I. Giới thiệu
Hệ số phản lực nền ngang ( Horizontal subgrade modulus) là một thông số quan trọng của nền đất để xác định hệ số spring của đất trong mô hình tính toán kết cấu.Hiện nay có nhiều công thức tính toán hệ số phản lực nền ngang của đất của Brom, Bowl, Terzaghi, tiêu chuẩn Nhật Bản... Trong bài viết này, tôi xin giới thiệu một cách tính hệ số phản lực nền ngang của đất theo tiêu chuẩn Việt Nam 10304-2014- Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc được viết dựa theo tiêu chuẩn Snip 1985 và Snip 2003 của Nga.
II. Công thức tính
Khi mô hình móng cọc làm việc đồng thời với đất nền, người ta coi hệ cọc làm việc như dầm trên nền đàn hồi. Trong đó đất bao quanh cọc được xem như trường đàn hồi biến dạng đàn hồi tuyến tính đặc trưng bởi hệ số nền Cz, tính bằng kN/m3, tăng dần theo chiều sâu.
Hệ số nền của đất trên thân cọc Cz, được xác định như sau:
Cz = k.Z/gc
Trong đó k là hệ số tỷ lệ, tính bằng kN/m4 đặc trưng bởi đất xung quanh cọc
z là độ sâu của tiết diện cọc trong đất, tại nơi xác định hệ số nền, được tính từ mặt đất với móng cọc đài cao, tính từ đáy đài nếu móng cọc đài thấp.
gc Là hệ số điều kiện làm việc ( =3 nếu cọc làm việc độc lập)
Ngoài ra các bạn cũng có thể tính toán hệ số phản lực nền ngang và download tài liệu tính theo bài báo khoa học của nước ngoài mà tôi đã đề cập ở bài tính toán hệ số spring trước.
Link download TCVN 10304-2014
Link Download tiêu chuẩn Snip85-Nga
Link download tiêu chuẩn Snip 2003-Nga
Hi admin, về cái tính hệ số Spring theo TCVN 10304 này có vài điểm thắc mắc:
ReplyDelete1. Hệ số gamma c lấy bằng 3 nếu có làm việc độc lập, vậy nếu trường hợp có 1 hàng cọc (mố trụ dẻo) thì lấy bằng bao nhiêu? Trường hợp bộ có 2 hàng cọc trở lên thì sao?
2. Về hệ số nền k cho mỗi loại đất biến thiên là rất lớn, vậy có căn cứ nào xác thực hơn để xác định k hay không?
3. Mình muốn tính độ cứng chống xoay của cọc thì sao.
Mong Admin phản hồi để cùng làm rõ. Thanks!
Trả lời thắc mắc của bạn như sau:
Delete1,Về hệ số gc:
Trong tính toán cọc chịu tải trọng ngang, người ta xem xét hai giai đoạn làm việc của cọc:
Giai đoạn 1: Đất quanh cọc được xem xét làm việc trong môi trường biến dạng tuyến tính.
Giai đoạn 2:Một vùng cân bằng tới hạn(vùng dẻo) biến dạng ở phần phía trên của đất quanh cọc.
Cọc nằm trong nhiều hàng cọc trong móng với bệ cọc tựa trên đất trong các vùng không động đất phải được thiết kế xét đến khả năng phát triển 2 giai đoạn trạng thái biến dạng và ứng suất của đất. Cọc phải được thiết kế bằng phương pháp tính toán 2 bước với hệ số làm việc gc =1. Còn việc tính toán 1 bước phải được thực hiện vói tất cả các trường hợp khác với hệ số làm việc gc=3. Như vậy trường hợp nhiều hàng cọc thì bạn phải lấy gc =1 và phải tính toán 2 giai đoạn. còn với 1 hàng cọc thì gc=3.
2. Về hệ số nền Cz(kN/m3): Hệ số nền tính toán dựa vào hệ số tỷ lệ K(kN/m4) có trong bảng tra biến thiên lớn là do tiêu chuẩn đang sử dụng bảng tra của tiêu chuản Snip 1985. Hiện nay theo tiêu chuẩn Snip 2003 thì khoảng biến thiên của hệ số nền đã thu hẹp lại khá nhiều.Tuy vậy mức độ biến thiên cũng khá lớn.Bạn nên tính toán hệ số nền theo một số công thức của nước ngoài khác và đối chứng độ sai lệch( download tài liệu đính kèm trong bài viết tính toán spring trong mô hình cầu mà tôi đã đăng trong blog trước).Tuy vậy tôi cũng khuyến cáo bạn không nên sử dụng cách tính spring theo hệ số nền này vì nó vẫn không được chính xác.Để tính toán chính xác spring ngang khai báo dọc theo chiều dài cọc bạn phải sử dụng đường cong P-y. Khi ấy sự làm việc của cọc và đất là phi tuyến và các hệ số spring khi ấy mới mô tả chính xác sự làm việc đồng thời đất và cọc.Trong các dự án lớn của nước ta cũng đã sử dụng các hệ số spring này (có thể kể đến Cầu Mỹ Thuận..). Và Hiện nay Mỹ đã nghiên cứu gần như hoàn thiện về đường cong P-y trong các loại đất khác nhau.Bạn có thể sử dụng để mô hình tính toán.
3. Về tính toán độ cứng chống xoay của cọc:Khi bạn mô hình cả cọc thì dạng mô hình phổ biến nhất hiện này Mỹ vẫn dùng là mô hình các spring ngang dọc theo các cọc, spring đứng+ ngang tại mũi cọc và spring đứng tại dọc các đốt cọc ( chính là EJ).Vì vậy không nhất thiết bạn phải tính toán độ cứng chống xoay.
Còn nếu bạn không mô hình hệ cọc mà chỉ mô hình bệ cọc và khai báo ma trận độ cứng của bệ móng thì bạn có thể dùng phần mềm FB Pier để tính hoặc dùng Midas Civil mô hình cả hệ cọc cho các trường hợp P,V,H,M=1 để tính toán ra ma trận độ cứng tương đương tại móng ,khai báo spring ngang đứng như tính theo đường cong p-y và t-z q-z của FWHA.
Rất mong nhận được nhiều sự quan tâm của bạn! Thân ái!
Cho mình hỏi khi mô hình hệ móng cọc trong Midas thì xuất ra ma trận độ cứng như thế nào ạ. Thank
Deletekhai báo spring ngang đứng như tính theo đường cong p-y và t-z q-z của FWHA. ad có thể cho em xin tài liệu này được không ạ
ReplyDelete