vi c

c a đ t đó thì s c ch u t i c a toàn b móng s t ng lên nhi u i u này đã đ c các thí nghi m c a P.G Tsijikov và V Công Ng ch ng minh P.G Tsijikov đã

ti n hành thí nghi m hai móng c c, m i móng g m 9 c c có kích th c đã nêu trong ph n 2 c a m c này, và c c cách nhau 3 l n đ ng kính M t móng có đài t a lên đ t và m t móng có đài n m cao h n m t đ t (hình 1.5) K t qu cho th y r ng,

t i tr ng gi i h n c a móng có đài t a lên đ t đ t t i 3950 (t n) còn c a móng có đài n m cao h n m t đ t ch đ t t i 2650 (t n) Thí nghi m c a V Công Ng ti n hành t i vùng đ t y u H i Phòng c ng cho k t qu chêch l ch t ng t nh v y

Khi tính toán ng su t t i đáy móng kh i quy c thì vi c l y tr s mômen

t i đáy móng kh i quy c b ng tr s mômen c a t i tr ng so v i đáy đài là hoàn toàn không có c s Ch có th tránh đ c khuy t đi m này khi tính toán móng c c đài th p nh m t móng sâu có ti t di n thay đ i (nh đã nói trong nh n xét th

nh t) ho c tính toán theo ph ng pháp t ng quát s trình bày trong ch ng VII c a tài li u tính toán móng c c-tác gi Lê c Th ng [9]

K t lu n ch ng I

Kh n ng làm vi c c a c c trong nhóm và c c đ n là khác nhau, đ c bi t v i móng c c ma sát thì s khác bi t này là rõ r t

Trong các tính toán hi n nay đ u coi c c trong móng làm vi c nh c c đ n,

vì v y d n đ n sai s trong tính toán V i móng c c đ c thi t k v i kho ng cách

c c (c) theo kinh nghi m là 3d<c<6d thì đ lún c a nhóm c c l n h n đ lún c a

c c đ n Nguyên nhân do vùng ng su t m i c c trong nhóm l n h n nhi u so v i vùng ng su t m i c c đ n (xem hình 1.4 - ch ng I)

Gi thi t cho r ng toàn b t i tr ng ngang tác d ng lên móng đ u do đ t t đáy đài tr lên ti p nh n là hoàn toàn không h p lý [9] Ngay c tr ng h p đ chôn sâu c a đài c c th a mãn đi u ki n ki m tra theo t i tr ng ngang thì c ng không th nói r ng các c c không h ti p nh n m t ph n t i tr ng n m ngang nào c B i vì

th t khó mà gi i thích r ng, c h th ng móng c c g m đài c c và c c g n ch t v i nhau nh th thì b ng nhiên t i tr ng n m ngang l i t t đi t ti t di n đáy đài M t khác ta th y r ng, đi u ki n ki m tra theo t i tr ng ngang rút ra t s cân b ng gi a

t i tr ng n m ngang v i l c b đ ng c a đ t t đáy đài tr lên, ngh a là đ t t đáy đài tr lên n m trong tr ng thái cân b ng gi i h n i u đó không h p lý, b i vì lúc này đ t t đáy đài tr xu ng v n n m trong tr ng thái cân b ng b n (tr ng thái đàn

h i)

CH NG 2: C S LÝ THUY T

Nh đã bi t đ t là môi tr ng r i r c phân tán và có tính r ng cao, do đó khi

ch u ng su t nén lún (do t i tr ng công trình và tr ng l ng b n thân đ t gây ra)

đ t n n s b ép co và bi n d ng làm cho m t n n b h th p kéo theo s h th p đáy móng công trình so v i v trí ban đ u Hi n t ng đó quen g i là hi n t ng lún c a

Nguyên nhân n n đ t lún kéo dài khi ch u nén là do các hi n t ng v t lí gây nên lún x y ra ch m rãi và kéo dài Ví d hi n t ng phá v liên k t c a đ t, quá trình d ch chuy n các h t và thu h p l r ng, quá trình c k t th m và c k t t bi n

c a đ t v.v , t t c đ u di n ra trong m t th i gian ch không ph i x y ra t c th i

