Nghiên cứu thực nghiệm sự làm việc của đài cọc BTCT thiết kế theo phương pháp mô hình giàn ảo không gian

Trình bày, tính toán phân tích, so sánh, ñánh giá lý thuyết tính ñài cọc vuông và tam giác cân theo phương pháp Mô hình giàn ảo không gian 3D STM dựa theo các chỉ tiêu tính toán của "Maî

TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA

KHÔNG GIAN

Chuyên ngành: Xây dựng dân dụng và công nghiệp

Mã ngành: 605820

LUẬN VĂN THẠC SĨ

ðẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ chấm nhận xét 1:………

Cán bộ chấm nhận xét 2:………

Luận văn thạc sĩ này ñược bảo vệ tại

HỘI ðỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM, ngày ……… tháng ………… năm 2009

Tp.HCM, ngày ………tháng …… Năm 2009

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

I – TÊN ðỀ TÀI: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM SỰ LÀM VIỆC CỦA ðÀI CỌC

BTCT THIẾT KẾ THEO PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH GIÀN ẢO KHÔNG GIAN

II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Tìm hiểu một cách ñầy ñủ về lý thuyết mô hình giàn ảo(STM) Trình bày, tính toán phân tích, so sánh, ñánh giá lý thuyết tính ñài cọc vuông và tam giác cân theo phương pháp Mô hình giàn ảo không gian (3D STM) (dựa theo các chỉ tiêu tính toán của

"Maîtrise du BAEL 91 et des DTU Associés") và theo phương pháp dầm console (Tiêu

chuẩn Việt Nam)

- Phát triển tính toán từ lý thuyết "Maîtrise du BAEL 91 et des DTU Associés" cho bài

toán tổng quát ñài cọc vuông chịu tải trọng phức tạp

- Tiến hành thực nghiệm hiện trường và thu thập số liệu, khảo sát sự làm việc của: ñài cọc tam giác chịu tải trọng ñúng tâm, ñài cọc vuông chịu tải trọng ñúng tâm, ñài cọc vuông chịu tải trọng lệch tâm Xử lý số liệu, nghiên cứu ứng xử của cấu kiện, phân tích nứt, từ ñó ñánh giá so sánh ñược ñộ tin cậy của từng phương pháp, kiến nghị một số vấn ñề liên quan

III – NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:

IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:

LỜI CẢM ƠN

Xin gởi lời cám ơn chân thành ñến tất cả thầy cô ở PHÒNG QUẢN LÝ KHOA HỌC- SAU ðẠI HỌC, các thầy cô KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG ñã tận tình giảng dạy tận tâm truyền ñạt những kiến thức vô cùng bổ ích trong suốt thời gian của khóa cao học

ðặc biệt, Xin kính gủi lòng biết ơn sâu sắc nhất ñến thầy hướng dẫn luận văn cao học TS.HỔ HỮU CHỈNH, người thầy ñã dẫn dắt tác giả từ những ý tưởng ban ñầu, không ngại khó khăn gian khổ, không tiếc thời gian hạn hẹp của mình luôn quan tâm theo sát, có mặt tận hiện trường thực nghiệm xa xôi, luôn có những lời hướng dẫn, chỉ ra nhữnh thiếu sót, yếu kém, ñộng viên, uốn nắn quý báo trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Thành quả hôm nay ñóng góp rất nhiều công sức của bạn bè, ñồng nghiệp Xin gửi lời cảm ơn ñến các ñồng nghiệp, bạn hữu ñã cung cấp nhiều thông tin cần thiết, những ý kiến quý báo

Xin cám ơn Công ty Xây Dưng Cơ Khí Phú Lợi -Trạm ðăng Kiểm Phương tiện Cơ giới 61-03D ñã tạo ñiều kiện sân bãi cho tác giả thực hiện luận văn

Xin cảm ơn ba me, anh chị và gia ñình, những người luôn là nguồn ñộng lực giúp tác giả vững bước ñến ñược ngày hôm nay

Trong khoảng thời gian hạn hẹp do các giới hạn tài chính, tài liệu tham khảo và các thiết bị thí nghiệm, nên luân văn chắc chắn không tránh khỏi những sai xót Rất mong nhận ñược các ý kiến ñánh giá, những sự góp ý xây dựng của các thầy cô và các bạn ñọc gần xa

TÓM TẮT

Xuất hiện vào ñầu những năm 1987, phương pháp phân tích tính toán kết cấu bằng

mô hình giàn ảo ñược ứng dụng rất nhiều trong các cấu kiện ñài cọc, trụ cầu, trụ va, dầm cao… Tuy nhiên, các tài liệu kỹ thuật hướng dẫn tính toán thiết kế kết cấu ñài cọc bêtông cốt thép bằng phương pháp giàn ảo còn rất hạn chế, ñặc biệt là tại Việt Nam Luận văn này có 4 mục tiêu chính:

(1) Nghiên cứu 1 cách ñầy ñủ về lý thuyết mô hình giàn ảo, các ứng dụng lý thuyết giàn ảo trong thiết kế ñài cọc của càc tài liệu trong nước và nước ngoài

(2) Phân tích, so sánh, ñánh giá kết quả của 2 phương pháp: phương pháp truyền thống (phương pháp moment hay phương pháp dầm console) và phương pháp mới Mô Hình giàn ảo không gian (3D STM)

(3) Phát triển phát triển từ lý thuyết tính toán ñài cọc chịu nén ñúng tâm theo mô

hình giàn ảo không gian của "Maîtrise du BAEL 91 et des DTU Associés" ñể tính toán

cho ñài cọc vuông chịu tải trọng phức tạp (lệch tâm +moment uốn)

(4) Tiến hành thực nghiệm hiện trường trên mô hình lớn (large scale) ñể thu thập các kết quả về tải trọng, biến dạng, ñộ võng… và quan sát sự làm việc của ñài cọc (5) Xử lý các số liệu từ ñó phân tính ñánh giá ñược ñộ tin cậy của phương pháp

mô hình giàn ảo không gian Rút ra ñược một số kết luận và kiến nghị

Các phương pháp phát triển cũng như kết quả của luận văn rất hữu ích cho người

kỹ sư thiết kế và là cơ sở khoa học cho những nghiên cứu tiếp theo về kết cấu ñài cọc

