Untitled 03 2021 ISSN 2734 988844 N G H I Ê N C Ứ U K H O A H Ọ C nNgày nhận bài 08/01/2021 nNgày sửa bài 19/02/2021 nNgày chấp nhận đăng 05/03/2021 Sức chịu tải cọc dạng nêm theo chỉ tiêu cơ lý đất n[.]
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC nNgày nhận bài: 08/01/2021 nNgày sửa bài: 19/02/2021 nNgày chấp nhận đăng: 05/03/2021 Sức chịu tải cọc dạng nêm theo tiêu lý đất Determining the load capacity of the soil-based wedge piles according to the soil mechanical and physical properties method > NGUYỄN VIẾT HÙNG[1], NGUYỄN MINH HÙNG[1], PHẠM THÀNH HIỆP[1], PHAN THÀNH NHÂN[1], TS NGUYỄN KẾ TƯỜNG[1], PHÚ THỊ TUYẾT NGA[1], NGUYỄN THỊ HẰNG[1] hungnv@tdmu.edu.vn; tuongnk@tdmu.edu.vn; hungnm@tdmu.edu.vn; nhanpt@tdmu.edu.vn; hieppt@tdmu.edu.vn; ngaptt@tdmu.edu.vn;hangnt@tdmu.edu.vn Email liên hệ: nguyenketuongtdm2019@gmail.com; [1] Trường Đại học Thủ Dầu Một TÓM TẮT Sử dụng cọc nêm cho cơng trình xây dựng dễ dàng thơng dụng cần phải có phương pháp tính nhanh chóng, xác hiệu kinh tế Trong nghiên cứu sử dụng nguyên lý tính theo phương pháp tiêu lý đất TCVN 10304:2014 Bài báo tác giả giới thiệu phương pháp xác định sức chịu tải loại cọc nêm theo đất theo phương pháp tiêu lý đất nền, sử dụng cho móng cơng trình để tăng hiệu kinh tế Từ khóa: địa kỹ thuật xây dựng; cọc dạng nêm; sức chịu tải cọc nêm; móng nơng Xác định sức chịu tải cọc lăng trụ theo đất Tính toán sức chịu tải trọng nén cọc theo phương thẳng đứng thường theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 10304: 2014, sau: R c ,u c ( cq q b A b u cf fi li ) ; - Rc,u cường độ cọc phương thẳng đứng theo điều kiện đất nền; xác định nhiều phương pháp theo 7.2-7.3 phụ lục G - TCVN 10304:2014; - c: Hệ số điều kiện làm việc cọc đất, c=1; - qb:Cường độ sức kháng đất mũi cọc, - u: Chu vi tiết diện ngang thân cọc; - fi: Cường độ sức kháng trung bình lớp đất thứ “i” thân cọc, - li: Chiều dài đoạn cọc nằm lớp dất thứ “i”; - cq -cf:Hệ số điều kiện làm việc đất mũi cọc thân cọc, có xét đến phương pháp hạ cọc, lấy theo bảng - TCVN 10304:2014 Chọn hạ cọc phương pháp ép, giá trị tối thiểu “cq-cf =1”; Sức chịu cực hạn tối thiểu cọc đất - theo điều 7.1.12 TCVN 10304:2014; (2) Rc,k= (Rc,u….i); Sức chịu tải cho phép tính tốn chịu nén cọc đất; R c ,d 44 03.2021 ISSN 2734-9888 R c ,k k (3) Lực tính tốn truyền từ cơng trình vào cọc móng, theo điều kiện cân bằng, sau N c ,d ABSTRACT: To use wedge piles for construction easily and commonly, it is necessary to have a fast, accurate and economical calculation method In this study, using the principles calculated by the method of physical and mechanical properties of the soil in TCVN 10304: 2014 This article, the authors introduce the method of determining the load capacity of the soil-based wedge piles according to the soil mechanical and physical properties method, used for the building foundation to increase economic efficiency Keywords: construction geotechnical; wedge-shaped piles; wedge pile load capacity; shallow foundation (1) o R c ,d ; n (4) M x Ni M y nc x i nc y i N c ,d i nc y 2i x 2i (5) i 1i - Ni, Mx, My giá trị tải trọng từ cơng trình truyền xuống cọc móng; - nc: Số lượng cọc dự kiến bố trí cho móng; - o: Hệ số điều kiện làm việc, kể đến yếu tố tăng mức độ đồng đất sử dụng móng cọc, cọc đơn lấy o=1; nhóm cọc lấy o= 1.15; - n: Hệ số tin cậy tầm quan trọng cơng trình, ứng với cấp cơng trình Bảng Hệ số tin cậy tầm quan trọng cơng trình Cấp Cơng trình Cấp Cấp Cấp gn 1.2 1.15 1.1 - xi, yi: Tọa độ cọc móng; - o: Hệ số điều kiện làm việc, kể đến yếu tố tăng mức độ đồng đất sử dụng móng cọc, cọc đơn o =1; móng nhiều cọc o= 1,15; Cường độ đất cho cọc theo tiêu lý TCVN 10304:2014 Xác định sức chịu tải cọc theo tiêu lý dựa vào bảng tra giá trị cường độ sức chịu tải đất TCVN 10304:2014 theo công thức (1) bảng số bảng số Bảng Cường độ đất dọc thân cọc theo phương thẳng đứng TCVN 10304:2014 Cường độ sức kháng trện thân cọc hạ đóng – ép (kPa), fi Cát chặt vừa Độ sâu lớp đất Hạt to vừa Hạt nhỏ Cát bụi (m) Độ sệt IL 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 35 23 15 12 4 42 30 21 17 12 48 35 25 20 14 53 38 27 22 16 56 40 29 24 17 10 58 42 31 25 18 10 8 62 44 33 26 19 10 10 65 46 34 27 19 10 15 72 51 38 28 20 11 20 79 56 41 30 20 12 25 86 61 44 32 20 12 30 93 66 47 34 21 12 >=35 100 70 50 36 22 13 - - 0.9 7 7 7 7 8 6 6 6 6 6 Bảng Giá trị cường độ đất mũi cọc ĐỘ SÂU (m) Sỏi Cát hạt to 10 15 20 25 30 >=35 7500 8800 9700 10500 11700 12600 13400 14200 15000 0.1 4000 6200 6900 7300 7500 8500 9000 9500 10000 Cường độ đất mũi cọc, qu, kPa Đất trời Cát hạt vừa Cát hạt nhỏ Độ sệt 0.2 0.3 0.4 3000 2100 1200 4000 2800 2000 4300 3300 2200 5000 3500 2400 5600 4000 2900 6200 4500 3200 6800 5200 3500 7400 5600 3800 8000 6000 4100 Cát bụi 0.5 1100 1300 1400 1500 1650 1800 1950 2100 2250 0.6 600 800 850 900 1000 1100 1200 1300 1400 Xác định sức chịu tải cọc nêm theo tiêu lý đất 3.1 Cọc nêm dạng vát Có số loại cọc nêm sau: - Cọc nêm có tiết diện ngang hình vng (hình 1) - Cọc nêm có tiết diện ngang hình trịn (hình 2) Hình Hình Hình Cọc nêm dạng vát liên tục ISSN 2734-9888 03.2021 45 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Từ (1) ứng dụng cho cọc nêm dạng vát liên tục, theo hình tính sau: R c ,u c ( cq q u A u cf (f1i f2i )li ui ) (6) Trong đó: - qu cường độ đất mũi cọc, theo phương thắng đứng - Au diện tích tiết diện ngang cọc tiếp xúc với đất theo phương thẳng đứng mũi cọc - f1i cường độ lực ma sát đất cho lớp đất theo chiều dài cọc li với chu vi trung bình ui ảnh hưởng trọng lượng đất theo phương thẳng đứng - f2i cường độ lực ma sát đất cho lớp đất theo chiều dài cọc li với chu vi trung bình ui ảnh hưởng nén chặt đất xung quanh cọc, phụ thuộc vào độ vát xiên cọc Theo hình giá trị áp lực đất theo phương thẳng đứng tác dụng vào cọc Bảng Bảng tiết diện loại cọc Loại cọc Kích thước đầu cọc, B(m) Cọc nêm 0.9 Cọc lăng trụ 0.3 Kích thước mũi cọc, b(m) 0.1 0.3 Phản lực đất mũi cọc, từ cường độ đất nền, xác định sau m1.m2 q Rñni A.bm 1 B.Df D.Ctc (7) ui k tc i i hi - áp lực trọng lượng thân đất tác dụng theo phương ngang tác dụng vào cọc có góc xiên theo phương đứng phân làm hai thành phần: - Thành phần vng góc với cọc tạo ma sát dọc theo thân cọc, f1i i i hi cos tan (8) - Thành phần song song với cọc tạo ma sát theo thân cọc, f2 i i i h i sin (9) Cọc nêm cọc lăng trụ so sánh qua chi phí vật liệu Cùng khối lượng vật liệu bê tông loại cọc có cường độ chịu tải theo đất lớn hiệu Chiều dài cọc, Lc(m) 2.5 8.43 Bảng So sánh sức chịu tải loại cọc nêm vát cọc lăng trụ Loại cọc Cường độ chống mũi Cường độ đất ma sát đất nền, Rc,u,q thân cọc, Rc,u,f Cọc lăng trụ 76.5 139.03 Cọc nêm 522.11 Nhận xét kết quả: Với cọc lăng trụ có chiều dài cọc dài nên cắm sâu vào tầng đất bên nền, cường độ đất lớn nên sức chịu tải mũi cọc lớn so với cọc nêm, mũi cọc nhỏ Với cọc nêm cạnh cọc quanh chu vi vát nên lực nén chặt đất lớn tạo lực ma sát phản lực quanh thân cọc nhiều cọc lăng trụ Theo kết phân tích theo tính tốn “ Với thể tích khối lượng bê tơng cọc, cọc có dạng hình nêm có sức chịu tải nhiều cọc lăng trụ đất nén chặt nhiều hơn, tốt hơn” Kết luận Theo phương pháp tính tốn xác định sức chịu tải cọc theo tiêu lý đất, kết nghiên cứu có nhận xét kết luận sau: Cùng thể tích khối lượng bê tơng cọc, cọc có dạng hình nêm có sức chịu tải nhiều cọc lăng trụ đất nén chặt nhiều hơn, tốt Cọc dạng hình nêm dễ thi công hiệu kinh tế không cần đào hố móng đài cọc Nghiên cứu làm sở để thiết kế giải pháp móng cho khu thị xây chen, giảm độ lún, giảm anh hưởng cơng trình lân cận nhờ vào cọc dạng nêm có chiều dài cọc ngắn nhiều so với cọc lăng trụ thông dụng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Đức Thắng, Móng cọc tháp, Nhà Xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 1977; [2] TCVN 9362:2012 Tiêu chuẩn thiết kế nhà cơng trình; [3] TCVN 10304:2014 Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế; [4] TCVN 9393:2012 Cọc – Phương pháp thử nghiệm trường tải trọng tĩnh ép dọc trục; 46 03.2021 ISSN 2734-9888 Diện tích đầu cọc, F(m2) 0.81 0.09 Diện tích mũi cọc, f(m2) 0.01 0.09 Cường độ đất cho cọc, Rc,I (kN) 215.53 528.11 Thể tích cọc, Vc(m3) 0.7583 0.7583 So sánh với cọc lăng trụ 1.00 2.45 [5] Joseph E Bowel, Foundation Analysis And Design, fifth edition, McGraw-Hill International Editions, 1996; [6] R.WHITLOW, Basic soil mechanics, third edition, Longman; [7] Lê Xuân Mai, Đỗ hữu đạo, Nguyễn Tín, Đồn việt Lê: Nền móng, NXBXD, 2012; [8] Method to determine load capacity of pressed pile ; procedia engineering ; www.elsevier.com/locate/procedia; CUTE 2016; [9] Tài liệu địa chất cơng trình Trường đại học Thủ Dầu Một ... 1100 1200 1300 1400 Xác định sức chịu tải cọc nêm theo tiêu lý đất 3.1 Cọc nêm dạng vát Có số loại cọc nêm sau: - Cọc nêm có tiết diện ngang hình vng (hình 1) - Cọc nêm có tiết diện ngang hình... lượng bê tơng cọc, cọc có dạng hình nêm có sức chịu tải nhiều cọc lăng trụ đất nén chặt nhiều hơn, tốt hơn” Kết luận Theo phương pháp tính tốn xác định sức chịu tải cọc theo tiêu lý đất, kết nghiên... loại cọc có cường độ chịu tải theo đất lớn hiệu Chiều dài cọc, Lc(m) 2.5 8.43 Bảng So sánh sức chịu tải loại cọc nêm vát cọc lăng trụ Loại cọc Cường độ chống mũi Cường độ đất ma sát đất nền,