Hi n t ng lún x y ra nhanh hay ch m, quá trình lún k t thúc s m hay mu n

Xác đ nh đ lún c a n n là m t h ng m c quan tr ng trong đ án thi t k công trình M c đích xác đ nh đ lún n đ nh c a n n là đ xác đ nh cao trình đ t móng h p lý nh m đ m b o sau khi n n lún n đ nh các cao trình ch y u c a công trình v n cao trình thi t k

Ngoài vi c xác đ nh đ lún n đ nh còn ph i xác đ nh đ lún theo th i gian

đ tìm hi u quá trình lún c a n n, đ c bi t đ i v i n n đ t dính, đ t đó d đoán

tr c quá trình di n bi n s làm vi c c a công trình và khi c n d ki n tr c bi n pháp x lý lún thích đáng

D i đây s l n l t trình bày các ph ng pháp tính đ lún n đ nh và đ lún theo th i gian

2.1 Tính toán s c ch u t i c c đ n

2.1.1 Khái n i m v s c ch u t i c a c c đ n

2.1.1.1 nh ngh a

S c ch u t i c a c c đ n là t i tr ng l n nh t tác d ng lên c c và đ m b o hai đi u ki n:

- C c không n t v (theo đi u ki n v t li u c c)

Pvl ≅ Pđ (2.2) + Trong t t c m i tr ng h p không đ c ch n kích th c c c mà có:

Pvl < Pđ (2.3)

N u không chú ý đ n đi u đó thì vô tình đã chôn vùi vào trong đ t m t kh i

l ng c c th t là vô ích

mcb: h s đi u ki n làm vi c c a bê tông,

Rb: s c kháng nén tính toán c a bê tông,

Fb: di n tích ti t di n ngang c a c c bê tông,

2.1.2.2 S c ch u t i d c tr c theo đi u ki n đ t bao quanh c c (P đ )

và đ c tính theo công th c riêng

F: di n tích t a c a c c lên đ t (m2

)

c) i v i c c treo (c c ma sát):

mc: h s đi u ki n làm vi c c a c c trong đ t, m = 1

mR, mf: các h s đi u ki n làm vi c c a đ t t ng ng d i m i c c và xung quanh c c xét đ n ph ng pháp h c c và lo i đ t (xem b ng II-3)

R, fi: s c kháng tính toán c a đ t m i c c và m t bên c a c c trong ph m

vi l p đ t th i có chi u dày là li

A, B, C: các h s ph thu c góc ma sát trong n n và góc nh n đ u

Ghi chú: i v i c c có đáy m r ng, c c xo n có nh ng công th c tính toán

t ng t (xem công th c trong TCXD móng c c) Bi t Rgh s tính đ c s c ch u t i

Ta ti n hành thí nghi m nh mô t trên hình (2.5) và thu đ c hai đ i l ng

qx và fx, trong đó:

qx: tr s bình quân v s c kháng c a đ t d i m i xuyên (KPa, T/m2) Tr s

qx đ c xác đ nh trong ph m vi t phía trên cao trình m i c c thi t k m t đo n

b ng d đ n phía d i cao trình m i c c thi t k m t đo n = 4d (xem hình 2-16,b; d -

đ ngkính c c tròn, c nh c c vuông ho c c nh dài c a c c ti t di n ch nh t, tính

b ng m)

fx: tr s bình quân v s c kháng c a đ t trên thành bên c a xuyên (KPa, T/m2) S c kháng gi i h n c a đ t l y theo k t qu xuyên t i đi m thí nghi m tính theo công th c:

R = 1 qx (KPa, T/m2)

V i:

1: h s chuy n đ i t qx sang R, không ph thu c vào lo i xuyên i v i

c c đóng, khi qx t ng t 1.000 đ n 30.000 KPa thì 1 s gi m t 0,90 đ n 0,20

Tr s bình quân c a s c kháng gi i h n c a đ t trên thành bên c c l y theo

k t qu xuyên t i đi m thí nghi m đ c tính theo công th c:

- Thay R, f tính đ c vào công th c (2.10) đ xác đ nh Pc

• Ph ng pháp th ng kê các tài li u th c t (ph ng pháp kinh nghi m)

- Dùng công th c kinh nghi m và các tr s kinh nghi m đã cho trong TCXD

đ tính R, f (h s mR và mf đ c xác đ nh theo b ng 2.1)

