Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật xây dựng: So sánh sức chịu tải của cọc theo phương pháp thông thường và phương pháp LRFD dựa trên kết quả thí nghiệm nén tĩnh

Nhằm đảm bảo an toàn cho công trình các phương pháp xác định sức chịu tải của cọc đều được nhân với một hệ số an toàn mà hệ số này cho đến nay vẫn được xác định bằng kinh nghiệm.. “Sức c

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

MÃ SỐ NGÀNH : 60580204

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP HỒ CHÍ MINH,tháng 12 năm 2015

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS CHÂU NGỌC ẨN

Cán bộ chấm nhận xét 1: TS LÊ TRỌNG NGHĨA

Cán bộ chấm nhận xét 2: TS NGUYỄN VIỆT TUẤN

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 08 tháng 01 năm 2016

Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:

1 PGS.TS VÕ PHÁN2 TS LÊ TRỌNG NGHĨA3 TS NGUYỄN VIỆT TUẤN4 TS NGUYỄN MẠNH TUẤN5.TS ĐỖ THANH HẢI

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

-

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ tên học viên: TRẦN MINH CƯỜNG Mã học viên: 13091278Ngày, tháng, năm sinh: 27/04/1983 Nơi sinh: Tp Đà Lạt Chuyên ngành: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NGẦM

2- NỘI DUNG:

- Mở đầu - Chương 1: Tổng quan về sức chịu tải của cọc theo phương pháp thông thường và

phương pháp LRFD - Chương 2: Cơ sở lý thuyết về sức chịu tải của cọc đơn chịu tải dọc trục - Chương 3: Phân tích sức chịu tải của cọc theo phương pháp thông thường và phương

pháp LRFD dựa trên kết quả thí nghiệm nén tĩnh - Kết luận và kiến nghị

- Tài liệu tham khảo

III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 17/8/2015 IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 04/12/2015 V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS CHÂU NGỌC ẨN

Tp.HCM,ngày 04 tháng 12 năm 2015

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô trong bộ môn địa cơ nền móng, quý Thầy Cô đã truyền đạt cho tôi những kiến thức quý báu trong ba học kỳ qua Hôm nay, với những dòng chữ này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất

Tôi xin chân thành cám ơn Ban giám hiệu nhà trường, trường Đại học Bách Khoa, Phòng Đào tạo Sau Đại học đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập

Đề cương Luận văn Thạc sĩ hoàn thành đảm bảo nội dung và đúng thời hạn qui định

là nhờ phần lớn sự giúp đỡ tận tình và nhiệt huyết của PGS.TS Châu Ngọc Ẩn Tôi xin chân thành cám ơn PGS.TS Châu Ngọc Ẩn, người Thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp tôi đưa

ra hướng nghiên cứu cụ thể, hỗ trợ nhiều tài liệu, kiến thức quý báu trong quá trình học tập và nghiên cứu

Tôi xin chân thành cám ơn các Thầy PGS.TS Nguyễn Minh Tâm, PGS.TS Võ

Phán, PGS.TS Lê Bá Vinh, PGS.TS Bùi Trường Sơn, TS Lê Trọng Nghĩa, TS Đỗ Thanh Hải, TS Trần Tuấn Anh và các thầy cô trong bộ môn đầy nhiệt huyết và lòng yêu

nghề, đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi học tập và nghiên cứu khoa học, luôn tận tâm giảng dạy và cung cấp cho tôi nhiều tư liệu cần thiết

Cuối cùng xin bày tỏ lòng ghi ơn và tri ân sâu sắc nhất đến gia đìnhđã luôn quan tâm, đôn đốc, động viên và giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt thời gian thực hiện Luận văn

Tp Hồ Chí Minh, ngày 04 tháng 12 năm 2015

HỌC VIÊN

TRẦN MINH CƯỜNG

SO SÁNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO PHƯƠNG PHÁP THÔNG THƯỜNG VÀ PHƯƠNG PHÁP LRFD

DỰA TRÊN KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH

Tóm tắt:

Hiện nay khi tính sức chịu tải của cọc có rất nhiều phương pháp cũng như công thức tính và kết quả của nó chênh lệch khá nhiều Do đó việc lựa chọn phương pháp cũng như công thức tính nào cho phù hợp đôi lúc là bài toán nan giải, người ta thường phải chọn nén tĩnh để làm tiêu chuẩn thiết kế Tuy nhiên vì những lý do khách quan không thể thực hiện thí nghiệm nén tĩnh thì việc tính toán sức chịu tải của cọc bằng giải tích và so sánh kết quả của nó với kết quả mô phỏng cọc nén tĩnh để tìm hiểu rõ ứng xử của đất xung quanh cọc và dưới mũi cọc sẽ giúp chúng ta có thể tiên đoán sức chịu tải tĩnh của cọc

SUMMARY OF THESIS COMPARISON OF PILE LOAD CAPACITY COMMON METHOD AND METHODS

RESULTS-BASED LRFD COMPRESSSION TEST STATICE

ABSTRACT: Nowadays, there are many methods and formulas for calculating the

load capacity of the pile; however, the found results are pretty much different Hence the selection method as well as formula for matching sometimes unsolvable problems, In general, people often have to choose the static compression as standard design However for objective reasons can not perform static compression test, the calculation of the pile load capacity by analysis and comparison of its results with the results of static compression pile simulation to ascertain the behavior of soil around the pile and pile tip below will help us to predict the static load bearing capacity of the pile

