Phân Tích Sức Chịu Tải Của Cọc Chịu Nhổ ứng Dụng Tính Toán Móng ...

Tải bản đầy đủ (.pdf) (130 trang)

1. Trang chủ
>>
2. Thạc sĩ - Cao học
>>
3. Kỹ thuật

Phân tích sức chịu tải của cọc chịu nhổ ứng dụng tính toán móng cọc đường dây 220kv cầu bông đức hòa

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.49 MB, 130 trang )

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINHTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOATRẦN THANH BÌNHPHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌCCHỊU NHỔ. ỨNG DỤNG TÍNH TỐNMĨNG CỌC ĐƯỜNG DÂY 220KV CẦUBƠNG - ĐỨC HOÀChuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG (60.58.60)LUẬN VĂN THẠC SĨTP.Hồ Chí Minh - Tháng 12 năm 2010 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠITRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOAĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINHCán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS. VÕ PHÁNCán bộ chấm nhận xét 1: T.S LÊ BÁ KHÁNHCán bộ chấm nhận xét 2: TS. TRẦN TUẤN ANHLuận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCMngày 14 tháng 1 năm 2011Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:1. PGS.TS. VÕ PHÁN2. GS.TSKH. TRẦN VĂN THƠ3. TS. NGUYỄN MINH TÂM4. TS. TRẦN TUẤN ANH5. TS. LÊ BÁ KHÁNHXác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Bộ môn quản lý chuyên ngànhsau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).Chủ tịch Hội đồng đánh giá LVBộ môn quản lý chuyên ngành TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOAKHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG----------------CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAMĐộc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc---oOo--Tp. HCM, ngày 06 tháng 12 năm 2010NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨHọ và tên học viên: TRẦN THANH BÌNHPhái: NamNgày, tháng, năm sinh: 08-10-1983Nơi sinh: Gia LaiChuyên ngành: Địa Kỹ thuật Xây dựngMSHV: 090902921- TÊN ĐỀ TÀI:PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC CHỊU NHỔ.ỨNG DỤNG TÍNH TỐN MĨNG CỌC ĐƯỜNG DÂY220KV CẦU BƠNG - ĐỨC HỒ2- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG LUẬN VĂN:Nhiệm vụ: Nghiên cứu sức chịu tải của cọc chịu nhổMở đầuNội dung:Chương 1: Tổng quan về các loại cọc và cọc chịu nhổ.Chương 2: Lý thuyết xác định sức chịu tải của cọc chịu nén và nhổ.Chương 3: Tính tốn sức chịu nhổ của cọc với các công thức khác nhau.Chương 4: Mô phỏng cọc chịu nhổ bằng phần tử hữu hạn (phần mềm Plaxis).Kết luận và kiến nghị3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ :05/7/20104- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ :06/12/20105- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:PGS.TS VÕ PHÁNNội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.CÁN BỘ HƯỚNG DẪN(Họ tên và chữ ký)CHỦ NHIỆM BỘ MÔNQUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH(Họ tên và chữ ký)PGS.TS VÕ PHÁNPGS.TS VÕ PHÁNKHOA QL CHUYÊN NGÀNH(Họ tên và chữ ký) LỜI CẢM ƠNĐể hoàn thành bài luận văn tốt nghiệp ngày hôm nay, em xin gửi những lời cámơn chân thành và sâu sắc nhất đến tất cả các thầy cô đã tận tình truyền đạt những kiếnthức quý báu trong suốt quá trình học, cũng như giúp đỡ em rất nhiều trong quá trìnhthực hiện đề tài tốt nghiệp kỳ này.