Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008

127
NGHIÊN CỨU SỰ TƯƠNG TÁC CỦA NHÓM CỌC VÀ
NỀN ĐẤT DƯỚI TÁC DỤNG CỦA TẢI TRỌNG NGANG
BẰNG MÔ HÌNH SỐ
STUDYING THE INTERACTION BETWEEN GROUP PILLS AND
FOUNDATION UNDER TRANSVERSAL LOAD BY NUMERICAL MODEL

SVTH: PHẠM TĂNG XUÂN HOÀ
Lớp 03X1C, Trường Đại Học Bách Khoa
CBHD: ThS. ĐỖ MINH ĐỨC
Khoa Xây dựng DD & CN, Trường Đại Học Bách Khoa

TÓM TẮT:
Tính tương tác giữa nhóm cọc và nền đất là phức tạp. Việc tiếp cận bài toán này bằng
phương pháp giải tích rất khó khăn. Báo cáo này trình bày cách mô hình hóa và sử dụng
phương pháp số để nghiên cứu sự làm việc đồng thời của nhóm cọc và nền đất cũng như sự
tương tác giữa chúng với nhau dưới tác dụng của tải trọng ngang có xét đến kiểu liên kết một
chiều giữa cọc và nền đất.
ABTRACT:
The interaction between group pills and foundation are complicated. To approach this problem
by analytic method is very difficult. This article presents the way to model and use the
numerical method in order to study the working together of group pills and foundation as well
as the interaction among them under transversal load with consideration of the incompressible
connection between pills and soil.

1. Mở đầu
Dưới tác dụng của tải trọng, các cọc có sự tác dụng tương hỗ giữa chúng với nhau cũng
như giữa chúng với nền đất. Việc đánh giá một cách chính xác sự làm việc của chúng là một
bài toán có khối lượng tính rất lớn và rất phức tạp. Vì vậy, trong thực tế thiết kế các móng cọc

và nền đất làm việc như một vật thể đàn hồi liên tục với các đặc trưng cơ học được xác định từ
kết quả thí nghiệm. Ngoài ra còn xét đến tính liên kết một chiều của cọc và nền đất để phản
ảnh chính xác hơn nữa tính chất cơ học của đất.
3. Cơ sở lý thuyết
3.1. Liên kết một chiều
Khi cọc chịu tải trọng, sẽ có một cùng ép chặt vào
nền đất trong khi vùng còn lại thì tách ra khỏi. Như vậy
liên kết giữa cọc đất chỉ có thể làm việc theo một chiều
nhất định (chiều gây nén) mà không thể theo chiều ngược
lại. Kiểu liên kết đó gọi là liên kết một chiều (kiểu Gap
với khoảng hở bằng không). Mô hình hoá liên kết một
chiều chỉ chịu nén như trên hình vẽ (H.3.1)
3.2. Mô hình hoá bài toán bằng phương pháp số
Theo [5], [9], [10], nội dung của phương pháp số theo mô hình chuyển vị để áp dụng
vào bài toán này như sau: Kết cấu được chia thành các phần tử nối với nhau tại các nút trong
đó cọc là phần tử thanh (Frame), nền đất là phần tử khối (Solid). Liên kết giữa cọc và đất là
liên kết một chiều (Gap) có độ cứng bằng vô cùng. Phương trình cân bằng tổng quát ứng với
trường hợp hệ chịu tải trọng tác dụng tĩnh:
[K(u)].[u] = [F] (3-1)
+ [K(u)] là ma trận độ cứng
tổng thể. [K(u)] là hàm số theo u do
tính phi tuyến của liên kết một chiều.
+ [u] là véc tơ chuyển vị nút.
+ [F] là véc tơ lực nút.
Đây là phương trình phi tuyến
nên sử dụng cách lặp để giải.
Sau khi xác định được véctơ
chuyển vị nút, vận dụng lý thuyết đàn
hồi để xác định nội lực trong hệ.
Trong đề tài, để xây dựnng mô

s
= 20(MPa); lớp cát chặt có
 = ;  = 0,35; E
s
= 65(MPa); (trong đó ; ; E
s
lần lượt là bề dày; hệ số nở hông;
môđun biến dạng lớp đất.
- Mỗi cọc chỉ chịu tải trọng ngang Q = 6(kN).
Bài toán được phân tích theo 3 mô hình: cọc đơn, nhóm 4 cọc với khoảng cách
cọc là 3D, nhóm 4 cọc với khoảng cách cọc là 6D. Trong đó, D = 0,2(m) là cạnh tiết
diện cọc.
Việc mô hình hoá cọc - nền thực hiện bằng phần mềm Sap2000 và chọn cách
giải bài toán phi tuyến.

Hình 4.1 Mặt cắt dọc mô hình Hình 4.2 Mặt cắt ngang mô hình
Cọc - Nền đất Cọc - Nền đất

Hình 4.3 Biểu đồ mô men và chuyển vị ứng với các trường hợp phân tích
a) Cọc đơn. b) Nhóm cọc 3D. c)Nhóm cọc 6D
Việc so sánh nội lực và chuyển vị lớn nhất thể hiện trong Bảng 4.1
a b c
Mô men
Chuyển vị
Mô men
Chuyển vị
Mô men
Chuyển vị
Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt
[1] Lê Quí An, Nguyễn Công Mẫn, Hoàng Văn Tân (1998), Tính toán nền móng theo trạng
thái giới hạn, Nhà xuất bản Xây dựng.
[2] Lê Anh Hoàng (2004), Nền Móng, Nhà xuất bản Xây dựng.
Đại lượng so
sánh
Cọc
đơn
Cọc trong
nhóm 3D
Lệch so với
cọc đơn
Cọc trong
nhóm cọc 6D
Lệch so với
cọc đơn
Mô men lớn
nhất (kN.m)
2,361 2,762 1,17 2,561 1,085
Chuyển vị
đỉnh(mm)
3 10,50 3,50 3,60 1,200
Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008

131
[3] Vũ Công Ngữ & Nguyễn Thái (2006), Móng cọc Phân tích và thiết kế, Nhà xuất bản khoa