Đang tải... (xem toàn văn)
Khi sử dụng các kết quả thí nghiệm khác nhau để tính toán sức chịu tải của cọc sẽ nhận được kết quả khác nhau. Trên cơ sở phân tích các kết quả tính toán, bài báo sẽ làmrõ các yếu tố ảnh hưởng tới các kết quả tính từ các kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh CPT, xuyên tiêu chuẩn SPT và thí nghiệm trong phòng theo tiêu chuẩn TCVN 10304:2014. Từ đó bàn luận việc lựa chọn kết quả tính sức chịu tải của cọc hợp lý.
So sánh tính tốn sức chịu tải cực hạn cọc từ kết thí nghiệm phịng từ kết thí nghiệm xuyên trường (SPT, CPT) Compare the calculations of the load-bearing capacity of a pile from laboratory results and field test results (SPT, CPT) Võ Thị Thư Hường Tóm tắt Khi sử dụng kết thí nghiệm khác để tính tốn sức chịu tải cọc nhận kết khác Trên sở phân tích kết tính tốn, báo làmrõ yếu tố ảnh hưởng tới kết tính từ kết thí nghiệm xuyên tĩnh CPT, xuyên tiêu chuẩn SPT thí nghiệm phịng theo tiêu chuẩn TCVN 10304:2014 Từ bàn luận việc lựa chọn kết tính sức chịu tải cọc hợp lý Từ khóa: Sức chịu tải cọc, kết thí nghiệm phịng, kết thí nghiệm trường Abstract When using the different experimental results to calculate the load capacity of the pile, different results usually receive results Therefore, based on the analysis of calculation examples, the paper will analyze the factors that influence the results of static CPT, standard penetration test SPT and laboratory results according to TCVN10304:2014 From there discussing the reasonable selection of calculation results of pile bearing capacity Key words: Pile bearing capacity, laboratory results, field test results Đặt vấn đề Sức chịu tải cực hạn cọc xác định tính tốn Pc giá trị nhỏ kết tính theo đất (Pđn) với kết tính theo vật liệu (Pvl) Trong đó, sức chịu tải tính theo đất khả chịu tảicủa sức kháng thành fs sức kháng mũi cọc fm Nếu cọc có thiết diện khơng đổi theo chiều dài cọc sức chịu tải cọc theo đất mô tả biểu thức: Pđn= AP.fm+U.fs.L (1) Trong Ap: Diện tích mặt cắt ngang cọc fm: Sức kháng mũi đơn vị U: Chu vi mặt cắt ngang cọc L: chiều dài đoạn cọc nằm đài cọc fs: Sức kháng thành đơn vị Khi chọn cọc có chiều dài, kích thước tiết diện, hình dạng cọc tức Ap, U, L mà sử dụng phương pháp khác để tính sức chịu tải cọc giá trị fm, ft khác Do sức chịu tải cọc theo đất Pđn khác Trong thiết kế chấp nhận kết tính Vì việc lựa chọn sức chịu tải cọc để đưa vào tính tốn cần xem xét cho giá trị hợp lý Cơ sở tính tốn 2.1 Các phương pháp tính tốn Hiện có phương pháp khác xác định sức chịu tải cọc theo độ bền đất quy định cụ thể Tiêu chuẩn quốc gia Việt Nam thiết kế móng cọc TCVN 10304:2014, tiêu chuẩn ngành TCXD 205:1998 TCXD 195:1997 tiêu chuẩn nước ngồi AASHTO LRFD chia làm loại tính tốn là: – Tính toán sức chịu tải cọc dựa vào kết thí nghiệm phịng; – Tính tốn sức chịu tải cọc dựa vào kết thí nghiệm xuyên trường (Thí nghiệm xuyên tĩnh –CPT, xuyên tiêu chuẩn – SPT); Bài báo phân tích vấn đề tính tốn sức chịu tải cực hạn Rcu cọc tiêu chuẩn TCVN10304:2014, để làm sở lựa chọn hợp lý kết tính cho thiết kế móng 2.2 Tính tốn sức chịu tải cực hạn cọc bê tông cốt thép chế tạo sẵn theo phương pháp TCVN10304:2014 2.2.1 Phương pháp tính theo kết thí nghiệm phịng Rc,u = γc (γcq qb Ab + u∑γcf fi li) (2) Trong đó: γc: hệ số điều kiện làm việc cọc đất, γc =1; ThS Võ Thị Thư Hường Bộ môn Địa kỹ thuật, Khoa Xây dựng ĐT: 0912774874 Email: Vothaohuong@gmail.com qb: cường độ sức kháng đất mũi cọc, lấy theo bảng tra phụ thuộc vào thành phần hạt trạng thái đất – Bảng trang 23 tiêu chuẩn; Ngày nhận bài: 27/4/2020 Ngày sửa bài: 27/5/2020 Ngày duyệt đăng: 18/11/2021 γcq γcf tương ứng hệ số điều kiện làm việc đất mũi thân cọc có xét đến ảnh hưởng phương pháp hạ cọc đến sức kháng đất lấy theo bảng phụ thuộc vào hình dạng cọc, phương pháp thi công loại đất mà cọc qua fi: cường độ sức kháng trung bình lớp đất thứ “i” thân cọc, lấy theo bảng phụ thuộc vào thành phần hạt trạng thái đất – Bảng trang 25 tiêu chuẩn; Sơ 43 - 2021 55 KHOA HC & CôNG NGHê Như vậy, tính tốn sức chịu tải cọc theo kết thí nghiệm phịng dựa thành phần hạt độ chặt đất rời, số dẻo độ sệt đất dính 2.2.2 Phương pháp tính theo kết thí nghiệm xuyên tĩnh CPT Rc,u = qbAb + u∑fili (3) Trong đó: qb:cường độ sức kháng đất mũi cọc lấy theo kết xun điểm thí nghiệm; fi: trị trung bình cường độ sức kháng lớp đất thứ “i” đất thân cọc lấy theo kết xuyên; Hình 1: Biểu đồ xác định hệ số αP fL Bảng Tên cơng trình, tên cọc kích thước cọc thí nghiệm li: chiều dài đoạn cọc nằm lớp đất thứ “i”; Tên cơng trình u: chu vi tiết diện ngang thân cọc Nhà máy nhiệt điện Long Phú – Công suất 2x600MW Giá trị qb xác định theo công thức: qb = β1 qc (4) Trong đó: β1: hệ số chuyển đổi từ qc sang qb, khơng phụ thuộc vào loại hình mũi xun, lấy theo Bảng 14 TCVN 10304:2014; qc: trị trung bình sức kháng đất mũi xuyên, lấy theo kết thí nghiệm Giá trị qc lấy phạm vi bề dày 1d trở lên 4d trở xuống kể từ cao trình mũi cọc thiết kế (d đường kính cọc trịn hay cạnh cọc vng cạnh dài cọc có mặt cắt ngang hình chữ nhật) ∑ βi f sili ∑ li Trong đó: LP1-2 TP24 50x50 38 LP1-6 TP12 50x50 38 LP1-3 TP20 35x35 32 li: chiều dài đoạn cọc nằm lớp đất thứ “i”; 2.2.3 Phương pháp tính theo kết SPT Sức chịu tải cực hạn cọc xác định theo công thức: Rcu = qbAb + u∑ (fc,ilci + fs,i ls,i) (7) (5) – Khi dùng xuyên loại II: f= (6) β2, βi:các hệ số lấy theo Bảng 14; fs: giá trị trung bình cường độ sức kháng đất ống ma sát mũi xuyên Giá trị fs xác định thương số tổng sức kháng đất thân xuyên với diện tích bề mặt phạm vi chiều sâu kể từ mặt đất điểm xuyên tới Trong đó: qb: cường độ sức kháng đơn vị đất mũi cọc, với đất rời xác định biểu thức qb = 300 Np cho cọc épvà qb = 150 Np cho cọc đóng, (NP số SPT trung bình khoảng 1d 4d mũi cọc), với mũi cọc nằm đất dính qb = 9Cu