Thạc Sĩ Tính toán móng bè cọc theo mô hình hệ số nền có xét đến độ tin cậy của số liệu nền đất

Luận văn thạc sĩ năm 2011
Đề tài: TÍNH TOÁN MÓNG BÈ CỌC THEO MÔ HÌNH HỆ SỐ NỀN CÓ XÉT ĐẾN ĐỘ TIN CẬY CỦA SỐ LIỆU NỀN ĐẤT
Định dạng file word

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 3
1.1. Cấu tạo và ứng dụng của móng bè-cọc. 3
1.1.1. Cấu tạo của móng bè cọc. 3
1.1.2. Ứng dụng móng bè cọc. 6
1.2. Cơ chế làm việc của móng bè cọc. 7
1.3. Các quan điểm thiết kế hiện nay. 10
1.3.1.Quan điểm cọc chịu tải hoàn toàn. 10
1.3.2. Quan điểm bè chịu tải hoàn toàn. 11
1.3.3. Quan điểm bè - cọc đồng thời chịu tải 12
1.4. Tổng quan về các phương pháp tính toán móng bè - cọc. 13
1.4.1. Các phương pháp đơn giản. 13
1.4.1. Các phương pháp có kể đến sự tương tác cọc- đất nền và bè-đất nền 16
1.5. Các dạng mô hình biến dạng của nền đất 19
1.5.1. Mô hình nền Winkler 19
1.5.2. Mô hình bán không gian đàn hồi 21
1.6. Tính toán cọc làm việc đồng thời với nền. 23
1.7. Tổng quan về lý thuyết độ tin cậy. 25
1.7.1. Các mô hình tính: 25
1.7.2. Các phương pháp tính. 27
CHƯƠNG 2 : XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH MÓNG BÈ - CỌC 30
2.1. Các mô hình tính toán. 30
2.2. Xác định độ cứng lò xo đất 32
2.2.1. Phương pháp thí nghiệm nén tĩnh tại hiện trường. 32
2.2.1. Phương pháp tra bảng. 33
2.2.2. Phương pháp sử dụng các công thức thực nghiệm 35
2.2.2. Phương pháp thực hành để xác định hệ số nền. 37
2.3. Xác định độ cứng lò xo cọc. 39
2.3.1. Phương pháp nén tĩnh cọc tại hiện trường. 39
2.3.2. Phương pháp tính theo mô đun biến dạng nền [7] 40
2.3.3. Phương pháp xác định hệ số nền cọc dựa theo độ lún cọc đơn. 41
2.4. Xây dựng mô hình tính móng bè - cọc. 45
CHƯƠNG 3 : VÍ DỤ MINH HỌA 49
3.1. Giới thiệu công trình. 49
3.1.1. Đặc điểm công trình. 49
3.1.2. Điều kiện địa chất công trình. 49
3.1.3. Tải trọng tác dụng lên móng. 49
3.2. Tính toán các số liệu đầu vào. 50
3.2.1. Sức chịu tải cọc. 50
3.2.2. Sức chịu tải cọc đơn xác định theo công thức của Schmertmann SPT[1] 51
3.2.3. Xác định độ cứng lò xo cọc theo phương pháp truyền tải trọng Gambin [6]: 51
3.2.4. Xác định độ cứng lò xo cọc theo môđun biến dạng nền[7] 54
3.2.5. Xác định độ cứng lò xo đất 54
3.3. Xây dựng mô hình tính. 56
3.3.1. Mô hình 1. 58
3.3.2. Mô hình 2. 63
3.3.3. Mô hình 3. 66
CHƯƠNG 4 : TÍNH TOÁN MÓNG BÈ CỌC CÓ XÉT ĐẾN ĐỘ TIN CẬY SỐ LIỆU ĐẤT NỀN 70
4.1. Cơ sở lý thuyết 70
4.2. Các bước tính toán. 71
4.3.1. Các giả thiết tính toán và số liệu đầu vào. 73
4.3.2. Tính toán độ tin cậy. 73
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 85
TÀI LIỆU THAM KHẢO 96

MỞ ĐẦU
Sự cần thiết của đề tài
Móng cọc ngày càng được sử dụng nhiều ở Việt Nam do nhu cầu phát triển của kinh tế dẫn đến nhu cầu xây dựng dân dụng và hạ tầng được mở rộng và phát triển ở khắp các vùng miền trên cả nước.
Trong điều kiện nước ta việc tính toán thiết kế móng cọc đến nay vẫn còn sử dụng những mô hình tính theo quan điểm cổ điển cho rằng cọc chỉ có tác dụng giảm lún và gia cố nền hoặc cọc chịu toàn bộ tải trọng từ bè truyền xuống .
Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài
Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu phương pháp tính toán móng bè cọc theo mô hình hệ số nền có kể đến độ tin cậy của số liệu nền đất. Việc tính toán kết cấu nền móng theo lý thuyết độ tin cậy đã và đang được quan tâm nghiên cứu nhiều trên thế giới nhưng ở Việt Nam mới bắt đầu được nghiên cứu trong thời gian gần đây.
Với mục tiêu trên đề tài sẽ đề cập đến các vấn đề chính như sau:
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết và mô hình tính móng bè – cọc.
- Khảo sát độ tin cậy giá trị nội lực trong kết cấu móng, khi xem xét số liệu nền đất là các biến ngẫu nhiên.
Phương pháp và phạm vi nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu của luận văn là nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thử nghiệm số trên mô hình toán.
Phạm vi nghiên cứu của đề tài: Móng các công trình xây dựng đặt trên nền đất thiên nhiên. Ví dụ minh họa sẽ dùng số liệu thử nghiệm do mô phỏng số hoặc số liệu thử nghiệm từ thực tế.
Cấu trúc của luận văn
Với nội dung như trên, báo cáo của luận văn gồm bốn chương nội dung chi tiết và phần kết luận.
+ Chương 1: Tổng quan
+ Chương 2: Xây dựng mô hình tính móng bè – cọc
+ Chương 3: Ví dụ minh họa
+ Chương 4: Tính toán móng bè cọc có xét đến độ tin cậy của số liệu nền đất.
+ Phần kết luận và kiến nghị đánh giá các vấn đề mà luận văn đã giải quyết được, khả năng ứng dụng của đề tài vào việc thiết kế các công trình thực tế, nhiệm vụ cần tiếp tục nghiên cứu trong giai đoạn tiếp theo nhằm xây dựng hoàn chỉnh phương pháp tính.

