TẠP CHÍ CONG ĨHIÍÍNG PHÂN TÍCH ĐƯỜNG CONG QUAN HỆ TẢI TRỌNG ĐỘ LÚN CỦA cọc ĐƠN BÊ TÔNG CỐT THÉP CHỊU TẢI TRỌNG DỌC TRỤC TRONG ĐlỀu KIỆN ĐỊA CHAT KHU Vực THÀNH PHÔ TRÀ VINH • KỶ MINH HƯNG TÓM TẮT Bài b[.]
TẠP CHÍ CONG ĨHIÍÍNG PHÂN TÍCH ĐƯỜNG CONG QUAN HỆ TẢI TRỌNG - ĐỘ LÚN CỦA cọc ĐƠN BÊ TÔNG CỐT THÉP CHỊU TẢI TRỌNG DỌC TRỤC TRONG ĐlỀu KIỆN ĐỊA CHAT KHU Vực THÀNH PHƠ TRÀ VINH • KỶ MINH HƯNG TĨM TẮT: Bài báo phân tích so sánh đường cong tải lún cọc đơn dựa theo kết thí nghiệm nén tĩnh cọc trường đường cong tải lún có từ việc sử dụng cơng thức tính tốn theo phương pháp Xaratov cọc bê tông cốt thép sử dụng cho công trình dân dụng điều kiện địa chất khu vực TP Trà Vinh Kết phân tích cho thấy, dạng đường cong tải lún (Q - S) thí nghiệm nén tĩnh theo “phương pháp Xaratov” xấp xỉ nhau, đồng thời đường cong Q - s theo “phương pháp Xaratov” nằm đường cong (Q - S) thí nghiệm nén tĩnh Từ khóa: cọc đơn, đường cong tải lún, thí nghiệm nén tĩnh, phương pháp Xaratov Đặt vấn đề Trong móng cọc, sức chịu tải cọc đơn đánh giá sức chịu tải toàn hệ móng cọc cơng trình Dự báo sớm sức chịu tải cọc giúp ta chọn lựa phương án móng cọc kích thước cọc phù hợp với điều kiện địa chất tải trọng khác Hiện nay, có nhiều phương pháp xác định sức chịu tải cực hạn cọc, thí nghiệm nén tĩnh cọc phương pháp cho phép xác định xác sức chịu tải cọc Các số liệu tải trọng, chuyển vị đầu cọc, thu q trình thí nghiệm sở để xây dựng đường cong tải lún (đồ thị quan hệ tải trọng độ lún đầu cọc) Từ đường cong tải lún phân tích, đánh giá sức chịu tải cọc Nếu kết dự báo sức chịu tải cọc theo công thức lý thuyết 38 SỐ 15 - Tháng Ĩ/2Ũ22 tính tốn khơng sai khác nhiều với sức chịu tải cọc có từ kết thí nghiệm nén tĩnh cọc, phương án móng cọc chấp nhận mang lại nhiều lợi ích kinh tế Như vậy, việc dự báo sức chịu tải cọc có vai trị quan trọng công tác thiết kế, thẩm định, lựa chọn phương án kết cấu móng cọc cho cơng trình Nếu làm tốt công tác dự báo, sức chịu tải cọc tiết kiệm nhiều thời gian, kinh phí cho cơng trình Nghiên cứu phân tích đường cong tải lún cọc đơn bê tơng cốt thép làm móng cơng trình dân dụng, điều kiện sơ dạng trụ địa chát tiêu biểu thuộc khu vực TP Trà Vinh dựa kết phương pháp Xaratov dự báo sức chịu tải cọc tính tốn lý thuyết kết thí nghiệm nén tĩnh cọc KHOA nọc- Kỉ THDẬT Công tác thử nghiệm cọc thực tế trường điều kiện địa chất khu vực TP.Trà Vinh tải trọng tĩnh ép dọc trục 