LOGO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG
KHOA SAU ĐẠI HỌC

GVHD: TS NGUYỄN ĐÌNH TIẾN
HVTH: NGUYỄN ANH DÂN
LƯƠNG VĂN LONG
LỚP: CAO HỌC ĐKT 09/2010

HÀ NỘI 05/2011


Nội dung báo cáo

1

Giới thiệu chung

2

Các mô hình nền

3

Mô hình kết cấu – cọc – nền làm việc đồng thời

4

Ví dụ tính toán



HÀ NỘI 05/2011


Các mô hình nền

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

Mô hình Winkler
Mô hình đàn hồi tuyến tính
Mô hình đàn hồi phi tuyến
Mô hình Morh – Coulomb
Mô hình Tresca
Mô hình Von – Mises
Mô hình Cam – Clay


Các mô hình nền
1. Mô hình Winkler
 Mô hình Winkler là mô
hình nền biến dạng cục bộ.
Nói cách khác, nền chỉ
biến dạng tại nơi có tải
trọng, khu vực lân cận

phương ngang (Kh) của đất có thể chọn bằng
hằng số hoặc thay đổi tùy thuộc vào tải trọng
tác dụng.


Các mô hình nền
2. Mô hình đàn hồi tuyến tính
 Ứng xử của vật liệu trong mô hình này tuân theo
định luật Hook. Phương trình cơ bản của định
luật Hook mô tả sự giãn nở khi chịu kéo của một
thanh vật liệu “đàn hồi tuyến tính” có chiều dài L
và tiết diện ngang là A như sau (1 chiều):
 Trong đó:
o ∆L: Độ giãn dài dọc trục
o F: Lực kéo
o E: Mô đun đàn hồi của vật liệu
o σ: Ứng suất theo phương dọc trục


Các mô hình nền
2. Mô hình đàn hồi tuyến tính
σ

Ứng suất

 Quan hệ ứng suất biến
dạng của vật liệu đàn
hồi tuyến tính được thể
hiện trên Hình 2. Định
luật Hook cũng có thể

3. Mô hình đàn hồi phi tuyến
 Dựa trên thực nghiệm xác đinh quan hệ giữa mô
dun tiếp tuyến ban đầu và áp lực tiếp tuyến
(Janbu, 1963):
n
 σ3 
Ei = kpa  
 pa 
 Mô đun đàn hồi nén dỡ tải theo Duncan & Chang
n
(1970):
σ 
Eur = kur pa  3 
 pa 

 Mô đun đàn hồi tức thời:


Các mô hình nền
4. Mô hình Morh - Coulomb
 Mô hình đàn hồi tuyến tính hiện được sử dụng rộng
rãi và đem lại kết quả chính xác cao trong tính toán
kết cấu xây dựng (bê tông, thép). Tuy nhiên, việc áp
dụng mô hình này để giải quyết các bài toán địa kỹ
thuật lại gặp những khó khăn nhất định. Một trong
những điểm không hợp lý này là không xuất phát từ
quan hệ ứng suất biến dạng thưc tế của đất nền.
Trong thực tế, biến dạng của đất nền bao gồm cả
biến dạng đàn hồi và biến dạng dẻo. Để khắc phục
nhược điểm này của mô hình đàn hồi tuyến tính,

f = 2 I 2 cos(θ ) − k = 0
 Trong đó:
o θ : góc trường nở
o k: đỉnh của ứng suất chảy từ
nén 1 trục


Các mô hình nền
6. Mô hình Von - Mises
 Tương tự như mô hình MohrCoulomb và Mô hình Tresca,
mô hình Von-Mises cũng là một
mô hình thể hiện giới hạn chảy
dẻo. Trong trường hợp 3 chiều,
công thức có thể viết như sau:

f = I2 − k = 0
 Trong đó:
o k: đỉnh của ứng suất chảy từ
nén 1 trục


Các mô hình nền
7. Mô hình Cam – Clay
 Mô hình Cam-Clay là môt mô hình xây dựng trên
cơ sở của cơ học đất ở trạng thái tới hạn (Critical
State Soil Mechanics).
 Ba giả thiết cơ bản của mô hình Cam – Clay:
o Luật chảy dẻo tuân theo điều kiện chuẩn (vector
biến dạng vuông góc với đường tiếp tuyến của
đường biên giới hạn dẻo). Vì vậy sẽ chỉ có một

 Đường giới hạn dẻo theo
mô hình Cam-clay (hình
a) và họ họ đường giới
hạn dẻo theo mô hình
Cam-clay (hình b)


Các mô hình nền
8. Lựa chọn mô hình nền tính toán
 Mỗi mô hình nền phù hợp trong những phạm vi sử
dụng riêng, tùy từng trường hợp mà áp dụng cho
thích hợp.
 Nền đất càng yếu, móng có kích thước càng nhỏ thì
áp dụng phương pháp hệ số nền càng thích hợp.
 Nhiều lý thuyết và thực nghiệm đã chứng minh mô
hình nền biến dạng cục bộ với giả thiết Winkler là
thích hợp để tính toán móng cọc với đất mềm.
 Nhược điểm chủ yếu của mô hình này là coi đất nền
chỉ có biến dạng cục bộ, trong khi đó biến dạng của
đất là phi tuyến và hệ số nền thay đổi theo công
trình và tải trọng.


Các mô hình nền
8. Lựa chọn mô hình nền tính toán
 Nhược điểm này có thể được khắc phục bằng cách
sử dụng phương pháp PTHH với công cụ tính toán
là các phần mềm.
 Phương pháp PTHH kết hợp với mô hình Winkler
phi tuyến chia cọc thành các phần tử nhỏ, tương tác

– cọc được thay thế bằng các lò xo, độ cứng của
các lò xo được xác định như sau:
o Xét cọc đơn có đường kính D, chiều sâu trong đất
L, sơ đồ chịu lực của cọc đơn được cho ở hình sau:


Mô hình kết cấu – cọc – nền làm
việc đồng thời

Kyi
Kxi
Kzi

Kmz

y

M

Mô hình cọc – đất và kết quả bài toán

Q


Mô hình kết cấu – cọc – nền làm
việc đồng thời
1. Quan hệ giữa cọc và đất nền
 Xét một phần tử cọc nằm trong đất có chiều dài li,
đường kính D, giả thiết phản lực của đất nền
σx,σy, ,σz không đổi theo trong phạm vi chiều dài

σ z = Cz z