Nghiên cứu ảnh hưởng tương tác kết cấu-móng-đất nền đến ứng xử của hệ móng bè cọc khi chịu tác động của động đất

Tóm tắt Nghiên cứu ảnh hưởng tương tác kết cấu-móng-đất nền đến ứng xử của hệ móng bè cọc khi chịu tác động của động đất: ... cốt thép có chiều dày 64 cm đối với vách tầng hầm và hệ vách lõi bên trong công trình chọn tiết diện vách dày 22 cm. 2.3. Kết cấu phƣơng ngang công trình Công trình đƣợc thiết kế theo giải pháp sàn bê tông cốt thép kết hợp với hệ dầm (Hình 3). Trong đó bản sàn có chiều dày 22 cm và hệ... trận động đất Bhuj 2001 H nh 11. Băng gia tốc trận động đất Sikkim 2011 H nh 12. Băng gia tốc trận động đất Loma Prieta 1989 H nh 13. Băng gia tốc trận động đất El-Centro 1979 ảng 4. Thông số các trận ộng đất sử dụng trong ph n t ch số [1] Thông số trận ộng ất Trận ộng đất ...i 15 m đầu tiên tính từ đầu cọc (Hình 21 đến Hình 23). Tuy nhiên, mức độ gia tăng giá trị moment trong cọc phụ thuộc vào vị trí của cọc trong bè (Hình 24). Đối với nhóm cọc ở vị trí giữa đài (chiếm khoảng 50 % diện tích đài), mức độ gia tăng moment trong cọc khi chịu tác động của động đấ...

pdf11 trang | Chia sẻ: Tài Phú | Ngày: 20/02/2024 | Lượt xem: 87 | Lượt tải: 0download
Nội dung tài liệu Nghiên cứu ảnh hưởng tương tác kết cấu-móng-đất nền đến ứng xử của hệ móng bè cọc khi chịu tác động của động đất, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
T 
LÊ BÁ VINH
*,** OÀNG NGỌC TR ỀU*,** 
Research on influence of the interaction of superstructure, foundation and 
soils on the behaviour of pile-raft foundation under earthquake loads 
Abstract: The pile-raft foundation has been widely known as an economic 
and rational design method for high-rise building partly because of its 
effectiveness in load sharing by both raft and piles, which results in smaller 
total and differential settlements of foundation. Up to now, there have been 
quite a few studies focusing on the behaviour of pile-raft foundation under 
earthquake load due to the complexities included in the interaction of the 
superstructures, pile-raft foundation and soil. This study concentrates on 
investigating the behaviour of pile-raft foundation under pseudostatic load 
of earthquake conditions in finite-element software. In which, not only 
foundation and soil system but also superstructures are modelled to 
consider soil-structure interaction (SSI). The results of moment in piles 
under SSI analysis method are compared to the results of the method 
simulating the raft-pile foundation system only, which helps civil engineers 
to realize the important of soil-structure interaction and choose a suitable 
one for their study and design. In addition to this, the behavior of the pile 
foundation system after analysis including internal force in the pile which is 
compared with the static analysis results to foster the sense of engineers in 
considering the effect of earthquake in their design concept. 
Keywords: pile-raft foundation, earthquake load, pseudostatic load, soil-
structure interaction, superstructure-foundation-soil system. 
