Một số ý kiến về việc phân tích kết cấu công trình đồng thời với nền

Về vấn đề thiết kế công trình (nói chung) theo mô hình kết cấu công trình làm việc đồng thời với nền, tôi xin góp ý như sau:
1. Thứ nhất đây là vấn đề rất phức tạp mà trình độ KHKT hiện nay chưa thể giải quyết một cách triệt để (tôi muốn nói đến tính ứng dụng của giải pháp hay mô hình tính) mặc dù về mặt lý thuyết đã có những công trình nghiên cứu về vấn đề này. Trên thực tế kể cả trên thế giới vẫn chưa có ai khẳng định được là đã xây dựng được mô hình tính toán hoàn chỉnh mà mới chỉ bó hẹp ở vài trường hợp đơn giản cụ thể như một số bạn đã đề cập. Ở đây tôi xin đề cập đến độ tin cậy của kết quả tính toán. Giả sử trong tay bạn đã có một phương thức (bao gồm cả phương pháp tính và công cụ tính toán) tính có độ tin cậy rất cao nhưng vấn đề ở chỗ số liệu đầu vào để có thể mô hình hóa nền đất có đạt độ tin cậy mà chúng ta mong muốn. Ai cũng hiểu rằng hình ảnh của nền đất mà chúng ta có được từ kết quả khảo sát địa chất là rất sơ lược (đôi khi quá sơ sài và có thể không chính xác) so với bản chất cơ lý hóa của đất. Do vậy, liệu chúng ta có nên tin tưởng vào kết quả của một công cụ có thể tính toán rất chính xác nhưng với một số liệu đầu vào khá phập phù. Theo tôi, về mặt phương pháp luận đề giải quyết một vấn đề phức tạp như vậy cần rất đồng bộ về tất cả các khâu: số liệu đầu vào, mô hình tính, công cụ tính và kinh nghiệm xử lý kết quả và tôi cũng nghĩ rằng phương pháp nghiên cứu bằng thực nghiệm có thể là một hướng đi hay.
2. Thứ hai, khi tính toán thiết kế cho nhà cao tầng, với đặc thù tải trọng và yêu cầu tính ổn định cao của nó thì giải pháp nền móng chủ yếu là hướng tới biện pháp cọc chống, giải pháp này có độ an toàn cao. Do đó không nên quá tập trung vào vấn đề hóc búa này. Tôi nghĩ rằng với công trình sử dụng móng nông thì mới cần nghiên cứu kỹ lưỡng hơn.
3. Thứ ba, phải thừa nhận rằng khi thiết kế chúng ta mới chỉ làm việc trên 1 mô hình tưởng tượng (mô hình toán học) nhiều khi thực tế thi công đã làm cho điều kiện biên của bài toán khác đi nhiều. Ví dụ móng đặt nông trên nền đất tự nhiên, khi thiết kế thì sử dụng số liệu khảo sát từ việc khoan lấy mẫu nhưng khi ra thi công đào móng thì đã làm phá vỡ kết cấu tự nhiên của đất mất rồi thì công trình thực đương nhiên cũng làm việc sai khác so với mô hình mà ta đã tạo ra.
Tóm lại, tôi viết mấy suy nghĩ trên hoàn toàn không phải để phủ nhận quyết tâm và kết quả nghiên cứu tìm tòi của anh em mà chỉ giãi bày một số băn khoăn của mình khi đụng chạm vào vấn đề này. Tôi chỉ "cảm" thấy rằng liệu có nên không trong thiết kế thực tế khi áp dụng một phương pháp chính xác trong khi điều kiện biên không có độ chính xác tương ứng hay là cứ đơn giản hóa thì phù hợp hơn. Rất mong được sự góp ý chỉ bảo của các thầy, anh em bạn bè đồng nghiệp.

Đề tài này rất hay,anh em bên Hacid cũng đang muốn cùng các bạn giải quyết, có bài tiểu luận nhỏ để anh em kết cấu cùng tham khảo và trao đổi nhẵm cùng xây dựng được mô hình tính toán mang tính thực hành cao.

