Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Tính toán tối ưu cho phần đệm đầu cọc khi sử dụng búa điêzen đóng cọc bê tông cốt thép

Mục tiêu của đề tài là thiết lập và giải bài toán đóng cọc bê tông cốt thép có cọc đệm thép bằng búa máy điêzen; tính toán cường độ ứng suất trong cọc đệm thép và cọc bê tông phụ thuộc vào các thông số của các cọc; từ sự phụ thuộc đó đưa ra được các giá trị tối thiểu cần thiết của cọc đệm thép về diện tích tiết diện, về chiều dài để cường độ ứng suất trong các cọc ở dưới mức ứng suất cho phép trong quá trình đóng cọc.... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Tính toán tối ưu cho phần đệm đầu cọc khi sử dụng búa điêzen đóng cọc bê tông cốt thép 1 MỞ ĐẦU Trong bất cứ các công trình xây dựng nào dù lớn hoặc nhỏ thì việc gia cốnền móng là không thể thiếu được. Để gia cố nền móng người ta thường sử dụngcác cọc bê tông cốt thép với hai hình thức : cọc nhồi và cọc bê tông đúc sẵn. Mỗihình thức gia cố trên đều có các ưu, nhược điểm của nó. Hình thức dùng cọc nhồithường ở các công trình lớn. Hình thức thi công cọc bê tông đúc sẵn thường dùngcho các công trình nhỏ và vừa, nhất là trong các điều kiện thi công bằng cọc nhồigặp khó khăn. Máy và thiết bị để thi công đóng cọc bê tông đúc sẵn là các máy ép cọchoặc búa máy đóng cọc. Trong các loại búa máy đóng cọc hiện nay được dùngnhiều nhất là các búa máy điêzen. Khi tác nghiệp việc đóng cọc bê tông cốt thép để gia cố nền móng ở nhữngđịa hình khác nhau, chẳng hạn như trên bến sông, cầu cảng hoặc là do yêu cầu đầutrên của cọc phải chìm sâu dưới mặt đất thì người ta dùng thêm một cọc đệm (còngọi là cọc giả) bằng thép. Độ dài và độ chịu bền của các cọc đệm tùy thuộc theođịa hình và tùy theo các loại búa khác nhau. Trong quá trình thi công đóng cọc bê tông cốt thép, do lực va chạm giữabúa máy và đầu cọc được đóng trên nền đất với các tính chất cơ lý khác nhau sẽ cókhả năng dẫn đến hiện tượng đầu cọc bị phá vỡ. Sở dĩ có hiện tượng trên là do quátrình va chạm lực từ búa đến đầu cọc, lực được truyền theo dạng sóng đàn hồi từđầu cọc đến đáy cọc và phản xạ từ đáy cọc lên, nếu cùng tần số thì sẽ có cộnghưởng lực và xảy ra hiện tượng ứng suất tăng đột ngột dẫn đến đầu cọc bị phá vỡ.Hiện tượng này có thể xảy ra ngay trong phần thân cọc. 2 Nghiên cứu lý thuyết về bài toán toán đóng cọc bê tông đúc sẵn với nộidung lựa chọn các thông số của búa, của phần cọc đệm một các tốt nhất để trongquá trình thi công đóng cọc tránh được hiện tượng vỡ đầu cọc cũng như hiệntượng nứt vỡ cọc hiện nay vẫn là vấn đề thời sự. Tính toán lực va chạm giữa búa và đầu cọc cũng như tần số đóng cọc trêncơ sở độ dài của cọc và của phần đệm, các tham số đặc trưng cho vật liệu, hìnhhọc của cọc và phầm đệm sẽ giải quyết được vấn đề trên. Để nâng cao hiệu quả sử dụng của cọc bê tông trong gia cố nền móngtrong các công trình dân dụng và giao thông thủy lợi hiện tại ở Việt nam, đồngthời xuất phát từ những cơ sở khoa học và thực tiễn , tôi thực hiện đề tài: “Tínhtoán tối ưu cho phần đệm đầu cọc khi sử dụng búa điêzen đóng cọc bê tôngcốt thép”. Đối với bài toán cơ học, điều kiện biên sẽ ảnh hưởng rất lớn đến phươngpháp giải và nghiệm của bài toán. Do khuôn khổ của đề tài và giới hạn của thờigian, nên nội dung của luận án chủ yếu xét cho trường hợp bài toán đóng cọc bêtông có các điều kiện biên phù hợp với các điều kiện thực tế khi thi công đóngcọc trên địa hình bến sông, cầu cảng hoặc ao hồ, những nơi mà lực cản đànnhớt của mặt bên cọc có thể bỏ qua khi thi công đóng cọc. 3 CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN NỘI DUNG NGHIÊN CỨU1.1 Các nghiên cứu về lý thuyết Nghiên cứu liên quan đến nội dung về va chạm của búa máy và các ứng xửcơ học bên trong cọc bê tông cốt thép đã có nhiều tác giả quan tâm dưới các dạngbài toán về va chạm dọc của hai thanh đàn hồi, va chạm của vật rắn vào thanhđàn hồi với các điều kiện biên khác nhau [1] , [2] : có lực chống cản đàn hồi ởđầu dưới thanh và mặt bên có lực ma sát hoặc không có lực ma sát. Trong cácnghiên cứu này, các tác giả đã thiết lập bài toán về truyền sóng trong thanh đànhồi và nói chung đều dẫn đến phương trình có dạng : 2 u(x,t) u(x,t) 2  u(xi ,t) 2  K.u(x,t)    a t2 t x2trong đó : u = u(x,t) hàm chuyển dịch của tiết diện ngang dọc theo thanh K - hệ số chống cản đàn hồi  - hệ số cản nhớt a - vận tốc truyền sóng. Phương pháp giải chủ yếu được dùng là phép biến đổi Laplace : u0 (x,p)   u(x, t).e pt dt từ đó dẫn đến phương trình Volter. Nghiệm tìm được 0theo phương pháp lặp gần đúng liên tiếp. 4 Nhận xét chung về các bài toán đã giải quyết thấy rằng:  Mô hình thiết lập chỉ gần với mô hình của quá trình đóng cọc bêtông cốt thép đúc sẵn .  Không sử dụng được các kết quả của các nghiên cứu này cho việclựa chọn: các thông số cho cọc đệm, các thông số cho búa máy để không xảy hiệntượng cộng hưởng lực khi đóng cọc trong giai đoạn cuối của cọc ( gặp tầng đất cóhệ số chống cản cao).1.2 Các chỉ dẫn kỹ thuật k ...