bê tông cốt thép

MỤC LỤC

Nhiệm vụ luận văn thạc sĩ iii

Lời cảm ơn iv

Tóm tắt v

Mục lục vi

Danh mục các bảng ix

Danh mục các hình vẽ x

Danh mục các kắ hiệu xvi

Chương I: TỔNG QUAN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU 1

1.1 Tổng quan 1

1.1.1 Mở ựầu và ựặt vấn ựề 1

1.1.2 Tình hình nghiên cứu 3

1.1.3 Nhiệm vu luận văn 5

1.1.4 Mục tiêu và phạm vi ựề tài 6

1.2 Hướng nghiên cứu 6

1.2.1 Phần lý thuyết 6

1.2.2 Phần thực nghiệm 8

Chương II: LÝ THUYẾT CƠ SỞ 9

2.1 Khái niệm 9

2.1.1 Móng cọc 9

2.1.2 đài cọc 9

2.2 Lý thuyết nền tảng 9

2.2.1 Tắnh toán ựài cọc theo phương pháp Moment (Phương pháp dầm

console) .9

2.2.2 Tắnh toán ựài cọc theo phương pháp giàn ảo không gian 11

2.2.2.1 Lý thuyết chung 11

2.2.2.2 Theo ACI SP-208 15

a Cường ựộ nén bê tông 15

b Cường ựộ thanh chống, thanh giằng và các vùng nút 16

a Tắnh toán ựài 3 cọc 16

b Tắnh toán ựài vuông 4 cọc 21

2.3 Lý thuyết mở rộng 25

2.3.1 Bài toán ựài cọc vuông 4 cọc chịu tải lệch tâm 25

2.3.2 Bài toán tổng quát ựài cọc vuông chịu tải trọng phức tạp 33

2.4 Các vắ dụ minh họa và nhận xét 43

2.4.1 Vắ dụ 1: Bài toán ựài vuông ựúng tâm 43

2.4.2 Vắ dụ 2: Bài toán ựài vuông lệch tâm 47

2.4.3 Vắ dụ 3: Bài toán ựài vuông chịu tải trọng phức tạp 52

2.4.4 Nhận xét 54

Chương III: BÀI TOÁN THỰC NGHIỆM 57

3.1 Số liệu thắ nghiệm 57

3.1.1 Cốt thép 57

3.1.2 Bê tông 58

3.2 Tắnh toán bài toán thực nghiệm 59

3.2.1 Tắnh toán ựài cọc tam giác 59

3.2.2 Tắnh toán ựài vuông nén ựúng tâm 62

3.2.3 Tắnh toán ựài vuông nén lệch tâm 64

3.3 Thực nghiệm 67

3.3.1 Tạo lập mô hình 67

3.3.2 Thiết bị thắ nghiệm 74

3.3.3 Phương pháp tiến hành 77

3.3.3.1 Tạo tải trọng 77

3.3.3.2 Phương pháp tiến hành thắ nghiệm 79

Chương IV: KẾT QUẢ VÀ PHÂN TÍCH 80

4.1 đài cọc vuông nén ựúng tâm 80

4.1.1 Kết quả tải trọng 81

4.1.2 Kết quả biến dạng 82

4.1.3 Kết quả chuyển vị 87

4.1.5 Phân tắch nứt 90

4.2 đài cọc vuông nén lệch tâm 94

4.2.1 Kết quả tải trọng 95

4.2.2 Kết quả biến dạng 96

4.2.3 Kết quả chuyển vị 103

4.2.4 Kết quả nội suy 104

4.2.5 Phân tắch nứt 106

4.3 đài cọc tam giác nén ựúng tâm 107

4.3.1 Kết quả tải trọng 107

4.3.2 Kết quả chuyển vị 108

4.3.3 Phân tắch nứt 109

Chương V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 112

5.1 Kết luận 113

5.2 Kiến nghị 116

Tài liệu tham khảo 118

Phụ lục xx

Lý lịch trắch ngang xxix

DANH MỤC CÁC BẢNG Chương I

Chương I

1.1a Mô hình giàn ảo cho ñài trụ cầu 3

1.1b Hình ñài cọc thí nghiệm 5

1.2 Mô hình thí nghiệm 5

1.3 Một số ví dụ về mô hình giàn ảo 7

1.4 Mô hình giàn ảo lựa chọn tính toán trong luận văn 8

Chương II 2.1 Sơ ñồ tính toán ñài cọc theo phương pháp Moment 10

2.2 Sơ ñồ tính toán ñài 2 cọc theo phương pháp Moment 11

2.3 Sơ ñồ tính toán ñài vuông 4 cọc theo phương pháp Moment 11

2.4 Sự phân bố vùng B và vùng D trong hệ khung 12

2.5 Mô tả vùng D 13

2.6 ðường ñồng ứng suất trong cấu kiện 13

2.7 Sơ ñồ giàn ảo không gian cho ñài cọc tam giác 17

2.8 Sơ ñồ thuật giải bài toán ñài cọc tam giác 20

2.9 ðặc trưng kích thước và tải trọng ñài cọc vuông chịu tải ñúng tâm 21

2.10 Sơ ñồ giàn ảo không gian ñài cọc vuông chịu tải ñúng tâm 21

2.11 Sơ ñồ thuật giải bài toán ñài cọc vuông chịu tải ñúng tâm 24

2.12 ðặc trưng kích thước và tải trọng ñài cọc vuông chịu tải lệch tâm 25

2.13 Sơ ñồ giàn ảo ñài cọc vuông chịu tải trọng lệch tâm 25

2.14 Phân vùng diện tích chịu lực trên ñài cọc vuông 26

2.15 Mô tả góc nghiêng φ 27

2.16 Sơ ñồ thuật giải bài toán ñài cọc vuông chịu nén lệch tâm 32

2.18 Các ñặc trưng kích thước và sơ ñồ giàn ảo ñài cọc vuông chịu tải lệch tâm và moment uốn:(a)Mặt bằng sơ ñồ giàn ảo ñài vuông chịu tải lệch tâm,(b)Mặt ñứng sơ ñồ giàn ảo ñài vuông chịu tải lệch tâm (Phương X),(c)Mặt ñứng sơ

ñồ giàn ảo ñài vuông chịu tải lệch tâm (PhươngY) 34

2.19 Sơ ñồ giàn ảo không gia ñài vuông 4 cọc chịu tải trọng lệch tâm và moment uốn 35

2.20: Sơ ñồ phân bố diện tích chịu lực ñài cọc vuông 36

2.21 Mô tả góc nghiêng φ 37

2.22 Phân chia lực trong các thanh giằng 40

2.23 Sơ ñồ thuật giải bài toán ñài cọc vuông chịu tải trọng phức tạp 42

2.24a Bố trí cốt thép theoPP.STM 47

2.24b Bố trí cốt thép theo PP.momnent 47

2.25a: Bố trí cốt thép ñài cọc vuông nén lệch tâm theo pp.STM 51

2.25b Bố trí cốt thép ñài cọc vuông nén lệch tâm theo phương pháp moment 51

2.26 Ví dụ ñài cọc chịu tải trọng phức tạp 52

2.27 Bố trí côt thép cho bài toán ñài cọc nén lệch tâm + moment uốn 54

2.28a Thay ñổi cốt thép trong cạnh khi dịch chuyển cột theo phương pháp giàn ảo không gian(3D STM) 55

2.29b Thay ñổi cốt thép trong cạnh khi dịch chuyển cột theo phương pháp truyền thống (pp.Moment)` 55