Trong cách xác định hệ số nền của bác mà bác nghiên cứu thêm hệ số điều chỉnh từ nén tĩnh cọc đơn với nhóm cọc làm việc đồng thời thì hay quá.

Mô hình hóa cho khung và móng.

Câu hỏi của Hải về vấn đề mô hình hóa cho khung-móng-nền xin được bàn một vài ý như sau
1. Lý tưởng nhất là ta có hệ thống móng có độ lún chênh lệch thật nhỏ có thể bỏ qua khi đó mô hình ngàm ở chân cột sẽ đúng với thực tế làm việc của hệ. Tuy nhiên việc này không bao giờ có thể đạt được như mong muốn nhất là khi hệ thống kết cấu có sự phân phối tải bất đồng đều.
2. Khi đó có 2 mô hình để có thể mô tả được sự làm việc kết hợp giữa móng và phần thân
2.1 Mô hình lò xo (spring model) : ở mô hình này liên kết giữa cột với nền được mô hình hóa bởi các lo xo (Tuyến tính hoặc phi tuyến) theo các hướng chuyển vị và xoay. Độ cứng của các lò xo này được tính toán dựa trên lực tác dụng tại chân cột tính từ mô hình ngàm và chuyển vị móng (lún và chuyển vị ngang). chẳng hạn nếu lò xo tuyến tính ta có k=P/s. Sau đó tính toán cho hệ bằng mô hình này tìm ra lực tác dụng ở chân cột và lặp quá trình tính đến khi độ chênh lệch kết quả nội lực ở hai lần tính là nhỏ hơn giới hạn định trước.
2.2 Mô hình khung-móng-nền
Mô hình này phức tạp hơn vì nó mô tả toàn bộ hệ thống bởi các phần tử như phần tử khung cho cọc, phần tử tam giác, tứ giác vv... cho nền dùng phương pháp phần tử hữu hạn.
Thực tế trong ngành cầu ở Nhật cả hai mô hình này đều được sử dụng cho tính tĩnh và động. Các mô hình nền như RO được sử dụng rất phổ biến.
Tuy nhiên đối với công trình nhà cửa phân phối tải trọng không giống như cầu, vì ở cầu lực lên móng rất lớn và nguy cơ lún lệch làm thay đổi ứng suất của hệ là rõ ràng. Ở khung của nhà cao tầng lực phân bố dàn trải lên nhiều cột nguy cơ lún lệch cũng ít hơn. Bạn có thể tính để kiểm tra và rut ra kinh nghiệm cho mình tôi cho rằng ở qui mô nhỏ vấn đề mô hình liên hợp có thể bỏ qua.
Thân ái
HNTuan

Cao thủ nào biết mô hình nền bằng phần tử SOLID ( mô hình bán KG ĐHTT, chính xác hơn mô hình nền WINKLER ) xin chỉ giáo. Em biết nhưng chưa hiểu lắm

