Nghiên cứu thực nghiệm sự làm việc của đài cọc btct thiết kế theo phương pháp mô hình giàn ảo không gian

ðẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA

LÊ HÒA

ðỀ TÀI :

NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM SỰ LÀM VIỆC
CỦA ðÀI CỌC BTCT THIẾT KẾ THEO
PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH GIÀN ẢO
KHƠNG GIAN
Chun ngành: Xây dựng dân dụng và cơng nghiệp
Mã ngành: 605820

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 07 năm 2009


CƠNG TRÌNH ðƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA
ðẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học 1:

TS. HỒ HỮU CHỈNH

Cán bộ chấm nhận xét 1:……………………………………………

Cán bộ chấm nhận xét 2:……………………………………………

Luận văn thạc sĩ này ñược bảo vệ tại
HỘI ðỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ðẠI HỌC
BÁCH KHOA TP.HCM, ngày ……… tháng ………… năm 2009


TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA

PHÒNG ðÀO TẠO SðH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ðộc lập – Tự do – Hạnh phúc

Tp.HCM, ngày ………tháng ……. Năm 2009

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên:

Lê Hòa

Phái: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 23/07/1982

Nơi sinh: Bình Dương

Chuyên ngành: Xây dựng Dân dụng và Công nghiệp

MSHV: 02106528

I – TÊN ðỀ TÀI: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM SỰ LÀM VIỆC CỦA ðÀI CỌC

BTCT THIẾT KẾ THEO PHƯƠNG PHÁP MƠ HÌNH GIÀN ẢO KHƠNG GIAN
II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
-

-

Tìm hiểu một cách đầy đủ về lý thuyết mơ hình giàn ảo(STM). Trình bày, tính tốn
phân tích, so sánh, đánh giá lý thuyết tính đài cọc vng và tam giác cân theo phương
pháp Mơ hình giàn ảo khơng gian (3D STM) (dựa theo các chỉ tiêu tính tốn của
"Mtrise du BAEL 91 et des DTU Associés") và theo phương pháp dầm console (Tiêu
chuẩn Việt Nam).
Phát triển tính tốn từ lý thuyết "Mtrise du BAEL 91 et des DTU Associés" cho bài
tốn tổng qt đài cọc vng chịu tải trọng phức tạp.
Tiến hành thực nghiệm hiện trường và thu thập số liệu, khảo sát sự làm việc của: ñài
cọc tam giác chịu tải trọng ñúng tâm, ñài cọc vng chịu tải trọng đúng tâm, đài cọc
vng chịu tải trọng lệch tâm. Xử lý số liệu, nghiên cứu ứng xử của cấu kiện, phân tích
nứt, từ đó đánh giá so sánh ñược ñộ tin cậy của từng phương pháp, kiến nghị một số
vấn ñề liên quan.

III – NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ:
V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. HỒ HỮU CHỈNH
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TS. Hồ Hữu Chỉnh

TRƯỞNG BAN
QL CHUYÊN NGÀNH

iv

LỜI CẢM ƠN
Xin gởi lời cám ơn chân thành ñến tất cả thầy cơ ở PHỊNG QUẢN LÝ KHOA
HỌC- SAU ðẠI HỌC, các thầy cô KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG ñã tận tình
giảng dạy tận tâm truyền ñạt những kiến thức vơ cùng bổ ích trong suốt thời gian của
khóa cao học
ðặc biệt, Xin kính gủi lịng biết ơn sâu sắc nhất ñến thầy hướng dẫn luận văn
cao học TS.HỔ HỮU CHỈNH, người thầy ñã dẫn dắt tác giả từ những ý tưởng ban
đầu, khơng ngại khó khăn gian khổ, khơng tiếc thời gian hạn hẹp của mình ln quan
tâm theo sát, có mặt tận hiện trường thực nghiệm xa xơi, ln có những lời hướng
dẫn, chỉ ra nhữnh thiếu sót, yếu kém, động viên, uốn nắn q báo trong suốt q trình
thực hiện luận văn.
Thành quả hơm nay đóng góp rất nhiều cơng sức của bạn bè, đồng nghiệp. Xin
gửi lời cảm ơn ñến các ñồng nghiệp, bạn hữu ñã cung cấp nhiều thông tin cần thiết,
những ý kiến q báo.
Xin cám ơn Cơng ty Xây Dưng Cơ Khí Phú Lợi -Trạm ðăng Kiểm Phương
tiện Cơ giới 61-03D ñã tạo ñiều kiện sân bãi cho tác giả thực hiện luận văn.
Xin cảm ơn ba me, anh chị và gia đình, những người ln là nguồn động lực
giúp tác giả vững bước đến được ngày hơm nay.
Trong khoảng thời gian hạn hẹp do các giới hạn tài chính, tài liệu tham khảo và
các thiết bị thí nghiệm, nên luân văn chắc chắn khơng tránh khỏi những sai xót. Rất
mong nhận ñược các ý kiến ñánh giá, những sự góp ý xây dựng của các thầy cơ và các
bạn đọc gần xa.
CHÂN THÀNH CẢM ƠN


v

TĨM TẮT

Xuất hiện vào đầu những năm 1987, phương pháp phân tích tính tốn kết cấu bằng
mơ hình giàn ảo ñược ứng dụng rất nhiều trong các cấu kiện ñài cọc, trụ cầu, trụ va,
dầm cao…. Tuy nhiên, các tài liệu kỹ thuật hướng dẫn tính tốn thiết kế kết cấu đài cọc
bêtơng cốt thép bằng phương pháp giàn ảo cịn rất hạn chế, đặc biệt là tại Việt Nam.
Luận văn này có 4 mục tiêu chính:
(1) Nghiên cứu 1 cách đầy đủ về lý thuyết mơ hình giàn ảo, các ứng dụng lý
thuyết giàn ảo trong thiết kế ñài cọc của càc tài liệu trong nước và nước ngoài
(2) Phân tích, so sánh, đánh giá kết quả của 2 phương pháp: phương pháp truyền
thống (phương pháp moment hay phương pháp dầm console) và phương pháp mới Mơ
Hình giàn ảo không gian (3D STM)
(3) Phát triển phát triển từ lý thuyết tính tốn đài cọc chịu nén đúng tâm theo mơ
hình giàn ảo khơng gian của "Mtrise du BAEL 91 et des DTU Associés" để tính tốn
cho đài cọc vng chịu tải trọng phức tạp (lệch tâm +moment uốn)
(4) Tiến hành thực nghiệm hiện trường trên mơ hình lớn (large scale) ñể thu thập
các kết quả về tải trọng, biến dạng, ñộ võng… và quan sát sự làm việc của ñài cọc.
(5) Xử lý các số liệu từ ñó phân tính đánh giá được độ tin cậy của phương pháp
mơ hình giàn ảo khơng gian. Rút ra được một số kết luận và kiến nghị.
Các phương pháp phát triển cũng như kết quả của luận văn rất hữu ích cho người
kỹ sư thiết kế và là cơ sở khoa học cho những nghiên cứu tiếp theo về kết cấu ñài cọc
bê tông cốt thép


vi

MỤC LỤC
Nhiệm vụ luận văn thạc sĩ ........................................................................................ iii
Lời cảm ơn ................................................................................................................iv
Tóm tắt.......................................................................................................................v
Mục lục .....................................................................................................................vi
Danh mục các bảng...................................................................................................ix

Danh mục các hình vẽ ................................................................................................x
Danh mục các kí hiệu ..............................................................................................xvi
Chương I:
TỔNG QUAN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU..................................................1
1.1. Tổng quan...................................................................................................1
1.1.1 Mở ñầu và ñặt vấn đề........................................................................1
1.1.2 Tình hình nghiên cứu........................................................................3
1.1.3 Nhiệm vu luận văn............................................................................5
1.1.4 Mục tiêu và phạm vi ñề tài................................................................6
1.2 Hướng nghiên cứu .......................................................................................6
1.2.1 Phần lý thuyết...................................................................................6
1.2.2 Phần thực nghiệm .............................................................................8
Chương II:
LÝ THUYẾT CƠ SỞ.......................................................................................9
2.1. Khái niệm ...................................................................................................9
2.1.1 Móng cọc..........................................................................................9
2.1.2 ðài cọc .............................................................................................9
2.2. Lý thuyết nền tảng ......................................................................................9
2.2.1 Tính tốn đài cọc theo phương pháp Moment (Phương pháp dầm
console) .........................................................................................................9
2.2.2 Tính tốn đài cọc theo phương pháp giàn ảo không gian.................11
2.2.2.1 Lý thuyết chung ..................................................................11
2.2.2.2 Theo ACI SP-208................................................................15
a. Cường độ nén bê tơng..............................................................15
b. Cường ñộ thanh chống, thanh giằng và các vùng nút ...............16


vii

2.2.2.3 theo "MTRISE DU BAEL 91 ET DES DTU ASSOCIÉS”..22

a. Tính tốn đài 3 cọc......................................................................16
b. Tính tốn đài vng 4 cọc ...........................................................21
2.3 Lý thuyết mở rộng .....................................................................................25
2.3.1 Bài tốn đài cọc vng 4 cọc chịu tải lệch tâm...............................25
2.3.2. Bài tốn tổng qt đài cọc vng chịu tải trọng phức tạp ...............33
2.4. Các ví dụ minh họa và nhận xét ................................................................43
2.4.1. Ví dụ 1: Bài tốn đài vng đúng tâm............................................43
2.4.2. Ví dụ 2: Bài tốn đài vng lệch tâm .............................................47
2.4.3. Ví dụ 3: Bài tốn đài vng chịu tải trọng phức tạp .......................52
2.4.4. Nhận xét ........................................................................................54
Chương III:
BÀI TOÁN THỰC NGHIỆM................................................................................57
3.1. Số liệu thí nghiệm .....................................................................................57
3.1.1. Cốt thép .........................................................................................57
3.1.2. Bê tơng ..........................................................................................58
3.2. Tính tốn bài tốn thực nghiệm.................................................................59
3.2.1. Tính tốn đài cọc tam giác .............................................................59
3.2.2. Tính tốn đài vng nén đúng tâm.................................................62
3.2.3. Tính tốn đài vng nén lệch tâm ..................................................64
3.3. Thực nghiệm.............................................................................................67
3.3.1. Tạo lập mơ hình.............................................................................67
3.3.2. Thiết bị thí nghiệm ........................................................................74
3.3.3. Phương pháp tiến hành ..................................................................77
3.3.3.1 Tạo tải trọng........................................................................77
3.3.3.2 Phương pháp tiến hành thí nghiệm ......................................79
Chương IV:
KẾT QUẢ VÀ PHÂN TÍCH ........................................................................80
4.1. ðài cọc vng nén đúng tâm.....................................................................80
4.1.1 Kết quả tải trọng .............................................................................81
4.1.2 Kết quả biến dạng...........................................................................82

4.1.3 Kết quả chuyển vị...........................................................................87


viii

4.1.4 Kết quả nội suy...............................................................................88
4.1.5 Phân tích nứt...................................................................................90
4.2. ðài cọc vuông nén lệch tâm ......................................................................94
4.2.1 Kết quả tải trọng .............................................................................95
4.2.2 Kết quả biến dạng...........................................................................96
4.2.3 Kết quả chuyển vị.........................................................................103
4.2.4 Kết quả nội suy.............................................................................104
4.2.5 Phân tích nứt.................................................................................106
4.3. ðài cọc tam giác nén ñúng tâm ...............................................................107
4.3.1 Kết quả tải trọng ...........................................................................107
4.3.2 Kết quả chuyển vị.........................................................................108
4.3.3 Phân tích nứt.................................................................................109
Chương V:
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................112
5.1. Kết luận ..................................................................................................113
5.2. Kiến nghị ................................................................................................116
Tài liệu tham khảo ...............................................................................................118
Phụ lục ....................................................................................................................xx
Lý lịch trích ngang ..............................................................................................xxix


ix

DANH MỤC CÁC BẢNG
Chương I

Chương II
2.1. Cường ñộ của bê tông trong các thanh chống và vùng nút...............................16
Chương III
3.1 Bảng kết quả tính tốn tải trọng lớn nhất cho đài tam giác ...............................61
3.2 Bảng kết quả tính tốn tải trọng lớn nhất cho đài vng nén đúng tâm .............63
3.3 Bảng kết quả tính tốn tải trọng lớn nhất cho đài vuông nén lệch tâm ..............66
Chương IV
Chương V
Phục lục
Phụ lục 1: Bảng kết quả tính tốn biến dạng lý thuyết đài cọc vng nén đúng
tâm ................................................................................................................xx
Phụ lục 2: Bảng kết quả ño biến dạng và chuyển vị ñài cọc vuông nén ñúng tâm..xxi
Phụ lục 3: Bảng kết quả ño biến dạng (Hạ tải) đài cọc vng nén đúng tâm.........xxii
Phụ lục 4: Bảng kết quả tính tốn tải trọng theo mơ hình giàn ảo từ kết quả đo biến
dạng đài cọc vng nén ñúng tâm. ............................................................. xxiii
Phụ lục 5: Bảng kết quả tính tốn biến dạng lý thuyết đài cọc vng nén lệch
tâm .............................................................................................................xxiv
Phụ lục 6: Bảng kết quả ño biến dạng và chuyển vị đài cọc vng nén lệch tâm .xxv
Phụ lục 7: Bảng kết quả tính tốn biến dạng (Hạ tải) lý thuyết đài cọc vng nén
lệch tâm ......................................................................................................xxvi
Phụ lục 8: Bảng kết quả tính tốn tải trọng theo mơ hình giàn ảo từ kết quả đo biến
dạng đài cọc vuông nén lệch tâm. ..............................................................xxvii
Phụ lục 9: Bảng kết quả ño tải trọng và chuyển vị ñài tam giác.........................xxviii


x

DANH MỤC HÌNH VẼ
Chương I
1.1a Mơ hình giàn ảo cho đài trụ cầu .......................................................................3

1.1b Hình đài cọc thí nghiệm ..................................................................................5
1.2 Mơ hình thí nghiệm............................................................................................5
1.3 Một số ví dụ về mơ hình giàn ảo ........................................................................7
1.4 Mơ hình giàn ảo lựa chọn tính tốn trong luận văn.............................................8
Chương II
2.1 Sơ đồ tính tốn đài cọc theo phương pháp Moment..........................................10
2.2 Sơ đồ tính tốn ñài 2 cọc theo phương pháp Moment.......................................11
2.3 Sơ ñồ tính tốn đài vng 4 cọc theo phương pháp Moment ............................11
2.4 Sự phân bố vùng B và vùng D trong hệ khung .................................................12
2.5 Mơ tả vùng D...................................................................................................13
2.6 ðường đồng ứng suất trong cấu kiện................................................................13
2.7 Sơ đồ giàn ảo khơng gian cho ñài cọc tam giác ................................................17
2.8 Sơ ñồ thuật giải bài tốn đài cọc tam giác ........................................................20
2.9 ðặc trưng kích thước và tải trọng đài cọc vng chịu tải đúng tâm ..................21
2.10 Sơ đồ giàn ảo khơng gian đài cọc vng chịu tải ñúng tâm ............................21
2.11 Sơ ñồ thuật giải bài tốn đài cọc vng chịu tải đúng tâm ..............................24
2.12 ðặc trưng kích thước và tải trọng đài cọc vng chịu tải lệch tâm..................25
2.13 Sơ đồ giàn ảo đài cọc vng chịu tải trọng lệch tâm.......................................25
2.14 Phân vùng diện tích chịu lực trên đài cọc vng.............................................26
2.15 Mơ tả góc nghiêng φ ......................................................................................27
2.16 Sơ đồ thuật giải bài tốn đài cọc vng chịu nén lệch tâm..............................32


xi

2.17 Quy ñổi moment thành các lực tập trung ........................................................33
2.18 Các đặc trưng kích thước và sơ đồ giàn ảo ñài cọc vuông chịu tải lệch tâm và
moment uốn:(a)Mặt bằng sơ đồ giàn ảo đài vng chịu tải lệch tâm,(b)Mặt
đứng sơ đồ giàn ảo đài vng chịu tải lệch tâm (Phương X),(c)Mặt đứng sơ
đồ giàn ảo đài vng chịu tải lệch tâm (PhươngY)......................................... 34

2.19 Sơ đồ giàn ảo khơng gia ñài vuông 4 cọc chịu tải trọng lệch tâm và moment
uốn. ............................................................................................................... 35
2.20: Sơ đồ phân bố diện tích chịu lực đài cọc vng............................................. 36
2.21 Mơ tả góc nghiêng φ ...................................................................................... 37
2.22 Phân chia lực trong các thanh giằng ...............................................................40
2.23 Sơ đồ thuật giải bài tốn đài cọc vng chịu tải trọng phức tạp ......................42
2.24a Bố trí cốt thép theoPP.STM.......................................................................... 47
2.24b Bố trí cốt thép theo PP.momnent. ................................................................. 47
2.25a: Bố trí cốt thép đài cọc vng nén lệch tâm theo pp.STM............................. 51
2.25b Bố trí cốt thép đài cọc vng nén lệch tâm theo phương pháp moment ........ 51
2.26 Ví dụ ñài cọc chịu tải trọng phức tạp.............................................................. 52
2.27 Bố trí cơt thép cho bài tốn đài cọc nén lệch tâm + moment uốn .................... 54
2.28a Thay ñổi cốt thép trong cạnh khi dịch chuyển cột theo phương pháp giàn ảo
không gian(3D STM)..................................................................................... 55
2.29b Thay ñổi cốt thép trong cạnh khi dịch chuyển cột theo phương pháp truyền
thống (pp.Moment)`....................................................................................... 55
2.30 ðồ thị biểu diễn kết quả hàm lượng cốt thép của 2 phương pháp.................... 56
Chương III
3.1a Kết quả kéo 3 mẫu thép trong phịng thí nghiệm ............................................58
3.1b Kết quả nén 4 mẫu bê tơng 150x150(mm2) .................................................... 59
3.2 Kích thước trên mơ hình thực tế và lý thuyết của đài tam giác nén ñúng tâm ... 60


xii

3.3 Bố trí cốt thép lý thuyết và mơ hình thực tế của ñài tam giác ñều nén ñúng tâm.
Cốt thép sử dụng là loại cốt thép gân đường kính D=10mm........................... 61
3.4 Kích thước trên lý thuyết và mơ hình thực tếcủa đài vng nén đúng tâm........ 63
3.5 Bố trí cốt thép lý thuyết và mơ hình thực tế của ñài vuông nén lệch tâm. Cốt
thép sử dụng là loại cốt thép gân đường kính D=10mm ................................. 64