2.1 Trụ địa chất điển hình tiêu lý tầng đất TP.Trà Vinh Bài báo thu thập tổng hợp báo cáo khảo sát địa chất địa bàn TP Trà Vinh từ xây dựng trụ địa chất điển hình để phục vụ cho việc nghiên cứu Dựa báo cáo khảo sát địa chất thu thập được, chia dạng trụ địa chất điển hình: Dạng 1: Dạng địa chất tiêu biểu khu vực Trường Trung học phổ thông chuyên Trà Vinh Dạng 2: Dạng địa chất tiêu biểu khu vực Khối phòng học Lý thuyết - Trường Đại học Trà Vinh Dạng 3: Dạng địa chát tiêu biểu khu vực Ký túc xá sinh viên - Trường Đại học Trà Vinh Dạng 4: Dạng địa chât tiêu biểu khu vực Khoa Kỹ thuật Công nghệ - Trường Đại học Trà Vinh Dạng 5: Dạng địa chất tiêu biểu khu vực Khu hiệu - Trường Đại học Trà Vinh Dạng 6: Dạng địa chất tiêu biểu khu vực Khu hành tập trung Phường 7, TP Trà Vinh Qua dạng trụ địa tầng ta nhận thấy địa bàn TP Trà Vinh có điều kiện địa chất yếu, đất có tồn lớp đất bùn yếu có lớp bùn sét xen kẽ lớp đất tốt Tùy nơi mà chiều dày lớp bùn sét phân bố độ sâu khác nhau, chiều dày lớp đất bùn đến 28 m 2.2 Công tác thử nghiệm cọc thực tế trường điều kiện địa chất khu vực TP Trà Vinh tải trọng tĩnh ép dọc trục 2.2.1 Phương pháp thí nghiệm Thí nghiệm tiến hành phương pháp dùng tải trọng tĩnh ép dọc trục cọc cho tác dụng lực ép, cọc lún sâu thêm vào đất Tải trọng tác dụng tăng theo cấp lên cọc thí nghiệm đo độ lún ổn định tương ứng Tải trọng tác dụng lên đầu cọc thực kích thủy lực với hệ phản lực dàn chất tải, neo kết hợp hai 2.2.2 Quy trình gia tải Thí nghiệm thực theo quy trình gia tải giảm tải cấp, tính phần trăm (%) tải trọng thiết kế cấp tải tăng giảm chuyển vị độ phục hồi đầu cọc đạt ổn định quy ước đủ thời gian quy định Quy trình gia tải thơng thường thực theo chu kỳ: - Chu kỳ 1: gia tải với cấp tải trọng tăng từ 0%; 25%; 50%; 75%; 100% tải trọng thiết kế Mỗi cấp tải trì theo dõi thời gian Sau đó, tải trọng giảm theo cấp 50%; 0% tải trọng thiết kế Khi giảm tải thời gian quan sát cấp tải 30 phút - Chu kỳ 2: gia tải với cấp tải trọng tăng từ 0%; 50%; 100%; 125%; 150%; 175%; 200% tải trọng thiết kế Mỗi câp tải trì theo dõi thời gian giờ, cấp gia tải lại lưu 30 phút, riêng cấp tải trọng 200% trì thời gian 24 Sau đó, tải trọng giảm theo cấp 50%; 0% tải trọng thiết kế Khi giâm tải, thời gian quan sát cấp tải 30 phút cấp 0% 2.2.3 Xây dựng Biểu đồ quan hệ tải trọng (Q) độ lún (S) qua kết thí nghiệm nén tĩnh cọc Đê’ phục vụ cho việc nghiên cứu đề