intTypePromotion=1
ADSENSE

Phân tích các phương pháp tính toán độ cứng của cọc đơn - nhóm cọc

Chia sẻ: ViVinci2711 ViVinci2711 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

32
lượt xem
0
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết hiện tại đề cập đến vấn đề ước tính độ lún trung bình, tập trung vào các bè được hỗ trợ bởi một nhóm cọc trung tâm. Mục đích là để thiết lập một cách tiếp cận đơn giản, theo đó các tính toán tay đơn giản là đủ để ước tính độ lún trung bình, tránh các tính toán phức tạp cần thiết cho một phân tích nghiêm ngặt về hệ thống bè đóng cọc.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Phân tích các phương pháp tính toán độ cứng của cọc đơn - nhóm cọc

PHÂN TÍCH CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐỘ CỨNG<br /> CỦA CỌC ĐƠN VÀ NHÓM CỌC<br /> <br /> LÊ BÁ VINH*<br /> LÊ MINH TÂM<br /> <br /> <br /> An analysis of the methods of stiffness calculation of single pile and<br /> pile group<br /> Abstract: This paper presents an analysis of a simple method of<br /> estimating the overall stiffness of pile in a homogeneous soil with finite<br /> depth, based on the method of Clancy and Randolph (1996).<br /> Firstly, a simple method of estimating the overall stiffness of stubby piers<br /> in a homogeneous or a non-homogeneous soil is presented. The estimated<br /> stiffness are compared with those calculated by FLAC and PLAXIS<br /> programs. The comparison shows that the simple method gives<br /> approximate overall stiffness of piers with a wide range of slenderness<br /> ratios (length/radius) and pile-soil stiffness ratios.<br /> Besides, the applicability of the equivalent pier method to pile group<br /> analysis is examined for homogenous soil conditions. The calculated<br /> stiffness are compared with those obtained by PLAXIS and the analysis<br /> method were presented by Poulos và Davis, 1980. The results show the<br /> presented simple method gives satisfactorily accurate stiffness of single<br /> pile and piles group without any complex computations.<br /> <br /> 1. GIỚI THIỆU * bằng độ cứng Kr, của bè. Do đó, một bước quan<br /> Bài viết hiện tại đề cập đến vấn đề ước tính trọng trong việc đánh giá ứng xử của móng bè<br /> độ lún trung bình, tập trung vào các bè được hỗ cọc là có thể dễ dàng đánh giá độ cứng của<br /> trợ bởi một nhóm cọc trung tâm. Mục đích là để nhóm cọc và điều này có thể đạt được bằng cách<br /> thiết lập một cách tiếp cận đơn giản, theo đó các sử dụng khái niệm trụ tương đương (Poulos và<br /> tính toán tay đơn giản là đủ để ước tính độ lún Davis, 1980), theo đó nhóm cọc được thay thế<br /> trung bình, tránh các tính toán phức tạp cần thiết bằng trụ tương đương, khu vực đất gia cố cọc có<br /> cho một phân tích nghiêm ngặt về hệ thống bè mô đun tăng đáng kể.