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng đây là công trình nghiên cứu của tôi, được thực hiên dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS CHÂU NGỌC ẨN Các nội dung nghiên cứu và kết quả trong đề tài này là trung thực Những số liệu, trích dẫn phục vụ cho việc phân tích, tính toán, nhận xét, đánh giá được tham khảo từ các nguồn khác được ghi chú dẫn và liệt kê chi tiết trong phần tài liệu tham khảo Nếu có bất kỳ sự gian lận nào, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước Hội đồng về kết quả luận văn của mình

TP.HCM, ngày 04 tháng 12 năm 2015

HỌC VIÊN THỰC HIỆN

TRẦN MINH CƯỜNG

1.1 Sức chịu tải của cọc theo phương pháp thông thường: 17

1.1.1 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu: 17

1.1.2 Sức chịu tải của cọc theo đất nền: 18

1.2 Sức chịu tải của cọc theo phương pháp LRFD 19

1.3 Các nghiên cứu có liên quan trước đây 25

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC ĐƠN CHỊU TẢI DỌC TRỤC 29

2.1 Sức chịu tải cọc theo phương pháp thông thường 29

2.1.1 Sức chịu tải dọc trục của cọc theo vật liệu 29

Sức chịu tải cực hạn của cọc theo vật liệu xác định theo công thức thanh chịu nén có xét đến uốn dọc Sự uốn dọc được xét như tính cột trong tính toán bê tông 29

2.1.2 Sức chịu tải dọc trục của cọc theo đất nền 31

2.1.3 Sức chịu tải cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền (Theo TCVN 10304: 2014) 32

2.1.4 Sức chịu tải cọc theo các chỉ tiêu cường độ đất nền: 37

2.1.5 Sức chịu tải của cọc theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT: 41

2.1.6 Tính sức chịu tải của cọc theo kết quả nén tĩnh 45

2.1.7 Sức chịu tải của cọc theo phương pháp LRFD 51

2.1.8 Thiết kế cọc theo hệ số thành phần (LRFD - Load and Resistance Factor Design) 63

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO PHƯƠNG PHÁP THÔNG THƯỜNG VÀ PHƯƠNG PHÁP LRFD DỰA TRÊN KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH 66

3.1 Giới Thiệu Công Trình: 66

3.1.1 Công Trình IC Tower: 66

3.1.2 Công Trình Khu phức hợp TM-DV và Căn hộ Gia Phú: 73

3.1.2.1 Số liệu địa chất: 74

3.2 Tính toán sức chịu tải của cọc bằng phương pháp thông thường 74

3.2.1 Công Trình IC Tower: 74

3.2.2 Công Trình Khu phức hợp TM-DV và Căn hộ Gia Phú: 77

3.3 Tính toán sức chịu tải của cọc bằng phương pháp LRFD 80

3.3.1 Sức chịu tải của cọc theo Eurocode: 80

3.3.2 Sức chịu tải của cọc theo LRFD: 86

3.3.3 Bảng tổng hợp sức chịu tải của cọc theo các phương pháp (Xem phụ lục) 88

3.4 Mô hình sự làm việc của cọc bằng phương pháp phần tử hữu hạn dưới sự hỗ trợ của phần mềm Plaxis 88

3.4.1 Mô hình tính toán trong Plaxis 2D: 88

3.4.2 Lựa chọn mô hình tính toán: 88

3.5 Phân tích và đánh giá kết quả: 94

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2-1: Hệ số độ mảnh  29

Bảng 2-2: Hệ số v phụ thuộc liên kết 30

Bảng 2-3:Hệ số  theo Jacobson 30

Bảng 2-4:Cường độ sức kháng trên thân cọc đóng hoặc ép fi 33

Bảng 2-5: Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất cf 34

Bảng 2-6:Các hệ số   1, 2, 3, 4. 36

Bảng 2-7:Cường độ sức kháng qb, của đất dính dưới mũi cọc nhồi 36

Bảng 2-8:Giá trị các hệ số k, ZL và 'qN cho cọc trong đất cát 41

Bảng 2-9: Ba phương pháp tính toán móng cọc theo Eurocode 7 52

Bảng 2-10:Đặc điểm khác biệt giữa các phương phát thiết kế (DA) 60

Bảng 3-1:Bảng tổng hợp kết quả tính toán sức chịu tải của cọc theo 77

Bảng 3-2:Bảng tổng hợp kết quả tính toán sức chịu tải của cọc 79

Bảng 3-3:Theo phương pháp thiết kế tiệm cận 1 ( Design Approach 1)- IC Tower 80

Bảng 3-4:Theo phương pháp thiết kế tiệm cận 1 ( Design Approach 1) - Công Trình Khu phức hợp TM-DV và Căn hộ Gia Phú 81

Bảng 3-5:Theo phương pháp thiết kế tiệm cận 2 ( Design Approach 2)- IC Tower 82

Bảng 3-6:Theo phương pháp thiết kế tiệm cận 2 ( Design Approach 2)- Gia Phú 82

Bảng 3-7:Theo phương pháp thiết kế tiệm cận 3 ( Design Approach 3)-IC Tower 83

Bảng 3-8:Theo phương pháp thiết kế tiệm cận 3 ( Design Approach 3)- Gia Phú 83

Bảng 3-9:Các hệ số riêng phần sức chịu tải của cọc 83

Bảng 3-10:Các hệ số riêng phần theo tiệm cận 1 84

Bảng 3-11:Các hệ số riêng phần theo tiệm cận 2 84

Bảng 3-12:Các hệ số riêng phần theo tiệm cận 3 84

Bảng 3-13:Các hệ số riêng phần theo thí nghiệm thử cọc 85

Bảng 3-14:Giá trị hệ số mô hình của một vài Quốc Gia sử dụng để thiết kế cọc 86

Bảng 3-15:Sức chịu tải của cọc theo LRFD - Công Trình IC Tower 87

Bảng 3-16:Sức chịu tải của cọc theo LRFD 87

Bảng 3-17:Thông số đất nền của Công trình (IC TOWER) cho mô phỏng Plaxis 2D 91

Bảng 3-18:Thông số đất nền của Công trình Khu Phức hợp TM - DV và căn hộ Gia Phú cho mô phỏng Plaxis 2D 91

