Nền san hô và sự làm việc của cọc trong nền san hô

Bộ giáo dục và đào tạo bộ quốc phòng
Học viện kỹ thuật quân sự



Nguyễn Thái Chung





Nền san hô và sự làm việc của cọc
trong nền san hô




Chuyên ngành: Cơ học kỹ thuật
Mã số: 62.52.02.01


Tóm tắt luận án tiến sỹ kỹ thuật







Hà nội - 2006

các công trình đã công bố
1. Phạm Tiến Đạt, Nguyễn Thái Chung, (2002), Tính dầm composite lớp
trên nền đàn hồi hai hệ số, Tạp chí Khoa học và Kỹ thuật số 102, tr 58 -
64, Học viện Kỹ thuật quân sự.
2. Hoàng Xuân Lợng, Nguyễn Thái Chung, Phạm Tiến Đạt, (2003), Nghiên
cứu sự giảm ứng suất do hiện tợng từ biến, Tạp chí Khoa học và Kỹ thuật
số 105, tr 92 - 98, Học viện Kỹ thuật quân sự.
3. Hoàng Xuân Lợng, Nguyễn Thái Chung, Phạm Tiến Đạt, (2003), Đặc
điểm địa chất công trình theo chiều sâu của nền san hô tại đảo Song Tử
Tây, Tuyển tập báo cáo Hội thảo khoa học Công trình và Địa chất biển, tr
131 - 136, Đà Lạt 23-26/7/2003.
4. Hoàng Xuân Lợng, Nguyễn Thái Chung, (2004), Nghiên cứu thực
nghiệm tính từ biến của san hô thuộc quần đảo Trờng Sa, Tuyển tập
công trình Hội nghị khoa học toàn quốc Cơ học vật rắn biến dạng lần thứ
7, tr 508 513, Đồ Sơn, 27 28/8/2004.
5. Phạm Tiến Đạt, Nguyễn Thái Chung, (2005), Tính toán dao động của tấm
mỏng đặt trên gối đàn hồi, Tạp chí Khoa học và Kỹ thuật số 112, tr 75 -
82, Học viện Kỹ thuật quân sự.
6. Hoàng Xuân Lợng, Nguyễn Thái Chung, Lê Tân, (2005), Nghiên cứu
thực nghiệm xác định tính chất cơ lý của vật liệu san hô và nền san hô,
Tạp chí Khoa học và Kỹ thuật số 110, tr 27 - 36, Học viện Kỹ thuật quân
sự.
7. Phạm Tiến Đạt, Nguyễn Thái Chung, (2005), Nghiên cứu trờng ứng suất
biến dạng của vỏ trụ thoải composite lớp bằng phơng pháp phần tử
hữu hạn, Tạp chí Khoa học và Kỹ thuật số 113, tr 24 - 33, Học viện Kỹ
thuật quân sự.
8. Hoàng Xuân Lợng, Phạm Tiến Đạt, Đặng Văn Mấn, Nguyễn Thái
Chung, (2005), Sự giảm ma sát bên giữa cọc và nền san hô - nguyên nhân

h hỏng công trình móng cọc trong nền san hô, Tuyển tập báo cáo khoa
học Hội nghị khoa học toàn quốc lần thứ ba về Sự cố và h hỏng công
trình xây dựng, tr 223 229, Hà nội, 25/11/2005.
9. Hoàng Xuân Lợng, Phạm Tiến Đạt, Nguyễn Thái Chung, (2005), Nền
san hô - các đặc trng phục vụ xây dựng công trình, Tuyển tập công trình
Hội nghị khoa học về công trình biển DKI lần thứ 2, tr 56 - 75, Hà nội,
2005.
10. Hoàng Xuân Lợng, Nguyễn Thái Chung, Phạm Tiến Đạt, (2006), Tính
chất cơ lý của san hô và nền san hô vùng quần đảo Trờng Sa, Tạp chí
Khoa học và Công nghệ biển, 1(T.6) 2006, tr 41 - 53, Hà nội.
11. Nguyen Thai Chung, Hoang Xuan Luong, Pham Tien Dat, (2006), Study
of interaction between pile and coral foundation, National Conference of
Engineering Mechanics and Automation, pp. 35-44.


Công trình đợc hoàn thành tại:
Học viện kỹ thuật quân sự





Ngời hớng dẫn khoa học:
1. GS.TS. Hoàng Xuân Lợng
2. PGS.TS. Phạm Tiến Đạt



Phản biện 1: GS.TSKH Nguyễn Tiến Khiêm
Viện Cơ học

Phản biện 2: GS.TS Nguyễn Văn Lệ
Trờng Đại học Thuỷ lợi
Phản biện 3: PGS.TS Phạm Ngọc Nam
Bộ T lệnh Công binh


Luận án sẽ đợc bảo vệ trớc Hội đồng chấm luận án cấp Nhà nớc
họp tại Học viện Kỹ thuật quân sự



vào hồi giờ ngày tháng năm



Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Th viện Học viện Kỹ thuật quân sự.
- Th viện Quốc gia.


1
Mở đầu
Tính cấp thiết của đề tài:
Các đảo ngoài khơi của Việt Nam phần lớn đều là các đảo san hô
phân bố theo cụm. Các cụm này có nhiệm vụ trấn giữ đờng biên giới
biển, góp phần to lớn trong việc giữ vững nền an ninh quốc phòng và
công cuộc xây dựng nền kinh tế quốc dân.
Hiện tại, nhu cầu xây dựng, gia cố các công trình biển đảo nhằm góp
phần bảo vệ chủ quyền và phát triển kinh tế trong vùng lãnh hải thiêng
liêng của Tổ quốc là rất lớn. Song, để đáp ứng ngày càng tốt hơn nhu cầu

trên cần phải có những nghiên cứu thật nghiêm túc đối với san hô theo
từng chuyên ngành riêng biệt, đặc biệt là nghiên cứu về tính chất cơ lý
hiểu rõ về san hô và nền san hô phục vụ việc xây dựng các công trình
biển, đảo là một công việc hết sức có ý nghĩa, góp phần phục vụ phát
triển nền kinh tế quốc dân và an ninh quốc phòng. Các công trình biển
đảo đợc xây dựng đã đáp ứng đợc phần lớn nhu cầu trớc mắt và quá
khứ, nhng các công trình này do ít về số lợng, chất lợng giảm theo
thời gian nên khó đáp ứng đợc nhiệm vụ và nhu cầu ngày càng lớn
trong tơng lai. Đặc biệt đối với các công trình đợc xây dựng trên nền
san hô, do còn cha hiểu biết đầy đủ về nền san hô khi thiết kế và xây
dựng, nên dẫn đến một số công trình đã bị h hỏng và hiệu quả cha cao.
Với mong muốn góp một phần mình vào công cuộc xây dựng, phát
triển nền kinh tế quốc dân và an ninh quốc phòng, tác giả lựa chọn đề tài
Nền san hô và sự làm việc của cọc trong nền san hô làm nội dung
nghiên cứu.
Nội dung và mục đích nghiên cứu của luận án:
- Giới thiệu, phân tích tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài
nớc về tính chất cơ lý của san hô và nền san hô theo quan điểm xây
dựng công trình.
- Trình bày đặc điểm phân bố và cấu trúc của san hô quần đảo
Trờng Sa.
- Xác định các tính chất cơ lý của san hô và các thông số động lực
học của nền san hô.
- Xây dựng mô hình, phơng pháp giải bài toán tơng tác giữa cọc
đơn và nền san hô.
- Nghiên cứu ảnh hởng của một số yếu tố đến sự làm việc của cọc
trong nền san hô.
Đối tợng, phạm vi nghiên cứu của luận án:
- Cấu trúc của nền san hô khu vực Trờng Sa.
- Nghiên cứu về tính chất cơ lý của san hô ở một số đảo thuộc quần

đảo Trờng Sa, nh
: đảo Trờng Sa Lớn, Trờng Sa Đông, Song Tử Tây,
An Bang và Nam Yết.


2
- Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu về tính chất cơ lý, tiến hành
nghiên cứu giải bài toán tơng tác giữa cọc đơn và nền san hô. Khảo sát
một số yếu tố ảnh hởng đến khả năng làm việc của cọc trong nền san
hô.
Phơng pháp nghiên cứu:
Kết hợp việc nghiên cứu lý thuyết với phơng pháp thực nghiệm. Bài
toán tơng tác cọc đơn và nền san hô đợc giải quyết bằng phơng pháp
phần tử hữu hạn, có sử dụng phần tử tiếp xúc.
Những đóng góp mới của luận án:
1. Phân tích, đánh giá tình hình nghiên cứu về san hô và nền san hô
theo quan điểm xây dựng công trình, về việc giải quyết bài toán tơng
tác giữa công trình nói chung và giữa cọc nói riêng với nền san hô.
2. Xây dựng quy trình thí nghiệm xác định các tính chất cơ lý của
san hô và các thông số động lực học của nền san hô. Lần đầu tiên có
đợc bộ số liệu mới, tơng đối đầy đủ về địa chất công trình, đặc trng
cơ lý của san hô và các thông số động lực học của nền san hô một số đảo
thuộc quần đảo Trờng Sa nhằm làm số liệu đầu vào phục vụ việc thiết
kế tiền khả thi các công trình xây dựng trên nền san hô.
3. Đề xuất mô hình và phơng pháp giải, tiến hành giải bài toán
tơng tác giữa cọc đơn với nền san hô, khảo sát một số yếu tố ảnh hởng
đến sự làm việc của cọc trong nền san hô.
Cấu trúc luận án:
Luận án gồm: phần mở đầu, bốn chơng và phần kết luận chung
đợc thể hiện trong 143 trang; 75 hình vẽ, ảnh và đồ thị; 33 bảng biểu.

Mở đầu: Nêu tính cấp thiết của đề tài, cơ sở khoa học cho việc lựa
chọn đề tài nghiên cứu.
Chơng 1: Tổng quan về san hô và các phơng pháp nghiên cứu lý
thuyết và thực nghiệm tính chất cơ lý của san hô và nền san hô.
Chơng 2:
Đặc điểm phân bố và
c
ấu trúc san hô quần đảo Trờng Sa.

Chơng 3: Tính chất cơ lý của san hô và các thông số động lực học
của nền san hô quần đảo Trờng Sa.
Chơng 4: Tơng tác giữa cọc đơn và nền san hô.
Kết luận chung; Danh mục các công trình đã công bố của tác giả;
Tài liệu tham khảo.
Nội dung chính của luận án
Chơng 1:
Tổng quan về san hô và tình hình nghiên cứu
tính chất cơ lý của san hô và nền san hô



3
Trình bày, phân tích tình hình nghiên cứu về san hô, nền san hô
theo quan điểm xây dựng công trình và bài toán tơng tác giữa cọc và
nền san hô của các nhà khoa học trong và ngoài nớc. Các nội dung
nghiên cứu tổng quan đa đến các kết luận sau:
- Nghiên cứu về san hô và nền san hô là một lĩnh vực hết sức phức
tạp và khó khăn nhng có ý nghĩa lớn trong việc phục vụ nền kinh tế
quốc dân và an ninh quốc phòng.
- Các hớng nghiên cứu, đa ra các mô hình và phơng pháp giải sát

với thực tế các bài toán tơng tác giữa công trình nói chung và cọc nói
riêng với nền san hô cho đến nay còn gặp nhiều khó khăn, số lợng cha
phong phú.
Chơng 2:
Đặc điểm phân bố và cấu trúc san hô
quần đảo Trờng Sa
2.1. Sự hình thành của nền san hô
- Nền san hô nói chung và của vùng Biển Đông nói riêng đợc tạo
thành theo các nhịp trầm tích của các rạn san hô (ám tiêu san hô). Nh
vậy sự hình thành của nền san hô gắn chặt với sự hình thành, phát triển
và tàn lụi của các rạn san hô.
- Cơ chế hình thành và phát triển của các rạn san hô có 3 yếu tố
chính:
+ Về mặt kiến tạo, đó là cơ chế hoạt động lún chìm từ từ chiếm u
thế của vỏ trái đất.
+ Về sinh vật tạo rạn (trong đó san hô là chính), đó là cơ chế xây
cao và mở rộng trong điều kiện tự nhiên thuận lợi nh độ sâu, nhiệt độ,
độ muối, nền đáy cứng, vv
+ Về quá trình ngoại sinh và lý hoá, đó là cơ chế xâm thực - bóc
mòn - tích tụ và hoá đá.
- Chu kỳ trầm tích trong nền san hô đợc thể hiện dới dạng các cấu
trúc nhịp gắn chặt với các thời kỳ biển tiến và biển lùi.
2.2. Đặc điểm thạch học san hô
San hô ở khu vực Biển Đông đợc phân ra 3 nhóm và 9 kiểu sau đây:
Nhóm 1
: Nhóm đá san hô gốc, bao gồm 5 kiểu:
- Đá vôi san hô dạng khối đặc sít, cấu trúc sợi mấu, kiến trúc hạt
không đều, hoá đá mạnh.
- Đá vôi san hô dạng khung xơng lấp đầy có cấu tạo khảm da báo,
kiến trúc sợi, tinh thể và hạt, hoá đá trung bình.

- Đá vôi san hô khung xơng hình toả tia đồng tâm, kiến trúc sợi -
vi hạt, độ rỗng thấp.
- Đá vôi san hô dạng khung xơng, nền khung xơng có kiến trúc
vi tinh, ẩn tinh và sợi ẩn tinh, độ rỗng lớn đang đợc lấp đầy bởi vật liệu
hỗn hợp canxit, vụn san hô và ôxit sắt (Fe
2
O
3
.nH
2
O).


4
- Đá vôi san hô ẩn tinh - vi hạt dạng khối đặc sít, giàu tảo lục.
Nhóm 2
: Nhóm đá vôi san hô vụn cơ học gắn kết chắc, liên quan đến
hoạt động của sóng và quá trình gắn kết ngoại sinh.
Nhóm 3
: Đá vôi san hô vụn cơ học bở rời và gắn kết yếu, gồm 3 kiểu:
- Đá vôi san hô vụn gắn kết yếu.
- Trầm tích vụn san hô hiện đại.
- Trầm tích san hô vụn chứa hạnh nhân silic, kích thớc lớn.
2.3. Phân bố san hô khu vực Trờng Sa
2.3.1. Phân bố theo chiều rộng
San hô khu vực Trờng Sa phân bố theo cụm, bao gồm 7 cụm sau:
- Ba cụm phía Bắc, gồm: Cụm Song Tử, Cụm Loại Ta, Cụm Thị Tứ.
- Hai cụm ở phía Nam, gồm: Cụm Sinh Tồn, Cụm Nam Yết.
- Một cụm phía Đông, là: Cụm Bình Nguyên.
- Một cụm phía Tây Nam, là: Cụm Trờng Sa.

2.3.2. Phân bố theo chiều sâu

Qua nghiên cứu các lỗ khoan sâu, đặc biệt theo chiều sâu của lỗ khoan
51,2m (Hình 2.5) tại đảo Song Tử Tây cho thấy nền san hô là nền phân lớp,
theo chiều sâu mũi khoan này, đất đá san hô có thể phân thành 9 lớp.

Hình 2.5. Trụ cắt lỗ khoan 51,2m tại đảo Song Tử Tây
Trong nền san hô ở phần nông có cấu trúc nhịp theo phơng thẳng
đứng. Nh đối với lỗ khoan 51,2m nêu trên cho thấy có thể chia thành 3
nhịp nh sau:
- Nhịp 1: Xác định từ lớp số 1 đến lớp số 5
- Nhịp 2: Xác định từ lớp số 6 đến lớp số 7
- Nhịp 3: Xác định từ lớp số 8, lớp số 9 trở xuống


5
Kết luận chơng 2
1. Trên cơ sở nghiên cứu, phân tích các tài liệu trong và ngoài nớc,
đã xây dựng bức tranh tổng quát về quá trình hình thành và sự phát triển
của san hô khu vực quần đảo Trờng Sa.
2. Trình bày chi tiết và có hệ thống về sự phân bố san hô khu vực
Trờng Sa. Qua phân tích kết quả các mẫu đất, đá san hô tại lỗ khoan
51,2m, cho thấy tính phân lớp là đặc trng cơ bản của sự phân bố san hô
theo chiều sâu.
3. Nghiên cứu và hệ thống hoá đặc điểm địa chất công trình của san
hô và nền san hô khu vực quần đảo Trờng Sa. Phân tích quan hệ giữa
các yếu tố ảnh hởng đến các đặc tính cơ lý của san hô, phân tích sự ảnh
hởng lẫn nhau của các yếu tố, nh: quá trình hình thành, cấu trúc thạch
học, loại san hô, vv
4. Mặc dù các kết quả nghiên cứu còn cha thật phong phú, song

cho phép định hớng trong việc nghiên cứu về mặt cơ học và tính toán
các kết cấu công trình làm việc trong và trên nền san hô phục vụ an ninh
quốc phòng và nền kinh tế quốc dân.
Chơng 3:
Tính chất cơ lý của san hô và các thông số
động lực học của nền san hô quần đảo Trờng Sa
3.1. Các đặc trng cơ lý cần nghiên cứu
Cờng độ kháng nén, mô đun đàn hồi; hệ số Poisson; hệ số biến
mềm; độ hút nớc; độ rỗng; khối lợng thể tích; khối lợng riêng;
đặc trng động lực học của nền san hô; tính từ biến; hệ số ma sát
giữa san hô với một số vật liệu khác; cờng độ lực ma sát giữa cọc
và nền là các đặc trng cơ lý cần xác định khi nghiên cứu về san hô.
3.2. Phơng pháp xác định
3.2.1. Khoan thăm dò và lấy mẫu thí nghiệm
Công tác khoan thăm dò và lấy mẫu san hô để thí nghiệm đợc
thực hiện tại các đảo san hô thuộc Quần đảo Trờng Sa (Đảo Song Tử
Tây, Trờng Sa Lớn, Trờng Sa Đông, Nam Yết và An Bang), các số liệu
thu đợc thể hiện trong bảng 3.1.
Bảng 3.1. Số liệu khảo sát, lấy mẫu
Tổng số mẫu
TT Tên Đảo
Tổng số mét
khoan
Cát, san
hô vụn
San hô
tảng
1 Song Tử Tây 253,6 30 50
2 Trờng Sa Lớn 236,0 73 36
3 Trờng Sa Đông 207,6 23 34