<br /> đóng cọc. Trong bài báo này, trình bày lại phương pháp<br /> Horikoshi và Randolph (1997 b) đã đưa ra đơn giản để ước tính độ cứng tổng thể của nền<br /> một phương pháp để tối ưu hóa độ lún của móng cọc trong đất không đồng nhất với độ sâu<br /> móng bè, với sự hỗ trợ của cọc ở khu vực trung hữu hạn, dựa trên phương pháp của Clancy và<br /> tâm của bè. Họ đã chỉ ra rằng hiệu suất tối ưu Randolph (1996) đã được trình bày bởi<br /> đạt được khi độ cứng, Kp của nhóm cọc xấp xỉ Hirokoshi (1999). Horikoshi đã dùng phần mềm<br /> FLAC so sánh kết quả tính độ cứng của cọc với<br /> *<br /> Bộ môn Địa cơ - Nền móng, khoa Kỹ Thuật Xây Dựng, công thức tính độ cứng được trình bởi Randolph<br /> Trường Đại Học Bách Khoa – Đại Học Quốc Gia và Wroth (1994). Horikoshi đã đề xuất một giá<br /> Thành Phố Hồ Chí Minh. trị hằng số ‘A=5’ để độ sai lệch giữa 2 phương<br /> Email: lebavinh@hcmut.edu.vn pháp khoảng 5%.<br /> <br /> ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1+2 - 2019 65<br /> 2. PHƯƠNG PHÁP TÍNH LÚN BẰNG phương pháp gần đúng để ước tính độ cứng của<br /> CÁCH ĐƠN GIÃN HÓA NHÓM CỌC cọc là:<br /> Poulos và Davis (1980) đã đề xuất phương<br /> pháp trụ tương đương để ước tính độ lún của<br /> một nhóm cọc. Trong bài báo này, một số cọc<br /> được thay thế bằng một trụ tương đương như<br /> trong hình 1. Trong đó, Lp , là chiều dài cọc,<br /> Es, E p và E eq là mô đun biến dạng của đất, cọc<br /> và trụ tương ứng, d ep là đường kính của trụ và<br /> Ag là diện tích mặt cắt ngang của khối cọc<br /> tương đương. Hình 1. Khái niệm của phương pháp trụ tương đương<br /> Randolph và Clancy (1993) đã thảo luận ứng<br /> dụng của phương pháp trụ tương đương và đề 4 2 tanh l l<br />  . .<br /> xuất một tham số để phân loại các nhóm cọc Pt (1  )  l ro<br /> như sau:<br />  (4)<br /> Gl ro wt 1  1 . 4 . tanh l . l<br /> R  n.S / L p (1)  (1   ) l ro<br /> Trong đó: n là số lượng cọc và S là khoảng Trong đó: Pt và wt là tải và độ lún tại đầu<br /> cách cọc. Đối với các giá trị của R nhỏ hơn 4 và cọc, l và ro là chiều dài và bán kính của cọc, Gl<br /> chắc chắn là không có giá trị nhỏ hơn 2, họ đã là giá trị của modul cắt tại độ sâu z  l Một<br /> chỉ ra rằng phương pháp tiếp cận tương đương thông số khác:<br /> là phù hợp. rb<br />  (tỉ số mở rộng chân cọc)<br /> Khi nhóm cọc đã được thay thế bằng một trụ ro<br /> cứng, giải pháp đàn hồi cho một cọc chịu nén, G<br />   l (tỉ số modul cắt của đất tại chiều sâu<br /> được đề xuất bởi Randolph và Wroth (1978) Gb<br /> hoặc Poulos và Davis (1980), có thể được áp l của cọc với modul cắt của đất tại mũi cọc)<br /> dụng để ước tính độ cứng của trụ G<br />   avg (hệ số không đồng nhất của đất)<br /> Randolph (1994) cho rằng đường kính của Gl<br /> trụ tương đương, deq, có thể xấp xỉ bằng EP<br />  (tỉ số độ cứng của cọc và đất)<br /> 2 Gl<br /> d ep  Ag (2)<br />  r <br /> cho cọc ma sát và cọc chống   ln m  (phạm vi ảnh hưởng của cọc)<br /> Trong bài báo này, biểu thức (2) được sử  ro <br /> dụng để tính đường kính của trụ tương đương.<br /> rm  0.25   2.5 (1  )  0.25l<br /> Mô đun đàn hồi của trụ tương đương, Eeq, được  2 .5  (1   )l cho   1 (cọc ma sát), (bán<br /> tính như sau: kính ảnh hưởng lớn nhất của cọc)<br /> Atp 2l<br /> E eq  E s  ( E p  E s ) (3) Và l   <br /> Ag   ro <br /> Trong đó Atp là tổng diện tích mặt cắt ngang Phương trình này cho độ cứng gần đúng của<br /> của các cọc trong nhóm. Đối với đất không một cọc đơn được cắm trong lớp đất sâu. Sự<br /> đồng nhất được mô tả dưới đây, mô đun đất thay đổi mô đun của đất theo độ sâu có thể được<br /> trung bình dọc theo chiều dài cọc được sử dụng. tính đến bằng thông số  . Randolph và Wroth<br /> Randolph và Wroth (1978) đã đưa ra một (1978), và Fleming et al (1992) đề xuất rằng các<br /> <br /> 66 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1+2 - 2019<br /> mối quan hệ sau đây cho  đã đưa ra giải pháp   lnA  2.5(1   s ) L p / rp  (7)<br /> chính xác cho các cọc mảnh (A=5, cho Lp/rp nhỏ)<br /> <br />   ln 2.5 (1   s )L p / rp  Hằng số A trong phương trình có ít ảnh<br /> (  1) cho cọc ma sát (5) hưởng đến độ cứng của các trụ mảnh. Do độ<br />   ln0.25  2.5 (1   s )  0.25) L p / rp  chính xác của phương trình (7) chưa được kiểm<br /> (  1) cho cọc chống tra tốt, nên khả năng ứng dụng của nó trong việc<br /> (6)<br /> ước tính độ cứng của trụ cần được nghiên cứu,<br /> Randolph và Wroth (1978) đã thảo luận về<br /> bằng cách so sánh độ cứng tính theo phương<br /> độ chính xác của phương trình (4), (5) và cho<br /> pháp giải tích với độ cứng được tính theo<br /> thấy phương pháp này có vẻ không phù hợp với<br /> phương pháp phần tử hữu hạn. Mô hình phân<br /> các cọc rất dài chịu nén ( L p / rp ) 2 /   20 ,<br /> tích và các tham số được sử dụng cho nghiên<br /> hoặc cho các cọc có tỷ số Lp/rp rất nhỏ cứu được thể hiện trong hình 2 và bảng 1. Tỷ lệ<br /> độ mảnh của trụ, Lp / rp, được chọn làm biến.<br /> So sánh được chỉ ra ở hình 3 dùng cho<br />   3000 với phần mềm FLAC đã được nêu bởi<br /> Horikoshi (1999). Hình 3 chứng tỏ rằng phương<br /> trình (7) với A=5 mang lại độ cứng xấp xỉ của<br /> trụ cho sai số vào khoảng 5%.<br /> Trong bài báo này so sánh độ cứng của trụ<br /> tương đương được tính theo phương pháp giải<br /> tích và phương pháp phần tử hữu hạn (PLAXIS)<br /> với   3000 , 1000, 300, 30 của cọc đơn và<br /> nhóm cọc. Kết quả A=1 được tìm thấy cho độ sai<br /> Hình 2. Mô hình đối xứng trục cho phân tích trụ lệch độ cứng vào khoảng 1% khi tính bằng 2<br /> tương đương bằng phương pháp PLAXIS. phương pháp giải tích và PLAXIS với   3000 .<br /> Bảng 1. Thông số sử dụng cho phân tích sai Cần chú ý, trong phương pháp trụ tương<br /> lệch độ cứng của trụ trong đất đồng nhất đương, mô đun biến dạng của cọc và đất là mô<br /> đun trung bình được tính theo phương trình (3)<br /> Modul biến dạng của trụ, Ep 30GPa và kết quả tỉ số độ cứng của trụ và đất sẽ thấp<br /> Modul cắt của đất, Gs 10MPa hơn nhiều so với tỉ số độ cứng giữa cọc và đất.<br /> Tỉ số độ mãnh, Lp/rp 2, 3.75, 6, 10,<br /> 15, 30, 60<br /> Chiều dài trụ, Lp 15m<br /> % SAI LỆCH<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hế số poisson’s, s 0.3<br /> <br /> 3. PHÂN TÍCH ĐỘ CỨNG CỦA CỌC<br /> ĐƠN VÀ NHÓM CỌC CHO CÁC TRƯỜNG<br /> HỢP CỤ THỂ<br /> Randolph (1994) đã chỉ ra rằng, để cải thiện<br /> độ chính xác của phương trình (4) đối với các<br /> trụ tương đối cứng, bán kính ảnh hưởng tối đa, Hình 3. Phần trăm sai lệch độ cứng của trụ<br /> rm, nên tăng theo kinh nghiệm, đưa ra một khi tính bằng phương pháp giải tích và phần<br /> phương trình kiểm tra cho  : mềm FLAC (Horikoshi, 1999)<br /> <br /> ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1+2 - 2019 67<br /> Kết quả so sánh phần trăm sai lệch trong<br /> phương pháp tính độ cứng giữa giải tích và<br /> PLAXIS được thể hiện:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 7. Phần trăm sai lệch độ cứng của cọc<br /> đơn khi tính toán bằng phương pháp giải tích<br /> Hình 4. Phần trăm sai lệch độ cứng của cọc đơn và PLAXIS   30<br /> khi tính toán bằng phương pháp giải tích và<br /> PLAXIS   3000<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 8. Phần trăm sai lệch độ cứng của nhóm<br /> Hình 5. Phần trăm sai lệch độ cứng của cọc (4 cọc) khi tính toán bằng phương pháp giải<br /> đơn khi tính toán bằng phương pháp giải tích và tích và PLAXIS (S=1d, 2d, 3d, 6d, 9d)<br /> PLAXIS   1000<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 6. Phần trăm sai lệch độ cứng của cọc đơn Hình 9. Phần trăm sai lệch độ cứng của nhóm<br /> khi tính toán bằng phương pháp giải tích và (9 cọc) khi tính toán bằng phương pháp giải<br /> PLAXIS   300 tích và PLAXIS (S=1d, 2d, 3d, 6d, 9d)<br /> <br /> <br /> 68 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1+2 - 2019<br /> % sai lệch cùng hội tụ nhanh khi số lượng cọc<br /> càng tăng.<br /> Để tìm hệ số ‘A’ trong biểu thức (7), phải<br /> đảm bảo cọc và nhóm cọc phải đủ cứng và làm<br /> việc trong miền đàn hồi .<br /> Độ chính xác của phương pháp đã được kiểm<br /> tra thông qua một số trường hợp khác nhau, cho<br /> thấy phương pháp này cho độ cứng tổng thể<br /> chính xác thỏa đáng, tránh phải tính toán số<br /> lượng lớn các trường hợp nghiên cứu.<br /> Hình 10. Phần trăm sai lệch độ cứng của nhóm<br /> (16 cọc) khi tính toán bằng phương pháp giải TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> tích và PLAXIS (S=1d, 2d, 3d, 6d, 9d)<br /> [1]. Randolph, M. F. and Wroth, C. P. (1979).<br /> 4. KẾT LUẬN “An analysis of the vertical deformation of a pile<br /> Một phương pháp đơn giãn để ước tính độ groups”. Geotechnique 29(4): 423–439.<br /> cứng tổng quát của trụ tương đương, nhóm cọc [2]. Poulos, H. G. (1991). “Analysis of piled<br /> và bè cọc trong đất đồng nhất đã được miêu tả strip foundations”. Computer Methods and<br /> và phân tích dựa trên phương pháp của Clancy Advances in Geomechanics : 183-191.<br /> và Randolph (1996). Kết quả cho thấy hằng số [3]. Randolph, M. F. (1994). “Design<br /> A=1 tính theo phương pháp PLAXIS cho phần methods for pile groups and piled rafts”. State<br /> trăm sai lệch khoảng 1% với   3000 . of the Art Rep., Proc., 13th ICSMFE 5: 61–82.<br /> Với  =1000, 300, 30. A=2 vẫn đúng với [4]. P.Clancy and M.F.Randolph. (1996).<br /> Lp/rp nhỏ cho cọc đơn, % sai lệch càng lớn khi “Simple design tools for piled raft foundation”.<br />  càng giảm khi Lp/rp tăng. [5]. Horikoshi, K. & Randolph, M. F. (1998).<br /> Trường hợp đối với nhóm cọc, khi hằng số A contribution to the optimum design of piled<br /> A=1 tính theo phương pháp PLAXIS cho phần rafts. Geotechnique 48 (3): 301-317.<br /> trăm sai lệch > 10%. [6]. Horikoshi, K. & Randolph, M. F. (1999).<br /> Trường hợp nhóm cọc, với số lượng cọc tăng “Estimation of overall settlement of piled<br /> thì % sai lệch cũng tăng khi Lp/rg nhỏ và % sai Rafts”. Soils and Foundations 39 (2): 59-68.<br /> lệch cùng hội tụ với A khác nhau khi Lp/rg tăng.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Người phản biện: PGS.TS. NGUYỄN VĂN DŨNG<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1+2 - 2019 69<br />
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2