Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng nuce 2019. 13 (3V): 55-63
Phân tích bài toán phần tử hữu hạn bằng phần mềm FB-pier
tải về 2.67 Mb. Chế độ xem pdf
|
- Điều hướng trang này:
- 3. Phân tích bài toán phần tử hữu hạn bằng phần mềm FB-pier
| 3. Phân tích bài toán phần tử hữu hạn bằng phần mềm FB-pier
3.1. Mô hình phần tử hữu hạn và thông số trong phần mềm FB-pier Phần mềm Fb-pier là phần mềm phần tử hữu hạn cho phép mô phỏng thí nghiệm nén tĩnh và nhổ cọc. Việc mô hình phần tử hữu hạn cho cọc được thực hiện bằng cách phân chia cọc ra 21 phần tử, với 5 nodes thuộc phần chiều dài tự do, và 16 nodes cho phần được chôn dưới mặt đất. Ý tưởng là mô hình bao gồm mô phỏng cọc (Pile) cùng với phần đầu cọc dài tự do (Free Length). Gắn với mũ cọc (Cap) là nơi chịu tác dụng của tải trọng (Load Case) tương đương với các cấp tải thí nghiệm. Hình 6. Sơ đồ bố trí thí nghiệm nhổ cọc Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2019 6 50%Ptk ;75%Ptk ; 100%Ptk ; 125%Ptk ; 150%Ptk ; 175%Ptk và 200%Ptk. Hình 6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm nhổ cọc Hình 7 Thí nghiệm nhổ cọc 3. Phân tích bài toán phần tử hữu hạn bằng phần mềm FB-pier 3.1. Mô hình phần tử hữu hạn và thông số trong phần mềm FB-pier Phần mềm Fb-pier là phần mềm phần tử hữu hạn cho phép mô phỏng thí nghiệm nén tĩnh và nhổ cọc. Việc mô hình phần tử hữu hạn cho cọc được thực hiện bằng cách phân chia cọc ra 21 phần tử, với 5 nodes thuộc phần chiều dài tự do, và 16 nodes cho phần được chôn dưới mặt đất. Ý tưởng là mô hình bao gồm mô phỏng cọc (Pile) cùng với phần đầu cọc dài tự do (Free Length). Gắn với mũ cọc (Cap) là nơi chịu tác dụng của tải trọng (Load Case) tương đương với các cấp tải thí nghiệm. Hình 7. Thí nghiệm nhổ cọc 3. Phân tích bài toán phần tử hữu hạn bằng phần mềm FB-pier 3.1. Mô hình phần tử hữu hạn và thông số trong phần mềm FB-pier Phần mềm Fb-pier là phần mềm phần tử hữu hạn cho phép mô phỏng thí nghiệm nén tĩnh và nhổ cọc. Việc mô hình phần tử hữu hạn cho cọc được thực hiện bằng cách phân chia cọc ra 21 phần tử, với 5 nodes thuộc phần chiều dài tự do, và 16 nodes cho phần được chôn dưới mặt đất. Ý tưởng là mô hình bao gồm mô phỏng cọc (Pile) cùng với phần đầu cọc dài tự do (Free Length). Gắn với mũ cọc (Cap) là nơi chịu tác dụng của tải trọng (Load Case) tương đương với các cấp tải thí nghiệm. Cọc được mô phỏng với chiều dài 14,8 m bao gồm độ dài tự do (Free length) là 0,8 m và chiều sâu chôn cọc là 14 m (Hình 8 ). Khối lượng riêng và đường kính cọc được khai báo lần lượt thông qua mục Section Properties. Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng NUCE 2019 7 Cọc được mô phỏng với chiều dài 14,8m bao gồm độ dài tự do (Free length) là 0,8m và chiều sâu chôn cọc là 14m (Hình 8). Khối lượng riêng và đường kính cọc được khai báo lần lượt thông qua mục Section Properties. Hình 8 Mô hình cho phần tử cọc (Pile) Các lớp đất đá được nhập vào mô hình như ở Bảng 1, các số liệu được lấy từ tài liệu khảo sát kỹ thuật. Mô hình tương tác giữa cọc và đất được mô hình như các lò xo với phương ngang được mô tả là đường cong p-y và phương thẳng đứng được mô hình là đường cong t-z. Riêng lớp dưới cùng là đá bột kết phong hóa mạnh tạo thành phiến, được mô phỏng dưới dạng Đá (Rock), mô hình Weak Rock (Reese) với cách tính toán (Axial/Tosional) dạng Drilled Shaft IGM và Hyperbolic. Tải trọng tính toán thông qua FB-Pier được chia làm nhiều bước tải/cấp tải khác nhau (Load case). Có thể lựa chọn điểm đặt tải ở vị trí các nodes khác nhau, cũng như là giá trị của chúng và chiều (+/-) phụ thuộc vào mục đích nén hay nhổ tải trọng. Bảng 1. Tham số đầu vào của các lớp đất đá theo mô hình FB-pier Lớp Chiều dày Sức kháng cắt không thoát nước S u Mô đun khối Trọng lượng riêng Cường độ kháng nén mẫu đá, q u RQD Hệ số mô đun (m) (kPa) (kPa) (kN/m 3 ) (kPa) % (Em/Ei) Sét pha, dẻo cứng 2,2 24 - 18 - - - Bùn cát mịn, xám 1,3 36 - 18 - - - Sét pha sỏi dăm 8,1 180 - 18 - - - Hình 8. Mô hình cho phần tử cọc (Pile) Các lớp đất đá được nhập vào mô hình như ở Bảng 1 , các số liệu được lấy từ tài liệu khảo sát kỹ thuật. Mô hình tương tác giữa cọc và đất được mô hình như các lò xo với phương ngang được mô tả là đường cong p-y và phương thẳng đứng được mô hình là đường cong t-z. Riêng lớp dưới cùng là đá bột kết phong hóa mạnh tạo thành phiến, được mô phỏng dưới dạng Đá (Rock), mô hình Weak Rock (Reese) với cách tính toán (Axial/Tosional) dạng Drilled Shaft IGM và 59 Tiến, L. Đ. và cs. / Tạp chí Khoa học Công nghệ Xây dựng Hyperbolic. Tải trọng tính toán thông qua FB-Pier được chia làm nhiều bước tải/cấp tải khác nhau (Load case). Có thể lựa chọn điểm đặt tải ở vị trí các nodes khác nhau, cũng như là giá trị của chúng và chiều ( +/−) phụ thuộc vào mục đích nén hay nhổ tải trọng. 3.2. Trình tự mô phỏng thí nghiệm nén và nhổ trong phần mềm FB-pier Mô phỏng thí nghiệm nén tĩnh trong phần mềm FB-pier gồm: 6 cấp tải (Load Case) theo trình tự thí nghiệm nén tĩnh T6-1. Mô phỏng thí nghiệm nhổ cọc cũng được tiến hành theo 8 cấp theo thí nghiệm nhổ cọc cho cọc T6-2. Phân tích số liệu thu được như biến dạng của bê tông và biến dạng của cọc với các giai đoạn gia tải. Theo nguyên lý vật liệu, lực tác dụng ở mỗi độ sâu được tính toán theo công thức: P = ε c E c A c (1) trong đó A c là diện tích phần bê tông, là phần diện tích mặt cắt ngang của cọc và diện tích cốt thép; E c là mô đun đàn hồi của bê tông; ε c là biến dạng của bê tông ở mỗi độ sâu được xác định bằng cảm biến (strain gage). Lấy hiệu của hai giá trị lực truyền ở độ sâu đó, chia cho diện tích xung quanh giữa độ sâu đó, lực ma sát đơn vị được tính theo biểu thức: f = (P i − P i− 1 )/A = (P i − P i− 1 )/πDL (2) trong đó P i là lực tại cao độ thứ i; P i− 1 là lực tại cao độ thứ i − 1; A là diện tích xung quanh; D là đường kính cọc; L là khoảng cách 2 vị trí gắn cảm biến (straingage). Chuyển vị của cọc được đo đạc bằng cách đo độ lún đầu cọc và chuyển vị tại các mức cao độ. tải về 2.67 Mb. Chia sẻ với bạn bè của bạn:
|