cho cọc đóng qb = 6Cu cho cọc khoan nhồi fs,i: cường độ sức kháng đơn vị đất thành cọc đất rời lớp thứ i xác định biểu thức (8) fs,i = 10⋅ Ns,i Bảng Địa tầng kết thí nghiệm trường lớp đất Hố khoan STT LP1-2 LP1-6 LP1-3 Tên lớp đất γw,i γđn,i (kN/m3) (kN/m3) IL,i qc,i (kPa) N30 7628 Cát 18,79 9,33 Sét, xám vàng 18,16 8,54 0,4 373 Sét, xám đen, dẻo chảy 13,7 16,05 6,16 0,98 339 Sét, vàng nâu, cứng 21,3 19,43 9,59 0,24 3346 18 Cát 2,5 18,79 9,33 9340 Sét, xám vàng 1.5 18,16 8,54 0,4 460,8 Sét, xám đen, dẻo chảy 12 16,05 6,16 0,98 346,6 Sét, vàng nâu, cứng 22 19,43 9,59 0,24 3032 18 Cát 2,5 18,79 9,33 7528 Sét, xám vàng 18,16 8,54 0,4 380 Sét, xám đen, dẻo chảy 13 16,05 6,16 0,98 380,8 15,5 19,43 9,59 0,24 3068 18 Sét, vàng nâu, cứng 56 hi (m) Độ sâu mũi cọc (m) fsi: cường độ sức kháng trung bình lớp đất thứ “i” thân xuyên; – Khi dùng xuyên loại I: f = β2 fs Tiết diện cọc (cm) cao độ mũi cọc nằm lớp đất thiết kế chịu lực; Trị trung bình sức kháng thân cọc f xác định: Hố khoan Tên cọc T„P CHŠ KHOA HC KIƯN TRC - XY DẳNG (8) fc,i: l cng độ sức kháng đơn vị đất thành cọc đất dính lớp thứ i xác định biểu thức (9) fc,i = αpfLCu,i (9) Trong biểu thức (9): fL: hệ số điều chỉnh theo độ mảnh cọc (L/D); Cu,i: lực dính đơn vị đất lớp thứ i, xác định theo nén trục theo N: Cu= 6.25N kPa αp hệ số điều chỉnh cho cọc đóng, phụ thuộc vào tỷ lệ sức kháng cắt khơng nước đất với trị số trung bình ứng suất pháp hiệu thẳng đứng, xác định theo biểu đồ li: chiều dài đoạn cọc nằm lớp đất thứ “i”; Bảng Bảng tổng hợp kết tính tốn sức chịu tải cực hạn cọc STT Tên cọc Sức chịu tải cọc Theo kết Theo kết Theo kết Theo kết thí Theo kết Theo kết nén tĩnh cọc thí nghiệm thí nghiệm nghiệm xuyên thí nghiệm thí nghiệm (kN) phòng phòng tiêu chuẩn SPT xuyên tiêu xuyên tĩnh (kN) (%) (kN) chuẩn SPT (%) CPT (kN) Theo kết thí nghiệm xuyên tĩnh CPT (%) TP24 3750 5398 143,96% 4837 128,99% 4428 118,08% TP12 3750 5522 147,26% 4950 132,0% 4235 112,93% TP20 1875 2662 141,97% 2332 124,37% 2215 118,13% thí nghiệm xuyên tĩnh CPT cho kết sát với kết thí nghiệm thử tải trường Kết luận lần khẳng định với việc sử dụng kết xun tĩnh (CPT) việc phân tích tính tốn tốn sức chịu tải cọc có độ tin cậy cao Kết luận Sức chịu tải cực hạn cọc dựa kết thí nghiệm phịng thí nghiệm xun ngồi Hình Biểu đồ so sánh kết tính tốn sức chịu tải cực hạn cọc trường cho kết khác Kết tính tốn sức chịu tải cực hạn cọc từ Ab: diện tích cọc tựa lên đất, lấy diện tích tiết diện kết thí nghiệm xuyên tĩnh CPT gần với sức chịu tải theo ngang mũi cọc đặc, cọc ống có bịt mũi; diện tích tiết kết nén tĩnh cọc diện ngang lớn phần cọc mở rộng diện tích tiết diện ngang khơng kể lõi cọc ống khơng bịt Do đó, việc lựa chọn sử dụng kết tính tốn sức chịu mũi tải cọc thiết kế cần xem xét nhiều khía u: chu vi tiết diện ngang thân cọc; Như vậy, tính tốn khả chịu lực cọc theo kết SPT theo hướng dẫn TCVN 10304:2014, ngồi