4 Nam Yết 209,8 06 31
5 An Bang 100,2 07 25


6
3.2.2. Thí nghiệm ngoài hiện trờng
Mục đích xác định ma sát giữa cọc và nền san hô; hệ cọc - nền;
truyền sóng trong môi trờng cát san hô; hệ số ma sát giữa bê tông,
thép và nền san hô.
3.2.3. Thí nghiệm trong phòng
Thí nghiệm đợc thực hiện tại các phòng thí nghiệm: Sức bền vật
liệu - Học viện Kỹ thuật quân sự; Trung tâm phân tích thí nghiệm địa
chất - Cục địa chất khoáng sản, Liên đoàn Vật lý địa chất Bộ Công
nghiệp; Trung tâm t vấn ứng dụng khoa học Địa chất và Công trình
giao thông - Thành phố HCM. Trên các loại thiết bị, máy thí nghiệm
chuyên dùng đạt tiêu chuẩn thiết bị thí nghiệm hiện đại.
3.2.4. Nghiên cứu lý thuyết
Nghiên cứu, đa ra quy trình thí nghiệm và phơng pháp xử lý số
liệu thí nghiệm đối với vật liệu san hô và nền san hô.
3.3. Thí nghiệm xác định các đặc trng cơ lý của san hô và nền san hô
3.3.1. Kết quả một số tính chất cơ lý của san hô
Sau khi phân tích, xử lý số liệu thí nghiệm, tác giả thu đợc kết quả
tổng hợp một số tính chất cơ lý của các lớp đất đá san hô và đồ thị đặc
trng cơ học thể hiện nh trên bảng 3.2, hình 3, 4 và 5.
Bảng 3.2. Một số tính chất cơ lý của các lớp đất đá san hô
Khối lợng
thể tích g/cm
3
]
Cờng độ kháng

nén [N/cm
2
]
Đảo Lớp
Khô B.hoà
K.lợng
riêng
[g/cm
3
]
Khô B.hoà
Hệ số
mềm
hoá
Cát s.hô 1,249 1,317 2,275
Song
Tử Tây
San hô
khối
1,969 2,229 2,442 114,82 84,40 0,87
Cát s.hô 1,463 1,671 2,807
Trờng
Sa Lớn
San hô
khối
2,062 2,257 2,505 119,75 85,73 0,88
Cát san
hô
1,789 2,004 2,786
Cành,

cát sạn
1,623 1,929 2,656
Trờng
Sa
Đông
San hô
khối
1,798 2,019 2,607 32,8 27,67 0,826
Cát san
hô
1,253 1,290 2,720
San hô
cành
mềm
1,846 2,126 2,330 6,580 4,960 0,870
Nam
Yết
San hô
khối
1,980 2,227 2,453 102,66 71,530 0,870
Cát san
hô
1,616 1,902 2,726
An
Bang
San hô
khối
1,884 2,020 2,573 28,18 24,78 0,872

7

a, Đảo Trờng Sa Lớn b, Đảo Song Tử Tây

c, Đảo Trờng Sa Đông b, Đảo Nam Yết
Hình 3.4. Đồ thị đặc trng của san hô các đảo ở trạng thái khô
3.3.2. Hệ số ma sát giữa san hô và các vật liệu xây dựng khác
- Phơng pháp nghiên cứu: Sử dụng phơng pháp thực nghiệm.
- Kết quả thí nghiệm: Tiến hành thí nghiệm xác định hệ số ma sát
giữa san hô và bê tông, giữa san hô và thép. Sau khi xử lý số liệu thí
nghiệm, tác giả đã xác định đợc hệ số ma sát của san hô và các vật liệu
trên nh trong bảng 3.12 và 3.13.
Bảng 3.12. Hệ số ma sát giữa san hô và bêtông
TT Loại san hô Hệ số ma sát f
ms

Bề mặt khô Bề mặt ớt
1 Kiểu cát kết
0,634 0,633
Trợt dọc thớ 0,578 0,549
2 Có thớ
Trợt ngang thớ 0,738 0,663
Bảng 3.13. Hệ số ma sát giữa san hô và thép
Loại san hô Hệ số ma sát
Bề mặt khô Bề mặt ớt
Kiểu cát kết
0,383 0,341


8

Để an toàn trong việc sử dụng, tác giả đề nghị lấy hệ số ma sát
trợt nhỏ nhất cho việc tính toán thiết kế, cụ thể:
- Hệ số ma sát trợt giữa san hô và bêtông: f
ms
= 0,549
- Hệ số ma sát trợt giữa san hô và thép : f
ms
= 0,341
3.3.3. Ma sát giữa cọc và nền san hô
3.3.3.1. Lực ma sát tĩnh phân bố giữa cọc đơn với thềm san hô
- Mục đích: Xác định cờng độ lực ma sát tĩnh giữa cọc vật liệu
thép có tiết diện tròn và tiết diện chữ nhật với thềm san hô;
- Phơng pháp nghiên cứu: Nghiên cứu lý thuyết về ma sát cọc -
nền và lý thuyết thực nghiệm cơ học, tiến hành thí nghiệm tại hiện
trờng có nền san hô và trong phòng thí nghiệm để xác định các đại
lợng cần nghiên cứu.
a) Thí nghiệm tại đảo Song Tử Tây:
Tiến hành thí nghiệm tại đảo Song Tử Tây trên ba loại cọc thép:
86mm, 32mm, chữ nhật (chu vi 28,6cm). Dùng lực kế chuẩn xác
định lực nhổ cọc P
n
, sử dụng công thức xác định cờng độ lực ma sát, kết
quả thí nghiệm sau xử lý thể hiện nh trong bảng 3.14
Bảng 3.14. Kết quả cờng độ lực ma sát giữa cọc và nền san hô
Loại cọc
S
0
TB
[cm]
Q[kG] h

n
[cm] P
n
[N]
ms
[N/cm
2
]
Tròn 86 27 16 38,3 1909 1,68
Tròn 32 5 5 60 970 1,52
Chữ nhật 28,6 18 40 2008 1,60
b) Thí nghiệm tại phòng thí nghiệm:
- Mẫu thí nghiệm: Các tảng san hô lấy từ đảo về, khoan lỗ đờng
kính 60mm và cọc thép tiết diện ngang hình tròn đờng kính 63,5mm.
- Máy thí nghiệm: Là máy sinh lực vạn năng WEW-300C, xử lý và
hiển thị số, đạt tiêu chuẩn thiết bị thí nghiệm do Cục tiêu chuẩn đo lờng
VN cấp chứng nhận. Mô hình thí nghiệm thể hiện trên hình 3.8.

Hình 3.8. Mô hình thí nghiệm xác định cờng độ lực ma sát
giữa cọc và nền san hô tại PTN


9
Kết quả cờng độ lực ma sát trung bình
ms

sau khi đã xử lý thể hiện
trong bảng 3.15.
Bảng 3.15. Kết quả cờng độ lực ma sát giữa cọc thép và san hô
tại phòng thí nghiệm

Loại san hô Cát kết Dọc thớ Ngang thớ Mịn
ms

[N/cm
2
] 5,43 5,28 11,00 12,90
Nhận xét: Cờng độ lực ma sát tĩnh giữa cọc và nền san hô phụ thuộc
vào các yếu tố: Tiết diện ngang của cọc, loại san hô, chiều sâu đóng cọc.
Để an toàn cho thiết kế, thi công và sử dụng, tác giả kiến nghị lấy cờng
độ lực ma sát tĩnh giữa cọc thép và nền san hô là:
min
= 1,52N/cm
2
.


3.3.3.2.
Sự thay đổi cờng độ lực ma sát giữa cọc và nền san hô chịu tải
trọng ngang chu kỳ:
- Mục đích: Xác định sự thay đổi cờng độ lực ma sát
ms
giữa cọc
thép, tiết diện tròn (86mm) và tiết diện chữ nhật với nền san hô chịu tải
trọng điều hoà theo phơng ngang tác dụng tại đầu cọc.
- Phơng pháp nghiên cứu: Sử dụng phơng pháp thực nghiệm, tiến
hành thí nghiệm tại hiện trờng, xử lý số liệu và đa ra kết quả.
a) Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm: Cọc thép, búa đóng cọc, máy tạo lực
điều hoà, lực kế chuẩn. Mô hình thí nghiệm nh hình 3.11.

Hình 3.11. Mô hình thí nghiệm nghiên cứu sự thay cờng độ lực ma sát

Cờng độ lực ma sát danh nghĩa sau một số chu kỳ đợc xác định
theo biểu thức:
0
n
tx
k
tx
ms
ms
dL
Q)t(P
S
QP
S
)t,(F


=

=

= (3.40)
b) Thí nghiệm và kết quả đạt đợc:
Tiến hành thí nghiệm tại đảo Song Tử Tây, sau khi xử lý, kết quả thí
nghiệm thể hiện trong bảng 3.16.


10
Bảng 3.16. Cờng độ lực ma sát giữa cọc và nền san hô

Quan hệ cờng độ lực ma sát với tần số của tải trong tác dụng
s
với
thời gian t tác dụng tải đợc thể hiện trên các đồ thị hình 3.12 và 3.13.

Hình 3.12 (t = 30phút) Hình 3.13 (= 20Hz)
Hình 3.12. Quan hệ giữa cờng độ lực ma sát với số tần số tải tác dụng
Hình 3.13. Quan hệ giữa cờng độ lực ma sát với thời gian tải tác dụng
Nhận xét: Qua kết quả nghiên cứu về ma sát đã trình bày cho thấy:


11
- Lực ma sát giữa cọc và nền phụ thuộc vào hình dạng tiết diện cọc,
loại san hô và chiều sâu đóng cọc.
- Lực ma sát giữa cọc và nền san hô nói chung là rất nhỏ, khi:
t = 0 thì
ms
= 1,52N/cm
2
.
- Lực ma sát giảm theo thời gian và phụ thuộc vào tần số lắc ngang
của cọc. Vì vậy, với thời gian khá lớn, dới tác dụng của sóng biển, ma
sát giữa cọc và nền san hô giảm có thể dẫn đến nhổ cọc khi chịu tải
trọng sóng.
3.3.4. Tính từ biến của san hô
Từ đờng cong thực nghiệm, với giả thiết quy luật từ biến theo
thuyết già hoá, sẽ xác định đợc các hằng số từ biến a và n trong mô
hình từ biến ở giai đoạn ổn định theo công thức sau:
ta
E

n


+= (3.41)
Qua thí nghiệm, tác giả đã tìm đợc các hằng số từ biến a và n của
san hô nh bảng 3.17.
Bảng 3.17. Giá trị hằng số từ biến (theo thuyết già hoá) của san hô
Tên đảo Hằng số từ biến
Song Tử Tây n = 3,6993 a = 0,001387
Trờng Sa Lớn n = 3,6372 a = 0,001113
Trờng Sa Đông n = 3,7080 a = 0,001413
An Bang n = 3,8103 a = 0,000813
Với các kết quả bảng 3.17, tác giả đã xây dựng đợc hệ thống các
đồ thị sau tác dụng và rão ứng suất, ví dụ nh hình 3.17.

Hình 3.17. Đồ thị sau tác dụng và rão ứng suất của san hô
đảo Trờng Sa Lớn
Nhận xét và kiến nghị:
- Vật liệu san hô có tính từ biến khá rõ rệt, do vậy khi tính toán thiết
kế các công trình làm việc trên, trong nền san hô cần phải kể đến ảnh
hởng của tính từ biến đối với nền để có phơng án hợp lý.


12
- Có thể sử dụng mô hình từ biến của vật liệu san hô các đảo:
Trờng Sa Lớn, Trờng Sa Đông, Song Tử Tây và An Bang thuộc quần
đảo Trờng Sa theo thuyết già hoá, trong đó các hằng số từ biến a và n
có thể lấy trong khoảng:
a = 0,001113 ữ 0,001413; n = 3,6372 ữ 3,8103.
3.3.3. Xác định tốc độ truyền sóng trong cát san hô

- Tốc độ lan truyền sóng dọc (sóng nén):
= EV
p
(3.7)
- Tốc độ lan truyền sóng cắt:
= GV
s
(3.8)
Tác giả đã tổ chức, thực hiện và cùng nhóm nghiên cứu thuộc đề tài
KC.09.08 tiến hành thí nghiệm xác định tốc độ lan truyền sóng cắt trong
môi trờng cát san hô:
- Thí nghiệm tại đảo Song Tử Tây: Thí nghiệm nổ xác định tốc độ lan
truyền sóng trong môi trờng cát san hô (Hình 3.24)

Hình 3.24. Thí nghiệm nổ tại đảo Song Tử Tây
Kết quả sau khi xử lý thu đợc tốc độ lan truyền sóng cắt trong lớp
cát san hô ở bề mặt đảo có thể lấy là 454,58m/s.
- Thí nghiệm tại phòng thí nghiệm: Thí nghiệm đợc thực hiện tại
trờng bắn của Học viện Kỹ thuật quân sự, với bãi thí nghiệm là cát san
hô. Kết quả xác định đợc vận tốc sóng cắt trong cát san hô khi thí
nghiệm trong phòng là 488,2m/s.
3.8. Kết luận chơng 3
1. Do đặc điểm của vật liệu san hô là tính phân tán cao, nên việc xử
lý mẫu thí nghiệm và số liệu sau khi thí nghiệm phải tiến hành theo hai
giai đoạn: xử lý loại bỏ sai số thô và xử lý tinh.
2. Kết quả thí nghiệm sau khi xử lý xác định đợc các tính chất cơ lý
của san hô và nền san hô phục vụ xây dựng công trình, nh: khối lợng
thể tích, khối lợng riêng, cờng độ kháng nén, hệ số mềm hoá, hệ số
Poisson, độ rỗng, môđun đàn hồi, hằng số từ biến (theo lý thuyết già
hoá); cờng độ ma sát tĩnh giữa cọc và nền san hô, sự thay đổi cờng độ

lực ma sát giữa cọc và nền san hô khi có tải trọng ngang điều hoà tác


13
dụng tại đầu cọc; cờng độ lực ma sát và hệ số ma sát giữa san hô và
một số loại vật liệu xây dựng, nh: bê tông, thép; tốc độ lan truyền sóng
cắt trong môi trờng cát san hô tại đảo Song Tử Tây Quần đảo Trờng
Sa.
3. Nền san hô là nền phân lớp, liên kết giữa nền san hô và công trình
là liên kết một chiều. Vật liệu san hô có tính từ biến khá rõ, theo thuyết
từ biến già hoá, các hằng số từ biến a và n của các đảo nghiên cứu trên
có thể lấy: a = 0,001113 ữ 0,001413; n = 3,6372 ữ 3,8103.
4. Các thiết bị thí nghiệm đảm bảo tiêu chuẩn cho nên bộ số liệu thí
nghiệm thu đợc có đủ độ tin cậy và mới, có thể sử dụng làm các thông
số đầu vào cho nhiều bài toán tính toán công trình làm việc trên nền san
hô, nh: tính toán công trình kè chống xói lở đảo, công trình ngầm, giao
thông hào, các công trình nhà ở trên đảo hoặc các công trình dạng móng
cọc, vv mà từ trớc tới nay còn khó khăn.
Chơng 4:
Tơng tác giữa cọc đơn và nền san hô
4.1. Mục đích
Giải bài toán tơng tác giữa cọc đơn và nền san hô theo mô hình bài
toán phẳng có sử dụng phần tử tiếp xúc.
4.2. Tổng quan về mô hình tính tơng tác cọc nền
Một số mô hình đã đợc sử dụng, nh:
4.2.1. Tách cọc khỏi nền, thay thế liên kết cọc nền bằng các gối đàn hồi
4.2.2. Xét sự làm việc đồng thời của cọc với nền
+ Sử dụng phần tử phẳng (biến dạng phẳng, ứng suất phẳng)
+ Sử dụng phần tử khối
4.2.3. Xét theo mô hình liên kết một chiều (dùng phần tử tiếp xúc)

4.3. Mô hình bài toán tơng tác cọc nền san hô
Nghiên cứu và phân tích u, nhợc điểm của các mô hình đã có, với
bài toán cụ thể của luận án, tác giả đề nghị sử dụng mô hình PTHH
(Hình 4.5) với phần tử biến dạng phẳng có sử dụng phần tử tiếp xúc để
giải bài toán tơng tác cọc nền san hô.

Hình 4.5. Mô hình tính tơng tác cọc nền san hô


14
4.4. Các giả thiết của bài toán
1. Cọc đàn hồi, biến dạng tuyến tính, độ cứng, kích thớc, hình dạng
tiết diện ngang và khối lợng riêng không đổi theo chiều dài.
2. Mỗi lớp nền là vật liệu đồng nhất, đẳng hớng, đàn hồi tuyến tính.
Quá trình cọc làm việc, không có hiện tợng tách, trợt giữa các lớp nền.
3. Hệ cọc và nền làm việc trong điều kiện biến dạng phẳng. Liên kết
tiếp xúc giữa cọc và nền san hô là liên kết một chiều.
4. Bỏ qua lực dính giữa nền và cọc. Nguyên nhân của sự giảm ma sát
giữa cọc và nền san hô là do sự giảm áp lực của cọc lên nền thông qua sự
giảm độ cứng của phần tử tiếp xúc.
4.5. Các phơng trình cơ bản
4.5.1. Phần tử tiếp xúc

Hình 4.7. Sơ đồ phần tử tiếp xúc của Goodman (1 ữ 6 - các nút)
[]

=
CACACACA
ABABABAB
CACACACA
ABABABAB
CACACACA
ABABABAB
CACACACA
ABABABAB
t4
L
K
2
se
(4.15)
trong đó:
[]
se
K - ma trận độ cứng phần tử tiếp xúc.
A = (k

- k

)sincos; B = k

sin
2
+ k

cos

2
; C = k

cos
2
+ k

sin
2

với k

, k

đợc xác định bằng thực nghiệm hoặc theo bảng.
4.5.2. Phơng trình cơ bản của hệ và ví dụ tính
4.5.2.1. Bài toán tĩnh học
Phơng trình cân bằng tĩnh học:
{}()
[]
{
}{}
RUUK = (4.33)
trong đó:
{}()
[]
UK là ma trận độ cứng tổng thể của hệ

{}
U là véc tơ chuyển vị nút của hệ trong hệ toạ độ tổng thể

{}
R là véc tơ tải trọng quy nút.
Đây là bài toán phi tuyến. Để giải, tải trọng đợc phân thành cấp và
tiến hành giải lặp, tác giả sử dụng phơng pháp lặp Newton-Raphson, sơ
đồ của phơng pháp đối với hệ một bậc tự do đợc chỉ ra nh hình 4.11.



15

Hình 4.11. Sơ đồ giải lặp theo phơng pháp Newton-Raphson cho hệ
một bậc tự do
Điều kiện hội tụ cho bài toán tĩnh là:
{}
refR
RR
<
(4.39)
hoặc:
{}
refU
)i(
UU <
(4.40)
trong đó:
R
và
U
lần lợt là sai số tải trọng và sai số chuyển vị cho phép

R
ref
và U
ref
lần lợt là giá trị tải trọng và chuyển vị xem xét.
Trên cơ sở lý thuyết của phơng pháp Newton-Raphson, ta có thuật
toán PTHH giải hệ phơng trình phi tuyến (4.33) nh sau:
Trong mỗi bớc tải, tiến hành giải lặp theo các bớc:
1. Tính ma trận độ cứng ban đầu [K
0
] = [K] là tổng của ma trận độ
cứng cọc, nền và phần tử tiếp xúc (xem nh PTHH bình thờng).
2. Xác định bớc tải R, véc tơ tải trọng
{
}
R tơng ứng tải ban đầu
3. Giải hệ phơng trình (4.33) với các số liệu ban đầu.
4. Kiểm tra điều kiện bền về tách và trợt trên mặt tiếp xúc:
- Nếu ()
i
0 (*), cập nhật giá trị độ cứng (k

)
i
10
-5
và (k

)
i

10
-5
,
cập nhật tải trọng, lặp lại từ bớc 1 ( 0 kéo; > 0 nén).
- Nếu




>
ghi
i
)(
0)(
(**) (i chỉ số nút của phần tử tiếp xúc) cập
nhật tải trọng, lặp lại từ bớc 2.
- Nếu



>
>
ghi
i
)(
0)(
(***) , cập nhật giá trị độ cứng (k

)
i

10
-5
, cập nhật
tải trọng, lặp lại từ bớc 1.
5. Kiểm tra điều kiện hội tụ (4.39) và (4.40):
- Nếu thoả mãn thì tiếp tục gia tải, lặp lại từ bớc 1
- Nếu không thoả mãn thì lặp lại từ bớc 2
6. In số liệu tính, kết thúc tính.


16
Ví dụ số
1) Số liệu đầu bài, mô hình bài toán
a, Số liệu vật liệu nền: (Bảng 4.3)
Bảng 4.3. Thông số nền tính toán
Lớp
Chiều dày
(m)
E (N/cm
2
) (kg/cm
3
)
Hệ số ma sát
với thép
1 2 2,8.10
4
0,22 2,5.10
-3
0,21

2 4 2,1.10
5
0,25 2,8.10
-3
0,32
3 4 2,0.10
6
0,25 2,9.10
-3
0,41
4 6 2,6.10
5
0,25 2,0.10
-3
0,47
5 7 2,1.10
4
0,25 2,3.10
-3
0,47
6 7 2,4.10
5
0,25 2,2.10
-3
0,39
b, Số liệu cọc:
Dài 2000 cm;
chiều dài thuộc nền 1500 cm; đờng kính 50 cm;
phơng trục thẳng đứng; E = 2,1.10
7

N/cm
2
;

= 0,3;

= 7,8.10
-3
(kg/cm
3
).
c, Mô hình bài toán:
Mô hình PTHH của bài toán đợc thể hiện nh hình 4.5.
d, Tải trọng tính: F
x
= 1.200.000N; F
y
= 3.000.000N
2) Kết quả tính toán
Sử dụng chơng trình phần mềm TC2005 đã lập, tiến hành giải bài
toán tĩnh, kết qủa thể hiện trên các đồ thị hình 4.14 ữ 4.19 và bảng 4.7.
0
2
4
6
8
10
12
14
16

18
20
-0.4 -0.4 -0.3 -0.3 -0.2 -0.2 -0.2 -0.1 -0.1 -0 0 0.04 0.08 0.12 0.16 0.2 0.24 0.28 0.32 0.36 0.4
Chuyn v theo phng x(m)
Chiu di cc(m)

Hình 4.14. Đờng đàn hồi của cọc


17
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
12.0
13.0
14.0
15.0
16.0
17.0
18.0
19.0

20.0
-0.0200 -0.0180 -0.0160 -0.0140 -0.0120 -0.0100 -0 .0080 - 0.0060 -0.0040 - 0.0020 0.0000
Chuy

n v

nút Uy(m)
Toạ độ đứng c

c(m)

Hình 4.15. Chuyển vị nút u
y
của cọc


Hình 4.16. Chuyển vị đứng U
y
mặt nền khi có và không kể tách, trợt


18

a, b,
Hình 4.17. ứng suất
x
thay đổi theo chiều sâu của nền, mặt cắt đứng
a, Cách cọc 0,5m và 1,0m (bên trái)
b, Cách cọc 0,5m và 1,0m (bên phải)
0

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
-5000 -2000 1000 4000 7000 10000 13000 16000 19 000 22000 25000 28000
Xicma-y(N/cm2)
Toạ độ đứng c

c(m)
0
1
2
3
4

5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
-30000 -27000 -24000 -21000 -18000 -15000 -12000 -9000 -6000 -3000 0
Xicma-y(N/cm2)
Toạ độ đứng c

c(m)

a, b,
Hình 4.18. ứng suất pháp tuyến
y
trên mép trái cọc
a, Trên mép trái cọc
b, Trên mép phải cọc

19

a, b,
Hình 4.19. Cờng độ lực ma sát
ms
phân bố theo chiều dài cọc
a, Trên mép trái cọc
b, Trên mép phải cọc
Từ kết quả tính ở trên, ta có bảng tóm tắt kết quả các đại lợng lớn
nhất xuất hiện trong cọc nh sau.
Bảng 4.7. Tóm tắt kết quả các đại lợng lớn nhất xuất hiện trong cọc
Chuyển vị đầu
cọc (cm)
ứng suất lớn
nhất, nhỏ nhất
(N/cm
2
)
Cờng độ lc
ma sát
ms
lớn
nhất (N/cm
2
)

Cờng độ lc ma
sát trung bình
ms

(N/cm
2
)
U
x
= 8,90404
U
y
= - 0,736782

y
= 13471,7

y
= -14584,5
40,967241 2,959556
4.5.2.2. Bài toán động lực học:
Phơng trình chuyển động của hệ có dạng:
[]
{
}
{}
[]
{
}
{
}
[
]

{
}
{
}
RUUKUUCUM
=
+
+

(4.34)
trong đó:
[]
M - ma trận khối lợng của hệ
{}
[][]
{
}
[
]
UKMUC

+= - ma trận cản

{}
[]
UK - ma trận độ cứng của hệ

{}
R - véc tơ ngoại lực nút của hệ, bao gồm tải trọng ngoài,
ứng suất ban đầu, biến dạng ban đầu, lực quán tính.