Đặc biệt, em xin chân thành cám ơn PGS TS Võ Phán, chủ nhiệm Bộ môn Địa cơ– Nền móng, đồng thời cũng là người trực tiếp hường dẫn em thực hiện đề tài tốtnghiệp, đã tận tình quan tâm, giúp đỡ cũng như truyền đạt những kiến thức rất quý báuvà luôn là nguồn động viên to lớn cho tác giả hoàn tất luận văn này.Xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô Bộ môn Địa cơ – Nền móng đã dạy bảo truyềndạy kiến thức cho em trong quá trình học tập và làm luận văn.Xin gửi lời cảm ơn đến toàn bộ các thầy cô trong hội đồng bảo vệ luận văn thạcsỹ đã tạo điều kiện cho tác giả hoàn tất bài luận này. Cám ơn những ý kiến đóng gópthiết thực của các thầy cô nhằm giúp tác giả có thể bổ sung thêm những ý còn thiếu sót.Xin gửi lời cảm ơn đến lãnh đạo và tập thể các thầy cô phòng quản lý sau đạihọc đã tạo mọi điều kiện, giúp đỡ tác giả trong suốt khóa học.Cuối cùng xin gửi những lời cám ơn chân thành nhất đến toàn thể gia đình, nhữngngười đã tạo mọi điều kiện, giúp đỡ, động viên em vượt qua những khó khăn, thử tháchđể có được ngày hôm nay. Xin cám ơn tất cả các bạn bè, những người luôn bên cạnhem những lúc khó khăn cũng như thuận lợi trong suốt khóa học.Với khả năng và sự hiểu biết của tôi hiện tại chắc chắn sẽ không tránh đượcnhững sai lầm nhất định xin quý Thầy cô và độc giả bỏ qua và chỉ dẫn cho tôi trongviệc hoàn thiện hơn nữa vốn kiến thức của mình.Trân trọng kính chào!Tp HCM, ngày 6 tháng 12 năm 2010Trần Thanh Bình TÓM TẮT LUẬN VĂNTÊN ĐỀ TÀIPHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC CHỊU NHỔ.ỨNGDỤNG TÍNH TOÁN MÓNG CỌC ĐƯỜNG DÂY 220KVCẦU BÔNG – ĐỨC HÒATÓM TẮTKhi thiết kế công trình có sử dụng móng cọc thì việc tính toán sức chịu tải củacọc là rất quan trọng, tuỳ theo lực tác dụng lên đầu cọc mà cọc sẽ bị nén hay bịnhổ. Sức chịu nén của cọc bao gồm thành phần ma sát bên và sức kháng mũi. Khácvới sức chịu nén, sức chịu nhổ của cọc không có thành phần sức kháng mũi mà baogồm thành phần ma sát bên và khối lượng của cọc hoặc khối đất bao quanh nhómcọc. Ứng với mỗi lực nhổ khác nhau có một chuyển vị tương ứng của cọc và nhómcọc. Đối với cọc chịu nhổ việc nhổ lên của cọc dù ít hay nhiều cũng làm chuyển vị,biến dạng của một phần công trình hay toàn bộ công trình. Vì vậy tính toán chínhxác sức chịu nhổ của cọc có ảnh hưởng rất lớn đến an toàn, ổn định và kinh tế chocông trình đường dây điện nói riêng và các công trình chịu nhổ nói chung. Chính vìthế trong đề tài này tôi tập trung phân tích sức chịu nhổ của cọc. ABSTRACTSUBJECTANALYSIS PULLING CAPACITIES OF PILE. APPLICATIONTO CALCULATE PILE FOUNDATION OF 220KV CAU BONG– DUC HOA TRANSMISSION LINEABSTRACTCalculate loading capacities of concrete is very important as design foundation ofbuilding that uses pile foundation, according to loads gives on pile cap that pile will becompress or pull out. Compressive capacities of pile compose boundary friction andtoe resistance of pile. Unlike compressive capacities, pulling capacities composeboundary friction and volume of pile or soil mass surround pile group. In accordancewith different pulling loads will have a displacement of pile or pile group. With pullingcapacities, pulling of pile also cause displacement and defomation part or grosscontrustion. So, sensitive calculation of pulling capacities affect to safety, regulationand economic for power line and pulling bearing contrustion generally. Therefore, inmy thesis analyse pulling capacities of piles. MỤC LỤCNHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SỸLỜI CẢM ƠNTÓM TẮTABSTRACTMỤC LỤCMỞ ĐẦU…………………………………………………………………………....11.