Kết cấu bệ cọc lai ghép trọng lực là một dạng kết cấu mới với ưu điểm thi công nhanh, kinh tế và khả năng chịu lực tốt, áp dụng tốt cho các công trình bến cảng nước sâu có tầm quan trọng đặc biệt. Trong nghiên cứu này, mô hình số 2D sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn được sử dụng để mô phỏng ba dạng kết cấu bến là kết cấu bệ cọc lai ghép trọng lực, thùng chìm và bệ cọc điển hình. Kết quả phản ứng dưới tác dụng tải trọng động đất biến đổi theo thời gian của các dạng kết cấu này sẽ được so sánh và đánh giá để thể hiện được ưu nhược điểm về khả năng kháng chấn của dạng kết cấu mới lai ghép trọng lực này.
Kết cấu bệ cọc lai ghép trọng lực (Hybrid) là tổ hợp của các bản sàn bê tông cốt thép và các cọc thép đứng liên kết với nhau. Nó là dạng lai ghép giữa kết cấu thùng chìm bê tông cốt thép (Caisson) và kết cấu bệ cọc ống thép (Pier), phần kết cấu trên làm việc như bến bệ cọc, phần kết cấu dưới làm việc như kết cấu thùng chìm, xem hình 1. Ưu điểm của kết cấu này là nhẹ hơn kết cấu trọng lực do đó giảm áp lực nền đáy móng và không chịu áp lực đất sau bến nhưng sẽ giảm khả năng chống trượt ngang do lực ma sát dưới đáy móng công trình giảm.
Hiện nay, dạng kết cấu bệ cọc lai ghép trọng lực đã được nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm từ năm 2012 do Viện Nghiên cứu Cảng và Sân bay, Pari [1]. Katsuya Ikeno et al. 2013 [2] đã đánh giá sự thể hiện kháng chấn cho kết cấu này, tuy nhiên chưa có sự phân tích, so sánh với dạng kết cấu bệ cọc điển hình.
Với đặc điểm lai ghép riêng giữa hai dạng kết cấu thùng chìm và bệ cọc nên sự làm việc kháng chấn của kết cấu bệ cọc lai ghép trọng lực này sẽ khá phức tạp [3]. Vì vậy, nghiên cứu này được thực hiện để đánh giá, so sánh sự khác biệt về khả năng kháng chấn của kết cấu lai ghép này so với hai dạng kết cấu thùng chìm và bệ cọc. Sự làm việc việc kháng chấn của các dạng kết cấu này được thể hiện qua ba mô hình tính toán số sử dụng phần mềm Plaxis chuyên dụng.
Các phản ứng của các dạng kết cấu này như chuyển vị và gia tốc biến thiên theo thời gian sẽ kết cấu và các giá trị mô men uốn của cấu kiện chính sẽ được so sánh đánh giá để làm rõ ưu nhược điểm của kết cấu bệ cọc lai ghép. Ngoài ra, sự làm việc của đất nền tương ứng các dạng kết cấu cũng được so sánh qua sự biến thiên áp lực nước lỗ rỗng. Các biến thiên áp lực nước lỗ rỗng trong suốt quá trình động đất xảy ra ảnh hưởng lớn đến mô đun biến dạng hay sức chịu tải của đất nền.
Các nghiên cứu về sự làm việc của ba dạng kết cấu bến là thùng chìm BTCT, bệ cọc ống thép và bệ cọc lai ghép trọng lực dưới tác dụng tải trọng động đất đã được thực hiện trong nghiên cứu này. Kết quả nghiên cứu đã làm nổi bật một số đặc điểm sự làm việc kháng chấn của kết cấu bệ cọc lai ghép trọng lực so với các dạng kết cấu điển hình khác.
Sau đây là một số kết luận chính:
Dưới tác dụng của tải trọng động đất biến đổi theo thời gian, chuyển vị ngang và đứng của kết cấu bệ cọc lai ghép trọng lực đều nhỏ hơn so với kết cấu trọng lực nhưng lớn hơn so với kết cấu bệ cọc. Tuy nhiên, mô men uốn ngang của trụ cọc của nó lại nhỏ hơn so với kết cấu bệ cọc. Do vậy, đường kính cọc thép của bến bệ cọc lai ghép trọng lực nên khuyến nghị chọn nhỏ hơn so với kết cấu bến bệ cọc.
Sự phát triển áp lực nước lỗ rỗng của nền đất giữa kết cấu bệ cọc lai ghép trọng lực và thùng chìm BTCT trong suốt tác động của tải trọng động đất là khá tương đồng.
Xem chi tiết Bài nghiên cứu TẠI ĐÂY:
BuilData
