Nghiên cứu ứng xử của hệ kết cấu công trình móng bè cọc đất nền cùng làm việc đồng thời

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

NGUYỄN VĂN NHÂN

NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA HỆ KẾT CẤU
CƠNG TRÌNH - MĨNG BÈ CỌC – ĐẤT NỀN
CÙNG LÀM VIỆC ĐỒNG THỜI

Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
Mã số:

60.58.02.11

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2019


Cơng trình được hồn thành tại: Trường đại học Bách khoa – ĐHQG – Tp.HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ BÁ VINH

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. LÊ TRỌNG NGHĨA

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. PHẠM VĂN HÙNG

Luận Văn Thạc Sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN
VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng 01 năm
2019.
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1. GS.TSKH NGUYỄN VĂN THƠ
2. PGS.TS NGUYỄN THÀNH ĐẠT
3. TS. LÊ TRỌNG NGHĨA
4. TS. PHẠM VĂN HÙNG
5. PGS.TS VÕ NGỌC HÀ
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.TSKH NGUYỄN VĂN THƠ

TRƯỞNG KHOA

TS. LÊ ANH TUẤN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HCM

CỢNG HỊA XÃ HỢI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

PHỊNG ĐÀO TẠO SĐH

Đợc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên

: NGUYỄN VĂN NHÂN

Ngày tháng năm sinh : 10/12/1988
Chuyên ngành
I.

: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

MSHV

: 1670654

Nơi sinh

: Bình Định

Mã số ngành

: 60.58.02.11

TÊN ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA HỆ KẾT CẤU CƠNG TRÌNH - MĨNG BÈ CỌC –
ĐẤT NỀN CÙNG LÀM VIỆC ĐỒNG THỜI
II.

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
Mở đầu
Chương 1. Tổng quan về các phương pháp phân tích ứng xử của hệ kết cấu cơng
trình - móng bè cọc – đất nền cùng làm việc đồng thời
Chương 2. Nguyên lý làm việc của móng bè – cọc
Chương 3. Nghiên cứu ứng xử tải trọng – độ lún của móng bè cọc

Chương 4. Nghiên cứu đánh giá các phương pháp tính toán độ lún của móng bè
Chương 5. Phân tích ứng xử chia tải của móng bè cọc
Chương 6. Nghiên cứu đánh giá phần mềm sap 2000 trong phân tích ứng xử của hệ
kết cấu cơng trình-móng bè cọc-đất nền cùng làm việc đồng thời
Chương 7. Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dày bè và cách bớ trí cọc trong bè đến
ứng xử của hệ khung – bè cọc và đất nền
Chương 8. Nghiên cứu ảnh hưởng của tầng hầm đến ứng xử của hệ khung –tường
vây – bè cọc và đất nền
Chương 9. Nghiên cứu ứng xử của hệ khung – bè cọc và đất nền dưới tác dụng của
động đất
Kết luận và kiến nghị
Tài liệu tham khảo

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 15/01/2018
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 02/12/2018
V.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS. Lê Bá Vinh


Tp. HCM, ngày . . . . tháng .. . . năm 2018
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

PGS.TS LÊ BÁ VINH

PGS.TS LÊ BÁ VINH
TRƯỞNG KHOA

TS. LÊ ANH TUẤN


LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian học tập và nghiên cứu để hồn thành khố học, ngồi nổ lực
bản thân cịn có sự hướng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cơ, đồng nghiệp, bạn
bè và gia đình.
Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Lê Bá Vinh, là người Thầy đã
tận tình hướng dẫn và hết lịng giúp đỡ tơi trong suốt thời gian hồn thành luận án,
và chân thành tri ân sâu sắc đến các Thầy trong bộ mơn Địa Cơ Nền Móng đã trực
tiếp giảng dạy trong thời gian học tập tại trường.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn sự quan tâm động viên và giúp đỡ của bạn bè
và đồng nghiệp đã tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành khố học.
Cuối cùng xin gửi đến Cha Mẹ và gia đình lịng biết ơn vơ hạn vì đã ln động
viên cho con trong thời gian học tập
Xin chân thành cảm ơn!
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2018
Học viên

NGUYỄN VĂN NHÂN


TĨM TẮT
Đối với các tịa nhà cao tầng và siêu cao tầng phương án móng bè - cọc thường
được lựa chọn. Bởi vì, khi sử dụng phương án móng bè – cọc sẽ làm giảm số lượng
cọc, tăng khả năng chịu tải của đất nền, giảm lún và lún lệch cho cơng trình.
Để giải quyết các vấn đề từ giai đoạn thiết kế sơ bộ đến mô phỏng ứng xử của
hệ khung – bè cọc và đất nền, trong Luận Văn này, Học Viên thực hiện các nghiên
cứu sau: Nghiên cứu nguyên lý làm việc của móng bè – cọc; nghiên cứu ứng xử tải
trọng – độ lún của móng bè cọc; nghiên cứu đánh giá các phương pháp tính tốn độ

lún của móng bè; nghiên cứu đánh giá phần mềm sap 2000 trong phân tích ứng xử
của hệ kết cấu cơng trình-móng bè cọc-đất nền cùng làm việc đồng thời, dựa trên
kết quả mô phỏng trên phần mềm Plaxis 3D; nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dày
bè và cách bố trí cọc trong bè đến ứng xử của hệ khung – bè cọc và đất nền; nghiên
cứu ảnh hưởng của số tầng hầm, chiều dài và chiều dày tường vây đến ứng xử của
hệ khung –tường vây – bè cọc và đất nền; nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dài cọc,
chiều dày bè và cách bố trí cọc trong bè đến ứng xử của hệ khung – bè cọc và đất
nền dưới tác dụng của động đất.
Kết quả nghiên cứu giúp cho người thiết kế có những định hướng trong thiết kế
kết cấu bên trên, bè – cọc, tường vây, và mô phỏng ứng xử của hệ kết cấu cơng
trình - móng bè cọc – đất nền cùng làm việc đồng thời. Ngoài ra, trong đề tài này
cũng nêu lên sự cần thiết phân tích ứng xử của hệ kết cấu cơng trình - móng bè cọc
– đất nền cùng làm việc đồng thời, đặc biệt trong trường hợp cơng trình có tầng hầm
hoặc cơng trình chịu động đất.