2.30 ðồ thị biểu diễn kết quả hàm lượng cốt thép của 2 phương pháp 56

Chương III 3.1a Kết quả kéo 3 mẫu thép trong phòng thí nghiệm 58

3.1b Kết quả nén 4 mẫu bê tông 150x150(mm2) 59

3.2 Kích thước trên mô hình thực tế và lý thuyết của ñài tam giác nén ñúng tâm 60

Cốt thép sử dụng là loại cốt thép gân ựường kắnh D=10mm 61

3.4 Kắch thước trên lý thuyết và mô hình thực tếcủa ựài vuông nén ựúng tâm 63

3.5 Bố trắ cốt thép lý thuyết và mô hình thực tế của ựài vuông nén lệch tâm Cốt thép sử dụng là loại cốt thép gân ựường kắnh D=10mm 64

3.6 Bố trắ cảm biến ựo biến dạng của ựài vuông nén ựúng tâm 64

3.7 Kắch thước trên lý thuyết và mô hình thực tế của ựài vuông nén lệch tâm 65

3.8 Bố trắ cốt thép lý thuyết và mô hình thực tế của ựài vuông nén lệch tâm Cốt thép sử dụng là loại cốt thép gân ựường kắnh D=10mm 66

3.9 Vị trắ thắ nghiệm 67

3.10 Công tác cốt pha cốt thép Bệ ựỡ 68

3.11 Lắp dựng cọc và Giằng ựầu cọc bằng khung hàn thép ựể ựảm bảo kắch thước ựúng theo thiết kế 68

3.12 đổ bê tông 69

3.13 Tiến hành lắp ván khuôn ựài 69

3.14 Kiểm tra kắch thước của cọc giả tạo: ap= 25cm 70

3.15 Kiểm tra Khoảng cách 2 mép cọc: 50cm 70

3.16 Kiểm tra lai khoảng cách tim cọc: aỖ=75cm 71

3.17 Dán cảm biến ựo biến dạng trong phòng thắ nghiệm 71

3.18 Kiểm tra lại cảm biến ựo biến dạng tại hiện trường và phủ keo chống nước 72

3.19 Cảm biến sau khi ựược phủ keo chống nước 72

3.20 Lắp dựng cốt thép cho ựài mô hình: đài vuông nén ựúng tâm 73

3.21 Lắp dựng cốt thép cho ựài mô hình:đài vuông nén lệch tâm 73

3.22 Lắp dựng cốt thép cho ựài mô hình:đài tam giác ựều nén ựúng tâm 74

3.23 Mô hình hoàn thành 74

3.25 đồng hồ ựo áp lực 75

3.26 Thước thép STAEDTLER 76

3.27 Máy ựo biến dạng P3500 và bộ SP10 76

3.28 đồng hồ ựo chuyển vị 76

3.2 Cảm biến ựo biến dạng 77

3.30 Sơ ựồ tạo tải trọng 78

3.31 Sơ ựồ thắ nghiệm thực tế 78

Chương IV 4.1 Mô hình giàn ựài cọc vuông nén ựúng tâm 80

4.2 (a)Bố trắ cố thép ựài cọc vuông nén ựúng tâm Thép D=10mm (b)Vị trắ ựặt cảm biến ựo biến dạng 80

4.3 Mô hình thực tế thắ nghiệm ựài cọc vuông nén ựúng tâm (a) Mặt bằng ựài cọc, (b) Mặt ựứng ựài cọc 81

4.4 đồ thị biểu diễn kết quả tải trọng lý thuyết và kết quả tải trọng thực nghiệm đài cọc vuông nén ựúng tâm 82

4.5 đồ thị biểu diễn quan hệ tải trọng và biến dạng P-∆ξi ựài cọc vuông nén ựúng tâm 83

4.6 Khác nhau về giá trị chiều cao làm việc của ựài cọc trong thiết kế và thực tế 84

4.7 đường quan hệ tải trong và biến dạng (hạ tải), ựài cọc vuông nén ựúng tâm 86

4.8 đường quan hệ tải trọng và chuyển vị P-∆ ựài cọc vuông nén ựúng tâm 87

4.9a đường quan hệ tải trọng thực tế và tải trọng tắnh toán lý thuyết ( Ứng với ∆ξ1) 88

4.9b đường quan hệ tải trọng thực tế và tải trọng tắnh toán lý thuyết ( Ứng với ∆ξ3) 89

∆ξ4) 89

4.10 đường nứt hình thành ựược nhìn từ vị trắ biến trở số 3(cạnh) 90

4.11 đường nứt hình thành ựược nhìn từ vị trắ biến trở số 1(cạnh 1) 91

4.12 đường nứt hình thành ựược nhìn từ vị trắ bên hông ựài(cạnh 2) 91

4.13 : Bề rộng khe nứt bnứt≈0.25mm ựài cọc vuông nén ựúng tâm 92

4.14 mô phỏng ựường nứt ựài vuông nén ựúng tâm:mô hình giàn ảo ựài cọc, (b)ựường nứt sau thắ nghiệm, (c) mô tả ựường nứt theo từng cấp tải 93

4.15 đài cọc vuông nén lệch tâm:(a) Sơ ựồ giàn ảo, (b) Bố trắ cốt thép, (c) mặt bằng ựài cọc thực tế,(d) mặt ựứng ựài cọc thực tế 94

4.16 đồ thì biểu diễn kết quả tải trọng lý thuyết và tải trọng thực nghiệm đài cọc vuông nén lệch tâm 95

4.17 Bố trắ cảm biến ựo biến dạng ựài cọc vuông nén lệch tâm 96

4.18 đường quan hệ tài trọng và biến dạng P-∆ξ1 96

4.19 đường quan hệ tài trọng và biến dạng P-∆ξ2 97

4.20 đường quan hệ tài trọng và biến dạng P-∆ξ3 97

4.21 đường quan hệ tài trọng và biến dạng P-∆ξ4 98

4.22 đường quan hệ tài trọng và biến dạng P-∆ξ2Ỗ 98

4.23 đường quan hệ tài trọng và biến dạng P-∆ξ3Ỗ 99

4.24a đường quan hệ tài trọng và biến dạng P-∆ξ (lớp thép trên) 100

4.24b đường quan hệ tài trọng và biến dạng P-∆ξ (lớp thép dưới) 100

4.25 đường quan hệ tải trọng và biến dạng P-∆ξ lớp thép trên (Hạ tải) 102

4.26 đường quan hệ tải trọng và biến dạng P-∆ξ lớp thép dưới (Hạ tải) 102

4.27 đường quan hệ tải trọng và biến dạng 103

4.28 đường quan hệ tải trong thực tế và tải trọng lý thuyết 105

4.30 Vết nứt hình thành nhìn từ bên hông (cạnh 4) 106

4.31 Bề rông khe nứt an=0.25mm 107

4.32 Biểu diễn giá trị tải trọng lý thuyết, tải trọng, thực nghiệm và tải trọng lý thuyết ñài cọc tam giác 107

4.33 ðường quan hệ tải trọng và chuyển vị P-∆ ñài cọc tam giác 108

4.34 ðường nứt hình thành cuối giai ñoạn thí nghiệm ñài tam giác 109

4.35 Bề rộng khe nứt an=0.5mm 109

Hình 4.36 Mô phỏng ñường nứt ñài tam giác nén ñúng tâm, (a) Mô hình giàn ảo, (b) ðường nứt sau thí nghiệm, (d) mô tả ñường nứt theo từng cấp tải 110