giá trị SPT, cần có tiêu: khối lượng thể tích, thành phần hạt, số dẻo đất … So sánh tính tốn sức chịu tải cọc theo phương pháp thường dùng Khảo sát tính tốn sức chịu tải cọc thí nghiệm thử tải trườngvới đầy đủ kết khảo sát đất theo thí nghiệm xuyên tĩnh xuyên tiêu chuẩn mô tả Bảng Bảng phía Hình Bảng thể biểu đồ, bảng so sánh kết tính tốn sức chịu tải cực hạn cọc tính theo kết thí nghiệm phịng kết thí nghiệm xun trường bao gồm thí nghiệm CPT SPT sức chịu tải cọc từ thí nghiệm nén tĩnh Kết phân tích cho thấy: Sức chịu tải cực hạn tính tốn theo kết thí nghiệm phịng lớn nhất,kết khảo sát qua ví dụ cho thấy sức chịu tải theo tính tốn lý thuyết lớn từ 41,9 % tới 47,26% so với tải trọng thí nghiệm Sức chịu tải cực hạn tính tốn theo kết thí nghiệm xun tiêu chuẩn SPT cho kết lớn từ 24,37 tới 32% so với tải trọng thí nghiệm Sức chịu tải cực hạn tính tốn theo kết thí nghiệm xun tĩnh CPT cho kết lớn từ 12,93-18,13% so với tải trọng thí nghiệm Điều chứng tỏ xác định sức chịu tải cọc từ kết cạnh, nên xem xét mức độ xác kết tính CPT cao nhất, tiêu lý thấp Sức chịu tải cho phép cọc tùy thuộc vào kết tính lấy từ kết thí nghiệm phịng hay kết thí nghiệm xun ngồi trường Việc lựa chọn hệ số an toàn hợp lý cần thiết để phù hợp với hệ thống tiêu chuẩn thí nghiệm sức chịu tải cọc thực tế ngồi trường./ T¿i lièu tham khÀo Tiêu chuẩn quốc gia TCVN10304:2014 Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế Tiêu chuẩn xây dựng TCXD 205:1998 Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế Tiêu chuẩn xây dựng Việt NamTCXD 197:1997 nhà cao tầng – thi công cọc khoan nhồi Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 9351:2012 Đất xây dựng – phương pháp thí nghiệm trường – thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 9352:2012 Đất xây dựng – phương pháp thí nghiệm xuyên tĩnh Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 9393:2012 Cọc – phương pháp thử nghiệm trường tải trọng tĩnh ép dọc trục Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 9846:2013 Quy trình thí nghiệm xun tĩnh có đo áp lực nước lỗ rỗng (CPTu) Nguyễn Ngọc Thanh, Nguyễn Tiến Dũng (2019)Bài báo bàn luận phương pháp xác định sức chịu tải dọc trục cọc đơn theo kết thí nghiệm xun tĩnh, Tạp chí xây dựng; S¬ 43 - 2021 57 ... cao Kết luận Sức chịu tải cực hạn cọc dựa kết thí nghiệm phịng thí nghiệm xun ngồi Hình Biểu đồ so sánh kết tính tốn sức chịu tải cực hạn cọc trường cho kết khác Kết tính tốn sức chịu tải cực hạn. .. đồ, bảng so sánh kết tính tốn sức chịu tải cực hạn cọc tính theo kết thí nghiệm phịng kết thí nghiệm xuyên trường bao gồm thí nghiệm CPT SPT sức chịu tải cọc từ thí nghiệm nén tĩnh Kết phân tích... nghiệm Sức chịu tải cực hạn tính tốn theo kết thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT cho kết lớn từ 24,37 tới 32% so với tải trọng thí nghiệm Sức chịu tải cực hạn tính tốn theo kết thí nghiệm xuyên tĩnh