Bảng 3-19:: Kết quả so sánh sức chịu tải 108

Bảng 3-20:Kết quả so sánh độ lún mô phỏng và hiện trường 109

Hình2-3: Quan hệ giữa ZL/D và  (ZL=ZC) 39

Hình2-4: Biểu đồ xác định hệ số α 40

Hình 2-5:Biểu đồ xác định hệ số p và fL 44

Hình 2-6:Sơ đồ chi tiết đo tải tĩnh cọc 45

Hình 2-7:Các bước gia tải trong thí nghiệm nén tĩnh cọc (lượng giá Qu) 47

Hình 2-8:Các bước gia tải trong thí nghiệm nén tĩnh cọc (kiểm tra) 47

Hình 2-9:Đường Q – s và s – logt thí nghiệm nén tĩnh cọc 48

Hình 2-10: Đường v - Q thí nghiệm nén tĩnh cọc 49

Hình 2-11:Sơ đồ chọn sức chịu tải an toàn cho cọc theo thí nghiệm nén tĩnh (TCVN) 49

Hình 2-12: Sơ đồ lực - chịu tải của cọc nén 54

Hình 2-13:Qui trình kiểm tra cường độ móng cọc theo phương pháp thiết kế 1 - tổ hợp 1 (DA 1-1) (tham khảo Decoding Eurocode7, Andrew Bond & Andrew Harris) 56

Hình 2-14:Qui trình kiểm tra cường độ móng cọc theo phương pháp thiết kế 1 - tổ hợp 1 (DA 1-2) (tham khảo Decoding Eurocode7, Andrew Bond & Andrew Harris) 57

Hình 2-15:Qui trình kiểm tra cường độ móng cọc theo phương pháp thiết kế 2(DA 2) (tham khảo Decoding Eurocode7, Andrew Bond & Andrew Harris) 58

Hình 3-1:Vị trí đầu đo biến dạng và kết quả thí nghiệm 68

Hình 3-2: Hình trụ hố khoan 71

Hình 3-3:Mặt cắt địa chất- kết quả thí nghiệm SPT – Giới hạn Atterberg 72

Hình 3-4:Đáp ứng đàn hồi – dẻo lý tưởng của mô hình Mohr - Coulomb 90

Hình 3-5: Mô hình đối xứng trục của cọc đơn trong Plaxis 2D 92

Hình 3-6:Kết quả khai báo vật liệu cọc – đất trong Plaxis 2D - Công trình IC TOWER 93

Hình 3-7: Kết quả khai báo vật liệu cọc – đất trong Plaxis 2D - Công trình Khu Phức hợp TM - DV và căn hộ Gia Phú 93

Hình 3-8:Biểu đồ phân bố lực dọc cọc TP-01 theo Plaxis và hiện trường Công trình IC Tower 95

Hình 3-9:Biểu đồ phân bố lực dọc cọc TP-04 theo Plaxis và hiện trường Công trình Khu Phức hợp TM - DV và căn hộ Gia Phú 96

Hình 3-10: Biểu đồ phân bố lực dọc TP - 01 hteo hiện trườn công trình IC Tower 96

Hình 3-11: Biểu đồ phân bố lực dọc cọc TP-04 theo hiện trường- Công trình khu Phức hợp TM – DV

và căn hộ Gia Phú 97

Hình 3-12: Ma sát đơn vị dọc thân cọc TP-01- Công trình IC Tower 98

Hình 3-13: Ma sát đơn vị dọc thân cọc TP-04 Công trình Gia Phú 98

Hình 3-14: Biểu đồ quan hệ tải trọng và độ lún – công trình IC Tower 100

Hình 3-15: Biểu đồ quan hệ tải trọng và độ lún - Công trình Khu Phức hợp TM - DV 100

Hình 3-16:Phương pháp De Beer 102

Hình 3-17:Phương pháp Davission 102

Hình 3-18: Đường Q – s và s – logt thí nghiệm nén tĩnh cọc 104

Hình 3-19:Đường v - Q thí nghiệm nén tĩnh cọc 104

Hình 3-20: Sơ đồ chọn sức chịu tải an toàn cho cọc theo thí nghiệm nén tĩnh (TCVN) 105

Hình 3-21:Sơ đồ chọn sức chịu tải an toàn cho cọc TP01 từ kết quả Plaxis 106

Hình 3-22:Xác định sức chịu tải của cọc TP04 từ kết quả Plaxis 107

MỞ ĐẦU

Trong tính toán móng cọc, sức chịu tải của cọc là yếu tố quan trọng để phân tích ổn định và biến dạng kết cấu công trình Mặc dù, móng cọc là loại móng thường được sử dụng nhất, do tính phức tạp của bài toán, thiết kế kỹ thuật của nó vẫn ở trạng thái nửa thực nghiệm, nửa lý thuyết Ở thời điểm hiện tại, các công thức xác định khả năng chịu tải của cọc, được thừa nhận trong các tiêu chuẩn xây dựng, được thiết lập bởi tính đại số đơn giản của lực ma sát xung quanh cọc và phản lực ở dưới mũi cọc Nhằm đảm bảo an toàn cho công trình các phương pháp xác định sức chịu tải của cọc đều được nhân với một hệ số an toàn mà hệ số này cho đến nay vẫn được xác định bằng kinh nghiệm Dựa vào lý do đó mà luận văn này tác giả tập trung vào nghiên cứu “SO SÁNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO PHƯƠNG PHÁP