Chuơng V 5.1a: Sự thay ñổi diện tích thép theo từng cạnh khi dịch chuyển cột theo phương pháp truyền thống 113

5.1b: Sự thay ñổi diện tích thép theo từng cạnh khi dịch chuyển cột theo phương pháp giàn ảo không gian 114

5.2: Bố trí cốt thép vi dụ theo 2 phương pháp 115

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU CHƯƠNG I

CHƯƠNG II

n: Số lượng cọc trong mỗi hàng theo phương y

γ=g: Hệ số cánh tay ñòn

của thanh chống βs , hoặc vùng nút βn

φ : Hệ số giảm cường ñộ cho tất cả các phần tử giàn φ = 0.75

F ns : Cường ñộ chịu nén danh nghĩa của bê tông trong thanh chống (Mpa)

A c : Diện tích mặt cắt ngang hữu hiệu nhỏ nhất của thanh chống (m2)

∆fp: Ứng suất gia tăng trong Atp gây ra do lực giàn ảo tác dụng (Mpa)

f y : giới hạn chảy lý thuyết của thanh giằng không ứng lực (Mpa)

f cu : Cường ñộ chịu nén hữu hiệu của vùng nút (Mpa)

a0: Bề rộng mép ngoài ñài cọc (m) θ=φ: góc lập bởi các thanh chống và mặt phẳng ñáy chứa các thanh giằng (ñộ)

φi: góc lập bởi các thanh chống và mặt phẳng ñáy chứa các thanh giằng tại nút thứ i (ñộ)

γs =1,15: Hệ số vật liệu

PMoi : Lực gây ra do moment xoắn M0 tại nút thứ i (i=1,2,3,4) (KNm)

M0y: Moment uốn do M0 gây ra theo phương Y (KNm)

Pi: Tải trọng tập trung tại nút thứ i ñược quy ñổi từ tải trọng phức tính toán (KN)

CHƯƠNG III

CHƯƠNG IV

Plt: Giá trị tải trọng tính toán lý thuyết ñã bỏ qua các hệ số an toàn (Tấn)

Pmax2: Tải trọng khi ñài cọc làm việc cuối trạng thái giới hạn thứ 2 (Tấn)

∆ ξi_LT: Biến dạng thép lý thuyết tính toán tại vị trí ñặt biến trở thứ i (10-6mm)

ñó kéo theo các ngành du lịch dịch vụ, khoa học kỹ thuật và ñặc biệt là ngành xây dựng

Một công trình bền vững trước tiên phải ñược ñặt trên một nền móng bền vững Nên móng giữ một vai trò ñặc biệt nghiêm trọng ñối với tuổi thọ và chí phí mọi công trình xây dựng và ảnh hưởng trực tiếp ñến các công trình liên quan Hiện nay ñã có nhiều loại kết cấu móng cũng như các phương pháp tính toán móng như móng băng, móng ñơn, móng cọc Trong ñó móng cọc ñược ñại ña số các công trình sử dụng vì dễ thi công và chịu ñược tải trọng lớn trên nền ñất yếu Các thiết kế các công trình lớn trước ñây vẫn vẫn chú tâm tính toán ñến cọc mà chưa xét ñến hoặc tính toán sơ sài các tiêu chuẩn tính toán ñài cọc Trong sơ ñồ tính toán các công trình người ta chấp nhận giả thuyết ñầu của của cọc ngàm vào ñài cọc và ñài cọc là một khối cứng tuyệt ñối ðiều này ñồng nghĩa với việc bỏ qua các yếu tố biến dạng và phá hoại của ñài cọc

Trong những năm qua, kể từ ñầu những năm 1990 trở lại ñây, lĩnh vực xây dựng

cơ sở hạ tầng ở Việt Nam ñã có những bước phát triển mới, mạnh mẽ và ñạt ñược những thành tựu quan trọng Nhiều tiến bộ về khoa học, kỹ thuật và công nghệ ñã ñược áp dụng, góp phần tạo nên những công trình chất lượng, hiện ñại ngang tầm khu vực và quốc tế Các dạng kết cấu - công nghệ móng sâu, kết cấu và công nghệ cầu bê tông

dự ứng lực nhịp lớn, cầu dây xiên, cầu treo dây võng, cầu Extradosed, cầu dàn thép thế hệ mới, cọc ứng lực trước, sàn không dầm ứng lực trước, sàn rỗng ñang ngày càng ñược áp dụng rộng rãi ở khắp các vùng miền Việt Nam là một quốc gia có tốc ñộc phát triển kinh tế rất cao so với thế giới Cùng với sự gia nhập WTO và thay ñổi trong ñường lối quản lý nhà nước nên ñã thu hút ñược rất nhiều dự án của các nhà ñầu tư trong và ngoài nước Các dự án lớn với nhiều hình thức ña dạng và phong phú như cao ốc văn phòng, khu chung cư nhà ở, nhà xường, căn hộ cao cấp và khu vui chơi giài trí… ngày

càng trở nên cần thiết

Cùng với việc ứng dụng các kết cấu và công nghệ mới, việc tính toán thiết kế kết cấu công trình cầu cũng có nhiều thay ñổi theo hướng hiện ñại, hoàn thiện và hội nhập Bằng việc nghiên cứu ứng dụng và chính thức ban hành bộ tiêu chuẩn thiết kế mới những người làm xây dựng Việt Nam có cơ hội ñược vận dụng những thành tựu mới, tiên tiến trong việc nghiên cứu ứng xử của kết cấu dưới tác dụng các loại tải trọng, các chuẩn mực về rủi ro (sự cố) và ñộ an toàn theo phương pháp trạng thái giới hạn với các

hệ số ñộ tin cậy riêng - cở sở ñể xây dựng các bộ tiêu chuẩn tiên tiến nhất hiện nay như Eurocode (tiêu chuẩn châu Âu), AASHTO LRFD, DIN (tiêu chuẩn của CHLB ðức), ACI…

