ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
----O0O----

NGƠ HỒNG SƠN

PHÂN TÍCH VÀ TÍNH TỐN CÁC ỨNG XỬ
TRONG MÓNG CỌC ĐÀI BÈ

Chuyên ngành: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH NGẦM
Mã số ngành:

60.58.02.04

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, 06/2015


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học : TS. LÊ BÁ VINH

Cán bộ chấm nhận xét 1: PGS. TS VÕ PHÁN

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. NGÔ TẤN DƯỢC

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa - Đại học
Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh ngày 14 tháng 08 năm 2015

Thành phần đánh giá Luận văn thạc sĩ gồm:
1. Chủ tịch Hội đồng: GS. TS. Trần Thị Thanh
2. Cán bộ nhận xét 1: PGS. TS. Võ Phán
3. Cán bộ nhận xét 2: TS. Ngô Tấn Dược
4. Thư ký : TS. Trương Quang Hùng
5. Ủy viên: TS. Lê Bá Khánh
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng khoa Quản lý
chuyên ngành sau khi Luận văn được sửa chữa (nếu có):
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

GS. TS. TRẦN THỊ THANH

TRƯỞNG KHOA KTXD

TS. NGUYỄN MINH TÂM


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM

KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

----------------

---oOo---

Tp. HCM, ngày 14 tháng 06 năm 2015


NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên : NGƠ HỒNG SƠN

MSHV :

Ngày sinh

: 08/10/1988

Nơi sinh : Kiên Giang

Chun ngành

: Kỹ Thuật XD Cơng Trình Ngầm

MS ngành: 60.58.02.04

1- TÊN ĐỀ TÀI:

“ Phân tích và tính tốn các ứng xử trong móng cọc đài bè ”

13090095

2- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
Nhiệm vụ:
Nghiên cứu phương pháp xác định hệ số nền của đất (K nền ) và hệ số nền của
cọc (K cọc ) hợp lý, áp dụng kết quả lựa chọn vào việc phân tích và tính tốn các ứng xử
trong móng cọc đài bằng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM). Theo đó học viên làm
rõ sự phân bố và các yếu tố ảnh hưởng đến sự phân bố tải trọng, các ứng s uất trong

móng cọc đài bè. Bên cạnh luận văn còn đưa ra đánh giá phương pháp hợp lý khi mơ
phỏng các cọc có tiết diện lớn bằng các lò xo trong các phần mềm FEM.
Nội dung luận văn:
Mở đầu
Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết và các phương pháp nghiên cứu.
Chương 3:

Phân tích và lựa chọn phương pháp tính hệ số nền của đất (K nền )
và hệ số nền của cọc (K cọc ) phù hợp.

Chương 4: Phân tích và tính tốn giá các ứng xử trong móng cọc đài bè.
Kết luận và Kiến nghị.
3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ :

Ngày 19 tháng 01 năm 2015

4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ :

Ngày 14 tháng 06 năm 2015

5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN :

TS. LÊ BÁ VINH

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

KHOA QUẢN LÝ

CHUYÊN NGÀNH

TS. LÊ BÁ VINH

TS. LÊ BÁ VINH

TS. NGUYỄN MINH TÂM


LỜI CÁM ƠN

Tác giả xin bày tỏ lòng cám ơn sâu sắc đến các thầy, cô giáo Khoa Kỹ Thuật
Xây Dựng - Trường Đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh đã tận tình hướng
dẫn, trang bị nhiều kiến thức giúp cho tác giả có thể hồn thành Luận văn này.
Tôi xin gửi lời tri ân đến Thầy TS. Lê Bá Vinh, người đã tận tình hướng dẫn,
chỉ bảo và truyền thụ những kiến thức quý báu cũng như động viên, khuyến khích tơi
tơi rất nhiều trong suốt q trình thực hiện Luận văn.
Tơi xin gửi lời cảm ơn q Thầy Cơ Bộ mơn Địa Cơ Nền Móng đã giúp đỡ tạo
điều kiện cho tơi hồn thành Luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn đến các đồng nghiệp, lãnh đạo cơ quan nơi tôi công tác
đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tơi hồn thành chương trình cao học. Tôi cũng
xin cảm ơn tất cả các bạn lớp Kỹ Thuật Xây Dựng Cơng Trình Ngầm khóa học
2013, những người đã có những đóng góp ý kiến, giúp đỡ tơi hồn thành Luận văn.
Sau cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình đã là nguồn động lực rất lớn, quan
tâm giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập cũng như trong thời gian thực
hiện Luận văn.

Trân tr ọng!
Học viên


NGƠ HỒNG SƠN


TĨM TẮT LUẬN VĂN

TÊN ĐỀ TÀI:
“ PHÂN TÍCH VÀ TÍNH TỐN CÁC ỨNG XỬ TRONG MĨNG CỌC ĐÀI BÈ ”
Đối với các cơng trình sử dụng giải pháp móng cọc đài bè, việc xem xét và
đánh giá các ứng xử cũng như khả năng tiếp nhận tải trọng bên trên của các thành
phần là rất cần thiết. Trong đó, nếu các cọc là bộ phận chủ yếu tiếp nhận thì phần
đất dưới đáy bè cũng tham gia m ột cách đáng kể. Ngoài ra, thực tế cũng cho thấy
các ứng xử này còn chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, kèm theo đó là những biến đổi
của các ứng suất, nội lực trong bè theo từng trường hợp cụ thể sẽ khác nhau. Các
phương pháp tính tốn giải tích kết hợp so sánh với kết quả thực nghiệm, phương
pháp phần tử hữu hạn được sử dụng để tập trung làm rõ các nội dung nghiên cứu
sau đây:
• Phân tích và lựa chọn phương pháp tính hệ số nền của đất, hệ số nền của cọc
phù hợp. Từ đó áp dụng cho bài tốn mơ phỏng móng bè cọc bằng phần mềm
phần tử hữu hạn.
• Nghiên cứu q trình làm việc của móng cọc đài bè cùng với quan niệm bè
và cọc có sự làm việc tương hỗ với nhau. Đánh giá khả năng làm việc của
phần đất dưới đáy bè và sự phân bố các ứng suất bên trong bè.
• Đánh giá sự ảnh hưởng của hai yếu tố là hệ số nền của đất và hệ số nền của
cọc đến sự phân bố các ứng suất trong móng cọc đài bè.
• Phân tích và lựa chọn phương pháp mơ phỏng cọc tiết diện lớn khi sử dụng
các phầm mềm FEM, qua đó cũng cho th ấy ảnh hưởng của yếu tố này đến
sự phân bố các ứng suất trong móng cọc đài bè.