1. ẶT VẤN Ề * 
Ngày này, cùng với sự đô thị hóa, các công 
trình xây dựng ngày càng phát triển về quy mô 
và chiều cao. Đối với các tòa nhà cao tầng và 
siêu cao tầng này thì phƣơng án móng sử dụng 
đóng vai trò rất quan trọng trong việc truyền tải 
trọng công trình bên trên xuống nền đất bên 
dƣới và giảm lún, lún lệch cho công trình. Một 
trong những phƣơng án móng thƣờng đƣợc lựa 
* Bộ môn Địa cơ - Nền móng, Khoa Kỹ Thuật Xây dựng, 
Trường Đại học Bách khoa TP.HCM 
** Đại học Quốc Gia thành phố Hồ Chí Minh. 
 Tác giả liên hệ: trieuhn@hcmut.edu.vn 
chọn là móng bè-cọc kết hợp với những ƣu 
điểm vƣợt trội trong việc giảm số lƣợng cọc, 
giảm lún lệch và tăng khả năng chịu tải của đất 
nền. Do đó, rất nhiều nghiên cứu đã đƣợc thực 
hiện nhằm đề xuất các phƣơng pháp ứng dụng 
trong thiết kế móng bè cọc, trong đó có nghiên 
cứu của Poulos (2001) và Randolph (1994). Tuy 
nhiên, các nghiên cứu này tách riêng ứng xử của 
nhóm cọc và bè độc lập thông bằng việc xác 
định hệ số phân chia tải giữa bè và cọc mà chƣa 
xét đến sự làm việc đồng thời của cả hệ móng 
bè-cọc. Sau đó, nhiều nghiên cứu của các tác giả 
Clancy và Randolph (1993), Cooke (1996), 
 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1 - 2021 66 
Cunha (2001) đã sử dụng phân tử lò xo để phân 
tích tƣơng tác bè-cọc và tƣơng tác giữa cọc với 
đất dƣới tác động của tải trọng tĩnh. Năm 2003, 
Horikoshi và cộng sự [3] đã sử dụng thí nghiệm 
bàn rung để nghiên cứu ứng xử của hệ móng bè-
cọc dƣới tác động của tải động. Năm 2014, 
Banerjee và cộng sự [6] đã khảo sát tác động 
của động đất đến ứng xử đầu cọc ngàm vào đài 
bằng thí nghiệm máy ly tâm kết hợp với phƣơng 
pháp mô phỏng số. Đến năm 2015, Zheng và 
cộng sự [8] đã thực hiện thí nghiệm bàn rung để 
phân tích tƣơng tác giữa cọc và đất dƣới tác 
động của động đất cho công trình xây dựng trên 
nền đất yếu. Cùng năm đó, Kumar và cộng sự 
đã nghiên cứu ứng xử động của cọc cho móng 
của bể chứa dầu bằng phần mềm phần tử hữu 
hạn PLAXIS 3D. Sau đó, Kumar và Choudhury 
đã thực hiện nghiên cứu phân tích tƣơng tác đất 
nền kết cấu cho móng cọc dƣới tác động của tải 
trọng động bằng phần mềm FLAC3D 4.0. 
Rất nhiều nghiên cứu đƣợc thực hiện nhằm 
phân tích ứng xử móng bè cọc dƣới tác động tải 
trọng tĩnh và tải trọng động [1,3,6,8]. Tuy nhiên, 
đa phần các nghiên cứu chỉ mô phỏng hệ móng 
và nhóm cọc riêng lẻ hoặc chỉ mô phỏng hệ 
móng bè-cọc độc lập còn kết cấu bên trên thì 
chƣa xét đến. Do đó, nghiên cứu này tiến hành 
phân tích ứng xử của cọc dƣới tác động của 
động đất khi xét đến sự làm việc chung của hệ 
kết cấu bên trên, móng bè cọc và đất nền bên 
dƣới. Ở đây, phần mềm phần tử hữu hạn 
PLAXIS 3D sẽ đƣợc sử dụng để mô phỏng công 
trình Messestum và sự tác động của động đất 
đƣợc mô phỏng nhƣ một lực tĩnh ngang tƣơng 
đƣơng tác dụng lên đài cọc theo phƣơng pháp 
giả tĩnh. Trong đó, giá trị lực ngang giả tĩnh do 
động đất đƣợc tính toán từ 4 trận động đất Bhuj 
2001, Sikkim 2011, Loma Prieta 1989 và El-
Centro 1979. Sau đó, để nhận thấy sự cần thiết 
của việc mô phỏng cả hệ kết cấu bên trên, hệ bè 
cọc và đất nền cùng làm việc đồng thời, ứng xử 
của hệ móng bè-cọc dƣới tác động của động đất 
đƣợc phân tích và so sánh giữa phƣơng pháp mô 
phỏng hệ khung- móng- đất nền làm việc đồng 
thời (SSI) và phƣơng pháp chỉ mô phỏng hệ 
móng bè- cọc theo nghiên cứu của tác giả 
Ashutosh Kumar [1]. 
2. CÔNG TRÌN NG ÊN CỨU 
MESSETURM TOWER 
2.1. Tổng quan công trình 
Messeturm Tower là tòa nhà chọc trời ở 
thành phố Frankfurt am Main nƣớc Đức. Công 
trình đƣợc xây dựng năm 1990 và là tòa nhà cao 
thứ hai của Đức với tổng chiều cao 257 m gồm 
63 tầng nổi và 2 tầng hầm. 