2) Ph ng pháp thí nghi m hi n tr ng

Hai ph ng pháp thí nghi m:

Ptc: t i tr ng gi i h n tiêu chu n c a c c đ c xác đ nh theo k t

qu thí nghi m (quan h S ~ P) nh sau xem hình (2.5,b)

h ng khoan s n đ m b o chi u sâu

chân c c d i đáy gi ng t i thi u 1

0,5 0,6 1,0

TT Ph ng pháp h c c đóng và c c

ng có lõi đ t và các lo i đ t

H s đi u ki n làm vi c c a đ t khi tính toán s c ch u t i c a c c

Á cát

Á sét Sét c) Sét b i ch s s t B ≤ 0

1,2 1,1 1,0

0,9 0,8 0,7 1,0

1,0

1,0 1,0

0,9

0,9 0,9 1,0

1,0 1,0

6

Dùng ph ng pháp b t k đ h c c

tròn r ng kín chân xu ng chi u sâu

t i thi u 10 m, l n l t cho n chân

1,0

1,0 1,0

1,0

0,8 1,0 1,0

Sghtb: tr s đ lún trung bình gh c a móng nhà ho c công trình đ c thi t k ,

l y theo yêu c u TK (ho c theo b ng 11 c a QPXD)

: h s chuy n đ i t tr s đ lún trung bình gi i h n (Sghtb) c a móng nhà

ho c công trình d i tác d ng c a t i tr ng dài h n sang đ lún c a c c nh n đ c khi thí nghi m theo t i tr ng t nh ng v i s ng ng lún quy c H s l y b ng 0,2 khi thí nghi m c c v i đ lún n đ nh quy c b ng 0,1 mm sau 1 gi , n u đ t

d i chân c c là cát hay sét b i có đ s t t th c ng đ n d o c ng và sau 2 gi ,

- Công th c đ c thành l p d a trên hai nguyên lý:

+ Nguyên lý b o toàn n ng l ng (cân b ng công khi đóng c c)

+ Nguyên lý va ch m t do gi a hai v t th đàn h i

Theo nguyên lý b o toàn n ng l ng thì:

Công c a m t nhát búa s sinh ra công làm c c lún xu ng, công do búa d i

l i (kh c ph c bi n d ng đàn h i c a c c và búa) và công tiêu hao (do sinh nhi t,

kh c ph c bi n d ng đàn h i c a đ t ):

QH = Pgh e + Q.h + Q.H (2.14) (v i < 1 )

Trong đó:

Pgh e: công làm c c lún xu ng (có ích)

Pgh: tr riêng c a s c kháng gi i h n c a c c (KN)

Q.h : công kh c ph c bi n d ng đàn h i; c a c c và búa (vô ích)

Q.H: công sinh nhi t, bi n d ng đàn h i c a đ t

h: đ cao búa d i l i

Q: tr ng l ng ph n búa r i

H: chi u cao r i búa tính toán c a b ph n xung kích búa

đ n gi n, Gerxevanov gi thi t h = 0, khi đó công th c (2.10) có d ng:

Tuy v y, trong quá trình đóng c c nh t đ nh nào đó thì ngoài tr s Pgh ra, còn t t c các y u t khác đ u không đ i, do đó ch ph thu c vào Pgh

Gerxevanov đ a ra hàm = f(Pgh) là hàm gi m d n có d ng parabol nh sau:

β = A B

PF

nPF

gh

gh

++

Gi thi t: lúc m i đ u đóng c c, c c và búa coi nh hai v t th va ch m t

do, ngh a là Pgh/F = 0, vì v y theo lý thuy t va ch m t do, ta có:

gh

+++

1 2

(2.18)

Thay (2.18) vào (2.15) và gi i ra ta đ c:

Pgh = nF

nF

QHe

Q q2

- Các b ng th ng kê trên c s khá nhi u s li u th c t (ch ng h n b ng 1

cho R và b ng 2 cho f đ c l p ra trên c s c a hàng ngàn s li u th c nghi m v

c c t i hi n tr ng nhi u vùng thu c Liên Xô c )

- Xác đ nh Pc r t nhanh chóng, ti n l i; dùng cho công trình t m th i, còn

đ i v i công trình v nh c u thì dùng khi thi t k s b (và ngay c khi thi t k k