ABSTRACT
For tall buildings and Super High-Rise Buildings, the piled raft foundation is
usually selected. Because, using the piled raft foundation will reduce the number of
piles, increase the load capacity of the ground, reduce the foundation settlement and
differential settlement.
To solve problems from the preliminary design stage to simulate the behavior of
frame - piled raft and soil systems. In this thesis, The author performs the following
research: Study the working principle of the piled raft foundation; Study on load
behavior - the settlement of the piled raft foundation; Research on methods of
calculating the settlement of raft foundation; Sap 2000 software evaluation in the
analysis of the behavior of frame - piled raft and soil systems based on simulation
results on Plaxis 3D software; study on effect of raft thickness and pile layout in
rafts to the behavior of frame - piled raft and soil systems; Study on the effect of
basement number, length and thickness of diaphragm wall on the behavior of framediaphragm wall-piled raft and soil systems; study on effects of pile length, raft

thickness and pile layout in rafts to the behavior of frame - piled raft and soil
systems under the effects of earthquakes.
The results of the study help the designers to orient themselves in the design of
the upper structure, piled raft foundation, diaphragm wall, and simulation of the
behavior of frame - piled raft and soil systems. In addition, this thesis also
demonstrates the need to analyze the behavior of frame - piled raft and soil systems,
especially in the case of buildings with basements or buildings subject to
earthquakes.


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận văn Thạc sĩ này do chính tơi thực hiện dưới sự hướng
dẫn của Thầy PGS.TS. LÊ BÁ VINH. Các kết quả đạt được trong Luận văn này là
đúng sự thật và chưa được công bố ở các nghiên cứu khác. Tôi xin chịu trách nhiệm
về kết quả thực hiện của mình.
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2018
Học viên

NGUYỄN VĂN NHÂN


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU...................................................................................................................... 1
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ................................................................................. 1
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI ................................................................... 1
3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................. 2
4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU ............................................................................................. 5
5. Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI ......................................................................... 5
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CỦA
HỆ KẾT CẤU CƠNG TRÌNH - MĨNG BÈ CỌC – ĐẤT NỀN CÙNG LÀM VIỆC

ĐỒNG THỜI ............................................................................................................... 6
1.1.

PHƯƠNG PHÁP TÁCH RIÊNG PHẦN KẾT CẤU BÊN TRÊN VÀ NỀN

MĨNG ĐỂ TÍNH TỐN .................................................................................................. 6
1.2.

CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CỦA HỆ KẾT CẤU CƠNG

TRÌNH - MĨNG BÈ CỌC – ĐẤT NỀN CÙNG LÀM VIỆC ĐỒNG THỜI ................... 8
1.2.1.

Cơng trình – bè trên hệ thống lị xo cọc [1] ......................................................... 8

1.2.2.

Cơng trình – bè trên hệ thống lị xo cọc và đất .................................................... 9

1.2.3.

Cơng trình – bè – cọc trên hệ thống lò xo đất [3] & [4] .................................... 11

1.2.4.

Mô phỏng bằng phần mềm Sap 2000 với đất nền mô phỏng bằng phần tử Solid .
........................................................................................................................... 12

1.2.5.
1.3.

Mô phỏng số với các phần mềm chun dụng có các mơ hình đất nền ............ 13
NHẬN XÉT VÀ CHỌN CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CỦA

HỆ KẾT CẤU CƠNG TRÌNH - MÓNG BÈ CỌC – ĐẤT NỀN CÙNG LÀM VIỆC
ĐỒNG THỜI ................................................................................................................... 14
CHƯƠNG 2. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA MÓNG BÈ – CỌC ............................ 15
2.1.

KHÁI NIỆM CỦA MÓNG BÈ – CỌC................................................................. 15

2.1.1.

Định nghĩa ......................................................................................................... 15

2.1.2.

Các tương tác trong móng bè – cọc ................................................................... 17

2.1.3.

Các ưu điểm của móng bè – cọc ........................................................................ 18

2.2.

ỨNG XỬ CỦA MÓNG BÈ – CỌC CHO NHÀ CAO TẦNG ............................. 20

2.3.

PHÂN TÍCH CÁC TƯƠNG TÁC TRONG MÓNG BÈ – CỌC .......................... 25

2.3.1.

Tương tác giữa cọc và bè................................................................................... 25


2.3.2.

Ảnh hưởng tương tác bè – cọc và cọc – cọc lên ứng xử của móng bè cọc ....... 27

2.3.3.

Kết quả của tương tác ........................................................................................ 30

CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ TẢI TRỌNG – ĐỘ LÚN CỦA MÓNG BÈ
CỌC ........................................................................................................................... 31
3.1.

ĐỘ LÚN CỦA MÓNG BÈ – CỌC ....................................................................... 31

3.1.1.

Phương pháp giải tích ........................................................................................ 31

3.1.2.

Phương pháp mơ phỏng ..................................................................................... 33

3.2.

CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH LÚN MĨNG BÈ .................................................. 34

3.2.1.

Phương pháp lớp biến dạng tuyến tính .............................................................. 34

3.2.2.

Phương pháp cộng lún các lớp phân tố.............................................................. 36

3.3.

ĐỘ LÚN CỦA CỌC ĐƠN ................................................................................... 38

3.4.

ĐỘ LÚN CỦA NHÓM CỌC ................................................................................ 39

3.4.1.

Phương pháp tỷ số độ lún .................................................................................. 39

3.4.2.

Phương pháp trụ tương đương ........................................................................... 41

CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN ĐỘ
LÚN CỦA MĨNG BÈ ....................................................................................................... 43
4.1.

ĐẶT VẤN ĐỀ....................................................................................................... 43

4.2.

TÍNH TỐN ĐỘ LÚN CỦA MÓNG THEO CÁC PHƯƠNG PHÁP KHÁC

NHAU .............................................................................................................................. 44
4.3.

ĐỘ LÚN THAY ĐỔI THEO CHIỀU SÂU ĐẶT BÈ .......................................... 48

4.4.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ CHƯƠNG ............................................................ 49

CHƯƠNG 5. PHÂN TÍCH ỨNG XỬ CHIA TẢI CỦA MÓNG BÈ CỌC.................. 51
5.1.

ĐẶT VẤN ĐỀ....................................................................................................... 51

5.2.

ỨNG XỬ MANG TẢI CỦA MÓNG BÈ CỌC .................................................... 52

5.3.

PHÂN TÍCH CÁC THAM SỐ CỦA MĨNG BÈ CỌC ....................................... 55

5.3.1.

Mơ hình phần tử hữu hạn .................................................................................. 55

5.3.2.

Các thơng số đất nền cho phân tích phần tử hữu hạn ........................................ 56

5.4.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................................. 57

5.4.1.

Phân chia tải cho bè ........................................................................................... 57

5.4.2.

Các hệ số hiệu chỉnh độ cứng ............................................................................ 61

5.5.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ CHƯƠNG ............................................................ 63


CHƯƠNG 6. NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ PHẦN MỀM SAP 2000 TRONG PHÂN
TÍCH ỨNG XỬ CỦA HỆ KẾT CẤU CƠNG TRÌNH-MĨNG BÈ CỌC-ĐẤT NỀN
CÙNG LÀM VIỆC ĐỒNG THỜI .................................................................................... 64
6.1.