Hình 1. Công trình Messeturm Tower 
Hình 2. Mặt cắt đứng công trình [4] 
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1 - 2021 67 
2.2. Kết cấu phƣơng đứng công trình 
Công trình sử dụng giải pháp kết cấu hình 
ống đƣợc cấu tạo bằng một ống bao xung quanh 
nhà gồm hệ thống cột, dầm và phía trong nhà là 
hệ lõi, vách cứng (Hình 2). Trong đó hệ cột 
đƣợc bố trí xung quanh cách nhau 3,6 m có kích 
thƣớc 0,8x0,8 m tại tầng 7 và thay đổi tiết diện 5 
cm đến kích thƣớc 0,3x0,3 m ở tầng trên cùng. 
Đối với hệ vách chịu lực sử dụng vách bê tông 
cốt thép có chiều dày 64 cm đối với vách tầng 
hầm và hệ vách lõi bên trong công trình chọn 
tiết diện vách dày 22 cm. 
2.3. Kết cấu phƣơng ngang công trình 
Công trình đƣợc thiết kế theo giải pháp sàn 
bê tông cốt thép kết hợp với hệ dầm (Hình 3). 
Trong đó bản sàn có chiều dày 22 cm và hệ dầm 
chính, dầm phụ có kích thƣớc lần lƣợt 40 x 80 
cm và 20x40 cm. 
Hình 3. Kết cấu vách và hệ cột xung quanh 
công trình [4] 
Hình 4. Mặt bằng kết cấu công trình tầng trệt 
đến tầng 6 [4] 
Hình 5. Mặt bằng kết cấu công trình tầng đi n 
hình tầng 7 đến tầng 58 [4] 
Hình 6. Mặt bằng kết cấu công trình tầng 59 
đến tầng 60 [4] 
 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1 - 2021 68 
2.3. Kết cấu móng công trình 
Giải pháp nền móng đƣợc sử dụng là giải 
pháp móng bè cọc kết hợp với phần bè có kích 
thƣớc 58,8 m x 58,8 m (Hình 7) và chiều dày 
thay đổi từ 3 m ở biên đến 6 m ở khu vực tâm 
móng. Phần cọc sử dụng phƣơng án cọc khoan 
nhồi có đƣờng kính 1,3 m với ba loại chiều 
dài cọc giảm dần từ tâm móng đến biên đƣợc 
thể hiện trên Hình 7. Ở khu vực tâm móng bố 
trí 16 cọc với chiều dài mỗi cọc 34,9 m, trong 
khi đó ở khu vực xung quanh phần tâm móng 
bố trí 20 cọc với chiều dài 30,9 m và phần 
biên ngoài cùng bố trí 28 cọc với chiều dài 
mỗi cọc 26,9 m. 
2.4. ịa chất công trình 
Công trình đƣợc xây dựng ở khu vực có mặt 
cắt địa chất nhƣ Hình 8, gồm lớp đất đá san lấp 
dày 8-10 m ở trên mặt. Bên dƣới lớp san lấp là 
lớp đất sét Frankfurt đến độ sâu khoảng 70 m. 
Mực nƣớc ngầm khu vực ở độ sâu khoảng 4,5-
5,0 m so với mặt đất tự nhiên. 
Hình 7. Mặt bằng bố trí cọc trong bè công trình 
Messeturm Tower [1] 
Hình 8. Mặt cắt địa chất khu vực 
 Frankfurt am Main (Katzenbach et al. [2]) 
3. PHÂN TÍCH ỨNG XỬ HỆ MÓNG BÈ CỌC 
KHI CHỊU TÁC ĐỘNG CỦA ĐỘNG ĐẤT 
Trong nghiên cứu này, hệ kết cấu-móng-đất 
nền công trình Messesturm Tower đƣợc mô 
phỏng trong PLAXIS 3D (Hình 14) dựa trên các 
thông tin về kết cấu, địa chất và hệ móng bè cọc 
nhƣ đã trình bày ở mục 2. Sau khi phân tích, kết 
quả ứng xử trong cọc đƣợc so sánh với phƣơng 
pháp chỉ mô phỏng hệ móng bè-cọc theo nghiên 
cứu của tác giả Ashutosh Kumar (Hình 15) [1] 
để thấy đƣợc sự khác biệt giữa hai phƣơng pháp 
mô phỏng. 
3.1. Thông số kết cấu mô phỏng 
Kết cấu cột, vách, lõi sử dụng vật liệu bê 
tông mác B45 và dầm, sàn sử dụng bê tông mác 
B35 với các thông số trình bày trong Bảng 1. 
Kết cấu móng sử dụng vật liệu bê tông với 
các thông số mô phỏng trình bày trong Bảng 2. 
3.2. Thông số địa chất mô phỏng 
Địa chất công trình đƣợc mô phỏng dựa trên 
mặt cắt địa chất khu vực Frankfurt am Main nhƣ 
Hình 8 và các thông số địa chất đƣợc tóm tắt 
trong Bảng 3. 
 ảng 1. Thông số vật liệu cột vách 
lõi dầm sàn trong mô phỏng 
Các thông 
số 
Ký hiệu 
Bê tông 
B45 
Bê tông 
B35 
Module đàn 
hồ i 
E 
(MN/m2) 
37500 34500 
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1 - 2021 69 
Hệ số 
Poisson 
 0,2 0,2 
Trọng lượng 
riêng 
 (kN/m3) 25 25 
 ảng 2. Thông số vật liệu bè và cọc trong 
mô phỏng (Reul 2000) [5] 
Các thông 
số 
Ký hiệu Bè Cọc 
Module đàn 
hồ i 
E (MN/m2) 34000 25000 
Hệ số 
Poisson 
 0,2 0,2 
Trọng 
lượng riêng 
 (kN/m3) 25 25 
Bảng 3. Bảng tổng hợp các thông số địa chất [7] 
Lớp đất 
1. 
Sand 
and 
Gravel 
2. 
Frankfurt 
clay 
3. 
Frankfurt 
limestone 
Type HSM HSM MCM 
 (kN/m3) 18 18,7 22 
E50
ref 
(kN/m2) 
75000 50000 2000000 
Eoedref 
(kN/m2) 
75000 50000 
Eurref 
(kN/m2) 
225000 150000 
Pref 
(kN/m2) 
100 100 
m 1,0 0,85 
c' (kN/m2) 0 20 1000 
' (o) 30 20 15 
3.3. Thông số động đất trong mô phỏng 
Giá trị lực ngang giả tĩnh do động đất đƣợc 
tính toán từ số liệu ghi nhận đƣợc của 4 trận 
động đất Bhuj 2001, Sikkim 2011, Loma Prieta 
1989 và El-Centro 1979 (Hình 9 đến Hình 13) 
và các giá trị lực tĩnh sau khi tính toán đƣợc 
trình bày trong Bảng 3.8. Sau đó, các lực tĩnh 
này đƣợc gán vào đài cọc và phân tích bằng 
phần mềm PLAXIS 3D. 
H nh 9. Bi u đồ phổ gia tốc động đất 
 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1 - 2021 70 
H nh 10. Băng gia tốc trận động đất 
 Bhuj 2001 
H nh 11. Băng gia tốc trận động đất 
 Sikkim 2011 
H nh 12. Băng gia tốc trận động đất 
Loma Prieta 1989 
H nh 13. Băng gia tốc trận động đất 
El-Centro 1979 
 ảng 4. Thông số các trận ộng đất sử dụng trong ph n t ch số [1] 
Thông số trận ộng ất 
Trận ộng đất 
Bhuj 2001 
Sikkim 
2011 
Loma Prieta 
1989 
El-Centro 
1979 
Gia tốc nền (g) 0,106 0,201 0,279 0,43 
Thời gian xảy ra Động đất (giây) 12,44 25,35 15,17 17,64 
Lực cắt đáy lớn nhất (MN) 192,7 365,5 1635,6 2520,8 
3.4. Kết quả moment trong cọc 
Các kết quả moment trong cọc dƣới tác 
động của bốn trận động đất khác nhau phân 
tích từ mô hình mô phỏng hệ kết cấu - móng - 
đất nền làm việc đồng thời (SSI) đƣợc so sánh 
với kết quả phân tích của tác giả Ashutosh 
Kumar [1] (Hình 17 đến Hình 19). Trong đó 
ba cọc P1, P2, P3 ứng với chiều dài cọc và vị 
trí cọc trong bè khác nhau đƣợc khảo sát 
(Hình 16). 