THÔNG THƯỜNG VÀ PHƯƠNG PHÁP LRFD DỰA TRÊN KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH” tại công trình IC Tower và công trình Khu phức hợp TM-DV và căn hộ Gia

Phú Từ đó tác giả khuyến cáo một hệ số an toàn khi tính toán sức chịu tải của cọc

1 Mục tiêu nghiên cứu:

Đề tài này có các mục tiêu chính như sau: a Xác định sức chịu tải của cọc bằng phương pháp thông thường b Xác định sức chịu tải của cọc bằng phương pháp LRFD

c Dựa trên kết quả thí nghiệm nén tĩnh mô phỏng sự làm việc của cọc bằng phương pháp phần tử hữu hạn dưới sự hỗ trợ của phần mềm Plaxis, từ đó xác định sức chịu tải của cọc

d So sánh kết quả tính toán giữa các phương pháp, phân tích nguyên nhân sai khác

2 Phương pháp nghiên cứu:

a Tổng hợp các nghiên cứu trước đây b Tính toán sức chịu tải của cọc bằng phương pháp thông thường của công trình IC Tower và công trình Khu phức hợp TM-DV và căn hộ Gia Phú

c Tính toán sức chịu tải của cọc bằng phương pháp LRFD của công trình IC Tower và công trình Khu phức hợp TM-DV và căn hộ Gia Phú

d Dựa trên kết quả thí nghiệm nén tĩnh và hồ sơ khảo sát địa chất mô phỏng sự làm việc của cọc công trình IC Tower và công trình Khu phức hợp TM-DV và căn hộ Gia Phú bằng phần mềm Plaxis

e So sánh các kết quả tính toán bằng các phương pháp nêu trên f Đưa ra kết luận và kiến nghị

3 Nghĩa khoa học của đề tài:

Đề tài “SO SÁNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO PHƯƠNG PHÁP THÔNG

THƯỜNG VÀ PHƯƠNG PHÁP LRFD DỰA TRÊN KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH” được lựa chọn với mong muốn giúp cho người kỹ sư có được cái nhìn tổng quan về

sức chịu tải của cọc cũng như có được cơ sở lý luận chính xác trong việc tính toán sức chịu tải của cọc nhằm nâng cao mức độ tin cậy cho việc tiên đoán sức chịu tải của cọc

4 Phạm vi nghiên cứu của đề tài và hạn chế của đề tài:

Đề tài này chỉ tập trung nghiên cứu “SO SÁNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO

PHƯƠNG PHÁP THÔNG THƯỜNG VÀ PHƯƠNG PHÁP LRFD DỰA TRÊN KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH” tại công trình IC Tower, công trình Khu phức hợp TM-DV và

căn hộ Gia Phú

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO PHƯƠNG PHÁP

THÔNG THƯỜNG VÀ PHƯƠNG PHÁP LRFD 1.1 Sức chịu tải của cọc theo phương pháp thông thường:

Sức chịu tải dọc trục của cọc được phân biệt làm hai loại:

- Sức chịu tải theo vật liệu (Pvl); - Sức chịu tải theo đất nền (Pdn);

1.1.1 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu:

Sức chịu tải cực hạn (Puvl) sẽ được tính toán dựa trên cường độ cực hạn của vật liệu Với cọc thép, cường độ cực hạn của thép thường lấy là giới hạn chảy, đa số các loại thép làm cọc có Rach=248MPa≈ 2500Kg/cm2

Với cọc bêtông, cường độ cực hạn thường lấy là cường độ thí nghiệm ở ngày thứ 28 (R28, còn ký hiệu là '

 Cọc thép: Rad=0,9Ra;như vậy Rad ≈ 220MPa (các loại thép đặc biệt A-572 A690 hay GR có Rach =345 MPa => Rad ≈ 330MPa);

 Cọc bêtông ứng suất trước :  Cường độ chịu nén: Rnd=0,85R28-fpe;  Cường độ chịu kéo: Rkd 0, 25 R28 fpe (các đại lượng tính bằng MPa)  Cọc bêtông thường:

 Cường độ chịu nén:Rnd =0,85R28;  Cường độ chịu kéo chỉ tính trên diện tích thép:Rad=0,7Rach.Từ đó tính ra

được cường độ chịu kéo tính cho tiết diện cọc :Rkd=FaRad/Ac

1.1.2 Sức chịu tải của cọc theo đất nền:

Về phương diện sức chịu tải của cọc theo đất nền, cọc được sử dụng để truyền tải trọng từ kết cấu bên trên xuống nền theo một trong hai (hoặc cả hai) phương thức sau (minh họa hình 1.1):

Sức kháng bên Qf (gồm ma sát bên và ma sát lực dính, nhưng ta vẫn quen gọi là ma sát bên): là phản lực giữa đất xung quanh cọc với phần xung quanh của cọc

Sức kháng mũi Qp: là phản lực giữa đất ở mũi cọc tác dụng lên đầu cọc

Hình 1-1:Sức chịu tải nén của cọc

Để đánh giá sức kháng này, ta phải khảo sát nền đất, tiến hành các thí nghiệm hiện trường và trong phòng để xác định các đặc trưng của nền đất

Sức chịu tải cực hạn (Pu): là tải trọng mà tại đó vật liệu hoặc nền đất tại đó bị phá hoại; Sức chịu tải cho phép ([P]): là tải trọng mà tại đó cọc (công trình) làm việc an toàn (với một hệ số an toàn FS thường lớn hơn 2);

“Sức chịu tải cực hạn của cọc là giá trị nhỏ nhất giữa sức chịu tải theo vật liệu và theo nền đất: Pu=min(Pu vl,Pu dn)”