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN
1.1. Cấu tạo và ứng dụng của móng bè-cọc
1.1.1. Cấu tạo của móng bè cọc
Móng bè – cọc là một loại móng cọc, cho phép phát huy được tối đa khả năng chịu lực của cọc và tận dụng được một phần sức chịu tải của nền đất dưới đáy bè. Móng bè - cọc còn được gọi là móng bè trên nền cọc.
Móng bè cọc có rất nhiều ưu điểm so với các loại móng khác, như tận dụng được sự làm việc của đất nền, phát huy tối đa sức chịu tải cọc, chịu được tải trọng lớn, độ cứng lớn, không gian tự do thông thoáng thuận lợi cho việc bố trí tầng hầm, liên kết giữa bè và kết cấu chịu lực bên trên như vách, cột có độ cứng lớn phù hợp sơ đồ làm việc của công trình.
Móng bè cọc cấu tạo gồm hai phần: bè và các cọc.
- Bè hay đài cọc có nhiệm vụ liên kết và phân phối tải trọng từ chân kết cấu cho các cọc, đồng thời truyền một phần tải trọng xuống đất nền tại vị trí tiếp xúc giữa đáy bè và đất nền. Bè có thể làm dạng bản phẳng hoặc bản dầm nhằm tăng độ cứng chống uốn.
- Các cọc làm nhiệm vụ truyền tải trọng xuống nền đất dưới chân cọc thông qua sức kháng mũi và vào nền đất xung quanh cọc thông qua sức kháng bên. Có thể bố trí cọc trong đài thành nhóm hay riêng rẽ, bố trí theo đường lối hay bố trí bất kỳ tuỳ thuộc vào mục đích của người thiết kế, nhằm điều chỉnh lún không đều, giảm áp lực lên nền ở đáy bè hay giảm nội lực trong bè .
Cách bố trí cọc trong đài thường theo nguyên tắc trọng tâm nhóm cọc trùng hoặc gần với trọng tâm tải trọng công trình. Giải pháp này có ưu điểm là tải trọng xuống cọc được phân bố hợp lí hơn; tính làm việc tổng thể của nhóm cọc tốt hơn.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. GS.TS.Vũ Công Ngữ, Ths.Nguyễn Thái (2004), “ Móng cọc phân tích và thiết kế”, NXB Khoa học và kỹ thuật, tr 35-163
2. Tạp chí KHCN xây dựng (3/2007),“ Hiệu quả kinh tế của móng bè - cọc”.
3. Nguyễn Vi (2009), “Phương pháp mô hình hóa thống kê từng bước trong tính toán độ tin cậy của các công trình cảng”, NXB Giao thông vận tải, tr 9-39.
4. Lê Anh Hoàng (2004), “ Nền và Móng”, NXB Xây dựng, tr 260-293
5. Nguyễn vi (2009), “Độ tin cậy của các công trình bến cảng”, NXB Giao thông vận tải, tr 15-22.
6. Trần Văn Việt (2004), “Cẩm nang dành cho kỹ sư địa kỹ thuật”, NXB Xây dựng, tr 106-294.
7. Tạp chí Cầu đường Việt nam (11/2006), “Phân tích và lựa chọn các phương pháp tính hệ số nền”.
8. PTS. Nguyễn Tiến Dũng (1999), “Kỹ năng lập trình Visual Basic”, NXB Thống kê, tr 163-355.
Tiếng Anh
9. Joseph .E . Bowles (1996), “Foundation Analysys and design. 4th Ed”, The McGraw-Hill Companies.Inc, pp.303, 504-547.
10. Vesic.A.S (1977), “Design of pile foundations”, National Coporative Hightway Reseach Program Synthesis of practice, pp 42
11. L.M.Zhang, Y.Xu and W.H.Tang (2007), Calibration of models for pile settlement analysys, The Hong Kong University of science and technology, pp 60-62.
12. Gordon A.Fenton and D.V. Grifiths (2007), “Reliability-Based Deep Foundation Design”, Probabilistic Applications in Geotechnical Engineering”, pp. 1-12.