Mỗi công trình thì có nhu cầu và mục ñích sử dụng khác nhau nên thiết kế kết cấu kiến trúc và các bộ phận của công trình cũng khác nhau ðặc ñiểm chung của các loại công trình là ñòi hỏi tính ổn ñịnh sự bền vững và tính kinh tế cao Khi thiết kế một công trình, kích thước kết cấu ảnh hưởng rất nhiều ñến chất lượng công trình, mức ñộ tiện nghi

và lợi ích kinh tế của người sử dụng Do ñó, kích thước các cấu kiện phải ñược chọn lựa sao cho hợp lý về mặt cấu tạo ñồng thời thỏa mãn các ñiều kiện chịu lực ðể ñáp ứng ñược các yêu cầu ñó ñòi hỏi người kỹ sư phải có phương pháp thiết kế thích hợp cho từng loại công trình Vì vậy, các phương pháp tính toán ngày càng ñược tìm tòi nghiên cứu và

mở rộng Bên cạnh ñó, sự phát triển của khoa học kỹ thuật công nghệ máy tính cũng góp phần làm dễ dàng hoá tính toán với ñộ chính xác cao hơn

Mỗi cấu kiện khác nhau hay mỗi công trình khác nhau ñều có cách tính toán khác nhau và ñộ sai lệch so với thực tế cũng khác nhau Hiện nay trong tính toán móng cọc, ñài cọc thường ñược tính toán theo mô hình dầm console Phương pháp này ñơn giản dễ tính toán nhưng thường cho ra kết quả rất là lớn, không kinh tế Ngoài ra, còn có một phương pháp mới là tính toán theo mô hình dàn ảo (Strut and Tie model Method) Tuy

nhiên, Cho ñến thời ñiểm hiện nay (2009), tiêu chuẩn thiết kế công trình xây dựng ở Việt

Nam (TCVN356-2005) chưa ñề cập ñến phương pháp giàn trong thiết kế kết cấu bê tông cốt thép Phần lớn các cấu kiện bê tông cốt thép ñược thiết kế vẫn dựa trên cơ sở lý thuyết dầm [2] Ở các nước phát triển ñã bắt ñầu áp dụng phương pháp thiết kế bằng mô hình giàn ảo phẳng (2D Strut and Tie model) cho kết cấu bê tông cốt thép[4] Mô hình giàn ảo ñược sử dụng ñể thiết kế và triển khai cốt thép tại các vị trí chịu tải trọng ñứng và ngang, các loại cấu kiện thường gặp như dầm console, dầm cao, vách cứng có lổ hổng, vai cột nhà công nghiệp,v.v… Nhược ñiểm của phương pháp thiết kế bằng mô hình giàn ảo

phẳng là vẫn phải chia bài toán thực tế ra thành 2 bài toán phẳng (hình1.1), như vậy sẽ không phù hợp với thực tế chưa ứng dụng ñược với các cấu kiện hình khối làm việc theo

2 phương như ñài cọc, khối trụ va,…Vì vậy cần thiết phải sử dụng phương pháp mô hình giàn ảo không gian (3D Strut and Tie model Method)

Hình 1.1 a: Mô hình giàn ảo cho ñài trụ cầu

Tuy nhiên ưu ñiểm của phương pháp cũ (phương pháp dầm console) là vẫn tính ñược trong trường hợp ñài cọc chịu nén lệch tâm, và chịu môment uốn ðối với phương pháo giàn ảo, hiện nay trên thế giới trong các bài toán giàn gặp nhiều vấn ñề khó khăn là không thể giải ñược khi tại các vị trí ñặt lực có thêm tác dụng của moment uốn hoặc các móng có ñộ lệch tâm lớn, vì sự giới hạn của góc xiên giữa các thanh trong hệ giàn Vì vậy, trong tính toán người ta thường giả thuyết môment là triệt tiêu hoặc rất nhỏ, trong trường hợp moment lớn hoặc móng lệch tâm thì vẫn quay lại phương pháp cũ ñể tính toán Trong thực tế, dù công nghệ có hoàn hảo, trình ñộ thi công có ñạt ñến mức nào thì cũng gặp nhiều sai xót, ñiều ñó dẫn ñến sự lệch tâm gây ra moment không móng muốn, thậm chí ñể triệt tiêu momen ở chân cột là rất khó khăn Mọi công trình khi khi cột liên kết cứng với móng thì ở ñó luôn luôn tồn tại moment dù nhỏ hay lớn

1.1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU:

Hiện nay, Ở Việt Nam chưa có tài liệu nào hướng dẫn thiết kế ñài cọc theo phương pháp mô hình giàn ảo, chỉ là những hướng dẫn sơ sài về phương pháp dầm console, người sử dụng cần tìm 1 tài liệu khác ñể ứng dụng phương pháp dầm trong tính toán ñài

cọc Năm 2008, ðề tài thạc sỹ Huỳnh Ngọc Minh ở trường ðại Học Bách Khoa [16] có

trình bày phương pháp tính toán và tối ưu bài toán ñài cọc có hình dạng phức tạp Phương pháp giải rối rắm, phức tạp gây khó hiểu cho người ñọc Tuy nhiên vẫn chưa trình bày cụ thể các chỉ tiêu lựa chọn các thông số ban ñầu trong thiết kế, mà chỉ lập trình tính toán nội lực trong bài toán khung thông thường, và tối ưu hóa chiều cao ñài d (cũng là tối ưu hóa góc xiên trong hệ giàn ảo- góc lập bởi thanh chống và mặt phẳng tạo bởi các thanh giằng) Luận văn lựa chọn mô hình ñài 4 cọc có hình dạng phức tạp Ứng với tính toán nội lực khung thì các phần mềm tính toán thông thường có thể tính ñược, hoặc giải bài toán hình học không gian ñơn giản, riêng tối ưu hóa góc xiên φ thì không cần thiết phải lập trình mà chỉ tính toán bài toán giới hạn LIM ñơn giản ta có thể giải ra ñược (tìm d sao

nén thanh

σ

σ

) không nhất thiết phải lập trình Bên cạnh ñó, Trong luận văn chỉ trình bày tính toán cấu kiện chịu tải trọng ñúng tâm, chưa nghiêng cứu khi cấu kiện chịu tải trọng phức tạp(tải trọng lệch tâm , momment uốn, tải trọng nhổ)

Trên thế giới, Trong tiêu chuẩn Pháp BAEL 91 [4] có trình bày cách tính toán ñài

cọc vuông và ñài cọc tam giác sử dụng mô hình giàn ảo không gian một cách ñơn giản ngắn gọn dễ hiểu Nhưng vẫn chỉ ứng dụng cho cấu kiện chịu tải trong ñối xứng thông

thường (axial load) Năm 2007, V.V Nori và M.S Thaval có một bài báo trình bày kết quả

tính toán bài toán ñài cọc vuông và ñài cọc tam giác theo mô hình giàn ảo không gian mà không trình bày các chỉ tiêu lựa chọn ban ñầu và các ñiều kiện phá hoại Bên cạnh ñó vẫn

là bài toán cấu kiện ñối xứng chịu tải ñúng tâm[5]