Đối với PTTX trong bài toán, bằng thực nghiệm, tác giả xấp xỉ và
đa ra quy luật biến đổi:
t
0
0
ek



=
;


=
'
0
ek
'
0
(4.35)
với:
'
0
'
000
,,, là các hằng số thực nghiệm và bằng thực nghiệm tác
giả đã xác định đợc (
0
,
'

0
[N/cm
2
],
0

[1/phút] và
'
0

[1/Hz]):


20
29384,026162,0;50586,045039,0
00
ữ
=

ữ=
33226,029582,0;52698,046919,0
'
0
'
0
ữ
=

ữ=
Tác giả luận án đã kết hợp phơng pháp Newmark và Newton

Raphson để tìm nghiệm của phơng trình (4.34) tại bớc lặp thứ i, với
cấp tải trọng tại thời điểm t + t.
Tiêu chuẩn dừng của phép lặp là sự hội tụ của chuyển vị nút hay
nội lực quy nút theo biểu thức sau:
- Tiêu chuẩn dừng của phép lặp theo sự hội tụ của chuyển vị nút:
{}
{}{}
D
t
)i(
tt
)i(
UU
U



+
(4.49)
- Tiêu chuẩn dừng của phép lặp theo sự hội tụ của lực quy nút:

{}{}
[
]
{
}
{}{}
[]
{}
F

tttt
)i(
tt
)i(
tttt
UMPR
UMPR



+
+++


(4.50)
trong đó:
D
là độ chính xác yêu cầu theo chuyển vị

F
là độ chính xác yêu cầu theo lực
ký hiệu
là biểu diễn phép tính chuẩn của một véc tơ.
Đối với mỗi cấp tải trọng (ứng với mỗi bớc thời gian t), tiến hành
giải lặp bài toán phi tuyến liên kết, với thuật toán nh sau:
1. Gán điều kiện ban đầu của phép lặp.
2. Giải bài toán trị riêng xác định tần số dao động riêng, tính ma trận
cản nhớt tổng thể theo (4.48).
3. Tính ma trận độ cứng hiệu quả
[

]
)1i(
*
tt
K

+
.
4. Tính véc tơ tải trọng hiệu quả
{
}
*
tt
R
+
.
5. Tính số gia chuyển vị
{
}
)i(
U theo giá trị hiện thời của véc tơ tải
trọng
{}
tt
R
+
.
6. Tính luỹ tích của véc tơ chuyển vị nút
{
}

)i(
tt
U
+
. Với mỗi phần tử
tiếp xúc, thực hiện các bớc từ 7 đến 14 sau:
7. Tính số gia biến dạng
{
}
)i(

của phần tử tiếp xúc.
8. Tính số gia ứng suất
{
}
)i(
se
tt
+

trong phần tử tiếp xúc tơng ứng
với số gia biến dạng
{}
)i(

.
9. Tính ứng suất của phần tử tiếp xúc:
{
}
{

}{ }
)i(
se
tt
se
t
)i(
se
tt ++
+= .
10. Tính ứng suất tiếp giới hạn trên mặt tiếp xúc theo tiêu chuẩn
Morh Coulomb:

+=

tgC
gh
.
11. Kiểm tra sự tách, trợt trên mặt tiếp xúc ở bớc 9 và 10 và cập
nhật ma trận độ cứng của phần tử tiếp xúc:


21
- Nếu 0 (trên mặt tiếp xúc xuất hiện kéo), dẫn đến sự tách cục bộ
của cọc so với nền
k

= 0 và k

= 0. Song để xét đợc quá trình chập

lại của khe hở và kết quả tính không suy biến, khi lập trình ta tiến hành
gán cho chúng giá trị 10
-5
.
- Nếu
0>
và
gh
trên mặt tiếp xúc xảy ra trợt cục bộ của cọc
so với nền nhng tồn tại lực ma sát không đổi, độ cứng k

= k
res
, k

đợc
cập nhật theo bảng 4.2 và công thức (4.35).
- Nếu
0>
và
gh
< trên mặt tiếp không xảy ra trợt hay tách cục
bộ của cọc so với nền, độ cứng k

và k

cập nhật theo (4.35) và bảng 4.2.
- Khi dỡ tải, nếu 0 , sử dụng giá trị k

và k

lấy giá trị 10
-5
.
Nếu
0>
, cập nhật độ cứng k

, k

theo bảng 4.2 và (4.35).
12. Tính ma trận độ cứng
[
]
se
K
của phần tử tiếp xúc theo giá trị mới
của k


và k

, cập nhật ma trận độ cứng tổng thể
[
]
)i(
tt
K
+

.
13. Tính nội lực nút của phần tử tiếp xúc theo ứng suất
{}
)i(
se
tt +

của
phần tử và cập nhật véc tơ nội lực
{
}
)i(
tt
P
+
.
14. Kết thúc chu trình tính cho phần tử tiếp xúc.
15. Cập nhật ma trận độ cứng tổng thể
[
]
)i(
tt
K
+
từ các ma trận độ
cứng của phần tử cọc, phần tử nền và phần tử tiếp xúc.
16. Tính véc tơ nội lực các phần tử cọc và phần tử nền theo trạng
thái ứng suất mới
{
}

)i(
tt +
, cập nhật véc tơ nội lực
{
}
)i(
tt
P
+
.
17. Kiểm tra điều kiện hội tụ (4.49), (4.50) và sơ đồ tiếp xúc tại
bớc lặp thứ (i) trùng với sơ đồ tiếp xúc tại bớc lặp thứ (i-1). Nếu không
thoả mãn thì phải tính lặp tiếp và thực hiện lại từ bớc 2 của thuật toán
trên.
Ví dụ số
1) Số liệu bài toán
Mô hình bài toán, số liệu tính toán nh bài toán tĩnh, tiến hành tính
toán với tải trọng nh sau:
- Tải trọng thẳng đứng: F
y
= 3.000.000N
- Tải trọng nằm ngang biến thiên điều hoà F
y
(t) = P
0
sin2ft
Biên độ tải trọng: P
0
= 1.200.000N, tần số f = 4Hz, chọn = 0,02,
0,27773;0,478125

00
==
; 0,31404;0,498085
'
0
'
0
=

=

;
T
1
= 3T, T
2
= 5T, T
3
= 7T, từ T
4
trở đi có giá trị 10T
2) Kết quả tính toán
Sử dụng chơng trình TC2005 phân tích bài toán động, kết qủa thu
đợc thể hiện trên các hình 4.23 ữ 4.26.


22

Hình 4.23. Quan hệ biên độ U
x

thời gian t của điểm đầu tự do cọc

Hình 4.24. Đồ thị chuyển vị ngang U
x
các nút của cọc tại các thời điểm

Hình 4.25 Hình 4.26
Hình 4.25. Đồ thị ứng suất

y
lớn nhất trong cọc tại mặt cắt ngang
cách đầu tự do 5m (mặt cắt tại mặt nền)
Hình 4.26. Cờng độ lực ma sát trung bình giữa cọc và nền san hô
theo thời gian tác dụng tải, với f = 4Hz, biên độ tải P
0
= 1.200.000N