tài, tác giả thu thập cọc thí nghiệm nén tĩnh tiêu biểu điều kiện địa chất khu vực nghiên cứu Sau kết thí nghiệm nén tĩnh cho cọc - Cọc nén tĩnh 01 - Dạng địa chát 01: Đặc điểm cọc thí nghiệm: Chiều dài cọc 39.5 m; Tải trọng thiết kế ban đầu350 kN; Tải trọng thí nghiệm lớn nhất700 kN; Tiết diện cọc 0.25 m X 0.25 m, số liệu tiêu lý đất Bảng - Cọc nén tĩnh 02 - Dạng địa chất 02: Đặc điểm cọc thí nghiệm: Chiều dài cọc 24.0 m; Tải trọng thiết kế ban đầu 400 kN; Tải trọng thí nghiệm lớn 800 kN; Tiết diện cọc 0.3 m X 0.3 m, sô’ liệu tiêu lý đâ’t Bảng - Cọc nén tĩnh 03 - Dạng địa chất 03: Đặc điểm cọc thí nghiệm: Chiều dài cọc 24 m; Tải trọng thiết kế ban đầu 350 kN; Tải trọng thí nghiệm lớn nhâ’t700 kN; Tiết diện cọc 0.25 m X 0.25m, sô’ liệu tiêu lý đâ’t Bảng - Cọc nén tĩnh 04 - Dạng địa chất 04: Đặc điểm cọc thí nghiệm: Chiều dài cọc 22.45 m; Tải trọng thiết kê’ ban đầu 180 kN; Tải trọng thí nghiệm lớn nhâ't 600 kN; Tiết diện cọc 0.3 m X 0.3 m, sô’ liệu tiêu lý đâ’t Bảng số 15 - Tháng Ó/2Ũ22 39 TẠP CHÍ CƠNG THƯƠNG Bảng Tổng hợp kết thí nghiệm Bảng Tổng hợp kết thí nghiệm -cọc nén tĩnh 01 - cọc nén tĩnh 03 Chu kỳ Chu kỳ Tai trọng Độ lún (mm) Độ lún (mm) % kN Tăng tải Giảm tải lãng tải Giảm tải 0 -0,3 -0,27 -2,07 20 70 -0,27 -1,13 -0,56 40 140 -0,56 60 210 -0,9 80 280 -1,27 100 350 -1,83 120 420 -3,3 140 490 -4,2 160 560 -5,0 180 630 -6,1 200 700 -7.3 -0,9 -1,54 -4,25 -1,3 -1,85 -5,58 -7,1 -7.3 - cọc nén tĩnh 02 Chu kỳ Chu kỳ Độ lún (mm) Độ lún (mm) Tai trọng % kN Tăng tải Giảm tải Tầng tải Giảm tải 0 -0,6 -0,6 -5.2 20 80 -0,21 -1.8 -1,19 40 160 -0,63 60 240 -1,3 80 320 -2,29 100 400 -3,49 120 480 -4,83 140 560 -6,33 160 640 -7,73 180 720 -9,81 200 800 -13,1 40 SỐ 15-Tháng -1,75 -8,76 -2,36 -2,98 Ó/2022 Độ lún (mm) Độ lún (mm) % kN Tầng tải Giảm tải Tãng tải Giảm tải 0 -0.24 -0.24 -0.94 20 70 -0.2 -0.9 -0.33 40 140 -0.52 60 210 -0.91 80 280 -1.51 100 350 -2.09 120 420 -3.19 140 490 -4.16 160 560 -5.3 180 630 -6.6 200 700 -8.0 -0.68 -1.21 -2.28 -1.13 -1.51 -4.3 -6,78 Bảng Tổng hợp kết thí nghiệm -3,49 Chu kỳ -2,5 -1,83 -3,09 Chu kỳ Tai trọng -10,46 -3,91 -12,08 -12.62 -13,1 -2.09 -2.17 -6.28 -7.12 -8.0 - Cọc nén tĩnh 05 - Dạng địa chất 05: Đặc điểm cọc thí nghiệm: Chiều dài cọc 23 m; Tải trọng thiết kế ban đầu 350 kN; Tải trọng thí nghiệm lớn 900 kN; Tiết diện cọc 0.3m X 0.3 m, số liệu tiêu lý đât Bảng - Cọc nén tĩnh 06 - Dạng địa chất 06: Đặc điểm cọc thí nghiệm: Chiều dài cọc 26 m; Tải trọng thiết kế ban đầu 300 kN; Tải trọng thí nghiệm lớn 600 kN; Tiết diện cọc 0.25 m X 0.25 m, sô' liệu tiêu lý đất Bảng Với cọc thí nghiệm phạm vi nghiên cứu cho thấy tải trọng thí nghiệm cọc lớn thường lấy khoảng (2 ■? 3) lần sức chịu tải thiết kế dự kiến ban đầu nhằm xác định lại chuyển vị đầu cọc để kiểm tra lại sức chịu tải Tuy nhiên, kết thí nghiệm cọc thu thập chưa làm rõ giá trị sức chịu tải giới hạn cọc chưa đạt đến điều kiện quy ước phá hỏng cọc theo tiêu chuẩn quy định KHOA HỌC-KỸ THUẬT Bảng Tổng hợp kết thí nghiệm Bảng Tổng hợp kết thí nghiệm - cọc nén tĩnh 04 - cọc nén tĩnh 06 Chu kỳ Chu kỳ Tãi trọng Chu kỳ Chu kỳ Độlún(mm) Độ lún (mm) lãi trọng Độ lún (mm) Độ lún (mm) % kN Tăng tải Giảm tải Tăng tải Giảm tải % kN Tãngtải Giảm tải Tăng tải Giảm tải 0 -0,35 -0,35 -4,3 0 -0,7 -0,7 -3,25 25 45 -0,2 25 75 -0,35 -1,8 -6,3 50 90 -0,55 50 150 -1,05 -2,9 -7,6 75 135 -1 75 225 -1,9 100 180 -1,65 100 300 -2,76 125 225 -2,4 175 525 -7,8 150 270 -3,1 200 600 -10,1 175 315 -4 200 360 -5,1 225 405 -6,1 250 450 -7,2 275 495 -8,6 300 540 -10 325 585 -11,9 333 600 -13,2 -0,45 -1,15 -0,65 -5,8 -1,2 -1,65 -1,8 -7,4 -9,3 -11,1 -12 -12,8 -13,2 Bảng Tổng hợp kết thí nghiệm - cọc nén tĩnh 05 Chu kỳ Chu kỳ Độ lún (mm) Độ lún (mm) -2 -3,6 -2,76 -5,4 -8,8 -10,1 Xây dựng đường cong tải lún cọc đơn bê tông cốt thép phương pháp xaratov - so sánh với kết thí nghiệm nén tĩnh cọc 3.1 Cơ sở lý thuyết phương pháp xaratov Phương pháp Xaratov giới thiệu cách tính sức chịu tải cọc thơng qua đặc trưng lý đất cho phép xây dựng đường cong tải trọng - độ lún Phương pháp tổng hợp sức chịu tải ma sát mặt bên (phần cọc đất tiếp xúc) Qs sức chịu tải mũi cọc Qm: Qu = Qs + Qm (3.1) 3.1.1 Sức chịu tải ma sát mặt bên cọc Qs Tai trọng % kN lãng tải Giảm tải Tăng tải Giảm tải 0 -0,36 -0,65 -1,6 25 87,5 -0,18 -0,8 -3,3 50 175 -0,62 75 262,5 -1,28 100 350 -2,4 125 437,5 -3,5 150 525 -4,6 175 612,5 -5,6 200 720 -7,1 225 790 -8,9 250 840 -10,6 275 900 -13,5 -1,99 -1,12 -1,75 -2,4 -5 -2,6 -7,3 -9,6 -12,6 -13,5 QS=U.±1J, (3.2) Ĩ=1 Trong đó: u chu vi tiết diện ngang cọc, lj chiều dầy lứp đâ't thữ ỉ, fị sức kháng ma sát đơn vị lên mặt bên cọc lớp đất mà cọc xuyên qua Sức kháng ma sát đơn vị lên mặt bên cọc lớp đất phụ thuộc vào áp lực nén Q lên mặt bên cọc, đặc trưng độ bền đất (c, ọ) độ lún trượt Sc cọc đất tính theo cơng thức (3.3) fb = (Qtg