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1 - 2021 71 
H nh 14. Mô h nh hệ kết cấu-móng-đất 
nền (SSI) trong PLAXIS 3D 
H nh 15. Mô h nh phân tích của tác giả 
Ashutosh Kumar [1] 
Hình 16. Vị trí cọc P1, P2, P3 Hình 17. Kết quả moment trong cọc P1 
(Inner Pile) 
 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1 - 2021 72 
Hình 18. Kết quả moment trong cọc P2 
(Middle Pile) 
Hình 19. Kết quả moment trong cọc P3 
(Outer Pile) 
(a) (b) (c) 
H nh 20. Giá trị moment chênh lệch giữa phương pháp SSI và phương pháp phân tích 
của Ashutosh Kumar [1]: (a). Cọc P1, (b). Cọc P2, (c). Cọc P3 
Dựa trên kết quả so sánh Hình 17, Hình 18 và 
Hình 19, nhận thấy kết quả moment trong cọc khi 
chịu tác động của động đất giữa phƣơng pháp 
phân tích hệ kết cấu - móng - đất nền làm việc 
đồng thời (SSI) và phƣơng pháp phân tích của 
Ashutosh Kumar [1] chỉ mô phỏng hệ móng bè - 
cọc có sự giống nhau về hình dạng của biểu đồ. 
Tuy nhiên, các giá trị này có sự chênh lệch đáng 
kể, trong đó giá trị moment phân tích theo phƣơng 
pháp phân tích SSI có xu hƣớng nhỏ hơn so với 
kết quả phân tích của Ashutosh Kumar chỉ mô 
phỏng hệ móng bè-cọc. Tại vị trí đầu cọc, giá trị 
moment chênh lệch giữa hai phƣơng pháp lớn 
nhất, đặc biệt là nhóm cọc ở vị trí trung gian 
(Middle Pile) và nhóm cọc ngoài cùng (Outer 
Pile) với sự chênh lệch lên đến 3600 kN.m (Hình 
20 (b) và (c)) tƣơng ứng với phần trăm chênh lệch 
là 35 %. Đối với nhóm cọc ở vị trí trung tâm đài 
(Inner Pile) thì giá trị moment chênh lệch nhỏ hơn 
với chỉ khoảng 1150 kN.m (Hình 20 (a)) tƣơng 
ứng với phần trăm chênh lệch 31 %. Tuy nhiên, 
càng xa vị trí đầu cọc thì các giá trị chênh lệch này 
có xu hƣớng giảm dần đến khoảng nhỏ hơn 300 
kN.m tại vị trí mũi cọc (Hình 20). 
Qua kết quả phân tích này có thể thấy rõ sự 
cần thiết của việc mô phỏng đúng ứng xử thực 
tế của công trình gồm hệ khung-móng-đất nền 
làm việc đồng thời khi phân tích công trình chịu 
tác động của động đất. So với phƣơng pháp chỉ 
mô phỏng hệ bè-cọc thì phƣơng pháp mô phỏng 
cả hệ khung-móng-đất nền không chỉ mô phỏng 
đúng ứng xử thực tế mà còn đem lại hiệu quả về 
mặt kinh tế trong thiết kế với kết quả moment 
trong cọc nhỏ hơn đáng kể lên đến 35%, giúp 
tiết kiệm vật liệu làm cọc. 
3.5. Khảo sát mức độ tác động của động đất 
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1 - 2021 73 
Hình 21. Kết quả moment trong cọc P1 
(Middle Pile) 
Hình 22. Kết quả moment trong cọ c P2 
(Outer Pile) 
Hình 23. Kết quả moment trong cọ c P3 
(Middle Pile) 
Hình 24. Phần trăm gia tăng moment 
trong cọc khi chịu tác động của động đất 
so vớ i giá trị tĩnh 
Các giá trị moment trong cọc khi phân tích 
tĩnh và khi chịu tác động của 4 trận động đất với 
cƣờng độ khác nhau đƣợc so sánh để khảo sát 
mức độ tác động của động đất đến moment 
trong cọc. Dựa vào kết quả moment Hình 21, 
Hình 22 và Hình 23 nhận thấy giá trị moment 
lớn nhất tại đầu cọc do liên kết cứng giữa đài và 
cọc, càng xa vị trí đầu cọc các giá trị moment 
này giảm dần đến khoảng nhỏ hơn 300 kN.m ở 
mũi cọc. Khi cƣờng độ trận động đất gia tăng thì 
giá trị moment trong cọc cũng tăng lên đáng kể 
đặc biệt là trong phạm vi 15 m đầu tiên tính từ 
đầu cọc (Hình 21 đến Hình 23). Tuy nhiên, mức 
độ gia tăng giá trị moment trong cọc phụ thuộc 
vào vị trí của cọc trong bè (Hình 24). Đối với 
nhóm cọc ở vị trí giữa đài (chiếm khoảng 50 % 
diện tích đài), mức độ gia tăng moment trong 
cọc khi chịu tác động của động đất lớn, lên đến 
gần 390 % so với kết quả tĩnh khi chịu tác động 
trận động đất El-Centro (ag = 0,43g). Trong khi 
đó, đối với nhóm cọc ở ngoài cùng (khoảng 50 
% diện tích đài bè), mức độ gia tăng moment 
trong cọc khi chịu tác động của động đất là nhỏ 
hơn. Cũng dƣới tác động của trận động đất El-
Centro nhƣng phần trăm giá trị moment gia tăng 
trong cọc so với giá trị tĩnh chỉ khoảng 110 %, 
 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1 - 2021 74 
nhỏ hơn gần 3 lần so với phần trăm gia tăng của 
nhóm cọc ở vị trí giữa đài bè. 
