Báo Cáo ứng xử kết cấu khung – móng nông – nền làm việc đồng thời

1. ý nghĩa và mục tiêu nghiên cứu
Theo nhiều nhà nghiên cứu, việc bỏ qua ảnh hưởng của độ lún không đều của nền đất trong tính toán kết cấu khung nhà cùng với móng có thể dẫn tới những sai lầm quan trọng có khuynh hướng làm giảm các giá trị nội lực tính toán trong phần tử khung và móng [4, 5]. Điều này làm giảm độ tin cậy của công trình và chất lượng khai thác công trình.

Thông thường, phần lớn các kỹ sư kết cấu khi thiết kế phần bên trên thì xem công trình làm việc trên nền cứng (không biến dạng). Tải trọng của phần kết cấu bên trên được tổng hợp và chuyển sang làm dữ kiện cho việc thiết kế nền móng. Với sơ đồ tính riêng rẽ từng phần như vậy kết quả có thể sai khác đáng kể so với ứng xử thực tế của công trình trên nền đất biến dạng không đồng đều, đặc biệt khi công trình chịu tải trọng động đất thì ứng xử giữa khung – móng – nền còn có thể khác biệt nhiều hơn.
Sở dĩ cách tính riêng rẽ từng phần đến nay vẫn được sử dụng vì việc giải quyết tính toán sự làm việc đồng thời giữa khung – móng – nền gặp nhiều kho khăn phức tạp và kết quả có thể chấp nhận được khi kết cấu khung có độ cứng lớn và được đặt trên nền đất tốt.
Hiện nay, với sự phát triển vượt bậc của các phần mềm căn cứ trên cơ sở phương pháp phần tử hữu hạn phân tích kết cấu cũng như khả năng xử lý của máy tính, công việc tính toán cho các kết cấu phức tạp đã trở nên dễ dàng hơn trước rất nhiều, thời gian thực hiện tính toán cũng giảm đáng kể. Do đó, việc tính toán sự làm việc đồng thời giữa khung – móng – nền đã được đề cập nhiều hơn. Nhiều sơ đồ tính được đề nghị để giải quyết bài toán trên thông qua việc sử dụng các mô hình nền đất thích hợp. Việc tính toán sự làm việc đồng thời khung – móng – nền sẽ cho thấy sự phù hợp trong ứng xử cơ học của các cấu kiện công trình và đây cũng là một trong các phương pháp tính toán có triển vọng trong xây dựng.
Để phản ánh sự làm việc thực tế của công trình cần thiết phải giải quyết bài toán làm việc đồng thời của kết cấu khung – móng – nền. Từ kết quả đó phân tích ứng xử của kết cấu bên trên và đất nền bên dưới cũng như sự tương tác qua lại giữa các bộ phận của công trình nhằm tối ưu hóa kết cấu của công trình.
Việc nghiên cứu sự làm việc đồng thời của kết cấu bên trên và đất nền bên dưới có thể thực hiện nhờ sự trợ giúp của phương pháp phần tử hữu hạn bằng các phần mềm sẵn có phổ biến hiện nay (Sap2000, Ansys, Plaxis, ).
Trong phạm vi giới hạn nghiên cứu này, chúng tôi vẫn chưa xét được ứng xử của kết cấu bên trên và đất nền theo thời gian trong quá trình cố kết, mô hình nền được chọn lựa là mô hình đàn hồi. Tuy nhiên, với các thông số đất nền tương thích, ứng xử đồng thời của các bộ phận công trình được xét ở thời điểm vừa xây dựng công trình và khi đất nền đạt độ lún ổn định khi chấm dứt quá trình cố kết thấm.