 Với cọc nhồi :Ta có thể thiết kế Pu vl ≈ Pu dn;  Với cọc đóng/ép :Để tránh bị phá hoại cọc (nhất là đầu hoặc mũi cọc )trong quá

trình hạ cọc,thì cần thiết kế như sau:

Pu vl>> Pu dn (Pu vl phải lớn hơn nhiều so với Pu dn ) (1.2)

1.2 Sức chịu tải của cọc theo phương pháp LRFD

Có ba lý do chính để giải thích tại sao phải thêm vào hệ số sức chịu tải và hệ số tải trọng vào tính toán:

Sự biến đổi sức chịu tải: sự chịu tải thực tế của cấu kiện công trình luôn khác với giá trị thiết kế ban đầu Nguyên nhân chính của sự biến đổi sức chịu là:

 Sự biến đổi của cường độ bê tông và cốt thép  Sự khác nhau kích thước hoàn công và kích thước trên bản vẽ thiết kế (kích

thước danh định)  Ảnh hưởng của việc tiến hành đơn giản hóa việc biến đổi các phương trình tính

sức chịu đựng của cấu kiện Sự biến đổi các tải trọng: tất cả các tải trọng đều biến đổi theo thời gian và không gian, đặc biệt là các hoạt tải trong môi trường như sóng, gió, động đất Ngay kết quả khảo sát tình trạng sử dụng các phòng ở, hầu hết đều có hoạt tải nhỏ hơn quy định, ngoại trừ các buổi liên hoan hoặc sử dụng làm kho chứa tạm thời,… Như vậy, các tải trọng là biến số ngẫu nhiên cho từng công trình

Do đó ảnh hưởng của tải trọng và sức chịu của cấu kiện là hai biến ngẫu nhiên nên xác suất xuất hiện một cấu kiện yếu hơn trung bình phải chịu đựng tải lớn hơn trung bình và thậm chí hư hỏng có thể xảy ra

Tính toán xác suất các yếu tố an toàn

Nếu xem xét phân bố tập hợp sức chịu R của kết cấu hoặc nền trên trục tung Sự phân

bố của ảnh hưởng tải trọng tối đa, E, có thể xuất hiện trên kết cấu hoặc nền trong thời gian tồn

tại, được diễn tả trên trục hoành Sức chịu và ảnh hưởng tải trọng của cùng một đại lượng, thí dụ moment uốn, được diễn tả cùng tọa độ trục để dễ dàng so sánh như trong hình 1-2

Đường 450

trong mặt (R, E) phân chia miền an toàn và miền phá hủy Đặt Z= R-E là giới hạn an toàn, khi Z > 0 kết cấu an toàn, Z ≤ 0 kết cấu bị phá hủy, xác suất hư hỏng pf mà sự kết hợp R, E gây ra Z ≤ 0

pf = Prob(Z ≤ 0) Nếu R, E tuân theo quy luật phân phối chuẩn, đặc trưng bằng: (μR, σR) và (μE, σE) thì Z cũng theo quy luật phân phối chuẩn, đặc trưng bằng:

Đường cong phân bố sẽ dịch sang phải khi lấy Z, β sẽ tăng lên và vùng chỉ thị Pf sẽ giảm nhỏ lại, do đó Pf là hàm của β

Từ lý thuyết này, các thành phần cấu thành sức chịu tải của nền được gán các hệ số tổ hợp hay là hệ số xác suất xuất hiện trong điều kiện đảm bảo an toàn cho công trình, tức là Z = R-E > 0

Hình1-3: Xác xuất hư hỏng

Với tiêu chuẩn ACI của Mỹ 8 , điều kiện yêu cầu là: Sức chịu ≥ ảnh hưởng của tải trọng, cụ thể là:gt Sức chịu thiết kế ≥ sức chịu yêu cầu

Để xét đến xác suất sức chịu có thể nhỏ hơn tính toán và ảnh hưởng của tải trọng có thể lớn hơn tính toán, các hệ số sức chịu  1 và các hệ số tải trọng  1được đưa vào công thức

MMnMuDMDLML

trong đó:

Mn: Moment kháng danh định, từ danh định chỉ sức chịu này tính theo cấp độ bền bê

tông cụ thể và cường độ của cốt thép được ghi trên bản vẽ thiết kế kỹ thuật

MD, ML: Moment uốn của tĩnh tải và hoạt tải đã chỉ rõ

M

 : hệ số sức chịu moment αD, αL : lần lượt là hệ số riêng phần của tĩnh tải và hoạt tải Các phương trình tương tự có thể viết cho lực cắt, V, lực dọc trục, P

VnuDDLLPnuDDLL

Chỉ số u được hiểu là sức chịu yêu cầu Một số tổ hợp tải trọng theo tiêu chuẩn ACI, ví dụ tại một tiết diện chịu tải D và L thì sức chịu yêu cầu U không được nhỏ hơn:

U = 1,4D + 1,7L Đối với cấu kiện phải chịu lực gió, W, và động đất, E, thì sức chịu yêu cầu còn phải kiểm thêm hai giá trị U và không được nhỏ hơn:

U = 0,75(1,4D + 1,7L) + (1,6W hoặc 1,0E) U = 0,9D + (1,6W hoặc 1,0E)

Đối với cấu kiện phải chịu áp lực đất và nước trong đất hoặc áp lực của các vật liệu chứa tương tự áp lực đất, H, thì giá trị U không được nhỏ hơn:

U = 1,4D + 1,7L + 1,7H Đối với cấu kiện phải chịu áp lực chất lỏng, F, thì giá trị U không được nhỏ hơn:

U = 1,4D + 1,7L + 1,7H Nếu cấu kiện chịu va chạm thì lực do va chạm được cộng vào L Đối với cấu kiện phải chịu tải do ảnh hưởng lún lệch, từ biến, co ngót, nhiệt, T, thì giá trị U không được nhỏ hơn:

U = 0,75(1,4D + 1,7L + 1,4T) hoặc: U = 1,05(D + T)

Trong tiêu chuẩn Châu Âu (7), (8), tổ hợp tải trọng ngoài việc gán các hệ số riêng phần của tải, luôn đi kèm với các hệ số riêng phần của sức chịu của vật liệu và đất nền

Khi thiết kế xác định kích thước danh định của từng cấu kiện trên cơ sở kiểm tra các trạng thái giới hạn, thi công phải đảm bảo đúng kích thước và chất lượng vật liệu cho từng cấu kiện của toàn bộ công trình Mặt khác, các vật liệu xây dựng như thép, bê tông, bê tông cốt thép đều là vật liệu do con người chế tạo theo công thức và chất lượng dù có dao động nhưng được kiểm tra kỷ lưỡng, nên hệ số biến động thường rất nhỏ Với gỗ được lựa chọn chủng loại phù hợp, thậm chí ngâm tẩm để đạt chất lượng yêu cầu cho công trình Ngay cả đất làm vật liệu đắp cũng được lựa chọn từ các mỏ đủ tiêu chuẩn, đắp thành lớp mỏng rồi lu lèn đạt độ chặc thiết kế, nên độ dao động các chỉ tiêu cắt nén đều nằm trong tầm kiểm soát

Trong khi đó đất nền tự nhiên có hệ số biến động v có thể đạt đến 30% Hơn nữa, trục của mẫu thí nghiệm trong phòng thương được lấy theo phương thẳng đứng nên các thí nghiệm xác định đặc trưng cơ học không diễn tả được các chiều khác mà các phân tố đất nền phải chịu đựng trong thực tế hiện trường như bài toán đào sâu, hoặc các điểm của nền không nằm trên mặt đối xứng của móng,…

Nên tiêu chuẩn châu Âu phần thiết kế nền móng đề xuất đến ba phương pháp tính toán ổn định chịu lực của nền đất:

 Phương pháp tiệm cận 1: tinh thần của phương pháp này là kiểm tra độ tin cậy về ổn định của nền qua hai giai đoạn:

- Tổ hợp 1: Các tải trọng được xét các điều kiện bất lợi cho nền với các hệ số vượt tải riêng phần, còn đất nền được tính toán sức chịu các giá trị đặc trưng chống cắt

- Tổ hợp 2: Các tải trọng thường xuyên và sức chịu của nền không có hệ số riêng phần Còn hoạt tải biến đổi, sức chịu của nền, giá trị chống cắt của đất được tính toán giá trị bất lợi

 Phương pháp tiệm cận 2: tinh thần của phương pháp này là kiểm tra độ tin cậy về ổn định của nền bằng cách áp các hệ số riêng phần cho các tải trọng, ảnh hưởng của tải trọng và sức chịu tải của nền, còn các giá trị chống cắt không có hệ số riêng phần

 Phương pháp tiệm cận 3: tinh thần của phương pháp này là kiểm tra độ tin cậy về ổn định của nền bằng cách áp các hệ số riêng phần cho tất cả trừ sức chịu tải và tải của đất

Tính toán nền theo điều kiện biến dạng hay là điều kiện "giới hạn sử dụng" theo Eurocode gồm:

- Kiểm soát ổn định nền theo điều kiện thoát nước và không thoát nước với các hệ số riêng phần bằng 1, trừ hệ số riêng phần sức chịu bằng 3

- Kiểm soát biến dạng tính toán phải nhỏ hơn biến dạng yêu cầu, như trong bảng sau:

1/150 1/300 Dung sai: (*) 1/500 được chấp nhận cho nhiều loại kết cấu

(**) 1/1000 được chấp nhận cho nhiều loại kết cấu

Ngoài ra, cần phải kiểm tra các trạng thái giới hạn đặc biệt Nhóm giới hạn này liên quan đến hư hỏng hay sụp đổ do những điều kiện bất thường, tải trọng bất thường: hư hỏng do động đất, cháy trong tầng hầm, ảnh hưởng ăn mòn,…

Các tiêu chuẩn thiết kế nền móng công trình hiện nay đều theo trạng thái giới hạn kết hợp lý thuyết hệ số phân bố tải trọng và các đặc trưng sức chịu vật liệu của kết cấu hoặc đất nền (LRFD) như: quy phạm châu Âu (Eurocode) cho tất cả các loại công trình; hoặc ở Mỹ cho ngành cầu đường có AASHTO, ngành xây dựng có ACI

1.3 Các nghiên cứu có liên quan trước đây

 Các nghiên cứu ở Việt Nam

TS Trịnh Việt Cường, đánh giá hệ số sức kháng cho một số phương pháp dự báo sức chịu tải của cọc của TCXD 205:1998, tác giả cho rằng Các công thức tính toán sức chịu tải của cọc trong tiêu chuẩn thiết kế cầu AASHTO LRFD cùng với các hệ số sức kháng tương ứng đã được xác định trên cơ sở các điều kiện đất nền ở Mỹ Áp dụng các công thức đó cho cọc trong điều kiện đất nền Việt Nam cho thấy có sự chênh lệch đáng kể giữa tính toán và kết quả nén tĩnh Vì vậy, một trong những biện pháp khả thi để nâng cao độ tin cậy của kết quả dự báo sức chịu tải của cọc là sử dụng các phương pháp tính toán đã được kiểm chứng trong nhiều thập kỷ trong điều kiện Việt Nam Nghiên cứu của tác giả trình bày kết quả bước đầu về xác định hệ số sức kháng tương ứng với một số phương pháp tính toán sức chịu tải của cọc trong tiêu chuẩn thiết kế móng cọc TCXD 205:1998

Thiết kế nền móng công trình xây dựng theo trạng thái giới hạn đã được đưa vào tiêu chuẩn của một số nước như Liên Xô, Đan Mạch từ những năm 1950, sau đó đã được chấp nhận trong tiêu chuẩn của hầu hết các quốc gia Ở Hoa Kỳ cho tới thập kỷ 1970 mới bắt đầu có những nghiên cứu về khả năng áp dụng nguyên tắc thiết kế này và cho tới 1994 tổ chức AASHTO chính thức đưa vào áp dụng tiêu chuẩn thiết kế cầu theo hệ số tải trọng và sức kháng Tiêu chuẩn này quy định áp dụng các hệ số riêng cho tải trọng và sức kháng thay cho việc áp dụng hệ số an toàn tổng thể như đã quy định trong các tiêu chuẩn trước kia Đến năm 2006, AASHTO LRFD đã được chấp nhận áp dụng cho tất cả các công trình xây dựng cầu ở Hoa Kỳ Tiêu chuẩn này cũng đã được chuyển dịch sang tiếng Việt và được Bộ Giao thông Vận tải ban hành với mã số 22 TCN 272-05 “Tiêu chuẩn thiết kế cầu”

Theo AASHTO LRFD, quan hệ giữa tải trọng, Qi , và sức kháng của các cấu kiện và liên kết (bao gồm cả cọc móng) cần thỏa mãn điều kiện:

Hệ số tải trọng i được xác định trên cơ sở xác suất thống kê, trong đó xét đến mức độ biến thiên của các tải trọng, sự thiếu chính xác trong tính toán phân tích, xác suất xảy ra cùng lúc của các tải trọng khác nhau và có liên hệ đến những thống kê về sức kháng thông qua quá trình hiệu chỉnh Các giá trị của i và i được cho trong tiêu chuẩn để có thể sử dụng trong thiết kế Đối với móng cọc, hệ số sức kháng  xét đến sự biến thiên của các đặc trưng của tải trọng, mức độ tin cậy yêu cầu cho thiết kế nền móng, mức độ kiểm soát chất lượng thi công và độ chính xác của phương pháp xác định sức chịu tải của cọc Các hệ số sức kháng trong AASHTO LRFD được xác định trên cơ sở xử lý thống kê các dữ liệu do Sở Giao thông bang Florida và Cơ quan quản lý đường cao tốc liên bang (FHWA) quan thu thập, do đó chúng có thể không phản ảnh được các đặc tính của đất nền ở từng bang của Mỹ và càng khó có thể phù hợp với điều kiện Việt Nam Vì độ chính xác của phương pháp xác định sức chịu tải của cọc là một trong những yếu tố có ảnh hưởng nhiều nhất đối với hệ số sức kháng nên việc xác định hệ số sức kháng phù hợp với điều kiện cụ thể ở Việt Nam có thể cho phép đảm bảo độ an toàn và tính hợp lý của thiết kế nền móng

Ngoài các phương pháp tính toán sức chịu tải của cọc đã cho trong tiêu chuẩn, AASHTO LRFD cũng khuyến khích sử dụng các phương pháp tính toán sức chịu tải truyền thống ở mỗi địa phương Ở Việt Nam, các kỹ sư thiết kế thường sử dụng phương pháp tra bảng của tiêu chuẩn Liên Xô và tính toán theo số liệu thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT để tính toán sức chịu tải của cọc và kinh nghiệm áp dụng các phương pháp này trong nhiều thập kỷ cho thấy kết quả tính toán tương đối phù hợp với thực tế Vì vậy trong điều kiện nhiều công thức tính toán sức chịu tải của cọc của AASHTO LRFD còn cần được kiểm chứng trong điều kiện đất nền Việt Nam thì việc áp dụng các phương pháp tính toán truyền thống có thể là giải pháp góp phần nâng cao chất lượng thiết kế công trình

Một số vấn đề về xác định hệ số sức kháng cho công thức dự tính sức chịu tải của cọc được cho trong TCXD 205:1998 “Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế” được trình bày trong phần tiếp theo của báo cáo này Hệ số sức kháng tính được xác định theo số liệu tính toán và thực nghiệm về sức chịu tải của 27 cây cọc ở nhiều hiện trường tương đối phù hợp với khuyến cáo của AASHTO LRFD, cho thấy có thể áp dụng các công thức tính toán của tiêu chuẩn hiện hành trong thiết kế móng cầu theo 22 TCN 272 - 05

Kết quả nghiên cứu của tác giả cho thấy có thể áp dụng các phương pháp tính toán truyền thống của TCXD 205:1998 trong thiết kế móng cầu theo tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 (chuyển dịch từ AASHTO LRFD) Các kết quả phân tích cũng cho thấy chỉ số tin cậy mục tiêu T có ảnh hưởng mạnh đối với hệ số sức kháng trong khi mức độ ảnh hưởng của chiều dài nhịp cầu là nhỏ

Vì khối lượng số liệu được tập hợp và phân tích còn hạn chế, tác giả cũng kiến nghị cần thu thập thêm số liệu và áp dụng chặt chẽ phương pháp xử lý thống kê để có thể xác định hệ số sức kháng áp dụng trong thực tế Các nghiên cứu theo hướng này cũng nên được thực

hiện cho các phương pháp tính toán khác và cho các loại cọc khác  Các nghiên cứu ở nước ngoài