ĐẶT VẤN ĐỀ....................................................................................................... 64

6.2.

CÁC ĐẶC TÍNH CỦA CƠNG TRÌNH XEM XÉT ............................................. 64

6.3.

ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH ............................................................. 66

6.4.

MƠ PHỎNG SỐ HỆ KẾT CẤU - MÓNG - ĐẤT NỀN....................................... 67

6.5.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................................. 67

6.5.1.

Chuyển vị ngang cơng trình .............................................................................. 67

6.5.2.

Độ lún (chuyển vị đứng) của móng ................................................................... 68

6.5.3.

Nội lực trong cọc ............................................................................................... 69

6.6.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ CHƯƠNG ............................................................ 70

CHƯƠNG 7. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHIỀU DÀY BÈ VÀ CÁCH BỐ
TRÍ CỌC TRONG BÈ ĐẾN ỨNG XỬ CỦA HỆ KHUNG – BÈ CỌC VÀ ĐẤT NỀN
71
7.1.

ĐẶT VẤN ĐỀ....................................................................................................... 71

7.2.

CÁC ĐẶC TÍNH CỦA CƠNG TRÌNH XEM XÉT ............................................. 73

7.3.

CÁC THƠNG SỐ ĐẤT NỀN CHO PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN ......... 75

7.4.

MÔ PHỎNG SỐ CỦA HỆ KẾT CẤU – MÓNG – ĐẤT NỀN ............................ 76

7.5.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................................. 76

7.5.1.

Chuyển vị ngang cơng trình .............................................................................. 76

7.5.2.

Độ lún trung bình và lún lệch ............................................................................ 77

7.5.3.

Nội lực trong cọc ............................................................................................... 78

7.5.4.

Nội lực trong bè ................................................................................................. 81

7.5.5.

Nội lực trong khung........................................................................................... 83

7.6.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ CHƯƠNG ............................................................ 87

CHƯƠNG 8. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA TẦNG HẦM ĐẾN ỨNG XỬ CỦA
HỆ KHUNG –TƯỜNG VÂY – BÈ CỌC VÀ ĐẤT NỀN ............................................... 90
8.1.

ĐẶT VẤN ĐỀ....................................................................................................... 90

8.2.

CÁC ĐẶC TÍNH CỦA CƠNG TRÌNH ĐƯỢC XEM XÉT ................................ 90

8.3.

CÁC THƠNG SỐ ĐẤT NỀN CHO PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN ......... 93

8.4.

MÔ PHỎNG SỐ CỦA HỆ KẾT CẤU-MÓNG-TƯỜNG VÂY-ĐẤT NỀN ........ 94


8.5.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................................................. 94

8.5.1.

Ảnh hưởng của số tầng hầm .............................................................................. 94

8.5.2.

Ảnh hưởng của chiều dài tường ........................................................................ 97

8.5.3.

Sự thay đổi áp lực đất theo chiều cao của cơng trình ...................................... 100

8.5.4.

Ảnh hưởng của chiều dày tường vây ............................................................... 101

8.6.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ CHƯƠNG .......................................................... 107

CHƯƠNG 9. NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA HỆ KHUNG – BÈ CỌC VÀ ĐẤT NỀN
DƯỚI TÁC DỤNG CỦA ĐỘNG ĐẤT .......................................................................... 108
9.1.

ĐẶT VẤN ĐỀ..................................................................................................... 108

9.2.

CÁC ĐẶC TÍNH CỦA CƠNG TRÌNH XEM XÉT ........................................... 108

9.3.

CÁC THƠNG SỐ ĐẤT NỀN CHO PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN ....... 110

9.4.

MÔ PHỎNG SỐ CỦA HỆ KẾT CẤU – MÓNG – ĐẤT NỀN .......................... 111

9.5.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................................ 112

9.5.1.

Ảnh hưởng của chiều dài cọc .......................................................................... 112

9.5.2.

Ảnh hưởng của chiều dày bè ........................................................................... 114

9.5.3.

Ảnh hưởng của cách bố trí cọc trong bè .......................................................... 116

9.6.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ CHƯƠNG .......................................................... 119

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................................................... 121
KẾT LUẬN.................................................................................................................... 121
KIẾN NGHỊ ................................................................................................................... 126
Danh mục các cơng trình khoa học ................................................................................ 128
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 129


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1. Sơ đồ tính tốn kết cấu bên trên ............................................................................ 6
Hình 1.2. Nền móng được tính toán độc lập với các tải trọng tác dụng lên móng là nội lực
chân cột .................................................................................................................................. 7
Hình 1.3. Sơ đồ phân tích nội lực trong khung và bè ............................................................ 9
Hình 1.4. Quan hệ giữa độ cứng dọc trục và độ cứng thẳng đứng lị xo của cọc nhồi ......... 9
Hình 1.5. Sơ đồ phân tích nội lực trong khung và bè .......................................................... 10
Hình 1.6. Các loại tương tác trong hệ thống móng bè - cọc ............................................... 10
Hình 1.7. Sơ đồ phân tích nội lực trong khung và bè – cọc................................................. 11
Hình 1.8. Mơ phỏng móng – cơng trình – đất nền trên phần mềm Sap 2000 ...................... 12
Hình 1.9. Phần tử Solid và các thành phần ứng suất .......................................................... 12
Hình 1.10. Mơ hình trong phần mềm Plaxis 3D .................................................................. 13
Hình 1.11. Mơ hình trong phần mềm Midas GTX NX ......................................................... 13

Hình 2.1. Sự biệt giữa móng bè, móng nhóm cọc, và móng bè – cọc .................................. 15
Hình 2.2. Móng bè cọc cho nhà cao tầng ............................................................................ 15
Hình 2.3. Lún của bè – cọc như một hàm số theo bè – cọc αL ............................................. 16
Hình 2.4. Các thành phần chính của móng bè cọc .............................................................. 17
Hình 2.5. Sự phân bố ứng suất và độ cứng theo chiều sâu cho móng nơng và sự chuyển tải
trọng trong móng bè - cọc.................................................................................................... 18
Hình 2.6. Nhà cao tầng ở Frankfurt am Main ..................................................................... 19
Hình 2.7. Ứng xử lún của các nhà cao tầng ở Frankfurt, Germany.................................... 19
Hình 2.8. Địa tầng nhiều lớp vùng Frankfurt am Main....................................................... 20
Hình 2.9. Cơng trình Messeturm building, Frankfurt.......................................................... 21
Hình 2.10. Mặt bằng và mặt đứng của móng bè – cọc ........................................................ 22
Hình 2.11. Bố trí các thiết bị đo đạc trong móng bè cọc: a) mặt bằng móng; b) các vị trí
đặt strain gauges dọc thân cọc; c) chi tiết strain gauges .................................................... 22
Hình 2.12. Kết quả đo lún cho cơng trình: a) độ lún theo phương ngang; b) độ lún theo
phương đứng; c) các đường lún (mm); d) độ lún của móng theo các mặt cắt A-A, B-B ..... 23
Hình 2.13. Quan sát ứng xử của móng bè – cọc: a) lực dọc trục và ma sát đơn vị trung
bình; b) áp lực tiếp xúc; c) đường cong tải trọng – lún; d) chia tải trọng cho bè và cọc ... 24
Hình 2.14. Các mơ hình khảo sát tương tác bè – cọc: a) cọc đơn; b) bè – cọc đơn vị........ 25


Hình 2.15. Ảnh hưởng tương tác bè – cọc lên sự phân bố lực dọc và sức kháng bên đơn vị
dọc theo thân cọc: a) cọc đơn; b) bè – cọc đơn vị ............................................................... 26
Hình 2.16. Ảnh hưởng tương tác bè – cọc lên áp lực tiếp xúc giữa bè và đất..................... 27
Hình 2.17. Mơ hình sử dụng nghiên cứu số: a) mơ hình M1 có 64 cọc; b) mơ hình M2 có
16 cọc ................................................................................................................................... 27
Hình 2.18. Kết quả mơ phỏng số: a) đường cong tải trọng – lún cho mơ hình M1; b) đường
cong tải trọng – lún cho mơ hình M2; c) chia tải giữa các cọc và bè cho mơ hình M1 và
M2 ........................................................................................................................................ 28
Hình 2.19. Các đường cong tải trọng – lún cho các cọc trong mơ hình M1 ....................... 29
Hình 2.20. Các đường cong tải trọng – lún cho cọc đơn độc lập và cọc bên trong của mơ

hình M1 và M2 ..................................................................................................................... 30
Hình 3.1. Sơ đồ của móng bè – cọc ..................................................................................... 32
Hình 3.2. Đường cong tải trọng - lún đơn giản cho phân tích sơ bộ .................................. 32
Hình 3.3. Các điểm tính lún của móng ................................................................................ 33
Hình 3.4. Sơ đồ tính độ lún trung bình của móng................................................................ 37
Hình 3.5. Giả định mơ đun cắt của đất thay đổi theo độ sâu .............................................. 39
Hình 3.6. Sự gia tăng tỷ số độ lún nhóm RS theo số lượng cọc trong nhóm ........................ 40
Hình 3.7. Nhóm cọc được thay thế bằng trụ tương đương .................................................. 41
Hình 4.1. a) Mơ hình tính tốn Plaxis 3D; b) Phổ biến dạng theo phương đứng của nền
đất. ....................................................................................................................................... 44
Hình 4.2. Quan hệ giữa độ lún và bề rộng của bè ứng với các tải trọng phân bố đều: a) p
= 150 (kN/m2); b) p = 250 (kN/m2). 1-theo B.L. Dalmatov; 2-theo Si = 0; 3-theo Plaxis 3D;
4-theo K.E. Egorov; 5-theo điều kiện (3.15) ; 6-theo JGJ6-99; 7-theo TCVN 9362. .......... 46
Hình 4.3. Quan hệ giữa độ lún và tải trọng ứng với các bề rộng móng: a) B = 10m; b) B =
20m. 1-theo B.L. Dalmatov; 2-theo Si = 0; 3-theo Plaxis 3D; 4-theo K.E. Egorov; 5-theo
điều kiện (3.15) ; 6-theo JGJ6-99; 7-theo TCVN 9362. ...................................................... 46
Hình 4.4. Quan hệ giữa độ lún và tải trọng ứng với các bề rộng móng: a) B = 30m; b) B =
40m. 1-theo B.L. Dalmatov; 2-theo Si = 0; 3-theo Plaxis 3D; 4-theo K.E. Egorov; 5-theo
điều kiện (3.15) ; 6-theo JGJ6-99; 7-theo TCVN 9362. ...................................................... 47
Hình 4.5. Sự giảm độ lún của móng theo độ sâu đặt móng; b) Sự tăng độ cứng của móng
theo độ sâu đặt móng ........................................................................................................... 48


Hình 5.1. Các thành phần chính của móng bè cọc và các loại tương tác trong móng bè-cọc
......................................................................................................................................... 53
Hình 5.2. Các loại móng được sử dụng trong phân tích: a) Bè cọc; b) Nhóm cọc; c) Bè
khơng cọc [18]. .................................................................................................................... 55
Hình 5.3. Mơ hình phần tử hữu hạn cho móng bè cọc......................................................... 55
Hình 5.4. Định nghĩa của E0, E50 và Eur cho kết quả thí nghiệm ba trục thốt nước .......... 56
Hình 5.5. Phân chia tải cho bè theo độ lún: a) Nhóm cọc 2x2;b) Nhóm cọc 4x4. .............. 57

Hình 5.6. Phân chia tải cho bè theo độ lún: a) Nhóm cọc 6x6;b) Nhóm cọc 8x8. .............. 57
Hình 5.7. Phân chia tải cho bè theo độ lún của nhóm cọc 10x10: a) Theo phần trăm (%);
b) Theo lực (kN) ................................................................................................................... 58
Hình 5.8. Phân chia tải cho bè theo khoảng cách cọc: a) Độ lún 2cm ;b) Độ lún 4cm ...... 59
Hình 5.9. Phân chia tải cho bè theo khoảng cách cọc: a) Độ lún 6cm ;b) Độ lún 8cm ...... 59
Hình 5.10. a) Tổng tải trọng tác dụng lên bè – cọc theo độ lún; b) Ảnh hưởng của Dr đến
phân chia tải cho bè ............................................................................................................. 60
Hình 5.11.a) Lộ trình ứng suất của điểm nằm trên trục thẳng đứng đi qua tâm bè và cách
đáy bè 4m; b) Ứng suất theo độ sâu chơn móng của điểm nằm trên trục thẳng đứng đi qua
tâm bè và cách đáy bè 4m. ................................................................................................... 60
Hình 5.12. a) độ cứng bè theo độ lún và độ sâu đặt bè; b) Phân chia tải theo tỷ số kp/kr. 61
Hình 5.13. Các hệ số hiệu chỉnh độ cứng ứng với độ lún 4cm: a) Hệ số hiệu chỉnh độ cứng
của bè;b) Hệ số hiệu chỉnh độ cứng của nhóm cọc. ............................................................ 62
Hình 5.14. a) Hệ số hiệu chỉnh độ cứng của bè theo tỷ số kp/kr;b) Hệ số hiệu chỉnh độ
cứng của nhóm cọc theo tỷ số kp/kr. .................................................................................... 62
Hình 6.1. a) Mặt bằng bố trí cọc; b) Mơ hình phân tích trong Plaxis 3D. .......................... 65
Hình 6.2. Mơ hình phân tích trong Sap2000. ...................................................................... 66
Hình 6.3. Chuyển vị ngang của cơng trình theo chiều cao tầng với chiều dày bè tr = 2.5m...
......................................................................................................................................... 67
Hình 6.4. Độ lún của móng tính tốn bằng phần mềm Sap 2000 và Plaxis 3D với chiều dày
bè tr = 2.5m .......................................................................................................................... 68
Hình 6.5. a) Tổng giá trị mơ men đầu cọc; b) Tổng giá trị lực cắt đầu cọc. ....................... 69
Hình 7.1. a) Mơ hình phân tích trong Plaxis 3D và mặt bằng bố trí cọc PA1; b) Mơ hình
phân tích trong Plaxis 3D và mặt bằng bố trí cọc PA2. ...................................................... 74
Hình 7.2. Chuyển vị ngang của cơng trình theo chiều cao tầng.......................................... 76


Hình 7.3. a) Độ lún tăng theo chiều dày bè của phương án 2;b) Quan hệ giữa độ lún lệch
tương đối lớn nhất của 2 phương án móng theo chiều dày bè ............................................ 77
Hình 7.4. Sự thay đổi lực dọc trong cọc theo chiều dày bè cho trường hợp công trình chịu

tĩnh tải và hoạt tải: a) Phương án 1; b) Phương án 2 ......................................................... 78
Hình 7.5. Sự thay đổi nội lực trong cọc thuộc trục C theo chiều dày bè của phương án 1
chịu tác dụng tĩnh tải, hoạt tải và gió: a) Biểu đồ mơ men; b) Biểu đồ lực cắt. ................. 79
Hình 7.6. Sự thay đổi nội lực trong cọc thuộc trục C theo chiều dày bè của phương án 2
chịu tác dụng tĩnh tải, hoạt tải và gió: a) Biểu đồ mơ men; b) Biểu đồ lực cắt. ................. 79
Hình 7.7. Tổng giá trị nội lực đầu cọc theo chiều dày bè cho cơng trình chịu tĩnh tải và
hoạt tải: a) Biểu đồ mô men; b) Biểu đồ lực cắt .................................................................. 80
Hình 7.8. Tổng giá trị nội lực đầu cọc theo chiều dày bè cho công trình chịu tĩnh tải, hoạt
tải và gió: a) Biểu đồ mơ men; b) Biểu đồ lực cắt ............................................................... 81
Hình 7.9. Biểu đồ mô men của bè thuộc trục C với bề rộng dải 4 m dưới tác dụng của tĩnh
tải và hoạt tải: a) Phương án 1; b) Phương án 2. ............................................................... 81
Hình 7.10. Biểu đồ lực cắt của bè thuộc trục C với bề rộng dải 4 m dưới tác dụng của tĩnh
tải và hoạt tải: a) PA1; b) PA2. ........................................................................................... 82
Hình 7.11. Biểu đồ mơ men của bè thuộc trục C với bề rộng dải 4 m dưới tác dụng của tĩnh
tải, hoạt tải và gió: a) Phương án 1; b) Phương án 2. ........................................................ 82
Hình 7.12. Biểu đồ lực cắt của bè thuộc trục C với bề rộng dải 4 m dưới tác dụng của tĩnh
tải, hoạt tải và gió: a) Phương án 1; b) Phương án 2. ........................................................ 82
Hình 7.13. Sự thay đổi nội lực lớn nhất của bè thuộc trục C theo chiều dày bè: a) Giá trị
mô men lớn; b) Giá trị lực cắt lớn nhất. .............................................................................. 83
Hình 7.14. Sơ đồ kết cấu: a) Mặt bằng bố trí cột và lõi; b) Khung trục C .......................... 84
Hình 7.15. Biểu đồ nội lực của cột 14 dưới tác dụng của tĩnh tải, hoạt tải và gió: a) Biểu
đồ mơ men; b) Biểu đồ lực dọc. ........................................................................................... 85
Hình 7.16. Biểu đồ nội lực của cột 16 dưới tác dụng của tĩnh tải, hoạt tải và gió: a) Biểu
đồ mô men; b) Biểu đồ lực dọc. ........................................................................................... 86
Hình 8.1. a) Mơ hình phân tích trong Plaxis 3D và mặt bằng bố trí cọc cho cơng trình 0
tầng hầm; b) Mơ hình phân tích trong Plaxis 3D và mặt bằng bố trí cọc cho cơng trình 2
tầng hầm. ............................................................................................................................. 91
Hình 8.2. Sơ đồ kết cấu của cơng trình 2 tầng hầm: a) Mặt bằng bố trí cột và lõi; b) Khung
trục C ................................................................................................................................... 92

Hình 8.3. Chia tải cho bè theo số tầng hầm ........................................................................ 94
Hình 8.4. Chia tải cho bè theo số tầng hầm ........................................................................ 95
Hình 8.5. Sự thay đổi mơ men trong cọc thuộc khung trục A theo số tầng hầm: a) Cơng
trình chịu tĩnh tải và hoạt tải; b) Cơng trình chịu tĩnh tải, hoạt tải và gió.......................... 95
Hình 8.6. Sự thay đổi mô men trong cọc thuộc khung trục B theo số tầng hầm: a) Cơng
trình chịu tĩnh tải và hoạt tải; b) Cơng trình chịu tĩnh tải, hoạt tải và gió.......................... 96
Hình 8.7. Sự thay đổi mơ men trong cọc thuộc khung trục C theo số tầng hầm: a) Cơng
trình chịu tĩnh tải và hoạt tải; b) Cơng trình chịu tĩnh tải, hoạt tải và gió.......................... 96
Hình 8.8. Tổng giá trị mô men và lực cắt đầu cọc theo số tầng hầm cho cơng trình chịu
tĩnh tải, hoạt tải và gió (TT + HT + GIO): a) Biểu đồ mơ men; b) Biểu đồ lực cắt............ 97
Hình 8.9. Thay đổi độ lún theo chiều dài tường vây............................................................ 97
Hình 8.10. Sự thay đổi mô men trong cọc thuộc khung trục A theo chiều dài tường: a)
Cơng trình chịu tĩnh tải và hoạt tải; b) Cơng trình chịu tĩnh tải, hoạt tải và gió. ............... 98
Hình 8.11. Sự thay đổi mơ men trong cọc thuộc khung trục B theo chiều dài tường: a)
Cơng trình chịu tĩnh tải và hoạt tải; b) Cơng trình chịu tĩnh tải, hoạt tải và gió. ............... 98
Hình 8.12. Sự thay đổi mơ men trong cọc thuộc khung trục C theo chiều dài tường: a)
Cơng trình chịu tĩnh tải và hoạt tải; b) Cơng trình chịu tĩnh tải, hoạt tải và gió. ............... 99
Hình 8.13. Tổng giá trị mô men và lực cắt đầu cọc theo chiều dài tường cho cơng trình
chịu tĩnh tải, hoạt tải và gió (TT + HT + GIO): a) Biểu đồ mơ men; b) Biểu đồ lực cắt. ... 99
Hình 8.14. Áp lực đất tác dụng lên tường vây: a) Theo phương dọc tường; b) Theo phương
ngang tường ở độ sâu 6m. ................................................................................................. 100
Hình 8.15. Áp lực đất tác dụng lên tường ứng với cơng trình chịu: a) Cơng trình chịu tĩnh
tải và hoạt tải; b) Cơng trình chịu tĩnh tải, hoạt tải và gió. .............................................. 101
Hình 8.16. Áp lực đất tác dụng lên tường ở độ sâu 6m ứng với công trình chịu tĩnh tải,
hoạt tải và gió. ................................................................................................................... 101
Hình 8.17. Biểu đồ bao mô men của tường vây theo chiều dày tường: a) Cơng trình chịu
tĩnh tải và hoạt tải; b) Cơng trình chịu tĩnh tải, hoạt tải và gió. ....................................... 102
Hình 8.18. Sự thay đổi mơ men trong cọc thuộc khung trục A theo chiều dày tường: a)
Cơng trình chịu tĩnh tải và hoạt tải; b) Cơng trình chịu tĩnh tải, hoạt tải và gió. ............. 103