Nghe các bác bàn luận về việc phân tích kết cấu theo mô hình làm việc giữa đất - móng - công trình. Tôi xin phép có một vài ý kiến sau. Thứ nhất là có 2 yếu tố cần quan tâm: lý thuyết và thực tế.
1 - Nếu bàn về mặt lý thuyết thì tôi có một số ý kiến sau:
Việc một số bạn mô hình cọc là các lò xo có hệ số đàn hồi (có đc từ kết quả nén tĩnh cọc), bỏ qua hệ số đàn hồi theo phương ngang, tôi có bổ sung như sau:
- Nếu nhìn công trình, móng và nền một cách tổng thể thì ta vẫn thường quan niệm đài móng (phần nối giữa cột và cọc) là một nút liên kết các phần tử (cọc, dầm móng, cột, vách), vậy ở đó tất nhiên có 6 bậc tự do (3 chuyển vị thẳng và 3 chuyển vị xoay). Việc bỏ qua 3 chuyển vị xoay và chỉ quan tâm đến 3 chuyển vị thẳng như hiện nay là hợp lý nếu ta cho rằng độ cứng (chịu uốn) của đài là rất lớn và cọc coi như ngàm cứng vào đài. Đối với đài có số lượng cọc lớn và bề dày của đài không đủ lớn thì bản thân đài cũng sẽ bị biến dạng. Đối với trường hợp này thì bài toán trở nên rất phức tạp vì khi đó ta không thể coi "nút đài" (xin đc tạm gọi như vậy) là nút cứng đc (rigid joint) vậy thì nó có thể là nút "nửa cứng" (semi-rigid joint) như ta đã tứng nghe nói trong kết cấu khung. Trường hợp thứ hai đó là ngay cả cọc cũng có biến dạng (ngang, xoay) nhất là đối với các kết cấu mà đài móng nhô lên khỏi mặt đất (các công trình trên sông và trên biển) như vậy những yếu tố này cúng phải tính đến.
- Thứ hai là nếu các bạn chỉ dừng lại ở nội lực chân cột rồi đem tính toán và thiết kế móng (đài, cọc) thì như vậy cũng chưa phải là xem xét và phân tích công trình - móng - coc - nền một cách toàn diện. Vì ta cần xem xét cọc như một thành phần của công trình và có tương tác với nền đất. Từ đó có thể có đc biểu đồ phân bố nội lực và chuyển vị của cọc. Nhưng bài toán cọc nằm trong một môi trường "đàn hồi" - đất cũng là một vấn đề chưa đc giải quyết một cách tổng quát vì đơn giản nền đất không phải là một môi trường đàn hồi. Tới đây tôi xin phép chuyển sang vần đề tính thực tiễn của phương pháp.
2 - Tính thực tiễn. Khi ta đọc các tiêu chuẩn XD, đều thấy nói là người thiết kế cần phải kể đến sự làm việc của nền, móng bên dưới công trình. Tuy nhiên ta cũng có thể có những nhận xét hay quan niệm tính cho phù hợp, không nhất thiết cứ phải mô hình cả nên và móng khi phân tích kết cấu bên trên. Thứ hai là như bạn TuanChao đã đề cập, kết quả phân tích của ta nếu kể cả sự làm việc của nên và móng có đáng tin cậy không?
Trong quá trình thiết kế nếu ta chỉ dựa vào các kết quả thí nghiệm trong phòng cũng như ngoài hiện trường của nền đất để rồi lắp vào mô hình tính thì tôi nghĩ không đáng tin cậy. Đấy là ta chưa kể đến tác động của các yếu tố trong quá trình thi công. Ta biết rằng đối với các công trình lớn thì kết nén tĩnh là một yêu cầu không thể bỏ qua. Nó sẽ kiểm tra lại sự ước đoán về khả năng chịu tải của cọc theo lý thuyết (dựa vào các đặc trưng cơ lý của đất có đc từ các thí nghiệm trong phòng và tại hiện trg) có đúng không. Rồi ngay khi ta sử dụng kết quả nén tĩnh này đẻ áp dụng vào mô hình của chúng ta thì cũng có một vấn đề khác. Đó là:
Kết quả này chỉ là kết quả nén tĩnh của một cọc đơn, tương ứng với một thời điểm thí nghiệm cụ thể. Trong khi đó thực tế là ta có các nhóm cọc hay, cọc có kèm đài móng...
Thứ hai đó là phải nhìn nhận cả quá trình thực hiện một dự án xây dựng. Phải có bản thiét kế kết cấu xong rồi mới đem ra đấu thầu thi công. Không ai nén tĩnh cọc cho các bạn đẻ có kết quả dùng cho khâu thiét kế. Kết quả nén tĩnh chỉ dùng kiểm tra và điểu chỉnh lại việc thiết móng, cọc (nếu cần.)
Tuy nhiên việc tiến hành phân tích sự làm việc đồng thời giữa nền - móng - công trình cũng vẫn có ý nghĩa thực tiễn nhất định khi áp dụng với các công trình móng nông hoặc thấp tầng, điều kiện địa chất đơn giản và quen thuộc.