3.6 Bố trí cảm biến đo biến dạng của đài vng nén đúng tâm............................... 64
3.7 Kích thước trên lý thuyết và mơ hình thực tế của đài vng nén lệch tâm ........ 65
3.8 Bố trí cốt thép lý thuyết và mơ hình thực tế của đài vng nén lệch tâm. Cốt
thép sử dụng là loại cốt thép gân đường kính D=10mm ................................. 66
3.9 Vị trí thí nghiệm............................................................................................... 67
3.10 Cơng tác cốt pha cốt thép Bệ ñỡ..................................................................... 68
3.11 Lắp dựng cọc và Giằng ñầu cọc bằng khung hàn thép để đảm bảo kích thước
đúng theo thiết kế. ......................................................................................... 68
3.12 ðổ bê tông ..................................................................................................... 69
3.13 Tiến hành lắp ván khn đài .......................................................................... 69
3.14 Kiểm tra kích thước của cọc giả tạo: ap= 25cm............................................... 70
3.15 Kiểm tra Khoảng cách 2 mép cọc: 50cm ........................................................ 70
3.16 Kiểm tra lai khoảng cách tim cọc: a’=75cm ................................................... 71
3.17 Dán cảm biến đo biến dạng trong phịng thí nghiệm....................................... 71
3.18 Kiểm tra lại cảm biến ño biến dạng tại hiện trường và phủ keo chống nước ... 72
3.19 Cảm biến sau khi ñược phủ keo chống nước .................................................. 72
3.20 Lắp dựng cốt thép cho đài mơ hình: ðài vng nén ñúng tâm ........................ 73
3.21 Lắp dựng cốt thép cho ñài mơ hình:ðài vng nén lệch tâm .......................... 73
3.22 Lắp dựng cốt thép cho đài mơ hình:ðài tam giác đều nén đúng tâm ............... 74
3.23 Mơ hình hồn thành ....................................................................................... 74


xiii

3.24 ðội thủy lực ................................................................................................... 75
3.25 ðồng hồ ño áp lực.......................................................................................... 75
3.26 Thước thép STAEDTLER.............................................................................. 76
3.27 Máy ño biến dạng P3500 và bộ SP10 ............................................................ 76
3.28 ðồng hồ ño chuyển vị ................................................................................... 76
3.2 Cảm biến ño biến dạng..................................................................................... 77

3.30 Sơ ñồ tạo tải trọng.......................................................................................... 78
3.31 Sơ ñồ thí nghiệm thực tế ................................................................................ 78
Chương IV
4.1 Mơ hình giàn đài cọc vng nén đúng tâm.......................................................80
4.2 (a)Bố trí cố thép đài cọc vng nén đúng tâm. Thép D=10mm. (b)Vị trí đặt
cảm biến đo biến dạng ...................................................................................80
4.3 Mơ hình thực tế thí nghiệm đài cọc vng nén đúng tâm (a) Mặt bằng đài cọc,
(b) Mặt ñứng ñài cọc...................................................................................... 81
4.4 ðồ thị biểu diễn kết quả tải trọng lý thuyết và kết quả tải trọng thực nghiệm
ðài cọc vng nén đúng tâm.......................................................................... 82
4.5 ðồ thị biểu diễn quan hệ tải trọng và biến dạng P-∆ξi ñài cọc vuông nén ñúng
tâm ................................................................................................................ 83
4.6 Khác nhau về giá trị chiều cao làm việc của ñài cọc trong thiết kế và thực tế ... 84
4.7 ðường quan hệ tải trong và biến dạng (hạ tải), đài cọc vng nén ñúng tâm .... 86
4.8 ðường quan hệ tải trọng và chuyển vị P-∆ đài cọc vng nén đúng tâm .......... 87
4.9a ðường quan hệ tải trọng thực tế và tải trọng tính tốn lý thuyết ( Ứng với
∆ξ1) ............................................................................................................... 88
4.9b ðường quan hệ tải trọng thực tế và tải trọng tính tốn lý thuyết ( Ứng với
∆ξ3) ............................................................................................................... 89


xiv

4.9c ðường quan hệ tải trọng thực tế và tải trọng tính tốn lý thuyết ( Ứng với
∆ξ4) ............................................................................................................... 89
4.10 ðường nứt hình thành được nhìn từ vị trí biến trở số 3(cạnh) ........................ 90
4.11 ðường nứt hình thành được nhìn từ vị trí biến trở số 1(cạnh 1) ...................... 91
4.12 ðường nứt hình thành được nhìn từ vị trí bên hơng đài(cạnh 2) ..................... 91
4.13. : Bề rộng khe nứt bnứt≈0.25mm đài cọc vng nén đúng tâm......................... 92
4.14 mơ phỏng đường nứt đài vng nén đúng tâm:mơ hình giàn ảo đài cọc,

(b)đường nứt sau thí nghiệm, (c) mơ tả ñường nứt theo từng cấp tải .............. 93
4.15 ðài cọc vng nén lệch tâm:(a) Sơ đồ giàn ảo, (b) Bố trí cốt thép, (c) mặt
bằng đài cọc thực tế,(d) mặt ñứng ñài cọc thực tế .......................................... 94
4.16 ðồ thì biểu diễn kết quả tải trọng lý thuyết và tải trọng thực nghiệm ðài cọc
vng nén lệch tâm........................................................................................ 95
4.17 Bố trí cảm biến đo biến dạng đài cọc vng nén lệch tâm .............................. 96
4.18 ðường quan hệ tài trọng và biến dạng P-∆ξ1 .................................................. 96
4.19 ðường quan hệ tài trọng và biến dạng P-∆ξ2 .................................................. 97
4.20 ðường quan hệ tài trọng và biến dạng P-∆ξ3 .................................................. 97
4.21 ðường quan hệ tài trọng và biến dạng P-∆ξ4 .................................................. 98
4.22 ðường quan hệ tài trọng và biến dạng P-∆ξ2’ ................................................. 98
4.23 ðường quan hệ tài trọng và biến dạng P-∆ξ3’ ................................................. 99
4.24a ðường quan hệ tài trọng và biến dạng P-∆ξ (lớp thép trên) ........................ 100
4.24b ðường quan hệ tài trọng và biến dạng P-∆ξ (lớp thép dưới) ....................... 100
4.25 ðường quan hệ tải trọng và biến dạng P-∆ξ lớp thép trên (Hạ tải)................ 102
4.26 ðường quan hệ tải trọng và biến dạng P-∆ξ lớp thép dưới (Hạ tải).............. 102
4.27 ðường quan hệ tải trọng và biến dạng.......................................................... 103
4.28 ðường quan hệ tải trong thực tế và tải trọng lý thuyết.................................. 105


xv

4.29 Vết nứt hình thành nhìn từ trực diện cạnh 3.................................................. 106
4.30 Vết nứt hình thành nhìn từ bên hơng (cạnh 4) ............................................. 106
4.31 Bề rông khe nứt an=0.25mm......................................................................... 107
4.32 Biểu diễn giá trị tải trọng lý thuyết, tải trọng, thực nghiệm và tải trọng lý
thuyết ñài cọc tam giác ................................................................................ 107
4.33 ðường quan hệ tải trọng và chuyển vị P-∆ đài cọc tam giác......................... 108
4.34 ðường nứt hình thành cuối giai đoạn thí nghiệm đài tam giác...................... 109
4.35 Bề rộng khe nứt. an=0.5mm.......................................................................... 109

Hình 4.36 Mơ phỏng đường nứt đài tam giác nén đúng tâm, (a) Mơ hình giàn ảo,
(b) ðường nứt sau thí nghiệm, (d) mơ tả đường nứt theo từng cấp tải .......... 110
Chuơng V
5.1a: Sự thay ñổi diện tích thép theo từng cạnh khi dịch chuyển cột theo phương
pháp truyền thống ........................................................................................ 113
5.1b: Sự thay ñổi diện tích thép theo từng cạnh khi dịch chuyển cột theo phương
pháp giàn ảo khơng gian .............................................................................. 114
5.2: Bố trí cốt thép vi dụ theo 2 phương pháp ...................................................... 115


xvi

DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU
CHƯƠNG I
CHƯƠNG II
b: Bề rộng ñài cọc.

(m).

bc: Bề rộng chân cột

(m).

bm: Khoảng các từ tim cọc ngồi cùng đến biên đài cọc

(m).

h0: Chiều cao làm việc ñài cọc

(m).

Rk: Cường ñộ chịu kéo của bê tông.

(Mpa)

Ra: Cường ñộ chịu kéo của thép

(Mpa)

n: Số lượng cọc trong mỗi hàng theo phương y.
Piy: Phản lực của cọc thứ i theo phương y.

(KN)

diy: Khoảng cách của cột thứ i so với tim đài

(m).
(cm2)

Fa: Diện tích cốt thép.
M: Moment gây ra tại tim cột.

(KNm)

M1=My: Moment gây ra tại tim cột theo phương x

(KNm)

M2= My: Moment gây ra tại tim cột theo phương y.

(KNm)

γ=g: Hệ số cánh tay địn.
Ri: Phản lực lên ñài tại vị trí cột thứ i.

(KN)

Piy: Phản lực của cọc thứ i theo phương Y.

(KN)

Pix: Phản lực của cọc thứ i theo phương X.

(KN)

P: Tải trọng tác dụng lên ñài cọc tại vị trí chân cột.

(KN)

Fi: Lực chống trong thanh thứ i.

(KN)

Ti: Lực giằng thanh thứ i.

(KN)

Li: Chiều dài thanh thứ i.

(m)

εmi: Biến dạng trung bình phần tử i.
β2 : Hệ số kể ñến tác ñộng vết nứt và cốt thép gia cường lên cường ñộ nén hữu hiệu

(mm)


xvii

của thanh chống βs , hoặc vùng nút βn.
fc’ : Cường độ nén danh nghĩa của bê tơng.

(Mpa)

fcu: Cường độ nén của bê tông(mẫu lặng trụ).

(Mpa)

σbclimt: Ứng suất cực hạn của bê tông.

(Mpa)

Fu : Nội lực trong các thanh chống hay thanh giằng,

(Mpa)

Fn : Cường ñộ danh nghĩa của thanh chống.

(Mpa)

φ : Hệ số giảm cường ñộ cho tất cả các phần tử giàn. φ = 0.75
Fns : Cường ñộ chịu nén danh nghĩa của bê tông trong thanh chống

(Mpa)

fcu : Cường độ chịu nén hữu hiệu

(Mpa)

Ac : Diện tích mặt cắt ngang hữu hiệu nhỏ nhất của thanh chống.

(m2)

Fse: Ứng suất hiệu quả tổn thất trong thép Atp.

(Mpa)

∆fp: Ứng suất gia tăng trong Atp gây ra do lực giàn ảo tác dụng.

(Mpa)

Fnt : Cường ñộ danh nghĩa của thanh giằng.

(Mpa)

Ast : diện tích cốt thép khơng ứng lực trong thanh giằng.

(cm2)

fy : giới hạn chảy lý thuyết của thanh giằng khơng ứng lực.

(Mpa)

Fnn : cường độ chịu nén danh nghĩa của vùng nút.

(Mpa)

fcu : Cường ñộ chịu nén hữu hiệu của vùng nút.

(Mpa)

An : Diện tích bề mặt của vùng nút.

(m2)

G: Tĩnh tải thiết kế.

(KN)

Q: Họat tải thiết kế.

(KN)

G0: Trọng lượng bản thân ñài cọc.

(KN)

Ru: Phản lực tại ñầu cọc.

(KN)

Rui: Phản lực tại đầu cọc thứ i.

(KN)

ap: ðường kính tiết diện cọc.

(m)

a’: Khoảng cách 2 tim cọc.

(m)

a’’: Bề rộng ñài cọc.

(m)

a: Bề rộng cạnh cột.

(m)


xviii

a0: Bề rộng mép ngồi đài cọc.

(m)

θ=φ: góc lập bởi các thanh chống và mặt phẳng ñáy chứa các thanh giằng.

(độ)

φi: góc lập bởi các thanh chống và mặt phẳng ñáy chứa các thanh giằng tại nút thứ i. (ñộ)
fcj=fc28: cường độ chịu nén thực tế của bê tơng.

(Mpa)

ft28: cường độ chịu kéo tính tốn của bê tơng.

(Mpa)

B: Diện tích cột

(m2)

Bp: Diện tích cọc.

(m2)

fe : Cường độ chịu kéo tiêu chuẩn của thép.

(Mpa)

fed: Cường độ chịu kéo tính tốn của thép.

(Mpa)

γs =1,15: Hệ số vật liệu.
F’: Lực kéo thanh giằng.

(KN)

F’i: Lực kéo thanh giằng thứ i.

(KN)

F: Tổng hợp lực của 2 thanh giằng tại nút.

(KN)

Fi: Tổng hợp lực của 2 thanh giằng tại nút thứ i.

(KN)

PMoi : Lực gây ra do moment xoắn M0 tại nút thứ i (i=1,2,3,4).

(KNm)

Acu: Diện tích cốt thép cạnh

(mm2)

Acui: Diện tích cố thép thanh giằng thứ i.

(mm2)

Aru: Diện tích cốt thép đi qua tim đài cọc.

(mm2)

Arui: Diện tích cốt théo quan tim cọc đi qua nút thứ i.

(mm2)

h: Chiều cao thực tế của ñài cọc.

(m)

d : Chiều cao làm việc của ñài.

(m)

d0: Bề dày lớp bêtơng bảo vệ.

(m)

τ0u: Ứng suất tiếp quanh đầu cọc.

(Mpa)

h: Chiều cao thực tế của ñài cọc.

(m)

Xo: Khoảng lệch của tim cột so với tim ñài theo phương X.

(m)

Yo: Khoảng lệch của tim cột so với tim ñài theo phương Y.

(m)

M0: Moment uốn tác dụng lên ñài cọc.

(KNm)

M0x: Moment uốn do M0 gây ra theo phương X.

(KNm)


xix

M0y: Moment uốn do M0 gây ra theo phương Y.
α: Góc lập bởi moment uốn M0 và trục X.
Pi: Tải trọng tập trung tại nút thứ i ñược quy ñổi từ tải trọng phức tính tốn.

(KNm)
(độ)
(KN)

CHƯƠNG III
CHƯƠNG IV
Plt: Giá trị tải trọng tính tốn lý thuyết đã bỏ qua các hệ số an tồn.

(Tấn)

Ptt: Giá trị tại trọng đo được trong thực nghiệm

(Tấn)

Ptk=Ptt/1.35: giá trị tải trọng ñể thiết kế

(Tấn)

Pnứt: Tải trọng khi mẫu hình thành vết nứt.

(Tấn)

Pmax2: Tải trọng khi ñài cọc làm việc cuối trạng thái giới hạn thứ 2.

(Tấn)

∆: Chuyển vị tại tim ñài cọc.

(mm)

∆ ξi: Biến dạng thép tại vị trí đặt biến trở thứ i.

(10-6mm)

∆ ξi_LT: Biến dạng thép lý thuyết tính tốn tại vị trí đặt biến trở thứ i.

(10-6mm)

K tttb : Hệ số góc trung bình của đường tải trọng thực tế-tải trọng lý thuyết
0

K lt =45 : Hệ số góc lý tưởng của ñường tải trọng thực tế-tải trọng lý thuyết

An; Bề rộng khe nứt.

(mm)


Nghiên cứu thực nghiệm sự làm việc của ñài cọc BTCT
thiết kế theo phương pháp mơ hình giàn ảo khơng gian

CHƯƠNG I

CHƯƠNG I

TỔNG QUAN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU
1.1 TỔNG QUAN
1.1.1. MỞ ðẦU VÀ ðẶT VẤN ðỀ:
Khi thế giới ngày càng phát triển về mặt kinh tế xã hội, khoa học kỹ thuật cộng
thêm sự gia tăng nhanh chóng dân số thế giới nên các nhu cầu về nhà ở, nơi làm việc các
khu vui chơi giải trí càng ngày càng tăng thêm. Các cơng trình xây dựng có xu hướng to
lớn hơn, bền hơn, tiết kiệm hơn, giá trị sử dụng cao hơn và thẩm mỹ hơn. Việt Nam là
một quốc gia có nền kinh tế có tốc độ phát triển rất cao nên cũng khơng nằm ngồi xu thế
đó kéo theo các ngành du lịch dịch vụ, khoa học kỹ thuật và đặc biệt là ngành xây dựng.
Một cơng trình bền vững trước tiên phải được đặt trên một nền móng bền vững.
Nên móng giữ một vai trị đặc biệt nghiêm trọng đối với tuổi thọ và chí phí mọi cơng
trình xây dựng và ảnh hưởng trực tiếp đến các cơng trình liên quan. Hiện nay đã có nhiều
loại kết cấu móng cũng như các phương pháp tính tốn móng như móng băng, móng đơn,
móng cọc... Trong đó móng cọc được đại đa số các cơng trình sử dụng vì dễ thi cơng và
chịu được tải trọng lớn trên nền đất yếu. Các thiết kế các cơng trình lớn trước đây vẫn
vẫn chú tâm tính tốn đến cọc mà chưa xét đến hoặc tính tốn sơ sài các tiêu chuẩn tính
tốn đài cọc. Trong sơ đồ tính tốn các cơng trình người ta chấp nhận giả thuyết đầu của
của cọc ngàm vào ñài cọc và ñài cọc là một khối cứng tuyệt ñối. ðiều này ñồng nghĩa với

việc bỏ qua các yếu tố biến dạng và phá hoại của ñài cọc.
Trong những năm qua, kể từ ñầu những năm 1990 trở lại ñây, lĩnh vực xây dựng
cơ sở hạ tầng ở Việt Nam đã có những bước phát triển mới, mạnh mẽ và ñạt ñược những
thành tựu quan trọng. Nhiều tiến bộ về khoa học, kỹ thuật và công nghệ đã được áp
dụng, góp phần tạo nên những cơng trình chất lượng, hiện đại ngang tầm khu vực và
quốc tế. Các dạng kết cấu - cơng nghệ móng sâu, kết cấu và công nghệ cầu bê tông
dự ứng lực nhịp lớn, cầu dây xiên, cầu treo dây võng, cầu Extradosed, cầu dàn thép
thế hệ mới, cọc ứng lực trước, sàn khơng dầm ứng lực trước, sàn rỗng... đang ngày càng
ñược áp dụng rộng rãi ở khắp các vùng miền. Việt Nam là một quốc gia có tốc độc phát
triển kinh tế rất cao so với thế giới. Cùng với sự gia nhập WTO và thay ñổi trong ñường
lối quản lý nhà nước nên ñã thu hút ñược rất nhiều dự án của các nhà đầu tư trong và
ngồi nước. Các dự án lớn với nhiều hình thức đa dạng và phong phú như cao ốc văn
phòng, khu chung cư nhà ở, nhà xường, căn hộ cao cấp và khu vui chơi giài trí… ngày
Trang 1


Nghiên cứu thực nghiệm sự làm việc của ñài cọc BTCT
thiết kế theo phương pháp mơ hình giàn ảo khơng gian

CHƯƠNG I

càng trở nên cần thiết
Cùng với việc ứng dụng các kết cấu và cơng nghệ mới, việc tính tốn thiết kế kết
cấu cơng trình cầu cũng có nhiều thay ñổi theo hướng hiện ñại, hoàn thiện và hội nhập.
Bằng việc nghiên cứu ứng dụng và chính thức ban hành bộ tiêu chuẩn thiết kế mới những
người làm xây dựng Việt Nam có cơ hội được vận dụng những thành tựu mới, tiên
tiến trong việc nghiên cứu ứng xử của kết cấu dưới tác dụng các loại tải trọng, các
chuẩn mực về rủi ro (sự cố) và độ an tồn theo phương pháp trạng thái giới hạn với các
hệ số ñộ tin cậy riêng - cở sở ñể xây dựng các bộ tiêu chuẩn tiên tiến nhất hiện nay
như Eurocode (tiêu chuẩn châu Âu), AASHTO LRFD, DIN (tiêu chuẩn của CHLB

ðức), ACI…
Mỗi cơng trình thì có nhu cầu và mục ñích sử dụng khác nhau nên thiết kế kết cấu
kiến trúc và các bộ phận của cơng trình cũng khác nhau. ðặc điểm chung của các loại
cơng trình là địi hỏi tính ổn định sự bền vững và tính kinh tế cao. Khi thiết kế một cơng
trình, kích thước kết cấu ảnh hưởng rất nhiều đến chất lượng cơng trình, mức độ tiện nghi
và lợi ích kinh tế của người sử dụng. Do đó, kích thước các cấu kiện phải ñược chọn lựa
sao cho hợp lý về mặt cấu tạo ñồng thời thỏa mãn các ñiều kiện chịu lực. ðể đáp ứng
được các u cầu đó địi hỏi người kỹ sư phải có phương pháp thiết kế thích hợp cho từng
loại cơng trình. Vì vậy, các phương pháp tính tốn ngày càng được tìm tịi nghiên cứu và
mở rộng. Bên cạnh đó, sự phát triển của khoa học kỹ thuật cơng nghệ máy tính cũng góp
phần làm dễ dàng hố tính tốn với độ chính xác cao hơn.
Mỗi cấu kiện khác nhau hay mỗi cơng trình khác nhau đều có cách tính tốn khác
nhau và độ sai lệch so với thực tế cũng khác nhau. Hiện nay trong tính tốn móng cọc,
đài cọc thường được tính tốn theo mơ hình dầm console. Phương pháp này đơn giản dễ
tính tốn nhưng thường cho ra kết quả rất là lớn, không kinh tế. Ngồi ra, cịn có một
phương pháp mới là tính tốn theo mơ hình dàn ảo (Strut and Tie model Method). Tuy
nhiên, Cho ñến thời ñiểm hiện nay (2009), tiêu chuẩn thiết kế cơng trình xây dựng ở Việt
Nam (TCVN356-2005) chưa ñề cập ñến phương pháp giàn trong thiết kế kết cấu bê tông
cốt thép. Phần lớn các cấu kiện bê tơng cốt thép được thiết kế vẫn dựa trên cơ sở lý thuyết
dầm [2]. Ở các nước phát triển ñã bắt ñầu áp dụng phương pháp thiết kế bằng mơ hình
giàn ảo phẳng (2D Strut and Tie model) cho kết cấu bê tơng cốt thép[4]. Mơ hình giàn ảo
được sử dụng ñể thiết kế và triển khai cốt thép tại các vị trí chịu tải trọng đứng và ngang,
các loại cấu kiện thường gặp như dầm console, dầm cao, vách cứng có lổ hổng, vai cột
nhà cơng nghiệp,v.v… Nhược điểm của phương pháp thiết kế bằng mơ hình giàn ảo

Trang 2


Nghiên cứu thực nghiệm sự làm việc của ñài cọc BTCT
thiết kế theo phương pháp mơ hình giàn ảo khơng gian

CHƯƠNG I

phẳng là vẫn phải chia bài toán thực tế ra thành 2 bài tốn phẳng (hình1.1), như vậy sẽ
khơng phù hợp với thực tế chưa ứng dụng ñược với các cấu kiện hình khối làm việc theo
2 phương như ñài cọc, khối trụ va,…Vì vậy cần thiết phải sử dụng phương pháp mơ hình
giàn ảo khơng gian (3D Strut and Tie model Method).

Hình 1.1 a: Mơ hình giàn ảo cho ñài trụ cầu
Tuy nhiên ưu ñiểm của phương pháp cũ (phương pháp dầm console) là vẫn tính
được trong trường hợp đài cọc chịu nén lệch tâm, và chịu mơment uốn. ðối với phương
pháo giàn ảo, hiện nay trên thế giới trong các bài tốn giàn gặp nhiều vấn đề khó khăn là
khơng thể giải được khi tại các vị trí đặt lực có thêm tác dụng của moment uốn hoặc các
móng có độ lệch tâm lớn, vì sự giới hạn của góc xiên giữa các thanh trong hệ giàn. Vì
vậy, trong tính tốn người ta thường giả thuyết mơment là triệt tiêu hoặc rất nhỏ, trong
trường hợp moment lớn hoặc móng lệch tâm thì vẫn quay lại phương pháp cũ để tính
tốn. Trong thực tế, dù cơng nghệ có hồn hảo, trình độ thi cơng có đạt đến mức nào thì
cũng gặp nhiều sai xót, điều đó dẫn đến sự lệch tâm gây ra moment khơng móng muốn,
thậm chí ñể triệt tiêu momen ở chân cột là rất khó khăn. Mọi cơng trình khi khi cột liên
kết cứng với móng thì ở đó ln ln tồn tại moment dù nhỏ hay lớn.
1.1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU:
Hiện nay, Ở Việt Nam chưa có tài liệu nào hướng dẫn thiết kế đài cọc theo phương
pháp mơ hình giàn ảo, chỉ là những hướng dẫn sơ sài về phương pháp dầm console,
người sử dụng cần tìm 1 tài liệu khác để ứng dụng phương pháp dầm trong tính tốn đài
cọc. Năm 2008, ðề tài thạc sỹ Huỳnh Ngọc Minh ở trường ðại Học Bách Khoa [16] có
Trang 3


Nghiên cứu thực nghiệm sự làm việc của ñài cọc BTCT
thiết kế theo phương pháp mơ hình giàn ảo khơng gian

CHƯƠNG I

trình bày phương pháp tính tốn và tối ưu bài tốn đài cọc có hình dạng phức tạp. Phương
pháp giải rối rắm, phức tạp gây khó hiểu cho người ñọc. Tuy nhiên vẫn chưa trình bày cụ
thể các chỉ tiêu lựa chọn các thơng số ban đầu trong thiết kế, mà chỉ lập trình tính tốn
nội lực trong bài tốn khung thơng thường, và tối ưu hóa chiều cao ñài d (cũng là tối ưu
hóa góc xiên trong hệ giàn ảo- góc lập bởi thanh chống và mặt phẳng tạo bởi các thanh
giằng). Luận văn lựa chọn mơ hình đài 4 cọc có hình dạng phức tạp. Ứng với tính tốn
nội lực khung thì các phần mềm tính tốn thơng thường có thể tính được, hoặc giải bài
tốn hình học khơng gian đơn giản, riêng tối ưu hóa góc xiên φ thì khơng cần thiết phải
lập trình mà chỉ tính tốn bài tốn giới hạn LIM đơn giản ta có thể giải ra được (tìm d sao
− σ thanh _ nén
cho lim
= 1 ) không nhất thiết phải lập trình. Bên cạnh đó, Trong luận văn chỉ
σ thanh _ kéo
trình bày tính tốn cấu kiện chịu tải trọng đúng tâm, chưa nghiêng cứu khi cấu kiện chịu
tải trọng phức tạp(tải trọng lệch tâm , momment uốn, tải trọng nhổ).
Trên thế giới, Trong tiêu chuẩn Pháp BAEL 91 [4] có trình bày cách tính tốn đài
cọc vng và đài cọc tam giác sử dụng mơ hình giàn ảo khơng gian một cách ñơn giản
ngắn gọn dễ hiểu. Nhưng vẫn chỉ ứng dụng cho cấu kiện chịu tải trong ñối xứng thông
thường (axial load). Năm 2007, V.V Nori và M.S Thaval có một bài báo trình bày kết quả
tính tốn bài tốn đài cọc vng và đài cọc tam giác theo mơ hình giàn ảo khơng gian mà
khơng trình bày các chỉ tiêu lựa chọn ban ñầu và các ñiều kiện phá hoại. Bên cạnh đó vẫn
là bài tốn cấu kiện ñối xứng chịu tải ñúng tâm[5].
Tiêu chuẩn xây dựng Mỹ [3] đã bắt đầu áp dụng phương pháp mơ hình giàn ảo
phẳng cho các kết cấu bê tông cốt thép. Mơ hình giàn ảo được thiết kế và triển khai tai
các vị trí chịu tải trong đứng và ngang.
Nhận thấy ñược sự cần thiết và ưu ñiểm của phương pháp, bên cạnh vẫn còn tồn
tại một số mặt hạn chế trong thiết kế ñài cọc, nên luận văn này sẽ khảo sát phương pháp

tính tốn đài cọc dựa trên mơ hình giàn ảo khơng gian đồng thời nghiên cứu phát triển và
trình bày ngắn gọn đơn giản (khơng cần lập trình) phương pháp thiết kế cho đài cọc
vng chịu nén lệch tâm, lựa chọn mơ hình mới áp dụng cho tính tốn đài cọc vng chịu
tải trọng tổng qt (nén lệch tâm + moment uốn) (khơng cần lập trình, có kiểm chứng nội
lực với phần mềm tính tốn Sap2000). Tiến hành thực nghiệm và kiểm tra kết quả thu
ñược so với phương pháp tính trên mơ hình đài cọc vng và ñài cọc tam giác.

Trang 4


Nghiên cứu thực nghiệm sự làm việc của ñài cọc BTCT
thiết kế theo phương pháp mơ hình giàn ảo khơng gian

CHƯƠNG I

1.1.3 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN:
- Nghiên cứu cở sở lý thuyết của phương pháp dàn ảo khơng gian tính tốn cho đài
cọc tiết diện vng 4 cọc và tiết diện tam giác 3 cọc .(Hình 1.1b)

Hình 1.1b: Hình đài cọc thí nghiệm
- Phát triển tính tốn cho các đài vng 4 cọc có cột lệch tâm (.)
- Lựa chọn mơ hình và tính tốn cho bài tốn đài cọc vng chịu tải trọng phức
tạp(đài một cột).
- Thiết kế và bố trí cố thép cho 1 ví dụ cụ thể ñể thu ñược kết quả theo phương
pháp giàn ảo không gian[5] và phương pháp phát triển.
- Tạo lập mơ hình thực tế (hình 1.2) theo tính tốn để tiến hành thí nghiệm hiện
trường, nén theo từng cấp tải cho đến khi cấu kiện bị phá hoại, khảo sát sự làm việc ñánh
giá trực quan sự làm việc và ño ñạc các thơng số tải trọng, biến dạng, độ võng…của mơ
hình trên theo từng ví dụ, quan sát phân tích dạng phá hoại của mơ hình.

Hình 1.2 mơ hình thí nghiệm

Trang 5


Nghiên cứu thực nghiệm sự làm việc của ñài cọc BTCT
thiết kế theo phương pháp mơ hình giàn ảo khơng gian

CHƯƠNG I

- Từ những kết quả thực nghiệm có được, so sánh kết quả thực tế với lý thuyết ñể
kết luận và đề xuất lựa chọn phương pháp tính hợp lý. Bên cạnh đó kiến nghị những vấn
đề cần quan tâm trong q trình thiết kế đài cọc cùng với ñịnh hướng nghiên cứu trong
tương lai.
1.1.4 MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI ðỀ TÀI:
Mục tiêu của ñề tài là khảo sát sự làm việc và khả năng chịu lực của ñài cọc tiết
diện vuông và tiết diện tam giác bằng thực nghiệm hiện trường, so sánh với kết quả tính
bằng các phương pháp hiện có và phương pháp phát triển theo lý thuyết. Bàn luận
phương pháp tính hợp lý nhằm giúp các kỹ sư xây dựng có thể vận dụng và thiết kế, ñồng
thời kiến nghị cho việc xác ñịnh các thơng số ban đầu, xây dựng phương pháp thiết kế
tổng quát cho ñài cọc chịu tải trọng bất kỳ, ñề xuất phát triển tính tốn cho các loại đài
cọc có hình dạng khác cũng như số luợng cọc khác.
1.2 HƯỚNG NGHIÊN CỨU:
1.2.1 PHẦN LÝ THUYẾT:
Trong giai ñoạn thiết kế, từ sơ đồ tính ta tìm được nội lực của tiết diện (mômen
uốn, mômen xoắn, lực dọc, lực cắt). Nếu dầm có kích thước h/L < 1/4, thì việc tính tốn
thiết kế cốt thép cho dầm có thể tính được từ nội lực của tiết diện dựa trên cơ sở lý thuyết
dầm. Nếu dầm có kích thước h/L ≥ 1/4 (dầm cao), thì việc tính tốn thiết kế cốt thép cho
dầm này dựa theo lý thuyết dầm sẽ không phù hợp nữa vì ứng xử của dầm lúc này giống
như ứng xử của vách chịu lực cắt, nên mơ hình giàn ảo ñược sử dụng ñể thiết kế cốt thép

cho dầm cao.
Mơ hình giàn ảo là phương pháp tính tốn thống nhất tất cả các lực (nội lực và
ngoại lực) cùng làm việc trong một cấu kiện. Là 1 phương pháp thiết kế hữu dụng để giải
quyết trong các bài tốn cấu kiện chịu cắt cực hạn và các vùng chịu nứt trong cấu kiện bê
tơng. Mơ hình giàn ảo đưa ra một phương pháp hợp lý bằng cách thay thế các thành phần
cấu trúc phức tạp của cấu kiện bằng mơ hình hệ thanh chống, giằng và các nút. Trong
phương pháp mơ hình giàn ảo, khơng có sự duy nhất của một mơ hình mà ta ta có thể lựa
chọn hoặc phát triển thành nhiều mơ hình khác nhau. Tuy nhiên, có một vài phương pháp
kỹ thuật và quy luật có thể giúp cho người kỹ sư phát triển được một mơ hình tối ưu nhất,
hợp lý nhất. Một số ví dụ về mơ hình giàn ảo (Hình 1.3):

Trang 6