ABSTRACT


THESIS TITLE:
"ANALYSIS AND CALCULATION OF BEHAVIORS INSIDE THE FILED
RAFT FOUNDATION"
For hight buildings using solutions pile raft foundation, the review and
evaluation of behavior as well as the capacity to receive the load on top of the
ingredients is essential. In particular, if the pile is a primarily component to receive,
the soil underneath raft also participated significantly. Also, the fact also showed
this behavior is influenced by many factors, accompanied by changes of the
stresses, the internal forces in raft on each specific case will be different. The
method of calculating comparable analysis combined with experimental results,
finite element method is used to focus on clarifying the research content of the
following:
• Analysis and selection the method for calculating the factor of elasticity of
the grounds and elastic factor of piles for appropriation. Then applied to
simulations pile raft foundation with finite element softwares.
• Study on the work of the pile raft foundation with raft and piles conception
the mutuale work together. Assess the ability of the soil underneath raft to
work and the distribution of stresses inside the raft.
• Assess the impact of the two factors is the stiffness of the soil and the
stiffness of the piles to the distribution of stresses in the pile raft foundation.
• Analysis and selection methods simulating large cross section piles using
finite element softwares, which also shows the influence of this factor to the
distribution of stresses in the pile raft foundation.


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU:................................................................................................................. 01
1. TÍNH THỰC TIỂN VÀ CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI .................................. 01
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU......................................................................... 01

3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................ 02
4. Ý NGHĨA KHOA HỌC ............................................................................... 02
5. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI ............................................................................ 03
6. CẤU TRÚC CỦA ĐỀ TÀI .......................................................................... 03
CHƯƠNG 1: ............................................................................................................
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ........................................................ 04
1.1. MỐT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ MÓNG BÈ CỌC ............................................... 04
1.2. KHÁI QUÁT MÓNG BÈ-CỌC ........................................................................ 05
1.2.1. Khái niệm ................................................................................................ 05
1.2.2. Ưu điểm của móng bè cọc ....................................................................... 05
1.2.3. Cơ chế làm việc của móng bè cọc ........................................................... 07
1.3. CÁC QUAN ĐIỂM TÍNH TỐN MĨNG BÈ-CỌC ....................................... 08
1.3.1. Quan điểm cọc chịu tải hoàn toàn ........................................................... 08
1.3.2. Quan điểm bè chịu tải hoàn toàn ............................................................. 08
1.3.3. Quan điểm bè-cọc đồng thời chịu tải ...................................................... 09
1.3.4. Nhận xét .................................................................................................. 09
CHƯƠNG 2: ............................................................................................................
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................... 10
2.1. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HỆ SỐ NỀN CỦA ĐẤT ...........
K nền PHÙ HỢP ................................................................................................. 10
2.1.1. Tính theo thí nghiệm bàn nén hiện trường .............................................. 11
2.1.2. Tính theo phương pháp bảng tra ............................................................. 14
2.1.3. Tính theo cơng thức gần đúng ................................................................ 15
2.1.4. Tính theo giá trị SPT ............................................................................... 16
2.1.5. Tính theo cơng thức của J.E.Bowles, Terzaghi, Hansen ........................ 16
2.1.6. Tính theo cơng thức của Terzaghi ........................................................... 17
2.1.7. Tính theo quy phạm CH N Π..................................................................... 17
2.1.8. Tính theo lý thuyết bán khơng gian đàn hồi đẳng hướng ....................... 18
2.2. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HỆ SỐ NỀN CỦA CỌC K cọc PHÙ
HỢP................................................................................................................ 19

2.2.1. Phương pháp thí nghiệm nén tỉnh cọc hiện trường: ............................... 19


2.2.2. Phương pháp Tsưtovit ............................................................................ 21
2.2.3. Phương pháp tính theo độ lún cọc đơn.................................................... 22
2.2.4. Phương pháp Poulos and Davis (1980) ................................................... 24
2.3. PHÂN TÍCH VÀ TÍNH TỐN CÁC ỨNG XỬ TRONG MÓNG ................
CỌC ĐÀI BÈ. ........................................................................................................... 24
2.3.1. Trường hợp thứ nhất: chỉ gán hệ số K cọc (lò xo cọc) vào bè ..................
(không gang hệ số nền) ...................................................................................... 25
2.3.2. Trường hợp thứ hai: gán đồng thời hệ số K cọc (lò xo cọc) và ................
hệ số nền (lò xo nền) vào bè............................................................................... 25
2.4. LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG CỌC TIẾT DIỆN LỚN KHI SỬ
DỤNG PHƯƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN ............................................. 26
2.4.1. Trường hợp 1: 1 cọc là 1 nút lò xo với K lx = K c ..................................... 26
2.4.2. Trường hợp 2: 1 cọc là 5 nút lò xo với K lx = K c /5 ................................. 27
2.4.3. Trường hợp 3: 1 cọc là 9 nút lò xo với K lx = K c /9 ................................. 27
CHƯƠNG 3: ............................................................................................................
PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TÍNH HỆ SỐ NỀN CỦA
ĐẤT VÀ HỆ SỐ NỀN CỦA CỌC PHÙ HỢP ...................................................... 28
3.1. XÁC ĐỊNH PHƯƠNG PHÁP TÍNH HỆ SỐ NỀN CỦA ĐẤT (K nền )
PHÙ HỢP. ................................................................................................................ 28
3.1.1. Tính toán hệ số đàn hồi của đất (K nền ) bằng các PP khác nhau. ............ 28
3.1.2. Tổng hợp kết quả: ................................................................................... 36
3.1.3. Đánh giá kết quả...................................................................................... 38
3.2. XÁC ĐỊNH PHƯƠNG PHÁP TÍNH HỆ SỐ NỀN CỦA CỌC (K cọc )
PHÙ HỢP. ......................................................................................................... 39
3.2.1. Tính tốn hệ số nền của cọc (K cọc ) bằng các PP khác nhau.................. 39
3.2.2. Tổng hợp kết quả.................................................................................... 55
3.2.2. Đánh giá kết quả..................................................................................... 56

3.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 ................................................................................. 56
CHƯƠNG 4 PHÂN TÍCH VÀ TÍNH TỐN CÁC ỨNG XỬ TRONG MĨNG
CỌC ĐÀI BÈ ........................................................................................................... 58
4.1. NGHIÊN CỨU VÀ ĐÁNH GIÁ SỰ LÀM VIỆC TƯƠNG HỖ GIỮA HỆ BÈ
CỌC VÀ ĐẤT XUNG QUANH CỌC. ........................................................... 58
4.1.1. Giới thiệu cơng trình và địa chất ............................................................. 58
4.1.2. Kết quả phân tích bằng phần mềm PTHH .............................................. 61
4.1.3. Tổng hợp, đánh giá phân tích kết quả ................................................... 69


