Cọc chịu tải trọng dọc trục Plaxis 2D

Phòng tính toán Cơ học Khoa Kỹ thuật Xây dựng – ĐHBK Tp.HCM

Bài 2

MÔ PHỎNG CỌC ĐƯC GIA TĂNG TẢI DỌC TRỤC
1. Mô hình bài toán
-

Chọn mô hình bài toán bằng phần tử đối xứng trục 15 nút

-

Cọc khoan nhồi BTCT B250 có đường kính D=1.2m dài 30m được thi công xuyên qua 3
lớp đất có đặc trưng trình bày trong mục 2.

-

Vùng biên của bài toán (0,0), (0,40), (8,40) và (8,0).

-

Phần tử tiếp xúc xung quanh cọc được kéo dài qua mũi cọc một đoạn 0.5m.

Trường hợp 1: tìm sức chòu tải cực hạn của cọc
-

Khai báo tải trọng thẳng đứng

(Distributed load – Load system A) có cường độ -

2

100kN/m phân bố đều trong phạm vi 0.6m của bán kính cọc.
-

Tăng dần tải trọng thẳng đứng để tìm sức chòu tải cực hạn của cọc

Trường hợp 2: tìm sức chòu tải tương ứng với mức độ biến dạng dọc trục của cọc
-

Khai báo biến dạng đầu cọc

(Prescribed Displacement) có giá trò bằng 0.01m trên

đầu cọc.
-

Tăng dần biến dạng dọc trục để tìm sức chòu tải cực hạn của cọc

Bài giảng Plaxis

1

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghóa


Phòng tính toán Cơ học Khoa Kỹ thuật Xây dựng – ĐHBK Tp.HCM

A

A

(0,40) (0.6,40)

(8,40)

(0,20.5)

(8,20.5)

(0,14)

(0,10) (0.6,10)

(0,0)

(8,14)

(8,0)
A- A

2. Thông số của nền đất và bê-tông móng

Lớp đất
Đặc trưng
Dày

sat
kx=ky

c


ur
E50ref
Eoedref
Eurref
m
pref
K0nc

[m]
[kN/m3]
[kN/m3]
m/ngày
[o]
[kPa]
[o]
[-]
[kPa]
[kPa]
[kPa]
[-]
[kPa]
[-]

Lớp 1: Bùn sét chảy

Lớp 3: Cát lẫn bụi rời đến
chặt vừa

Lớp 6: Sét pha nữa cứng

- cứng

20.5
15.0
15.7
8.6410-4
23
5.6
0
0.35
4000
3000
12000
0.9
100
1 - sin

5.5
18.2
19.3
8.6410-2
29
3.1
0
0.25
15000
15000
45000
0.75
100

1 - sin

14
18.8
19.9
8.6410-5
28
20.9
0
0.3
30000
30000
90000
0.9
100
1 - sin

Mực nước ngầm nằm cách mặt đất -0.5m

Bài giảng Plaxis

2

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghóa


Phòng tính toán Cơ học Khoa Kỹ thuật Xây dựng – ĐHBK Tp.HCM
3. Trình tự khai báo bài toán
-

Khai báo đặc trưng các lớp đất theo mô hình Hardening Soil

Bài giảng Plaxis

3

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghóa


Phòng tính toán Cơ học Khoa Kỹ thuật Xây dựng – ĐHBK Tp.HCM
-

Khai báo đặc trưng của Bê-tông theo mô hình Linear Elastic

Bài giảng Plaxis

4

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghóa


Phòng tính toán Cơ học Khoa Kỹ thuật Xây dựng – ĐHBK Tp.HCM
-

Khai báo áp lực phân bố trên đầu cọc

-

Khai báo điều kiện biên và chia lưới phần tử

4. Khai báo điều kiện ban đầu (initial condition)
-

Khai báo mực nước ngầm ở độ sâu -0.5m, tính áp lực nước thủy tónh

0.5m

Bài giảng Plaxis

5

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghóa


Phòng tính toán Cơ học Khoa Kỹ thuật Xây dựng – ĐHBK Tp.HCM
-

Tính ứng suất do trọng lượng bản thân

5. Khai báo các bước (phase) tính toán
Phase 1: Thi công cọc
-

Thay thế các lớp đất trong cluster của cọc bằng vật liệu Bê-tông
Chọn vật liệu Be-tong, giữ chuột và kéo thả vào các cluster của cọc khoan nhồi

Bài giảng Plaxis

6

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghóa


Phòng tính toán Cơ học Khoa Kỹ thuật Xây dựng – ĐHBK Tp.HCM

Phase 2: Đặt tải trọng theo phương đứng
-

Kích hoạt tải trọng phân bố thẳng đứng A: kích đúp chuột vào đoạn thẳng giữa 2 nút 1
và 4 để tải trọng A được kích hoạt lên màu xanh

Bài giảng Plaxis

7

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghóa


Phòng tính toán Cơ học Khoa Kỹ thuật Xây dựng – ĐHBK Tp.HCM

Phase 3: Tính sức chòu tải cực hạn của cọc

Bài giảng Plaxis

8

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghóa


Phòng tính toán Cơ học Khoa Kỹ thuật Xây dựng – ĐHBK Tp.HCM

-

Chọn điểm

để xuất đồ thò tương quan giữa áp lực đầu cọc và chuyển vò.

6. Xuất kết quả tính toán (Output)
-

Chuyển vò của đất xung quanh cọc (Phase2): dùng mặt cắt A-A cắt ngang qua mặt
phẳng can tìm chuyển vò

Bài giảng Plaxis

9

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghóa


Phòng tính toán Cơ học Khoa Kỹ thuật Xây dựng – ĐHBK Tp.HCM
-

Áp lực phân bố tại mũi cọc (Phase 2)

Tổng phản lực mũi cọc = (Ứng suất tổng thẳng đứng tại mũi cọc phase 2 - Ứng suất tổng
thẳng đứng tại mũi cọc Initial phase)Diện tích tiết diện ngang của mũi cọc
-

Ma sát xung quanh cọc hay US tiếp xy xung quanh coc (Phase 2)

Tổng ma sát xung quanh cọc = Ma sát đơn vò trung bình xung quanh cọcDiện tích xung
quanh của cọc
-

Sức chòu tải cực hạn của cọc (Phase 3)

Bài giảng Plaxis

10

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghóa


Phòng tính toán Cơ học Khoa Kỹ thuật Xây dựng – ĐHBK Tp.HCM

Qu = (cường độ lực phân bố A)(giá trò cực đại Sum-MloadA xuất ra từ đồ thò)(diện tích tiết
diện ngang của cọc)
Qu = 10051.219(1.22/4) = 5792.7 kN
7. Bài toán mở rộng: sức chòu tải ứng với mức độ biến dạng dọc trục của cọc
-

Khai báo chuyển vò đầu cọc

Bài giảng Plaxis

11

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghóa

Phòng tính toán Cơ học Khoa Kỹ thuật Xây dựng – ĐHBK Tp.HCM
-

Xác đònh tổng lực tác dụng lên cọc ứng với chuyển vò đã khai báo

Q = (cường độ lực phân bố Fy)(chu vi tiết diện ngang của cọc)
Q = 803.781.2 = 3030.2 kN

Bài giảng Plaxis

12

Biên soạn: TS. Lê Trọng Nghóa