Hình 8.19. Sự thay đổi mô men trong cọc thuộc khung trục B theo chiều dày tường: a)
Cơng trình chịu tĩnh tải và hoạt tải; b) Cơng trình chịu tĩnh tải, hoạt tải và gió. ............. 103


Hình 8.20. Sự thay đổi mơ men trong cọc thuộc khung trục C theo chiều dày tường: a)
Cơng trình chịu tĩnh tải và hoạt tải; b) Cơng trình chịu tĩnh tải, hoạt tải và gió. ............. 104
Hình 8.21. Tổng giá trị mô men và lực cắt đầu cọc theo chiều dày tường cho cơng trình
chịu tĩnh tải, hoạt tải và gió (TT + HT + GIO): a) Biểu đồ mơ men; b) Biểu đồ lực cắt. . 104
Hình 8.22. Biểu đồ mô men của bè thuộc trục C dưới tác dụng của: a) Tĩnh tải và hoạt tải;
b) Tĩnh tải, hoạt tải và gió. ................................................................................................ 105
Hình 8.23. Biểu đồ Lực cắt của bè thuộc trục C dưới tác dụng của: a) Tĩnh tải và hoạt tải;
b) Tĩnh tải, hoạt tải và gió. ................................................................................................ 105
Hình 8.24. Biểu đồ bao mơ men trong cột tầng hầm 1 và 2 của cơng trình chịu tác dụng
tĩnh tải, hoạt tải và gió: a) Cột 14; b) Cột 16. ................................................................... 106
Hình 8.25. Biểu đồ bao mô men trong dầm tầng hầm 1 và 2 của cơng trình chịu tác dụng
tĩnh tải, hoạt tải và gió: a) Dầm 1; b) Dầm 2. ................................................................... 106
Hình 9.1. a) Mơ hình phân tích trong Plaxis 3D; b) Mặt bằng bố trí cọc PA1; c) Mặt bằng
bố trí cọc PA2; d) Mặt bằng bố trí cọc PA3; e) Mặt bằng bố trí cột và lõi. ..................... 109
Hình 9.2. Bảng ghi gia tốc của trận động đất Kocaeli Earthquake .................................. 110
Hình 9.3. a) Chuyển vị ngang lớn nhất tại đỉnh của cơng trình theo chiều dài cọc; b) Gia
tốc lớn nhất tại đỉnh của cơng trình theo chiều dài cọc. ................................................... 112
Hình 9.4. Biểu đồ mơ men a) Cột 13; b) Cột 14. ............................................................... 113
Hình 9.5. a) Biểu đồ mơ men của bè thuộc trục C; b) Biểu đồ lực cắt của bè thuộc trục C. ..
....................................................................................................................................... 113
Hình 9.6. Tổng giá trị mô men lớn nhất đầu cọc; b) Tổng giá trị lực cắt lớn nhất đầu cọc. ..
....................................................................................................................................... 114
Hình 9.7. a) Chuyển vị ngang lớn nhất tại đỉnh của công trình theo chiều dày bè; b) Gia
tốc lớn nhất tại đỉnh của cơng trình theo chiều dày bè. .................................................... 114
Hình 9.8. Biểu đồ mô men a) Cột 13; b) Cột 14. ............................................................... 115
Hình 9.9. a) Biểu đồ mơ men của bè thuộc trục C; b) Biểu đồ lực cắt của bè thuộc trục C. ..

....................................................................................................................................... 116
Hình 9.10. Tổng giá trị mô men lớn nhất đầu cọc; b) Tổng giá trị lực cắt lớn nhất đầu cọc.
....................................................................................................................................... 116
Hình 9.11. a) Chuyển vị ngang lớn nhất tại đỉnh của cơng trình theo các phương án móng;
b) Gia tốc lớn nhất tại đỉnh của cơng trình theo các phương án móng............................. 117
Hình 9.12. Biểu đồ mô men a) Cột 13; b) Cột 14. ............................................................. 118


Hình 9.13. a) Biểu đồ mơ men của bè thuộc trục C; b) Biểu đồ lực cắt của bè thuộc trục C.
....................................................................................................................................... 118
Hình 9.14. Tổng giá trị mơ men lớn nhất đầu cọc; b) Tổng giá trị lực cắt lớn nhất đầu cọc.
....................................................................................................................................... 119


MỞ ĐẦU
1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Ngày nay, do sự phát triển nhanh chóng của các thành phố trên tồn thế giới đã
dẫn đến sự tăng lên nhanh chóng về số lượng và chiều cao của tòa nhà cao tầng và
siêu cao tầng. Đối với các tòa nhà này phương án móng bè - cọc thường được lựa
chọn. Bởi vì, khi sử dụng phương án móng bè – cọc sẽ làm giảm số lượng cọc, tăng
khả năng chịu tải của đất nền, giảm lún và lún lệch cho công trình.
Theo nhiều nhà nghiên cứu, việc bỏ qua ảnh hưởng của độ lún khơng đều của
nền đất trong tính tốn kết cấu khung bên trên, sẽ dẫn tới giá trị nội lực trong khung
sai khác nhiều so với ứng xử thật của cơng trình. Điều này làm giảm độ tin cậy của
cơng trình và chất lượng khai thác cơng trình.
Thơng thường, phần lớn các kỹ sư kết cấu khi thiết kế phần bên trên thì xem
cơng trình làm việc trên nền cứng (không biến dạng). Tải trọng của phần kết cấu
bên trên được tổng hợp và chuyển sang làm dữ kiện cho việc thiết kế nền móng.
Với sơ đồ tính riêng rẽ từng phần như vậy kết quả có thể sai khác đáng kể so với
ứng xử thực tế của cơng trình trên nền đất biến dạng khơng đồng đều.

Sở dĩ cách tính riêng rẽ từng phần đến nay vẫn được sử dụng vì việc giải quyết
tính tốn sự làm việc đồng thời giữa khung – móng – nền gặp nhiều khó khăn phức
tạp và kết quả có thể chấp nhận được khi cơng trình được đặt trên nền đất tốt hoặc
chênh lệch lún giữa các chân cột trong bè bé.
Để phản ánh đúng sự làm việc thực tế của cơng trình cần thiết phải phân tích bài
tốn móng và khung làm việc đồng thời với nền. Từ kết quả phân tích ứng xử của
kết cấu bên trên và móng bè – cọc bên dưới cũng như sự tương tác qua lại giữa các
bộ phận của cơng trình nhằm tối ưu hóa kết cấu của cơng trình.
2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
Để giải quyết các vấn đề từ giai đoạn thiết kế sơ bộ đến mô phỏng ứng xử của
hệ khung – bè cọc và đất nền. Trong Luận Văn này, Học Viên thực hiện các mục
tiêu nghiên cứu sau:
- Nghiên cứu nguyên lý làm việc của móng bè – cọc;

1


- Nghiên cứu ứng xử tải trọng – độ lún của móng bè cọc;
- Nghiên cứu đánh giá các phương pháp tính tốn độ lún của móng bè;
- Nghiên cứu ứng xử chia tải của móng bè cọc;
- Nghiên cứu đánh giá phần mềm sap 2000 trong phân tích ứng xử của hệ kết
cấu cơng trình-móng bè cọc-đất nền cùng làm việc đồng thời, dựa trên kết quả mô
phỏng trên phần mềm Plaxis 3D;
- Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dày bè và cách bố trí cọc trong bè đến ứng
xử của hệ khung – bè cọc và đất nền. Khảo sát nội lực của khung bên trên trong
trường hợp phân tích nội lực xem chân cột được ngàm cứng tại mặt móng và trường
hợp phân tích móng và khung làm việc đồng thời với nền, ứng với các chuyển vị
chênh lệch khác nhau của các chân cột trong bè. Từ đó kiến nghị giá trị độ lún lệch
tương đối gới hạn cho trường hợp phân tích nội lực xem chân cột được ngàm cứng
tại mặt móng;

- Nghiên cứu ảnh hưởng của số tầng hầm, chiều dài và chiều dày tường vây đến
ứng xử của hệ khung –tường vây – bè cọc và đất nền;
- Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dài cọc, chiều dày bè và cách bố trí cọc trong
bè đến ứng xử của hệ khung – bè cọc và đất nền dưới tác dụng của động đất.
3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Nội dung 1: Nghiên cứu nguyên lý làm việc của móng bè – cọc.
Mục tiêu nội dung 1: Để hiểu rõ nguyên lý làm việc của móng kết hợp. Từ đó
có những định hướng đúng trong việc mơ phỏng ứng xử của móng bè – cọc, cũng
như mô phỏng ứng xử của hệ khung – bè cọc và đất nền.
Phương pháp nghiên cứu: Căn cứ vào các tài liệu của các tác giả đi trước.
Nội dung 2: Nghiên cứu ứng xử tải trọng – độ lún của móng bè cọc.
Mục tiêu nội dung 2: Để hiểu rõ ứng xử tải trọng – độ lún của móng bè cọc, và
sự huy động độ cứng của bè và nhóm cọc trong móng bè – cọc theo các giai đoạn
chịu tải.
Phương pháp nghiên cứu: Căn cứ vào các tài liệu của các tác giả đi trước.
Nội dung 3: Nghiên cứu đánh giá các phương pháp tính tốn độ lún của móng
bè.

2


Mục tiêu nội dung 3: Chọn phương pháp tính lún và cách xác định phạm vi
vùng chịu nén phù hợp cho móng bè để phục vụ việc tính lún móng bè – cọc và sự
phân chia tải cho bè và nhóm cọc.
Phương pháp nghiên cứu: Khảo sát độ lún của móng bè theo các phương pháp
tính lún trong các tài liệu, tiêu chuẩn và kết hợp mơ phỏng số, kích thước móng và
tải trọng tác dụng lên móng được thay đổi trong q trình khảo sát. Từ đó kiến nghị
phương pháp tính lún và cách xác định phạm vi vùng chịu nén phù hợp.
Nội dung 4: Nghiên cứu ứng xử chia tải của móng bè cọc.
Mục tiêu nội dung 4: Khảo sát sự ảnh hưởng của độ lún, độ sâu đặt bè, số

lượng cọc, kích thước cọc và khoảng cách giữa các cọc đến sự phân chia tải cho bè
và các cọc, và sự suy giảm độ cứng của bè và nhóm cọc khi chúng làm việc trong hệ
bè-cọc. Kết quả nghiên cứu này giúp cho người thiết kế có những định hướng trong
việc lựa chọn kích thước cọc, số lượng cọc, khoảng cách giữa các cọc và độ lún của
bè-cọc để tải trọng được mang bởi bè là lớn nhất. Ngoài ra, trong thiết kế sơ bộ độ
cứng của bè-cọc có thể ước tính từ độ cứng bè khơng cọc và nhóm cọc thơng qua
các hệ số hiệu chỉnh độ cứng.
Phương pháp nghiên cứu: Các mô phỏng số được thực hiện trên các móng
khác nhau về: Loại móng; độ sâu đặt bè; số lượng cọc; kích thước cọc và khoảng
cách giữa các cọc.
Nội dung 5: Nghiên cứu đánh giá phần mềm sap 2000 trong phân tích ứng xử
của hệ kết cấu cơng trình-móng bè cọc-đất nền cùng làm việc đồng thời, dựa trên
kết quả mô phỏng trên phần mềm Plaxis 3D.
Mục tiêu nội dung 5: Đánh giá kết quả mô phỏng trên phần mềm Sap 2000 với
đất nền được mô phỏng bằng phần tử Solid dựa trên kết quả mô phỏng trên phần
mềm Plaxis 3D. Và đánh giá phạm vi áp dụng phần mềm Sap 2000 với đất nền
được mơ phỏng bằng phần tử Solid để phân tích bài tốn móng và khung làm việc
đồng thời với nền với phương án móng bè – cọc. Mặt khác, đưa ra các định hướng
nghiên cứu để nâng cao khả năng ứng dụng của phần mềm Sap 2000.

3


Phương pháp nghiên cứu: Các mô phỏng số được thực hiện trên phần mềm
Sap 2000 và Plaxis 3D để mô phỏng bài tốn khung – móng bè cọc – đất nền làm
việc đồng thời.
Nội dung 6: Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dày bè và cách bố trí cọc trong
bè đến ứng xử của hệ khung – bè cọc và đất nền. Khảo sát nội lực của khung bên
trên trong trường hợp phân tích nội lực xem chân cột được ngàm cứng tại mặt móng
và trường hợp phân tích móng và khung làm việc đồng thời với nền, ứng với các

chuyển vị chênh lệch khác nhau của các chân cột trong bè. Từ đó kiến nghị giá trị
độ lún lệch tương đối gới hạn cho trường hợp phân tích nội lực xem chân cột được
ngàm cứng tại mặt móng.
Mục tiêu nội dung 6: Để tối ưu hóa trong thiết kế cơng trình, và kiến nghị giá
trị độ lún lệch tương đối gới hạn cho trường hợp phân tích nội lực xem chân cột
được ngàm cứng tại mặt móng.
Phương pháp nghiên cứu: Các mô phỏng số được thực hiện trên phần mềm
Plaxis 3D để mơ phỏng bài tốn khung – móng bè cọc – đất nền làm việc đồng thời.
Nội dung 7: Nghiên cứu ảnh hưởng của số tầng hầm, chiều dài và chiều dày
tường vây đến ứng xử của hệ khung – tường vây – bè cọc và đất nền.
Mục tiêu nội dung 7: Khảo sát sự ảnh hưởng của số tầng hầm và chiều dài
tường vây đến nội lực cọc, độ lún cơng trình và sự chia tải cho bè. Khảo sát sự ảnh
hưởng của chiều dày tường vây đến nội lực cọc, nội lực bè, nội lực khung, nội lực
tường vây và áp lực đất tác dụng lên tường vây. Ngoài ra, khảo sát sự ảnh hưởng
của chiều cao cơng trình đến áp lực đất tác dụng lên tường vây.
Phương pháp nghiên cứu: Các mô phỏng số được thực hiện trên phần mềm
Plaxis 3D để mô phỏng bài tốn khung – móng bè cọc – tường vây – đất nền làm
việc đồng thời.
Nội dung 8: Nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dài cọc, chiều dày bè và cách bố
trí cọc trong bè đến ứng xử của hệ khung – bè cọc và đất nền dưới tác dụng của
động đất.
Mục tiêu nội dung 8: Khảo sát sự ảnh hưởng của chiều dài cọc, chiều dày bè
và cách bố trí cọc trong bè đến nội lực của kết cấu, chuyển vị và gia tốc theo

4


phương ngang của cơng trình. Kết quả nghiên cứu này giúp cho các kỹ sư có những
định hướng thiết kế tối ưu, và cho thấy sự cần thiết phân tích bài tốn khung – móng
– đất nền làm việc đồng thời.

Phương pháp nghiên cứu: Các mô phỏng số được thực hiện trên phần mềm
Plaxis 3D để mơ phỏng bài tốn khung – móng bè cọc – đất nền làm việc đồng thời
dưới tác dụng của động đất.
4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu ứng xử của hệ kết cấu cơng trình – móng bè cọc – đất nền cùng làm
việc đồng thời trên cơng trình giả định. Trong phân tích ứng xử của hệ kết cấu cơng
trình – móng bè cọc – đất nền cùng làm việc đồng thời chỉ xét trong điều kiện đất
nền đã lún ổn định.
5. Ý NGHĨA KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI
Đề tài “nghiên cứu ứng xử của hệ kết cấu cơng trình - móng bè cọc – đất
nền cùng làm việc đồng thời” giúp cho người thiết kế có những định hướng trong
thiết kế kết cấu bên trên, bè – cọc, tường vây, và mô phỏng ứng xử của hệ kết cấu
cơng trình - móng bè cọc – đất nền cùng làm việc đồng thời. Ngoài ra, trong đề tài
này cũng nêu lên sự cần thiết phân tích ứng xử của hệ kết cấu cơng trình - móng bè
cọc – đất nền cùng làm việc đồng thời, đặc biệt trong trường hợp cơng trình có tầng
hầm hoặc cơng trình chịu động đất.
Làm tài liệu tham khảo cho việc nghiên cứu về ứng xử của hệ kết cấu cơng trình
– móng – đất nền cùng làm việc đồng thời dưới tác dụng của tải trọng tĩnh hoặc
động đất, độ lún lệch tương đối giới hạn ∆Sgh của cơng trình, độ lún của móng bè –
cọc, sự phân chia tải cho bè và cọc trong móng bè – cọc.

5


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ỨNG
XỬ CỦA HỆ KẾT CẤU CƠNG TRÌNH - MĨNG BÈ CỌC – ĐẤT NỀN
CÙNG LÀM VIỆC ĐỒNG THỜI

1.1.

PHƯƠNG PHÁP TÁCH RIÊNG PHẦN KẾT CẤU BÊN TRÊN VÀ

NỀN MĨNG ĐỂ TÍNH TỐN
Hiện nay việc tính tốn thiết kế kết cấu bên trên, nền móng bên dưới thường
được thực hiện một cách riêng rẽ từng phần. Đây là phương pháp tính tốn cơ bản
được trình bày trong các giáo trình và tiêu chuẩn.

Hình 1.1. Sơ đồ tính tốn kết cấu bên trên
Để tính tốn kết cấu bên trên, người thiết kế coi kết cấu bên trên tựa vững chắc
lên móng theo liên kết ngàm hoặc khớp ở tại chân cột (hoặc chân tường). Với sơ đồ
kết cấu này, tính tốn nội lực trong hệ kết cấu bên trên dưới tác dụng của tải trọng
cơng trình. Tải trọng của phần kết cấu bên trên (nội lực chân cột) được tổng hợp và
chuyển sang làm dữ kiện cho việc thiết kế nền móng. Với sơ đồ tính riêng rẽ từng
phần như vậy cho kết quả có thể sai khác đáng kể so với ứng xử thực tế của cơng
trình trên nền đất biến dạng khơng đồng đều.
Sở dĩ cách tính riêng rẽ từng phần đến nay vẫn được sử dụng vì việc giải quyết
tính tốn sự làm việc đồng thời giữa khung – móng – nền gặp nhiều khó khăn phức

6