Em có ý kiến thế này em có hỏi tham khảo một số người , đúng là việc mô hình hoá là hay nhưng thầy em có nói năm 95-96 gì đấy có cao trào xây nhà cao tầng tụi nước ngoài có hội thảo ở TPHCM và cũng có đề cập vấn đề nay rằng đôi khi mô tả như vậy thì trên hệ kết cấu bên trên xuất hiện những vùng nội lực không đúng với lý thuyết. Mà em thấy tụi nước ngoài ấy móng thì có công ty chuyên về móng , về kết cấu bên trên thì có công ty khác làm , chứ em đâu thấy thằng nào chơi từ trên xuống cả. Vấn đề em muốn đề cập ở đây là đúng là mô hình làm việc đồng thời là rất hay nhưng đôi khi cũng chưa đem lại kết quả như ý cần phải có nhiều nghiên cứu về vấn đề này chúng ta dựa trên lý thuyết của Nhật hay Mĩ tính nhưng em nghĩ đôi khi nó cũng xảy ra xác xuất không đúng thì sao và chúng ta cũng chưa có những phòng thí nghiệm công trình đúng nghĩa ,mấy anh thiết kế chay thôi mà em hỏi một số anh cũng không thấy ai làm cái vụ này , không biết thực tế mấy anh có ai áp dụng để làm không.
Em kiến thức còn hạn hẹp có gì mấy anh chỉ giáo , em chỉ trao đổi mang tính chất thông tin thôi

Ðề: Thiết kế NCT theo sơ đồ khung - móng - nền làm việc đồng thời

Theo em được biết thì một số đơn vị tư vấn khi thiết kế và thẩm tra đều dùng mô hình ngàm chân cột để tính toán và kiểm tra cho các cấu kiện cột ,dầm ,vách ,sàn... ,sau đó dùng nội lực chân cột để tính toán móng.Lúc này đã có thể tính được tải trọng truyền xuống từng cọc.Sau đó lại từ cái kết quả này để tính ra độ cứng đàn hồi... như mọi ngươi nói đó để mô hình thành gối tựa đàn hồi,rồi nhập thêm các bản đài ,giằng móng hay nền tầng hầm vào để chạy tiếp và cho ra kết quả kiểm tra tải trọng truyền xuống cọc! sau đó đưa ra kết luận là cọc đủ khả năng chịu tải!Em thấy vấn đề này không được thuyết phục cho lắm vì rõ ràng là mình đã chấp nhận sơ đồ ngàm tại chân cột thì mới tính ra được tải trọng truyền xuống cọc,rồi từ đó mới tính ra K,S... để nhập lại vào sơ đồ.Như thế thì nếu cứ cho là kq từ sơ đồ ban đầu thiếu chính xác thì rõ ràng dù có mô hình cọc thành các gối tựa đàn hồi cũng thiếu chính xác theo.
Tuy nhiên em cũng tiếp thu được cái hay ở phương pháp này là mình sẽ chấp nhận kq từ sơ đồ ban đầu tương đối chính xác,để sau đó nhập lại vào sơ đồ và tính toán cho các cấu kiện đài thang máy,giằng đài.. Bởi việc tính toán móng cho các đài thang máy thường khá phức tạp.
Đó là ý kiến của em ,mong các anh chỉ giúp.
SONGPHAO101

Ðề: Thiết kế NCT theo sơ đồ khung - móng - nền làm việc đồng thời

Theo em mô hình đài cọc bằng các lò xo là hợp lý nhất.
Thường thì mọi người hay gán nó là liên kết ngàm. Nếu làm Như vậy thì không đúng lắm bởi vì thực chất đất nền có biến dạng.
Anh songphao xắp vào TPHCM à , không biết anh vào làm công trình nào vậy?

Ðề: Thiết kế NCT theo sơ đồ khung - móng - nền làm việc đồng thời

Hiện vấn đề móng,khung,nền làm việc đòng thời đang được rất nhiều người mô hình hóa qua PM SAFE ,và thấy rất hay,rất sát với thực tế ,mọi người thử nghiên cứu thêm để cùng trao đổi thêm!

Ðề: Thiết kế NCT theo sơ đồ khung - móng - nền làm việc đồng thời

Trong SAFE mô hình khung bằng cách nào
Chỉ có thể dùng Etabs hoặc Sap mà thôi !