4.2. PHÂN TÍCH CÁC Ế
YU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CÁC ỨNG XỬ CỦA
MÓNG CỌC ĐÀI BÈ ...................................................................................... 71
4.2.1. Ảnh hưởng của hệ số nền của đất đến các ứng xử trong móng bè cọc. .. 71
4.2.2. Ảnh hưởng của hệ số nền của cọc đến các ứng xử trong móng bè cọc. . 74
4.3. NGHIÊN CỨU VÀ LỰA CHỌ N PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG CỌC TIẾT
DIỆN LỚN TRONG PHẦN TỬ HỮU HẠN ................................................. 78
4.3.1. Các thông số đầu vào .............................................................................. 78
4.3.2. Kết quả phân tích bằng FEM .................................................................. 78
4.3.4. Nhận xét - Kết luận ................................................................................. 78
4.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 ................................................................................ 80
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 82
1. KẾT LUẬN .................................................................................................. 82
2. KIẾN NGHỊ ................................................................................................. 83
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 85


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 - Mơ hình móng bè trên nền cọc ............................................................... 05
Hình 1.2 - Các cơng trình cao tầng tại Frankfurt.................................................... 06

Hình 1.3 - Quan hệ tải trọng và độ lún trong trường hợp móng bè
có cọc và khơng có cọc ............................................................................................. 06
Hình 1.4 - Sự tương tác lẩn nhau giữa đất, bè và cọc ............................................. 07
Hình 2.1 - Mơ hình nền Winkler .............................................................................. 11
Hình 2.2 - Quan hệ giữa ứng suất và độ lún thu được từ thí nghiệm bàn nén
hiện trường................................................................................................................ 12
Hình 2.3 - Thí nghiệm bàn nén tĩnh ngồi hiện trường ........................................... 13
Hình 2.4 - Biểu đồ quan hệ tải trọng - chuyển vị ..................................................... 20
Hình 2.5 - Thí nghiệm thử tĩnh cọc ngồi hiện trường ............................................ 20
Hình 2.6 - Biểu đồ và sơ đồ mơ hình xác định độ cứng cọc đơn ............................. 22
Hình 2.7 - Mơ hình khơng xét đến đất nền dưới đáy bè ........................................... 25
Hình 2.8 - Mơ hình có xét đến đất nền dưới đáy bè ................................................. 25
Hình 2.9 - Mơ hình mỗi cọc là 1 gối lị xo .............................................................. 26
Hình 2.10 - Mơ hình mỗi cọc là 5 gối lị xo ............................................................ 27
Hình 2.11 - Mơ hình mỗi cọc là 9 gối lị xo ............................................................ 27
Hình 3.1 - Kết quả thí nghiệm bàn nén hiện trường Trường tiểu học A Núi Sam ... 28
Hình 3.2 - Biểu đồ giá trị hệ số nền K nền theo các phương pháp tính khác nhau
tại Trường tiểu học A Núi Sam. ............................................................................... 29
Hình 3.3 - Kết quả thí nghiệm bàn nén hiện trường Trường tiểu học A Ơ Lâm ...... 30
Hình 3.4 - Biểu đồ giá trị hệ số nền K nền theo các phương pháp tính khác nhau
tại Trường tiểu học “A” Ơ Lâm ............................................................................... 31
Hình 3.5 - Kết quả thí nghiệm bàn nén hiện trường Khối 5 phịng học Trường THPT Cơ Tơ ................................................................................................. 32
Hình 3.6 - Biểu đồ giá trị hệ số nền K nền theo các phương pháp tính khác nhau
tại Khối 5 phịng học - Trường THPT Cơ Tơ .......................................................... 34
Hình 3.7 - Kết quả thí nghiệm bàn nén hiện trường Khối 10 phòng học –
Trường THPT Cô Tô ................................................................................................ 35


Hình 3.8 - Biểu đồ giá trị hệ số nền K nền theo các phương pháp tính khác nhau
tại Khối 10 phịng học - Trường THPT Cơ Tơ. ....................................................... 35

Hình 3.9 - Biểu đồ giá trị hệ số nền K nền theo theo các PP khác nhau tại các
cơng trình nghiên cứu ............................................................................................... 37
Hình 3.10 - Mặt cắt địa chất HK 01 tại cơng trình Cụm tượng đài chiến thắng
75 lượt Tiểu đồn Ngụy (tại cơng viên Chiến Thắng) ............................................. 39
Hình 3.11 - Biểu đồ kết quả TN nén tĩnh cọc tại cơng trình Cụm tượng đài
chiến thắng 75 lượt Tiểu đồn Ngụy. ....................................................................... 40
Hình 3.12 - Biểu đồ kết quả tính tốn tại cơng trình cơng trình Cụm tượng đài
chiến thắng 75 lượt Tiểu đồn Ngụy. ....................................................................... 41
Hình 3.13 - Mặt cắt địa chất HK-04 tại Cơng trình Trụ sở Cục hải quan Cửa
khẩu Vĩnh Long. ........................................................................................................ 42
Hình 3.14 - Biểu đồ kết quả TN nén tĩnh cọc tại tại Cơng trình Trụ sở Cục hải
quan Cửa khẩu Vĩnh Long. ....................................................................................... 43
Hình 3.15 - Biểu đồ kết quả tính tốn tại cơng trình tại Cơng trình Trụ sở Cục
hải quan Cửa khẩu Vĩnh Long. ................................................................................. 44
Hình 3.16 - Mặt cắt địa chất HK-01 tại Cơng trình Trụ sở làm việc Chi cục
BVMT tỉnh Hậu Giang .............................................................................................. 45
Hình 3.17 - Biểu đồ kết quả TN nén tĩnh cọc Cơng trình Trụ sở làm việc Chi cục
Bảo vệ môi trường & Quan trắc kỹ thuật môi trường tỉnh Hậu Giang .................... 46
Hình 3.18 - Biểu đồ kết quả tính tốn tại cơng trình tại Cơng trình Trụ sở làm việc
Chi cục BVMT tỉnh Hậu Giang..................................................................... 47
Hình 3.19 - Mặt cắt địa chất HK-01tại Cơng trình Nhà hàng Ninh Kiều 2 ............ 48
Hình 3.20 - Mặt cắt địa chất HK-01 tại Cơng trình Nhà hàng Ninh Kiều 2 (tt). .... 49
Hình 3.21 - Biểu đồ kết quả TN nén tĩnh cọc tại Cơng trình Nhà hàng Ninh
Kiều 2. ....................................................................................................................... 50
Hình 3.22 - Biểu đồ kết quả tính tốn tại cơng trình tại Cơng trình Nhà hàng
Ninh Kiều 2. .............................................................................................................. 51
Hình 3.23 - Mặt cắt địa chất HK-01 tại Cơng trình Trung Tâm Giới Thiệu Việc
Làm Khu Vực Đồng Bằng Sông Cửu Long .............................................................. 52
Hình 3.24 - Biểu đồ kết quả TN nén tĩnh cọc tại Cơng trình TT Giới Thiệu Việc



Làm Khu Vực ĐBSCL .............................................................................................. 53
Hình 3.25 - Biểu đồ kết quả tính tốn tại cơng trình tại Cơng trình TT Giới
Thiệu Việc Làm Khu Vực ĐBSCL ............................................................................. 54
Hình 3.26 - Biểu đồ kết quả tính tốn tại cơng trình tại các cơng trình. ................. 55
Hình 4.1 - Mặt bằng móng bè cọc cơng trình “ Dự án căn hộ RP ” ....................... 58
Hình 4.2 - Mặt cắt móng và địa chất cơng trình ...................................................... 60
Hình 4.3 - Khai báo giá trị hệ số nền của cọc vào FEM ......................................... 62
Hình 4.4 - Khai báo giá trị hệ số nền của đất vào FEM .......................................... 62
Hình 4.5 - Chuyển vị của bè trường hợp không xét đến đất nền dưới đáy bè ......... 63
Hình 4.6 - Chuyển vị của bè trường hợp có xét đến đất nền dưới đáy bè ............... 63
Hình 4.7 - Phản lực đầu cọc trường hợp khơng xét đến đất nền dưới đáy bè ......... 64
Hình 4.8 - Phản lực đầu cọc trường hợp có xét đến đất nền dưới đáy bè ............... 64
Hình 4.9 - Giá trị phản lực tại các đầu cọc đại diện trường hợp không xét đến đất
nền dưới đáy bè ............................................................................................. 65
Hình 4.10 - Giá trị phản lực tại các đầu cọc đại diện trường hợp có xét đến đất nền
dưới đáy bè .................................................................................................... 65
Hình 4.11 - Biểu đồ Moment lớn nhất trường hợp không xét đến đất nền dưới đáy
bè .................................................................................................................... 67
Hình 4.12 - Biểu đồ Moment lớn nhất trường hợp có xét đến đất nền dưới bè ...... 67
Hình 4.13 - Biểu đồ lực cắt lớn nhất trường hợp khơng xét đến đất nền dưới bè ... 68
Hình 4.14 - Biểu đồ lực cắt lớn nhất trường hợp có xét đến đất nền dưới đáy bè .. 68
Hình 4.15 - Biểu đồ phần trăm chênh lệch của các giá trị nội lực trường hợp
K nền bằng 50%; 150% và 200% so với 100% ......................................................... 73
Hình 4.16 - Biểu đồ phần trăm chênh lệch của các giá trị nội lực trường hợp
K cọc bằng 50%; 150% và 200% so với 100%. ......................................................... 76
Hình 4.17 - Biểu đồ phần trăm chênh lệch của các giá trị nội lực trường hợp 1
lò xo, 5 lò xo và 9 lò. ................................................................................................. 79



DANH MỤC BIỂU BẢNG
Bảng 2.1 Bảng tra hệ số k theo đặc trưng đất nền theo Phương pháp
thiết kế và tính tốn móng nơng ................................................................................ 14
Bảng 2.2 - Hệ số k theo Phương pháp J.E. BOWLES. ............................................. 15
Bảng 2.3 - Bảng tra giá trị µ theo Vesic .................................................................. 15
Bảng 2.4 - Bảng tra các giá trị N c ; N q ; N γ theo Terzaghi ....................................... 16
Bảng 2.5 - Bảng tra các giá trị χ z ; χ x ; χ ϕ ............................................................. 18
Bảng 2.6 - Bảng tra hệ số α theo từng loại đất ........................................................ 21
Bảng 3.1 - Bảng tổng hợp số liệu địa chất tại Trường tiểu học A Núi Sam ............ 28
Bảng 3.2 - Bảng tổng hợp kết quả tính hệ số nền K nền theo các PP khác
nhau tại Trường tiểu học A Núi Sam. ....................................................................... 29
Bảng 3.3 - Bảng tổng hợp số liệu địa chất tại Trường tiểu học “A” Ô Lâm ........... 30
Bảng 3.4 - Bảng tổng hợp kết quả tính hệ số nền K nền theo các PP khác
nhau Trường tiểu học “A” Ô Lâm............................................................................ 31
Bảng 3.5 - Bảng tổng hợp số liệu địa chất tại Khối 5 phòng học - Trường
THPT Cô Tô .............................................................................................................. 32
Bảng 3.6 - Bảng tổng hợp kết quả tính hệ số nền K nền theo các PP khác nhau
Khối 5 phịng học- Trường THPT Cơ Tơ .................................................................. 33
Bảng 3.7 - Bảng tổng hợp số liệu địa chất tại Khối 10 phịng học -Trường
THPT Cơ Tơ .............................................................................................................. 34
Bảng 3.8 - Bảng tổng hợp kết quả tính hệ số nền K nền theo các PP khác nhau
tại Khối 10 phịng học - Trường THPT Cơ Tơ ........................................................ 35
Bảng 3.9 - Bảng tổng hợp kết quả tính tốn theo các PP khác nhau tại các
cơng trình nghiên cứu ............................................................................................... 37
Bảng 3.10 - Bảng tổng thông số cọc trong TN nén tĩnh tại hiện trường cơng
trình Cụm tượng đài chiến thắng 75 lượt Tiểu đoàn Ngụy. ..................................... 40
Bảng 3.11 - Bảng tổng hợp số liệu địa chất tại cơng trình cơng trình Cụm tượng
đài chiến thắng 75 lượt Tiểu đồn Ngụy. ................................................................ 40
Bảng 3.12 - Bảng tổng hợp kết quả tính tốn theo các PP khác nhau cơng trình
Cụm tượng đài chiến thắng 75 lượt Tiểu đoàn Ngụy. ............................................. 41

Bảng 3.13 - Bảng tổng thông số cọc trongTN nén tỉnh tại hiện trường tại Cơng
trình Trụ sở Cục hải quan Cửa khẩu Vĩnh Long. .................................................... 43


Bảng 3.14 - Bảng tổng hợp số liệu địa chất tại cơng trình tại Cơng trình Trụ sở
Cục hải quan Cửa khẩu Vĩnh Long. ........................................................................ 43
Bảng 3.15 - Bảng tổng hợp kết quả tính tốn theo các PP khác nhau tại Cơng
trình Trụ sở Cục hải quan Cửa khẩu Vĩnh Long ..................................................... 44
Bảng 3.16 - Bảng tổng thông số cọc trong TN nén tỉnh tại Cơng trình Trụ sở làm
việc Chi cục BVMT tỉnh Hậu Giang ........................................................................ 46
Bảng 3.17 - Bảng tổng hợp số liệu địa chất tại Cơng trình Trụ sở làm việc
Chi cục BVMT tỉnh Hậu Giang ............................................................................... 46
Bảng 3.18 - Bảng tổng hợp kết quả tính tốn theo các PP khác nhau tại Cơng
trình Trụ sở làm việc Chi cục BVMT tỉnh Hậu Giang ............................................ 47
Bảng 3.19 - Bảng tổng thông số cọc trong TN nén tỉnh tại hiện trường tại Cơng
trình Nhà hàng Ninh Kiều 2. .................................................................................... 50
Bảng 3.20 - Bảng tổng hợp số liệu địa chất tại cơng trình tại Cơng trình Nhà
hàng Ninh Kiều 2. ..................................................................................................... 50
Bảng 3.21 - Bảng tổng hợp kết quả tính tốn theo các PP khác nhau tại Cơng
trình Nhà hàng Ninh Kiều ......................................................................................... 51
Bảng 3.22 - Bảng tổng thông số cọc trong TN nén tỉnh tại hiện trường tại Cơng
trình TT Giới Thiệu Việc Làm Khu Vực ĐBSCL ..................................................... 53
Bảng 3.23 - Bảng tổng hợp số liệu địa chất tại cơng trình tại Cơng trình
TT Giới Thiệu Việc Làm Khu Vực ĐBSCL ............................................................... 53
Bảng 3.24 - Bảng tổng hợp kết quả tính tốn theo các PP khác nhau tại Cơng
trình TT Giới Thiệu Việc Làm Khu Vực ĐBSCL ...................................................... 54
Bảng 3.25 - Bảng tổng hợp kết quả tính tốn theo các PP khác nhau tại các
cơng trình đã nghiên cứu. ......................................................................................... 55
Bảng 4.1 - Tổng hợp kết quả thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý của đất cơng trình
“ Đầu tư xây mới Nhà máy Bia Sài Gòn - Sóc Trăng” ............................................ 59

Bảng 4.2 - Bảng tổng hợp giá trị phản lực đầu cọc theo phương đứng trường hợp
không xét đến đất nền dưới đáy bè và có xét đến đất nền dưới đáy bè ......... 65
Bảng 4.3 - Tổng hợp kết quả phân tích các ứng xử trong bè trường hợp khơng và có
xét đến đất nền dưới đáy bè ........................................................................... 69
Bảng 4.4 - Bảng tổng hợp các giá trị ứng suất cực đại trong bè khi Knền bằng 50%
, 75%, 100%, 150% và 200% ........................................................................ 72


Bảng 4.5 - Bảng so sánh phần trăm chênh lệch các giá trị ứng suất cực đại trong bè
khi Knền bằng 50%, 75%,150% và 200% với 100%..................................... 72
Bảng 4.6 - Bảng tổng hợp các giá trị ứng suất cực đại trong bè khi Kcọc bằng 50%
, 75%, 100%, 150% và 200% ........................................................................ 75
Bảng 4.7 - Bảng so sánh phần trăm chênh lệch các giá trị ứng suất cực đại trong bè
khi Kcọc bằng 50%, 75%,150% và 200% với 100% ..................................... 75
Bảng 4.8 - Bảng tổng hợp phần trăm chênh lệch các giá nội lực cực đại trong bè
của các trường hợp 1 lò xo, 5 lò xo và 9 lò xo .............................................. 78


[1]

MỞ ĐẦU
1. TÍNH THỰC TIỂN VÀ CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Trong xây dựng, bên cạnh việc đảm bảo khả năng chịu lực an tồn trong q
trình thi cơng và sử dụng, các cơng trình được thiết kế và tính tốn sao cho đạt được
tính hiệu quả về kinh tế nhất. Giải pháp móng bè trên nền cọc cho các cơng trình
cao tầng là một trong những phương án móng được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước
trên thế giới nhờ tận dụng khả năng làm việc đồng thời giữa cọc và phần đất dưới
đáy bè. Hiện tại, về quan niệm tính tốn móng bè trên nền cọc ở Việt Nam đơn giản
là hệ cọc chịu (xem như cọc chịu hoàn tồn tải của cơng trình, bè là bảng đế móng
liên kết và phân bố tải cơng trình lên đ ầu cọc) hoặc hệ bè chịu (bè chịu hồn tồn

tải cơng trình, hệ cọc nhằm hạn chế lún lệch cho cơng trình). Các quan niệm này có
thuận lợi là các bước tính tốn áp dụng các lý thuyết kết cấu thơng dụng, đơn giản
nhưng không phản ánh sát với điều kiện làm việc thực tế của cơng trình, khơng tận
dụng hết khả năng chịu lực của kết cấu cũng như của đất nền. Kết quả là sử dụng
vật liệu nhiều hơn so với các phương án móng khác, gâng
l phí r ất lớn cho
cơng trình.
Xuất phát từ u cầu thực tế nêu trên, học viên thực hiện đề tài “Phân tích
và tính tốn các ứng xử trong móng cọc đài bè” nhằm nghiên cứu và làm rõ vai
trò cũng như khả năng đóng góp vào q trình làm việc của các thành phần bao gồm
phần đất dưới đáy bè và các cọc trong hệ móng cọc đài bè. Cụ thể là tiến hành phân
tích các ứng xử trong bè và cọc trong q trình làm việc của hệ móng bè trên nền
cọc nhồi. Qua đó đề xuất quan điểm tính tốn hợp lý trong q trình thiết kế và xây
dựng cơng trình nhà cao tầng.
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Các mục tiêu nghiên cứu chính của đề tài “Phân tích và tính tốn các ứng
xử trong móng cọc đài bè” bao gồm:
- Lựa chọn phương pháp tính tốn hệ số nền của đất (K nền ) và hệ số nền của
cọc (K cọc ) hợp lý.
- Phân tích và đánh giá các ứng xử trong hệ bè-cọc: sự phân bố tải trọng lên
phần đất dưới đáy bè và lên các cọc là bao nhiêu phần trăm; đánh giá các ứng xử về
nội lực bao gồm: moment, lực cắt và chuyển vị theo phương đứng trong bè.


[2]

- Đánh giá sự ảnh hưởng của hệ số nền của đất và hệ số nền của cọc đến các
ứng xử trong móng cọc đài bè.
- Lựa chọn phương pháp mô phỏng cọc tiết diện lớn hợp lý (bằng số lượng lò
xo) khi sử dụng các phần mềm phần tử hữu hạn (FEM).

3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Để thực hiện các mục tiêu nghiên cứu nêu trên, học viên lựa chọn các
phương pháp nghiên cứu sau:
Tính tốn theo các phương pháp giải tích và phương pháp phần tử hữu hạn
với sự hổ trợ của phần mềm Safe v12, sử dụng để phân tích và tính tốn các ứng xử
trong móng cọc đài bè.
Bên cạnh, học viên còn kết hợp các phương pháp trên với phương pháp so
sánh với kết quả thực nghiệm để lựa chọn phương pháp tính tốn hệ số nền của đất
và hệ số hền của cọc hợp lý. Và lựa chọn phương pháp mô phỏng cọc tiết diện lớn
hợp lý (bằng số lượng lò xo) khi sử dụng các phần mềm (FEM) vào việc mơ hình
hóa và tính tốn cơng trình.
4. Ý NGHĨA KHOA HỌC
Từ kết quả nghiên cứu có thể giúp các đơn vị tư vấn thiết kế có phương án
thiết kế móng hiệu quả và kinh tế nhất cho từng vung địa chất nhất định. Cụ thể
đối với cơng trình móng cọc đài bè, kết quả nghiên cứu giúp hạn chế số lượng cọc
đáng kể so với các quan niệm tính tốn cũ trước đây, làm tăng hiệu quả kinh tế
trong thiết kế xây dựng.
Kết quả nghiên cứu của đề tài “Phân tích và tính tốn các ứng xử trong
móng cọc đài bè” giúp ta có thêm cơ sở lý thuyết cũng như cách nhìn tồn diện
hơn về khả năng ứng xử trong móng cọc đài bè, từ đó làm cơ sở lựa chọn kết cấu
bè - cọc phù hợp trong quá trình lựa chọn phương án thiết kế nền móng.
Xác định được phương pháp tính toán hệ số nền của đất và hệ số nền của cọc
hợp lý. Đồng thời cho thấy rõ sự ảnh hưởng của nó đối với sự phân bố các ứng xử
trong móng cọc đài bè.
Đề tài cịn lựa chọn phương pháp mô phỏng cọc tiết diện lớn hợp lý khi sử
dụng các phần mềm phần tử hữu hạn (FEM) vào việc phân tích và tính tốn cơng
trình.


[3]


5. GIỚI HẠN PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
Đối với các kết quả thu nhận được từ các thí nghiệm, mức độ chính xác từ
việc tính tốn cịn phụ thuộc vào các yếu tố khách quan và sự chủ quan của con
người cũng như thiết bị thí nghiệm… mà trong đó u cầu cao nhất là các thơng số
đầu vào của các bài toán. Mặt khác, Luận văn sử dụng địa chất ở tỉnh Sóc Trăng để
phân tích và tính tốn các ứng xử trong móng cọc đài bè. Do tỉnh có nhiều khu vực
địa chất khác nhau nên việc số liệu được giới hạn trong phạm vi tại địa phận Khu
công nghiệp An Nghiệp, huyện Châu Thành cũng là một yếu tố hạn chế.
Hầu hết các nền đất trong thực tế là nền không đồng nhất, cấu trúc bao gồm
nhiều lớp và có các đặc trưng cơ lý khác nhau. Tuy nhiên, vi ệc xác định hệ số nền
của đất cho các nền đất này hiện tại vẫn cịn là vấn đề hết sức phức tạp, vì vậy
hướng nghiên cứu của tác giả là xác định hệ số nền của đất cho nền đồng nhất trong
nội dung phân tích và lựa chọn phương pháp tính hệ số nền của đất phù hợp cũng
như áp dụng kết quả này trong việc phân tích và tính tốn các ứng xử trong móng
cọc đài bè.
6. CẤU TRÚC CỦA ĐỀ TÀI
Với những mục tiêu và phương pháp nêu trên, nội dung của đề tài gồm các
phần chi tiết sau đây:
- Phần:

Mở đầu

- Chương 1:

Tổng quan về vấn đề nghiên cứu.

- Chương 2:

Cơ sở lý thuyết và các phương pháp nghiên cứu.


- Chương 3:

Phân tích và lựa chọn phương pháp tính hệ số nền của đất (K nền )
và hệ số nền của cọc (K cọc ) phù hợp.

- Chương 4:

Phân tích và tính tốn giá các ứng xử trong móng cọc đài bè.

- Phần:

Kết luận và Kiến nghị.


[4]

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1.

MỐT SỐ NGHIÊN CỨU VỀ MĨNG BÈ CỌC
Móng bè cọc đã đư ợc sử dụng rộng rãi cho các cơng trình xây dựng bởi cả

hai tính năng chịu lực và giảm độ lún của móng được cải thiện đáng kể so với
móng cọc thông thường. Katzenbach et al. (2000) cho thấy nhiều ưu điểm của
bè cọc và đưa ra một số ví dụ về các ứng dụng của bè cọc trên đất sét cứng. Hiệu
quả kinh tế của móng bè cọc cũng được trình bày bởi Randolph (1994), bên cạnh
bộ phận chính là các cọc, thì bè có khả năng đóng góp một cách đáng kể khả năng
chịu tải trọng của cơng trình. Rõ ràng các cọc phải được thiết kế sao cho khả

năng chịu lực của nó là hồn tồn huy động được khi tải làm việc.
Có nhiều phương pháp được đề xuất để phân tích móng cọc đài bè.
Burland (1995) đề xuất một phương pháp tính đơn giản khi thiết kế móng bè trên
nền cọc, trong đó các cọc được thiết kế để hoạt động như giảm độ lún (lưu ý rằng
phương pháp này chỉ phù hợp với cọc ma sát trong đất sét). Horikoshi et al.
(1999) phát triển một phương pháp để tính tốn giải quyết tổng thể của móng cọc
đài bè. Và những nghiên cứu thêm của Poulos (2000) và Poulos (2001a, 2001b) với
việc áp dụng phương trình Midlin c ủa bán khơng gian đàn hồi vào bài tốn bè cọc
và những thử nghiệm thực tế để phân tích ngược lại bài toán. Phương pháp phần tử
hữu hạn ba chiều (3D-FEM) được áp dụng cho dự đoán của các ứng xử của bè cọc
bởi Reul et al. (2003, 2004), Lisa J. Novak et al. (2005), Ningombam Thoiba
Singh et al. (2008), Phongpat Kitpayuck (2009) và JinHyung Lee et al. (2010).
Máy gia tốc ly tâm được áp dụng thử nghiệm cho dự đoán của các ứng xử của hệ
bè cọc được đề xuất bởi Horikoshi et al. (1996, 1998), Conte et al. (2003) và
Vincenzo Fioravante et al. (2008).
Đề tài “ Phân tích và tính tốn các ứng xử trong móng cọc đài bè ” tiếp tục
hướng nghiên cứu bằng các phương pháp giải tích kết hợp sự hổ trợ của phần mềm
phần tử hữu hạn (Safe v12) được sử dụng để phân tích và tính tốn các ứng xử trong
móng cọc đài bè. Qua đó giúp đọc giả có được cái nhìn cụ thể hơn, rõ ràng hơn và
tổng quát hơn về phương án móng bè trên nền cọc, qua đó ứng dụng rộng rãi trong
việc lựa chọn phương án móng hợp lý tính tốn các cơng trình nhà cao tầng.


[5]

1.2.

KHÁI QT MĨNG BÈ-CỌC

1.2.1. Khái niệm

Móng cọc đài bè hay cịn đư ợc gọi là móng bè trên nền cọc bao gồm hai
thành phần sau:
Bè hay đài cọc có nhiệm vụ liên kết và phân phối tải trọng từ các chân kết
cấu cho các cọc, đồng thời truyền một phần tải trọng xuống đất nền tại vị trí tiếp
xúc giữa đáy bè và đất nền. Bè có thể làm dạng bản phẳng hoặc bản dầm nhằm tăng
độ cứng chống uốn. Chiều dày tối thiểu của bè được xác định theo điều kiện bè bị
chọc thủng do lực tập trung tại chân cột, chân vách, hay do phản lực cọc. Để điều
chỉnh lún khơng đều có thể làm bè với chiều dày thay đổi.
Các cọc làm nhiệm vụ truyền tải trọng xuống nền đất tốt dưới chân cọc thông
qua sức kháng mũi và vào nền đất xung quanh cọc thông qua sức kháng bên. Có thể
bố trí cọc trong đài thành nhóm hay riêng rẽ, bố trí theo đường lối hay bố trí bất kỳ
tuỳ thuộc vào mục đích của người thiết kế, nhằm điều chỉnh lún không đều, giảm áp
lực lên nền ở đáy bè hay giảm nội lực trong bè…

Hình 1.1 - Mơ hình móng bè trên nền cọc
1.2.2. Ưu điểm của móng bè cọc
Móng bè trên nền cọc có rất nhiều ưu điểm so với các loại móng khác, sở dĩ
phải làm móng bè - cọc vì trư ờng hợp đất yếu rất dày, bố trí cọc theo đài đơn hay
băng cọc khơng đủ. Cần phải bố trí cọc trên tồn bộ diện tích xây dựng mới mang
đủ tải trọng của cơng trình, làm tăng kh ả năng chịu tải và giảm lún cho cơng trình.
Hơn nữa móng cọc đài bè sẽ làm tăng độ cứng tổng thể của nền móng bù đắp lại sự
yếu kém của nền đất.
Trong nhiều tài liệu tham khảo cho thấy tầm quan trọng chính là vấn đề khả
năng mang tải trọng đứng, độ lún tổng, độ lún lệch. Nói chung những vấn đề này là
những tiêu chí chính đánh giá trong tiêu chuẩn và cũng đư ợc xem xét đến trong đề
tài này.


[6]


Hình 1.2 - Các cơng trình cao tầng tại Frankfurt
Trong việc đánh giá về tính tiện ích của việc sử dụng móng cọc đài bè, trước
tiên cần phải đánh giá ước lượng qua quy phạm kỹ thuật khả năng mang tải đứng,
tải ngang, giá trị độ lún tổng và độ lún lệch của móng bè độc lập khơng bố trí thêm
cọc. Theo Burland 1995, Randolph 1994, nếu đánh giá riêng móng bè chỉ có khả
năng mang tải đạt yêu cầu mức độ nhỏ, giống như chỉ thiết kế móng bè lý thuyết qui
phạm, cịn cọc được tính tốn chịu hầu hết tải trọng cơng trình. Như vậy nhiệm vụ
đơn thuần của bè chỉ tác dụng giảm bớt một phần rất nhỏ khả năng chịu tải cho cọc.
Song nếu đánh giá chỉ riêng bè đã v ừa đủ hoặc thừa đủ khả năng mang tải, nhưng
không thỏa mãn độ lún tổng hoặc độ lún lệch cho phép, như vậy khả năng phải xem
xét việc bố trí thêm cọc để cọc giữ vai trị giảm bớt lún cho bè.

Hình 1.3 - Quan hệ tải trọng và độ lún trong trường hợp móng bè
có cọc và khơng có cọc.


[7]

1.2.3. Cơ chế làm việc của móng bè cọc
Cơ chế làm việc móng cọc đài bè: đặc điểm nổi bật của móng cọc đài bè là
sự ảnh hưởng tương hỗ giữa đất và kết cấu móng được thể hiện rõ ở hình 1.4 bên
dưới, theo bốn ảnh hưởng sau:
- Sự tương tác giữa cọc và đất;
- Sự tương tác giữa cọc và cọc;
- Sự tương tác giữa đất và móng bè;
- Sự tương tác giữa cọc và móng bè.
.

Hình 1.4 - Sự tương tác lẩn nhau giửa đất, bè và cọc (Katzenbach et al., 2000)
Sơ đồ tính tốn móng cọc đài bè: Móng bè được mơ hình bằng phần tử dầm

hoặc bằng phần tử tấm hoặc cả hai. Móng bè liên kết với các lò xo tư ợng trưng cho
cọc và cho đất tại các điểm nút. Các lò xo tư ợng trưng cho cọc và đất có kể đến ảnh
hưởng tương hỗ giữa bè, đất và cọc.


[8]

1.3.

CÁC QUAN ĐIỂM TÍNH TỐN MĨNG BÈ-CỌC

1.3.1. Quan điểm cọc chịu tải hoàn toàn
Tại nước ta, trong thực hành thiết kế móng cọc đài bè, thường quan niệm
tồn bộ tải trọng cơng trình do các cọc tiếp nhận. Đóng góp của phần đất dưới đáy
bè thường bị bỏ qua, kể cả khi đáy đài tiếp xúc với đất nền tốt. Theo quan niệm này,
các cọc được thiết kế như một nhóm cọc để tiếp nhận hồn tồn tải trọng của cơng
trình mà khơng kể đến sự tham gia chịu tải của nền đất xung quanh dưới đáy bè.
Trong tính tốn, hệ móng bè cịnđ ược tính như móng cọc đài thấp với nhiều giả
thuyết gần đúng như:
-

Tải trọng ngang do nền đất trên đáy đài tiếp nhận.

-

Đài móng tuyệt đối cứng, ngàm cứng với các cọc và chỉ truyền tải trọng
lên các cọc. Do đó, cọc chỉ có chịu kéo hoặc chịu kéo.

-


Cọc trong nhóm cọc làm việc như cọc đơn và chịu toàn bộ tải trọng tiếp
nhận từ đài móng.

-

Khi tính tốn tổng thể móng cọc thì xem hệ móng là một khối móng quy
ước.

Quan điểm trên có thể áp dụng khi thiết kế những nhóm cọc nhỏ, có kích
thước đáy đài khơng đáng kể so với chiều dài cọc. Vì khi ấy vùng ứng suất tăng
thêm trong nền do áp lực đáy đài gây ra nhỏ, ít ảnh hưởng đến sự làm việc của các
cọc. Tuy nhiên, nếu bỏ qua sự làm việc của bè khi thiết kế móng cọc đài bè (có kích
thước đáy đài đáng kể so với chiều dài cọc) sẽ dẫn đến sự mô tả không đúng sự
phân phối tải trọng lên các cọc và độ lún của móng.
Tính tốn theo quan điểm này có ưu điểm là đơn giản, thiên về an tồn và
được hướng dẫn chi tiết trong các tài liệu về nền móng cơng trình hiện nay. Độ lún
của móng tính theo phương pháp này cho kết quả lớn, vì thế sử dụng nhiều cọc và
có thường có hệ số an toàn cao, chưa phát huy được hết sức chịu tải của kết cấu.
Như vậy, ta thấy đây là quan điểm thiết kế rất thiên về an tồn, vì thực tế đài có tiếp
nhận và truyền một phần tải trọng xuống đất nền.
1.3.2. Quan điểm bè chịu tải hoàn toàn
Bè được thiết kế để chịu phần lớn tải trọng lên móng. Các cọc chỉ tiếp nhận
một phần nhỏ của tổng tải trọng, được bố trí hợp lý với mục đích chính là giảm độ
lún lệch cho cơng trình. Trường hợp thiết kế chỉ sử dụng móng bè để chịu tải trọng
cơng trình mà khơng thỏa mãn u cầu bền vững hoặc biến dạng đất nền lún nhiều


[9]

hoặc lún chênh lệch q lớn, thì địi hỏi thiết kế phải bố trí tăng cường thêm cọc để

giảm lún cho móng bè. Để tận dụng khả năng mang tải móng bè với độ lún tổng và
độ lún lệch đạt đến giới hạn thì tại vị trí móng bè bị lún quá giới hạn phải bố trí
thêm cọc với số lượng giới hạn tối thiểu.
1.3.3. Quan điểm bè - cọc đồng thời chịu tải
Theo quan điểm này, hệ kết cấu móng bè - cọc đồng thời làm việc với đất
nền theo một thể thống nhất, xét đến đầy đủ sự tương tác giữa các yếu tố đất - bè cọc. Ở đây, các cọc ngoài tác dụng giảm lún cho cơng trình, cịn phát huy hết được
khả năng chịu tải, do đó cần ít cọc hơn, chiều dài cọc nhỏ hơn. Khi cọc đã phát huy
hết khả năng chịu tải, thì một phần tải trọng cịn lại sẽ do phần đất bên dưới bè
(xung quanh cọc) gánh chịu và làm việc như móng bè trên nền thiên nhiên.
Trong quan điểm này, độ lún của cơng trình thư ờng lớn hơn so với quan
điểm cọc chịu tải hoàn toàn nhưng về tổng thể, nó vẫn đảm bảo nằm trong quy định
với một hệ số an tồn hợp lý, do đó quan điểm tính tốn này cho hiệu quả kinh tế tốt
hơn so với quan điểm đầu. Tuy nhiên, q trình tính tốn cần sử dụng các mơ hình
phức tạp hơn, do đó hiện nay quan điểm này chưa được phổ biến rộng rãi.
Randolph (1994) đã đưa ra ba lý thuy ết thiết kế khác nhau đối với móng bè
trên nền cọc như sau:
- Phương pháp đơn giản: cọc được thiết kế để chịu phần lớn tải trọng, trong
khi bè tham gia hổ trợ để đạt sức chịu tải cực hạn.
- Phương pháp “creep piling”: cọc được thiết kế hoạt động khi từ biến xảy ra
đáng kể, thường là khoảng 70 - 80% sức chịu tải cực hạn, cọc làm giảm sự tương
tác giữa bè và đất dưới áp lực tiền cố kết.
- Kiểm soát độ lún lệch: cọc được thiết kế để làm giảm độ lún lệch trong bè
chứ khơng có tác dụng giảm độ lún tổng của cơng trình.
1.3.4. Nhận xét
Quan điểm thiết kế thứ nhất thiên về an toàn, nhưng khơng kinh tế nên áp
dụng khi cơng trình có yêu cầu cao về khống chế độ lún. Quan điểm thiết kế thứ
hai, móng bè trên nền thiên nhiên là phương án kinh tế nhưng độ lún của bè là rất
lớn và thường nền đất không đủ sức chịu tải với cơng trình có tải trọng lớn. Quan
điểm thiết kế thứ ba, dung hòa đư ợc các ưu, nhược điểm của hai quan điểm trên,
nên trường hợp cơng trình khơng có yêu cầu quá cao về độ lún, có thể sử dụng để

tăng tính kinh tế.


[10]

CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1.

LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HỆ SỐ NỀN CỦA ĐẤT Knền
PHÙ HỢP
Về cơ bản, khi xây dựng các công trình xây dựng thì kết cấu móng là phần

hết sức quan trọng của cơng trình. Chúng thư ờng đặt trực tiếp trên các nền đất, nền
đá hay nền nhân tạo. Do các nền đất đều có tính đàn hồi nên người ta gọi tên chúng
là móng trên nền đàn hồi. Khi giải bài tốn móng trên nền đàn hồi người ta thường
phải sử dụng các giả thuyết về nền. Mỗi giả thuyết mơ phỏng khái qt về các đặc
tính chung của nền, từ đó đưa ra các lời giải tương ứng. Cho đến nay đã có rất nhiều
các giả thuyết khác nhau về nền nhưng giả thuyết Winkler được dùng nhiều hơn cả.
Ông đã giả thuyết nền biến dạng đàn hồi cục bộ. Điều đó cho phép coi nền đàn hồi
gồm các lị xo khơng liên quan với nhau và cường độ phản lực của đất tại mỗi điểm
tỉ lệ bậc nhất với độ lún đàn hồi tại điểm đó thơng qua hệ số nền đàn hồi K. Đó là
điều không dễ dàng để xác định giá trị Knền này bởi vì nó khơng phải là duy nhất
cho từng loại đất, như được đề cập đến trong một số sách kỹ thuật về nền móng.
Thơng thường, trong thực tế các móng cơng trìnhđư ợc đặt trên nền đất thường là
khơng đồng chất hoặc có nhiều lớp với chiều dày và hệ số nền khác nhau. Vì vậy
cần tìm ra một hệ số nền để ứng xử cho phù hợp với từng điều kiện chất đất cụ thể
là một việc làm hết sức cần thiết.
Từ cơng thức tính độ cứng của lò xo:
K=


P
S

(kg/m, kN/m);

(2.1)

Ứng dụng trong đất nền: quan hệ áp lực p trên bàn nén và độ lún S khi chịu
tải cho bởi đường cong trong phạm vi tuyến tính:
Cz =

p
S

(kN/m3);

(2.2)

p.Fm
S

(kN/m3);

(2.3)

được gọi là hệ số nền:
Kz =

Cơ sở lý thuyết tính tốn ở nội dung này là nghiên cứu tính tốn hệ số nền

của đất theo các cơng thức giải tích khác nhau. Sau đó tiến hành so sánh các giá trị
vừa tính được với kết quả tính tốn theo kết quả thí nghiệm bàn nén hiện trường để