Tiêu chuẩn xây dựng Mỹ [3] ñã bắt ñầu áp dụng phương pháp mô hình giàn ảo phẳng cho các kết cấu bê tông cốt thép Mô hình giàn ảo ñược thiết kế và triển khai tai các vị trí chịu tải trong ñứng và ngang

Nhận thấy ñược sự cần thiết và ưu ñiểm của phương pháp, bên cạnh vẫn còn tồn tại một số mặt hạn chế trong thiết kế ñài cọc, nên luận văn này sẽ khảo sát phương pháp tính toán ñài cọc dựa trên mô hình giàn ảo không gian ñồng thời nghiên cứu phát triển và trình bày ngắn gọn ñơn giản (không cần lập trình) phương pháp thiết kế cho ñài cọc vuông chịu nén lệch tâm, lựa chọn mô hình mới áp dụng cho tính toán ñài cọc vuông chịu tải trọng tổng quát (nén lệch tâm + moment uốn) (không cần lập trình, có kiểm chứng nội lực với phần mềm tính toán Sap2000) Tiến hành thực nghiệm và kiểm tra kết quả thu ñược so với phương pháp tính trên mô hình ñài cọc vuông và ñài cọc tam giác

1.1.3 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:

- Nghiên cứu cở sở lý thuyết của phương pháp dàn ảo không gian tính toán cho ñài cọc tiết diện vuông 4 cọc và tiết diện tam giác 3 cọc (Hình 1.1b)

Hình 1.1b: Hình ñài cọc thí nghiệm

- Phát triển tính toán cho các ñài vuông 4 cọc có cột lệch tâm (.)

- Lựa chọn mô hình và tính toán cho bài toán ñài cọc vuông chịu tải trọng phức tạp(ñài một cột)

- Thiết kế và bố trí cố thép cho 1 ví dụ cụ thể ñể thu ñược kết quả theo phương pháp giàn ảo không gian[5] và phương pháp phát triển

- Tạo lập mô hình thực tế (hình 1.2) theo tính toán ñể tiến hành thí nghiệm hiện trường, nén theo từng cấp tải cho ñến khi cấu kiện bị phá hoại, khảo sát sự làm việc ñánh giá trực quan sự làm việc và ño ñạc các thông số tải trọng, biến dạng, ñộ võng…của mô hình trên theo từng ví dụ, quan sát phân tích dạng phá hoại của mô hình

Hình 1.2 mô hình thí nghiệm

- Từ những kết quả thực nghiệm có ñược, so sánh kết quả thực tế với lý thuyết ñể kết luận và ñề xuất lựa chọn phương pháp tính hợp lý Bên cạnh ñó kiến nghị những vấn

ñề cần quan tâm trong quá trình thiết kế ñài cọc cùng với ñịnh hướng nghiên cứu trong tương lai

1.1.4 MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI ðỀ TÀI:

Mục tiêu của ñề tài là khảo sát sự làm việc và khả năng chịu lực của ñài cọc tiết diện vuông và tiết diện tam giác bằng thực nghiệm hiện trường, so sánh với kết quả tính bằng các phương pháp hiện có và phương pháp phát triển theo lý thuyết Bàn luận phương pháp tính hợp lý nhằm giúp các kỹ sư xây dựng có thể vận dụng và thiết kế, ñồng thời kiến nghị cho việc xác ñịnh các thông số ban ñầu, xây dựng phương pháp thiết kế tổng quát cho ñài cọc chịu tải trọng bất kỳ, ñề xuất phát triển tính toán cho các loại ñài cọc có hình dạng khác cũng như số luợng cọc khác

1.2 HƯỚNG NGHIÊN CỨU:

1.2.1 PHẦN LÝ THUYẾT:

Trong giai ñoạn thiết kế, từ sơ ñồ tính ta tìm ñược nội lực của tiết diện (mômen uốn, mômen xoắn, lực dọc, lực cắt) Nếu dầm có kích thước h/L < 1/4, thì việc tính toán thiết kế cốt thép cho dầm có thể tính ñược từ nội lực của tiết diện dựa trên cơ sở lý thuyết dầm Nếu dầm có kích thước h/L ≥ 1/4 (dầm cao), thì việc tính toán thiết kế cốt thép cho dầm này dựa theo lý thuyết dầm sẽ không phù hợp nữa vì ứng xử của dầm lúc này giống như ứng xử của vách chịu lực cắt, nên mô hình giàn ảo ñược sử dụng ñể thiết kế cốt thép cho dầm cao

Mô hình giàn ảo là phương pháp tính toán thống nhất tất cả các lực (nội lực và ngoại lực) cùng làm việc trong một cấu kiện Là 1 phương pháp thiết kế hữu dụng ñể giải quyết trong các bài toán cấu kiện chịu cắt cực hạn và các vùng chịu nứt trong cấu kiện bê tông Mô hình giàn ảo ñưa ra một phương pháp hợp lý bằng cách thay thế các thành phần cấu trúc phức tạp của cấu kiện bằng mô hình hệ thanh chống, giằng và các nút Trong phương pháp mô hình giàn ảo, không có sự duy nhất của một mô hình mà ta ta có thể lựa chọn hoặc phát triển thành nhiều mô hình khác nhau Tuy nhiên, có một vài phương pháp

kỹ thuật và quy luật có thể giúp cho người kỹ sư phát triển ñược một mô hình tối ưu nhất, hợp lý nhất Một số ví dụ về mô hình giàn ảo (Hình 1.3):

Hình 1.3: một số ví dụ về mô hình giàn ảo

Như ñã nêu ở trên, các phương pháp cũng như tính toán dầm cao hiện tại vẫn dựa trên phương pháp dàn ảo phẳng, có nghĩa là vẫn tách bài toàn không gian thành nhiều bài toán phẳng theo các phương các hướng khác nhau ñể giải tìm kết quả Phương pháp này ñơn giản dễ sử dụng, Phương pháp này chỉ phù hợp với những cấu kiện làm việc theo 2 phương, Khi tăng cường cốt thép chịu kéo trong thực tế vẫn chỉ bố trí theo 2 phương của trục toạ ñộ ñã chọn (hệ trục vuông góc, ñiều này không phù hợp thực tế vì ứng xuất trong các cấu kiện cự kỳ phức tạp, bố trí như vậy sẽ không kinh tế, lãng phí cho những phần ứng suất không ñi qua, không phù hợp với một số cấu kiện có hình dạng phức tạp, những cấu kiện có các ñiểm ñặt lực bất kỳ trong mọi ví trí của bề mặt cấu kiện) Tuy nhiên ñối với những cấu kiện làm việc theo 3 phương thì phương pháp này xuất hiện nhiều khuyết ñiểm, như việc phân chia lực ở các phương khác nhau tại các vị trí nút, phương pháp tính phức tạp và hầu như chỉ áp dụng ñối với những cấu kiện ñối xứng và chịu tải ñối xứng