Đặt vấn đề nghiên cứu…………………………….…………………………..12.Phương pháp nghiên cứu……………………………………………...………13.Tính thực tiễn của đề tài. …………………….……………………………….24.Phạm vi nghiên cứu của đề tài………………….…………...………………...25.Hạn chế của đề tài……………………………………………………………..2CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI VÀ CỌC CHỊU NHỔ………………31.Khái niêm đất yếu……………….…………………………………………….32.Các loại cọc và ưu khuyết điểm của nó cho các loại cơng trình..……………..53.Cọc chịu nhổ…………….………………………………………………….…94.Một số cơng trình có khả năng bị nhổ.…………………………....................125.Sự cố xảy ra cho cơng trình khi sử dụng móng cọc chịu nén và nhổ - Nguyênnhân gây ra các sự cố……………………………………………………………...146.Thí nghiệm sức chịu tải của cọc chịu nhổ…………………………………...16CHƯƠNG II: LÝ THUYẾT XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC CHỊU NÉN &NHỔ2.1 Lý thuyết về sức chịu tải của cọc chịu nén.…………………………………182.1.1 Sức chịu tải dọc trục của cọc………….…………………………………….182.1.1.1Sức chịu tải dọc trục của cọc theo vật liệu……….…………………..……18 2.1.1.2Sức chịu tải dọc trục của cọc theo đất nền………..……………………….202.2 Lý thuyết về sức chịu tải của cọc chịu nhổ, các cơng thức tính…………….312.2.1 Sức chịu nhổ theo Shamsher………………………………………………..31a.Sức chịu nhổ của cọc đơn trong đất rời…………………………………….32b.Sức chịu nhổ của nhóm cọc trong đất rời…………………………………..33c.Sức chịu nhổ của cọc đơn trong đất dính…………………………………...35d.Sức chịu nhổ của nhóm cọc trong đất dính…………………………………362.2.2 Sức chịu nhổ theo Lê Đức Thắng…………………………………………...372.2.3Sức chịu nhổ theo Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam…………………………382.3 Tóm tắt lý thuyết phần tử hữu hạn………………………………………….382.3.1 Giới thiệu…………………………………………………………………....382.3.2 Trình tự phân tích…………………………………………………………...392.3.3 Các chương trình chính trong Plaxis………………………………………..402.3.4 Các mơ hình vật liệu trong Plaxis…………………………………………...41CHƯƠNG III: TÍNH TỐN SỨC CHỊU NHỔ CỦA CỌC VỚI CÁC CƠNG THỨCKHÁC NHAU3.1 Giới thiệu cơng trình đường dây 220KV Cầu Bơng – Đức Hịa…………...533.2 Tính tốn sức chịu nhổ của cọc……………………………………………..593.2.1 Tính thành phần ma sát bên………………………….……………………...603.2.2 Tính tốn sức chịu nhổ của cọc đơn trong đất dính…………………………613.2.3 Tính tốn sức chịu nhổ của nhóm cọc trong đất dính……………………….643.2.4 Tính tốn sức chịu nhổ của cọc đơn trong đất rời…………………………..663.2.5 Tính tốn sức chịu nhổ của nhóm cọc trong đất rời………………………...68CHƯƠNG IV: MƠ PHỎNG CỌC CHỊU NHỔ BẰNG PHẦN TỬ HỮU HẠN (FEM)4.1 Cọc đơn chịu nhổ….…………………………………………………………71 4.1.1 Mô phỏng cọc đơn chịu tải trọng nhổ……………………………………...714.1.2 Kết quả tính tốn…………………………………………………………..764.1.3 Kết luận…………………………….……………………………………...824.2 Nhóm cọc chịu nhổ…………………………………………….…………..834.2.1 Nhóm cọc 2x2……………………………………………………………...834.2.2 Nhóm cọc 3x3……………………………………………………………...874.2.3 Nhóm cọc 4x4……………………………………………………………...914.2.4 Kết luận…………………………………………………………………….95KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ1.Kết luận……………………………………………………………………962.Kiến nghị…………………………………………………………………..97TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………….………………………...98PHỤ LỤC-Số liệu địa chất-Tính tốn móng cọcTĨM TẮT LÝ LỊCH KHOA HỌC -1-MỞ ĐẦU1. Đặt vấn đề nghiên cứuViệt Nam là quốc gia đang phát triển, trong sự nghiệp cơng nghiệp hóa vàhiện đại hoá nhiều cơ sở hạ tầng được xây dựng lên nhằm đáp ứng nhu cầu xãhội. Trong đó nguồn điện đóng vai trị quan trọng đáng kể phục vụ sinh hoạt vàsản xuất của tồn xã hội. Chính vì thế ngày càng nhiều cơng trình nguồn điệnđược đưa vào thiết kế và hệ thống lưới điện được mở rộng để truyền tải điện đếnkhắp vùng miền trên cả nước.Các cơng trình đường dây truyền tải điện đi qua nhiều vùng đất có địa chấtkhác nhau, chính vì vậy mà vấn đề nghiên cứu nền móng các trụ điện của cơngtrình đường dây được đặt ra. Trong đề tài này tơi chủ yếu tập trung nghiên cứumóng cọc đi qua vùng đất yếu, nơi mà tuyến đường dây đi qua. Đặt biệt lànghiên cứu móng cọc trụ điện chịu nhổ khi có sự cố chẳng hạn như: đứt dâyhoặc gió thổi… mà trong đó chủ yếu tập trung vào nghiên cứu tính tốn sức chịunhổ của cọc nhằm đảm bảo chịu được lực nhổ tác động lên cơng trình.Ngồi ra kết quả nghiên cứu cịn áp dụng để tính tốn sức chịu tải của cọccho các móng của các tháp trụ, tháp truyền hình, móng các nhà cơng nghiệp…khi có lực nhổ tác dụng.2. Phương pháp nghiên cứu- Tổng hợp phân tích các cơ sở lý thuyết về tính sức chịu tải của cọc, đặcbiệt là cọc chịu nhổ.- Sử dụng các cơ sở lý thuyết để tính tốn giải tích cọc chịu nhổ. Đồng thờikiểm tra sức chịu nhổ của cọc so với lực nhổ gây ra nhằm đảm bảo an tồn và ổnđịnh cơng trình. -2-- Phương pháp PTHH: Sử dụng phần mềm (Plaxis) để mơ phỏng q trìnhnhổ của cọc cũng như chuyển vị của cọc và nhóm cọc với các lực nhổ khácnhau.3. Tính thực tiễn của đề tàiKhi xây dựng cơng trình sử dụng móng cọc đi qua vùng đất yếu chịu lực nhổlớn dễ gặp sự cố về nhổ hay lún gây ảnh hưởng đến tồn bộ cơng trình.Đề tài này nghiên cứu nhiều cơng thức tính tốn sức chịu nhổ của cọc. Làmcơ sở cho việc lựa chọn công thức tính tốn sức chịu tải tới hạn nhằm đảm bảoổn định cơng trình khi có tải trọng nhổ gây ra. Đặc biệt là móng cọc của cáccơng trình có khả năng bị nhổ như là đường dây tải điện, tháp truyền hình, cácnhà xưởng nhà cơng nghiệp…chịu áp lực gió lớn.4. Phạm vi nghiên cứu của đề tàiĐề tài tập trung nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến sức chịu nhổ của cọc.Trong phạm vi của luận văn chỉ đưa ra các phương pháp tính tốn sức chịu nhổtheo các công thức khác nhau và so sánh các kết quả tính tốn. Từ đó kiến nghịđưa ra sự lựa chọn thích hợp nhằm đảm bảo an tồn và ổn định cho cơng trình.5. Hạn chế của đề tàiChưa có mơ hình thí nghiệm cụ thể cọc và nhóm cọc chịu nhổ nên chưa đưara số liệu thực tế nhằm kiểm tra lại với các kết quả tính tốn.Các cơng thức tính tốn sức chịu nhổ của cọc chủ yếu là các cơng thức thựcnghiệm và có đa dạng cơng thức tính tốn nên việc lựa chọn cơng thức tối ưu làđiều tương đối khó khăn, cần phân tích cụ thể đưa ra cơng thức tính tốn kinh tếmà vẫn đảm bảo ổn định cho tồn cơng trình.Chỉ mơ phỏng tính tốn cho nhóm cọc có số hàng và dãy bằng nhau để đơngiản trong việc tính tốn. -3-CHƯƠNG 1TỔNG QUAN VỀ CÁC LOẠI CỌC VÀ CỌC CHỊU NHỔMóng cọc là loại móng được sử dụng khá phổ biến ở những vùng đất yếunhằm làm tăng sức chịu tải của đất nền để chịu được tải trọng bên trên cơngtrình.1.1 Khái niệm về đất yếu:Đất mềm yếu nói chung là loại đất có khả năng chịu tải nhỏ (áp dụng cho đấtcó cường độ kháng nén quy ước dưới 0.5 daN/cm2), có tính nén lún lớn, hệ sốrỗng lớn (e>1), có mơđun biến dạng thấp (Eo1.5, đất á sét bụi e>1), lực dính khơng thốt nước Cu0.5 (trạng thái dẻo mềm).Bùn là các lớp đất mới được tạo thành trong môi trường nước ngọt hoặcnước biển, gồm các hạt rất mịn (