Qua kết quả phân tích Hình 24 có thể nhận 
thấy mức độ gia tăng của giá trị moment trong 
cọc khi chịu tác động của động đất so với 
trƣờng hợp chỉ chịu tải trọng tĩnh công trình 
cũng nhƣ thấy đƣợc sự cần thiết của việc xét 
đến tác động của động đất trong các bài toán 
thiết kế, đặc biệt ở những vùng có nguy cơ xảy 
ra động đất. Khi cƣờng độ động đất càng tăng 
thì giá trị moment trong cọc càng tăng, đặc biệt 
là trong phạm vi 15 m tính từ đầu cọc. Tuy 
nhiên, các cọc ở vị trí trung tâm đài bè có xu 
hƣớng chịu tác động nhiều hơn các cọc ở vị trí 
ngoài cùng khi các cọc này có phần trăm gia 
tăng moment trong cọc gấp khoảng 3 lần các 
cọc ở ngoài cùng. 
Ở Việt Nam, vùng có nguy cơ chịu tác động 
của động đất lớn nhất có gia tốc nền khoảng 
0.144g và dựa vào kết quả nghiên cứu này có 
thể thấy mức độ tác động của động đất có thể 
làm gia tăng đến 40% moment trong cọc so với 
trƣờng hợp chỉ chịu tải trọng tĩnh. Do đó, việc 
xét đến động đất trong bài toán thiết kế là thực 
sự cần thiết. 
5. K T LUẬN 
Khi chịu tác động của động đất thì giá trị 
moment trong cọc có sự gia tăng so với trƣờng 
hợp chỉ chịu tải trọng tĩnh và mức độ gia tăng 
giá trị moment phụ thuộc vào cƣờng độ của trận 
động đất. Khi cƣờng độ động đất càng tăng thì 
giá trị moment trong cọc càng tăng, đặc biệt là 
trong phạm vi 15 m tính từ đầu cọc. Tuy nhiên, 
các cọc ở vị trí trung tâm đài bè có xu hƣớng 
chịu tác động nhiều hơn các cọc ở vị trí ngoài 
cùng khi các cọc này có phần trăm gia tăng 
moment trong cọc gấp khoảng 3 lần các cọc ở 
ngoài cùng. Do đó, việc xét đến tác động của 
động đất trong thiết kế hệ móng bè-cọc bên dƣới 
là thực sự cần thiết trong các bài toán thiết kế, 
đặc biệt là ở những vùng có nguy cơ chịu tác 
động của động đất. 
Một trong những phƣơng pháp có thể áp 
dụng để xét đến tác động của động đất đến hệ 
móng bè-cọc là phƣơng pháp giả tĩnh, trong đó 
tác động của động đất đƣợc mô phỏng nhƣ một 
lực tĩnh ngang tƣơng đƣơng tác dụng lên đài 
cọc. Tuy nhiên, qua kết quả nghiên cứu và phân 
tích nhận thấy kết quả moment trong cọc chịu 
tác động của động đất giữa phƣơng pháp phân 
tích hệ kết cấu - móng - đất nền làm việc đồng 
thời (SSI) và phƣơng pháp phân tích của 
Ashutosh Kumar chỉ mô phỏng hệ móng bè - 
cọc có sự chênh lệch đáng kể, trong đó giá trị 
moment phân tích theo phƣơng pháp phân tích 
SSI có xu hƣớng nhỏ hơn so với kết quả phân 
tích chỉ mô phỏng hệ móng bè-cọc. Tại vị trí 
đầu cọc, giá trị moment chênh lệch giữa hai 
phƣơng pháp lớn nhất, lên đến 3600 kN.m 
tƣơng ứng với phần trăm chênh lệch là 35 %. 
Tuy nhiên, càng xa vị trí đầu cọc thì các giá trị 
chênh lệch này có xu hƣớng giảm dần đến 
khoảng nhỏ hơn 300 kN.m tại vị trí mũi cọc. So 
với phƣơng pháp chỉ mô phỏng hệ bè-cọc thì 
phƣơng pháp mô phỏng cả hệ khung-móng-đất 
nền không chỉ mô phỏng đúng ứng xử thực tế 
mà còn đem lại hiệu quả về mặt kinh tế trong 
thiết kế với kết quả moment trong cọc nhỏ hơn 
đáng kể lên đến 35 %, giúp tiết kiệm vật liệu 
làm cọc. Do đó, khi phân tích tác động của động 
đất lên hệ móng bè-cọc trong các phần mềm 
phần tử hữu hạn cần mô phỏng cả hệ kết cấu 
bên trên và xét đến sự làm việc đồng thời của hệ 
khung-móng-đất nền. 
Lời cảm ơn 
Chúng tôi xin cảm ơn Trƣờng Đại học Bách 
Khoa, ĐHQG-HCM đã hỗ trợ thời gian, phƣơng 
tiện và cơ sở vật chất cho nghiên cứu này. 
TÀ L ỆU T AM K ẢO 
[1] Ashutosh Kumar, Deepankar Choudhury 
and Roft Katzenbach, “Effect of Earthquake on 
Combined Pile-Raft Foundation”, International 
Journal of Geomechanics, vol. 16, no. 5, 2016. 
[2] Rolf Katzenbach, Gregor Bachmann and 
ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1 - 2021 75 
Hendrik Ramm, “Combined Pile Raft 
Foundations (CPRF): An Appropriate Solution 
for The Foundations of High-Rise Buildings”, 
Slovak Journal of Civil Engineering, vol. 3, pp. 
19-29, 2005. 
[3] Horikoshi, K., Matsumoto, T., 
Hashizume, Y., Watanabe, T., and Fukuyama H, 
“Performance of piled raft foundations 
subjected to dynamic loading”, Int. J. Phys. 
Model., vol. 3, no. 2, pp. 51-62, 2003. 
[4] Sommer, H., Katzenbach, R., and 
DeBeneditis, “Lát Verformungsverhalten des 
mesturmes Frank am Mai”, Vortrage dẻ 
Baugrundtagung in Karlsruhe, DGGT, Essen, 
Germany, pp. 371-380, 1990. 
[5] Reul, O., “In situ-Messungen und 
numerische stuien Zum Tragverhalten der 
Kombinierten Pfahl-plattengtundung.”, 
Mitteilungen des Institutes und der 
versuchsanstalt fur Geotechnik ser 
Technischen Universitat Darmstadt, Heft 53 
(in German), 2000. 
[6] Banerjee, S., Goh, S. H., and Lee, F. H., 
“Earthquake induced bending moment in fixed 
head piles in soft clay”, Geotechnique, vol. 64, 
no. 6, pp. 431-446, 2014. 
[7] Amann, P./ Breth, “Verformungsverhalten 
des Baugrundes beim Baugrubenaushub und 
anschließendem Hochhausbau am Beispiel des 
Frankfurter Ton Mitteilungen der 
Versuchsanstalt für Bodenmechanik und 
Grundbau der Technischen Hochschule 
Darmstadt”, (1975). 
[8] Zheng, C., Ding, X., and Sun, Y., 
“Vertical vibration of a pipe pile in viscoelastic 
soil considering the three-dimentional wave 
effect of soil”, Int. J. Geomech., 2015. 
[9] PLAXIS 3D Manual 2018. 
Người phản biện: PGS, TS NGUYỄN VĂN DŨNG 

File đính kèm:

  • pdfnghien_cuu_anh_huong_tuong_tac_ket_cau_mong_dat_nen_den_ung.pdf