Hiện nay, trên thế giới cũng ñã có một số tài liệu hướng dẫn tính toán ñài cọc vuông theo

mô hình giàn ảo không gian chịu tải ñúng tâm, nhưng ñối với ñài cọc vuông chịu tải bất

kỳ thì chưa có tài liệu nghiên cứu cụ thể Trong luận văn này, tác giả sẽ nghiên cứu mô hình tính toán ñài cọc vuông và ñài cọc tam giác ñều [4] như sau:

Trong ñó:

P: là tải trọng tác dụng G: là tải trọng tập trung 1: Các thanh chống

CHƯƠNG II

LÝ THUYẾT CƠ SỞ

2.1 KHÁI NIỆM:

2.1.1 MÓNG CỌC:

Móng cọc gồm một bản bêtông liên kết các cọc ựể cùng gánh ựỡ một hoặc nhiều

hệ tải trọng ựứng ngang và moment ngoại lực

2.1.2 đÀI CỌC:

Khối bê tông hoặc bê tông cốt thép ựổ trên ựầu các cọc ựã ựóng xuống ựất, gắn kết các ựầu cọc lại ựể cả nhóm cọc cùng chịu lực đài cọc phổ biến là bê tông ựổ tại chỗ đôi khi dùng ựài cọc bê tông cốt thép lắp ghép đài Cọc có thể có hình băng dài nối dây cọc ựóng theo chiều dài, đC kiểu bản ựể gắn cọc ựóng theo mặt bằng lưới cọc hình vuông hay hình chữ nhật thậm chắ có thể là hình tròn đài cọc có thể nằm trong nền ựất, trên mặt ựất hoặc cao hơn mặt ựất tuỳ vào tắnh năng và ựặc ựiểm công trình đài cọc có thể thật cứng (độ cứng EI lớn hơn nhiều so với ựộ cứng của các cọc bên dưới) Cũng có thể là ựài mềm cùng biến dạng xoay với cọc nếu có Cũng có ựịnh nghĩa móng cọc khi các cọ chỉ chịu tải trọng thẳng ựứng ựược gọi là móng cọc ựài thấp khi ựài cọc ựược chôn trong ựất

và ựộ chôn sâu của nó thỏa ựiều kiện lực ngang tác ựộng ở ựáy công trình cân bằng với

áp lực ựất tác ựộng lên ựài cọc

2.2 LÝ THUYẾT NỀN TẢNG:

2.2.1 TÍNH TOÁN đÀI CỌC THEO PHƯƠNG PHÁP MOMENT (PHƯƠNG PHÁP DẦM CONSOLE) [2]:

Trong tắnh toán ựài cọc theo phương pháp dầm console, người ta xem như ựài như

là một dầm ngàm vào chân cột, các phản lực của cọc tác dụng lên ựài và trọng lượng bản thân ựược xem như là các ngoại lực Ứng với mỗi phương ta có một hệ dầm, khi ựó ta sẽ tắnh ra ựược nội lực

Nhằm ựảm bảo ựài cọc chỉ có ứng suất nén (ựài cọc tuyệt ựối cứng) với các nhóm

ắt hơn 16 cọc, ta có thể chọn bề dầy làm việc của ựài cọc ho thỏa ựiều kiện sau:

b Ờ 2b m < (b c + h o )

Hoặc lực gây xuyên thủng do chân cột có thể chọn có thể chọn một cách an toàn bằng với lực chân cột N nhỏ hơn lực chống xuyên ñài cọc

Hình 2.1: Sơ ñồ tính toán ñài cọc theo phương pháp Moment

Xét mặt ngàm ñi qua chân cột, môment gây ra theo phương x do các cọc nằm bên phải mặt ngàm của hình trên có thể viết như sau:

M x = ∑n y P iy d iy

(CT 4.77 trang272- ñã ñược viết lại theo dạng tổng quát)

Tương tự tính cho moment gây ra theo phương x

My = ∑n x P ix d ix

Diện tích cốt thép cần thiết ñược tính từ moment M:

0

h R

M F

0

2 1 1 5 0

bh R

Hình 2.2 : Sơ ñồ tính toán ñài 2 cọc theo phương pháp Moment

Hình 2.3: Sơ ñồ tính toán ñài vuông 4 cọc theo phương pháp Moment

2.2.2 TÍNH TOÁN ðÀI CỌC THEO MÔ HÌNH GIÀN KHÔNG GIAN :

2.2.2.1 LÝ THUYẾT CHUNG: [1],[6],[7],[8],[9],[10],[11],[17],[18][21]

Theo lý thuyết mô hình giàn ảo, một thành phần kết cấu như dầm hay vai cột có thể chia thành hai vùng:

Vùng B (B viết tắt của Beam hay Bernoulli)

Vùng D (D viết tắt của Discontinuity hay Disturbance)

Hình 2.4: Sự phân bố vùng B và vùng D trong hệ khung

Trong vùng B, có thể áp dụng lý thuyết dầm, cụ thể là các mặt phẳng vẫn phẳng sau khi uốn Các nội ứng suất trong các vùng này có thể tính dễ dàng từ nội lực của tiết diện (mômen uốn và xoắn, lực dọc và lực cắt) Nếu tiết diện không nứt (M < Mcr), các nội ứng suất tính ñược nhờ các ñặc trưng của tiết diện như diện tích tiết diện (A) và mômen quán tính (I) Nếu ứng suất kéo vượt quá cường ñộ chịu kéo của bê tông ( M > Mcr ), mô hình giàn (truss model) ñược sử dụng

Giả thuyết Bernoulli là cơ sở của nhiều phương pháp thiết kế và phân tích kỹ thuật kết cấu Giả thuyết này là không giá trị trong các vùng của kết cấu hay của cấu kiện mà phân phối biến dạng là phi tuyến ñáng kể Các ví dụ của vùng như vậy là:

Vùng gần tải tập trung (bao gồm vùng gần gối tựa)

Các góc và các liên kết của khung

Vùng gần lỗ hổng

Các vùng này do phân phối biến dạng phi tuyến lớn ñược gọi là các vùng D Nếu vùng D không bị nứt, có thể phân tích chúng bằng phương pháp ứng suất ñàn hồi tuyến tính Tuy nhiên trong nhiều trường hợp, vùng D sẽ nứt và không thể áp dụng lý thuyết tuyến tính ñược nữa Mô hình giàn ảo ñã ñược phát triển ñể phân tích và thiết kế cho các vùng D bị phá hoại do nứt

Các vùng D mẫu có phân phối biến dạng phi tuyến do Hình 2.5(a) không liên tục hình học, Hình 2.5(b) không liên tục tĩnh học (tải trọng) ñược Schlaich và cộng sự mô tả dưới ñây:

Hình 2.6: ðường ñồng ứng suất trong cấu kiện

- Trong vùng B các ñường ñồng ứng suất thay ñổi từ từ

- Trong 2 vùng D các ñường ñồng ứng suất thay ñổi gấp

ðể phân loại ñúng các vùng B và D, phải xem xét cả hình học và tải trọng; chỉ xem xét hình học là không ñầy ñủ Schlaich trình bày sự phân chia các thành phần kết cấu thành các vùng B và D dựa trên cả hình học và tải trọng

ðể phân tích và phát triển mô hình giàn ảo, Schlaich và cộng sự ñã thiết lập một phương pháp ñường tải trọng Phương pháp này gồm hai bước:

 Bước thứ nhất: xác ñịnh tất cả các lực tác dụng lên vùng ñang xét nhằm ñảm bảo sự cân bằng lực ở mặt ngoài

 Bước thứ hai: phân chia nhỏ biểu ñồ ứng suất ñể các tải trọng tìm ra ñường

ñi từ mặt này ñến mặt khác của kết cấu

ðưa ra một vài mô hình giàn ảo khả dĩ rồi chọn ra một mô hình tối ưu với các ñặc ñiểm sau:

 Các tải trọng theo ñường truyền với ñộ lớn nhỏ nhất và biến dạng ít nhất

 Mô hình giàn ảo nào có số thanh giằng ít nhất và chiều dài ngắn nhất

Mổi cấu kiện tính toán có phát triển nhiều mô hình giàn ảo khác nhau Vì các thanh giằng có thể biến dạng lớn hơn là các thanh chống bêtông nên một mô hình có các thanh giằng với số lượng ít nhất và chiều dài ngắn nhất có thể xem là một mô hình hợp

lý Schlach và cộng sự ñã ñề xuất biểu thức ñơn giản ñể thực hiện nhận xét 1 giàn tối ưu

i mi i

với Fi là lực chống hay giằng i, li là chiều dài phần tử i, và εmi là biến dạng trung bình của phần tử i

Sự tham gia các thanh chống bê tông trong phương trình trên ñây nói chung có thể

bỏ qua vì biến dạng trong các thanh chống bê tông thường nhỏ hơn nhiều so với biến dạng trong các thanh giằng (εc << εs):

Minimum l

T

Với Ti là lực giằng i, li là chiều dài phần tử i

Góc nghiêng thanh giàn ảo[6]: là góc tạo bởi 2 thanh chống hoặc giằng với nhau

• Tiêu chuẩn Thụy Sĩ: 0.5≤cotgθ≤2.0 (θ= 26o – 64o)

• Tiêu chuẩn Châu Âu: 3/5 ≤Cotgθ≤5/3 (θ= 31o – 59o)

• Conllin’s & Mitchells: θmax=10+110(Vu/[Φfc’bwjd]) deg

θmin =90- θmax deg

• ACI 2002 :θmin=25o;(25o ≤ θrecom ≤ 65o)

2.2.2.2 THEO ACI-SP-208 [3]:

A Cường ñộ nén của bê tông (phần A.3.2 và A.5.2 Appendix A, ACI 2005):

318M-f cu = 0.85β2 fc’ (CT A-3 trang 361)

Các giá trị của β2 trong ví dụ này là:

Bảng 2.1: Cường ñộ của bê tông trong các thanh chống và vùng nút:

Cường ñộ các thanh giằng:

Cốt thép thường cung cấp ñể chống ñỡ lực kéo trong bê tông Schlaich và ñồng sự

có cung cấp tóm lược thông tin về các thanh giằng bê tông chịu kéo của mô hình giàn ảo

Sự trình bày trong chương này giả thiết rằng cốt thép cung cấp toàn bộ khả năng chống

ñỡ tất cả lực kéo của kết cấu

F nt = A st f y + A tp (f ce +∆f p ) (CT A-6 trang 363)

Cường ñộ của các vùng nút:

F nn = f cu A n (CT A-7 trang 364)

2.2.2.3 THEO "MAÎTRISE DU BAEL 91 ET DES DTU ASSOCIÉS” [4]:

A Tính toán ñài 3 cọc: (Mục 3 trang 152-159)

Xét bài toán ñài cọc tam giác cân chịu tải trong tập trung ngay chân cột gồm: Tĩnh tải P và hoạt tải G Các thông số ñặc trưng của ñài cọc gồm: chiều cao làm việc của ñài cọc h, bề rộng cạnh cột a, khoảng các 2 tim cọc a’, ñường kính cọc ap

Khi ñó ta có mô hình giàn ảo tính toán cho ñài cọc như hình 2.6

Hình 2.7: Sơ ñồ giàn ảo không gian cho ñài cọc tam giác

Phản lực tác dụng lên ñài cọc( cũng là lực nén của thanh chịu nén):

Tải trọng tính toán:P u = 1 35G+ 1 5Q

3

35

1

G P

R

u u

+

=

= ( mục 3.1.1 trang 152)

Khoảng cách giữa 2 tim cọc:

2.5a p ≤a’≤3.0a p ( Mục 3.1.2 trang 152)

Góc nghiêng của thanh nén:

4 1 1

:

3 0 3

3 ' 3

35

a a

d F

G P

tg

u

(Mục 3.3.1 trang 155)

Khi ñó: ( ' 3 ) 0 50 ( ' 3 )

3

1

a a

d a

• Vùng xung quanh cọc:

cj p

B

G P

15 1 sin

3

35 1

t p

u

d d a

G P

≤ +

+

=

τ

Với ft28=0,6+0.06fc28: Cường ñộ chịu kéo tính toán của bê tông

Lực kéo của thanh giằng:

35

a d

G P

Ta có:

'

2 / 30

35 1

a d

G P

f f

γ

= : Cường ñộ chịu kéo tính toán của thép Thép ở giữa ñược lấy theo:

u ru

A

4

1 5

SƠ ðỒ THUẬT GIẢI BÀI TOÁN ðÀI CỌC TAM GIÁC

Hình 2.8: Sơ ñồ thuật giải bài toán ñài cọc tam giác

P, Q, G0, ap, a, fc28, fe,σbclimt

Pu Ru, fcj, ft28 fed, a’,a’’,ap,B, Bp

d, tgφ 28 2

0

15.1sin

3

35.1

c

B

G P

35 1

t p

u

f d

d a

G P

≤ +

+ Chọn lại f c28

F, F’

A u , A ru

Bố trí cố thép Không Thỏa

Thỏa

B Tính toán ñài vuông 4 cọc : (mục 4 trang 159-164)

Xét ñài cọc vuông 4 cọc có như hình sau:

Hình 2.9: ðặc trưng kích thước và tải trọng ñài cọc vuông

chịu tải ñúng tâm

Mô hình giản ảo không gian:

Hình 2.10 Sơ ñồ giàn ảo không gian ñài cọc vuông chịu tải ñúng tâm

Trong ñó: