Untitled 03 2021ISSN 2734 9888 57 Nguyên tắc chung xác định sức chịu tải của cọc trong nền đất theo tcvn 10304 2014 General principles determining the loading capacity of pile in the soil according to[.]
nNgày nhận bài: 29/01/2021 nNgày sửa bài: 18/02/2021 nNgày chấp nhận đăng: 12/03/2021 Nguyên tắc chung xác định sức chịu tải cọc đất theo tcvn 10304:2014 General principles determining the loading capacity of pile in the soil according to tcvn 10304:2014 > PHẠM THÀNH HIỆP[1], NGUYỄN MINH HÙNG[1], TS NGUYỄN KẾ TƯỜNG[1], NGUYỄN THỊ HẰNG[1] hieppt@tdmu.edu.vn;hungnm@tdmu.edu.vn; tuongnk@tdmu.edu.vn; hangnt@tdmu.edu.vn Email liên hệ: nguyenketuongtdm2019@gmail.com; [1] Trường Đại học Thủ Dầu Một TĨM TẮT: Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế - TCVN 10304:2014 tiêu chuẩn trình bày tiêu chí tính tốn xác định sức chịu tải cọc đất nước Việt Nam lĩnh vực xây dựng có sử dụng cọc kết cấu móng Tiêu chuẩn áp dụng để thiết kế móng cọc nhà cơng trình xây dựng Hiện nay, cơng trình xây dựng chủ yếu nhà cao tầng thường xây dựng khu đất mới, móng cơng trình hầu hết móng cọc Thiết kế móng cọc cho cơng trình cần phải hợp lý, an tồn, kinh tế Nhiều cơng trình xây dựng chưa tính tốn phù hợp với tiêu chuẩn nên chưa đạt hiệu kinh tế cho nhà đầu tư Nhóm tác giả tổng hợp quy trình tính sức chịu tải cho cọc móng theo khả chịu lực đất để giúp cho người thiết kế tránh thiếu sót q trình thiết kế móng cọc Từ khóa: móng cọc; cọc nhồi; đất nền; góc ma sát; sức chịu tải cọc ABSTRACT: Pile foundations - Design standards - TCVN 10304: 2014 are the standards presenting the calculation criteria to determine the load capacity of piles in the foundation soil of Vietnam in the construction sector using piles in foundation structures This standard is applied to the design of pile foundations of houses and constructions Currently, the construction works are mainly high-rise buildings and often built on new land, the foundation is mostly pile foundations Designing the foundation for the project must be reasonable, safe and economic Many construction works have not calculated in accordance with standards, so they have not achieved economic efficiency for investors The authors synthesize the process of calculating the bearing capacity for piles in the foundation according to the bearing capacity of the ground to help the designer avoid shortcomings in the design of the pile foundation Keywords: pile foundation; bored pile; the ground; friction angle; pile load capacity Cơ sở tính sức chịu tải cọc theo đất theo TCVN 10304:2014 Móng cọc cần tính tốn thiết kế sở: - Các kết khảo sát địa chất, địa hình vị trí cơng trình xây dựng; - Tài liệu động đất vùng, khu vực xây dựng; - Các số liệu đặc trưng chức năng, cấu trúc cơng nghệ cơng trình điều kiện khai thác, sử dụng cơng trình; - Tải trọng hình thức tác động lên cơng trình từ điều kiện hoạt động cơng trình; - Các cơng trình lân cận ảnh hưởng việc xây dựng cơng trình lân cận; - Các yêu cầu sinh thái, môi trường; - So sánh kinh tế - kỹ thuật phương án thiết kế khả thi - Nền móng cơng trình có cọc phải tính tốn theo trạng thái giới hạn, có nhóm trạng thái giới hạn: a) Nhóm trạng thái giới hạn thứ gồm: - Theo cường độ vật liệu cọc đài cọc; - Theo sức kháng đất cọc; - Theo trạng thái ổn định chứa cọc có tải trọng động đất, cơng trình nằm sườn dốc hay gần đó, lớp đất dốc đứng b) Nhóm trạng thái giới hạn thứ hai gồm: - Theo độ lún tựa cọc móng cọc chịu tải trọng; - Theo chuyển vị đồng thời cọc với đất chịu tác dụng tải trọng ngang momen; c) Nhóm trạng thái giới hạn thứ ba: - Theo hình thành vết nứt cấu kiện bê tơng cốt thép móng cọc TCVN 5574:2018; - Theo mở rộng vết nứt cấu kiện bê tơng cốt thép móng cọc TCVN 5574:2018 Trong phép tính móng cần kể đến tác dụng đồng thời thành phần lực ảnh hưởng bất lợi môi trường ISSN 2734-9888 03.2021 57 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC bên ngoài: ảnh hưởng nước đất tình trạng đến tiêu - lý đất … Công trình cần xem xét đồng thời, nghĩa phải tính tác dụng tương hỗ cơng trình bên Sơ đồ tính tốn hệ “cơng trình – nền” “móng – nền” cần chọn lựa có kể đến yếu tố xác định trạng thái ứng suất - biến dạng kết cấu cơng trình - sơ đồ tĩnh định cơng trình, đặc tính xây dựng, đặc điểm nằm lớp đất, tính chất đất khả thay đổi - biến dạng trình xây dựng sử dụng Cần kể đến làm việc không gian kết cấu công trình, tính phi tuyến hình học vật lý, tính dị hướng, tính dẻo, từ biến vật liệu xây dựng đất, phát triển vùng biến dạng dẻo móng Việc tính tốn móng cọc cần tiến hành với việc xây dựng mơ hình tốn mơ tả ứng xử học móng cọc trạng thái giới hạn thứ trạng thái giới hạn thứ hai Khi tính tốn móng cọc cần kể đến độ cứng kết cấu nối đầu cọc, phải đưa vào mơ hình tính tốn Cần đưa vào sơ đồ tính tốn yếu tố sau: - Các điều kiện đất khu vực xây dựng; - Chế độ địa chất thủy văn; - Đặc điểm thi cơng cọc; - Sự có mặt cặn lắng mũi cọc - cọc khoan nhồi barrette - Khi thực tính tốn phương pháp số, sơ đồ tính tốn hệ “đài – cọc - đất nền” cần chọn, kể thành phần định sức kháng hệ - Cần kể đến yếu tố thời gian thay đổi tải trọng lên cọc móng cọc theo thời gian + Khi tính tải trọng tác động lên cọc, lên móng cọc lên theo trạng thái giới hạn thứ phải tính với tổ hợp tải trọng tính tốn để bảo đảm an tồn; + Khi tính khả chịu lực đất cho cọc, cho móng cọc cho theo trạng thái giới hạn thứ thứ hai phải tính số liệu địa chất theo tổ hợp tính tốn để bảo đảm an tồn; + Khi tính theo trạng thái giới hạn thứ hai tính tải trọng tác động lên cơng trình với tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn để có hiệu kinh tế Tất tính tốn cọc, móng cọc móng phải dùng đặc trưng tính tốn vật liệu đặc trưng tính tốn đất Trị số tiêu chuẩn đặc trưng đất cần xác định sở thí nghiệm trực tiếp làm trường phịng thí nghiệm đất có kết cấu tự nhiên nhân tạo - Trị số tiêu chuẩn lực dính góc ma sát đất xác định phương pháp bình phương cực tiểu từ quan hệ đường thẳng sức chống cắt áp lực + sức chống cắt mẫu đất: p tan c + p áp lực pháp tuyến truyền lên mẫu đất, sau: c tc n n n n n x( i x p i p i x p i x i xp i ) (1) i 1i i 1i 1i tg tc n n n x(n i xp i i x p i ) i i 1i Trong đó: n (2) n nx p i ( p i )2 ; n số lần thí i 1i nghiệm đại lượng - Trị số tiêu chuẩn đặc trưng khác đất tính theo giá trị trung bình cộng kết thí nghiệm riêng rẽ: 58 03.2021 ISSN 2734-9888 A tc i n x Ai n i1 (3) + Ai trị số riêng đặc trưng xác định trường phịng thí nghiệm + n số lần thí nghiệm đặc trưng Trị số tính tốn đặc trưng đất phải xác định theo dẫn TCVN 9362:2012, TCVN 9351:2012 TCVN 9352:2012; A tt A tc kd (4) + Atc trị số tiêu chuẩn đặc trưng đất + Att trị số tính tốn đặc trưng đất + kd hệ số an tồn đất, xác định trị số tính tốn lực dính c góc ma sát , cường độ giới hạn nén Rn, khối lượng thể tích đất tính theo: kd giá trị an tồn cho cơng trình 1 + Đối với c tg: + Đối với Rn : t x t x n tα hệ số lấy theo bảng A.1 hệ số biến đổi đặc trưng: A tc Đối với lực dính c góc ma sát đất : n x pi i1 c x n x (p i xtg tc c tc i )2 n i 1 Đối với Rn: n x (R n tc R ni )2 Rn n i 1 Đối với : n x ( tc i )2 n i 1 Trị số tính tốn đặc trưng vật liệu làm cọc đài cọc cần lấy theo yêu cầu TCVN 5574:2018; Trị số tính tốn đặc trưng vật liệu cọc, móng cọc Rb; Rbt Trị số tính tốn hệ số bao quanh cọc Cz lấy theo dẫn Phụ lục A Tính tốn cọc chịu tác dụng đồng thời lực thẳng đứng, lực ngang mômen -TCVN 10304:2014; Phương pháp xác định sức chịu tải cọc theo TCVN 10304:2014 Cường độ sức kháng đất mũi cọc qb thành cọc fi xác định theo dẫn theo mục 7.2 7.3, theo TCVN 10304:2014 Sức chịu tải cọc loại, hạ phương pháp đóng ép chịu tải trọng nén Rc,u, tính kN, xác định tổng sức kháng đất mũi cọc thân cọc: R c ,u (i) c ( c q q b A b u c f fi li ) (5) + c hệ số điều kiện làm việc cọc đất, c =1; + qb cường độ sức kháng đất mũi cọc; xác định tùy theo phương pháp tính + u chu vi tiết diện ngang thân cọc; + fi cường độ sức kháng trung bình lớp đất thứ “i” dọc thân cọc; xác định tùy theo phương pháp tính; + Ab diện tích cọc tựa lên đất, lấy diện tích tiết diện ngang mũi cọc đặc,; + li chiều dài đoạn cọc nằm lớp đất thứ “i”; + cq cf 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 theo TCVN 10304:2014 + k hệ số tin cậy theo đất nền, phụ thuộc vào số lượng cọc móng theo TCVN 10304:2014; + o hệ số điều kiện làm việc đất theo độ đồng sử dụng móng cọc theo TCVN 10304:2014’ + n hệ số tin cậy tầm quan trọng cơng trình, theo cấp cơng trình theo TCVN 10304:2014 m in R c ,u (i) R c ,k [12] Lê Xuân Mai, Đỗ Hữu Đạo, Nguyễn Tín, Đồn Việt Lê: Nền móng, NXBXD, 2012 [13] T H Jordan, "Structural Geology of the Earth's Interior", Proceedings of the National Academy of Science, 1979, Sept., 76(9): 4192–4200 [14] Hazlett, James S Monroe; Reed Wicander; Richard (2006) Physical geology: exploring the earth; [15] R.WHITLOW, Basic soil mechanics, third edition, Longman (6) Rc,k xác định giá trị cực tiểu giá trị Rc,u theo phương pháp xác định khác N c ,d ( j) R c ,k o R c ,d ; R c ,d n k (7) Đây điều kiện cân bằng, đánh giá khả chịu lực cua3c đất tải trọng truyền vào cọc N M x y j M y x j n n N c ,d ( j) n y i x i2 (8) i 1i Xác định tải trọng truyền vào cọc móng từ cơng trình theo tổ hợp tính tốn Kết luận phương pháp xác định sức chịu tải cọc theo đất Khi thiết kế móng cọc cho cơng trình thường phải lthi cơng cọc thử thí nghiệm xác định sức chịu tải trọng phù hợp đất cho cọc Cọc thử thường dự kiến tải trọng thử ép tĩnh dọc trục theo giá trị Rc,d tư vấn thiết kế Nếu giá trị Rc,d tính tốn khơng phù hợp khơng an tồn cho cơng trình lãng phí kinh phí đầu tư Kiến nghị xác định sức chịu tải cọc theo đất Để xác định kích thước cọc cho cơng trình sử dụng móng cọc cần phải tn thủ quy trình thiết kế móng cọc phải đầy đủ bước, lựa chọn tiêu lý quy định, tính gtoa1n quy trình, thi cơng bảo đảm chất lượng đạt hiệu kinh tế tuổi thọ cơng trình phù hợp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TCVN 2737:1995 Tải trọng tác động - Tiêu chuẩn thiết kế [2] TCVN 5574:2018 Thiết kế kết cấu bê tông bê tông cốt thép [3] TCVN 5575:2012 Kết cấu thép - Tiêu chuẩn thiết kế [4] TCVN 9347: 2012 Khoan thăm dị địa chất cơng trình [5] TCVN 9362:2012 Tiêu chuẩn thiết kế nhà cơng trình [6] TCVN 9363:2012 Khảo sát cho xây dựng - Khảo sát địa kỹ thuật cho nhà cao tầng [7] TCVN 9386:2012 Thiết kế cơng trình chịu động đất [8] TCVN 9393:2012 Cọc - Phương pháp thử nghiệm trường tải trọng ép tĩnh dọc trục [9] TCVN 10304;2014 Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế [10] Châu Ngọc Ẩn, Cơ học đất, Nhà XB Đại học quốc gia tpHCM, 2011 [11] Joseph E Bowel, Foundation Analysis And Design, fifth edition, McGraw-Hill ISSN 2734-9888 03.2021 59 ... -TCVN 10304:2014; Phương pháp xác định sức chịu tải cọc theo TCVN 10304:2014 Cường độ sức kháng đất mũi cọc qb thành cọc fi xác định theo dẫn theo mục 7.2 7.3, theo TCVN 10304:2014 Sức chịu tải. .. cọc theo đất Khi thiết kế móng cọc cho cơng trình thường phải lthi cơng cọc thử thí nghiệm xác định sức chịu tải trọng phù hợp đất cho cọc Cọc thử thường dự kiến tải trọng thử ép tĩnh dọc trục theo. .. Kiến nghị xác định sức chịu tải cọc theo đất Để xác định kích thước cọc cho cơng trình sử dụng móng cọc cần phải tn thủ quy trình thiết kế móng cọc phải đầy đủ bước, lựa chọn tiêu lý quy định, tính