Sungmin Yoon, Murad Y Abu-Farsakh, Ching Tsai, Zhongjie Zhang, Chuẩn hóa hệ số LRFD của cọc bê tông cốt thép chịu tải dọc trục đặt trong nền đất yếu Các tác giả đã

trình bày đánh giá sức kháng tải dọc trục của cọc đóng xuống đất mềm ở Louisiana dựa trên lý thuyết độ tin cậy Bốn mươi hai cọc vuông bê tông cốt thép dự ứng lực (PPC) được thử nghiệm tới phá hoại trong nghiên cứu này Dự báo sức kháng của cọc là dựa trên phân tích tĩnh (phương pháp α cho đất sét và phương pháp Nordlund cho cát) và ba phương pháp sử dụng trực tiếp kết quả thí nghiệm CPT (phương pháp của Schmertmann, De Ruiter; Phương pháp của Beringen và phương pháp của Bustamante và Gianeselli(LCPC)) Ngoài ra, đo chấn động với những phân tích sức kháng của cọc sử dụng CAPWAP, dựa trên lực đo được và tín hiệu vận tốc thu được gần đầu cọc trong quá trình đóng cũng được đánh giá Phương pháp

giải thích của Davisson và Davisson cải tiến được sử dụng để xác định tải trọng cực hạn từ thí nghiệm nén tĩnh cọc Sức kháng cực hạn được dự đoán bằng cách sử dụng các phương pháp khác nhau dự báo được so sánh với sức kháng được xác định từ thí nghiệm nén tĩnh cọc

Phân tích thống kê cũng được các tác giả thực hiện nhằm đánh giá khả năng của các phương pháp thiết kế tiên đoán ước tính sức kháng cực hạn của cọc đóng Kết quả cho thấy các phương pháp tĩnh có thể dự đoán ngay sức kháng cực hạn, trong khi đo lường động với kết hợp tín hiệu phân tích (CAPWAP-EOD và 14 ngày BOR) mới dự đoán sức kháng cực hạn

Trong số ba phương pháp sử dụng trực tiếp số liệu từ thí nghiệm CPT, phương pháp De Ruiter và Beringen là dự đoán phù hợp nhất với hệ số biến đổi COV (coefficient of variation values) là thấp nhất Phân tích độ tin cậy, sử dụng phương pháp Moment đầu tiên bậc hai (FOSM), cũng đã được các tác giả tiến hành hiệu chỉnh các yếu tố kháng (υ) cho các phương pháp thiết kế cọc Các tác giả đã so sánh hệ số sức kháng của nhiều phương pháp khác nhau và đề nghị sử dụng hệ số sức kháng theo AASHTO Ngoài ra việc hiệu chuẩn cũng cho thấy phương pháp De Ruiter và phương pháp Beringen có sức kháng cao hơn (υDe-Ruiter = 0,64) lần so với hai phương pháp CPT khác

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC ĐƠN

CHỊU TẢI DỌC TRỤC 2.1 Sức chịu tải cọc theo phương pháp thông thường 2.1.1 Sức chịu tải dọc trục của cọc theo vật liệu

2.1.1.1 Sức chịu tải của cọc đóng ép: Sức chịu tải cực hạn của cọc theo vật liệu xác định theo công thức thanh chịu nén có xét đến uốn dọc Sự uốn dọc được xét như tính cột trong tính toán bê tông

)( npaat

aRARA

Với Ra Sức chịu kéo hay nén cho phép của thép

Rn Sức chịu nén cho phép của bê tông  : hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc phụ thuộc độ mảnh và theo thực nghiệm lấy như sau:

trong đó l là chiều dài thực của đoạn cọc khi bắt đầu đóng cọc vào đất tính từ đầu cọc đến

điểm ngàm trong đất (cọc thường bị gãy khi đang đóng hoặc ép có đoạn cọc tự do trên mặt đất

còn nhiều), hoặc l được chọn là chiều dầy lớp đất yếu có cọc đi ngang qua và v là hệ số phụ

thuộc liên kết của hai đầu cọc lấy theo bảng sau:

Bảng 2-2: Hệ số v phụ thuộc liên kết

v =2

Đầu cọc ngàm trong đài và mũi cọc nằm trong đất mềm

v = 0.7

Đầu cọc ngàm trong đài và mũi cọc tựa lên đất cứng hoặc đá

Với L là chiều dài cọc, r là bán kính hoặc cạnh cọc

2.1.1.2 Sức chịu tải theo vật liệu của cọc nhồi (TCXD 195:1997)

Do cọc nhồi được thi công đổ bê tông tại chổ vào các hố khoan, hố đào sẳn sau khi đã đặt lượng cốt thép cần thết vào hố khoan việc kiểm soát điều kiện chất lượng bê tông khó khăn, nên sức chịu tải của cọc nhồi không thể tính như cọc chế tạo sẳn mà có khuynh hướng giảm như công thức sau:

Ru cường độ tính toán của bê tông cọc nhồi

 Ru =

5,4

Aa diện tích tiết diện ngang của cốt thép trong cọc Ran cường độ tính toán cho phép của cốt thép  < 28mm, Ran =

5,1

c

R

nhưng không lớn hơn 220 Mpa

2.1.2 Sức chịu tải dọc trục của cọc theo đất nền

Cho đến ngày nay, mặc dù loài người đã biết sử dụng cọc để gánh đỡ công trình từ rất lâu, bởi những người Hy lạp cổ đại, lời giải giải tích cho sức chịu tải của cọc theo nền đất vẫn chưa có Trong thực tế tính toán, người ta phân chia sức chịu tải của cọc theo nền đất một cách khá tùy tiện gồm 2 thành phần: thành phần chịu mũi và thành phần ma sát xung quanh cọc như sau:

Sức chịu tải cực hạn của cọc Qu gồm tổng sức chống cắt cực hạn giữa đất và vật liệu làm cọc ở mặt bên của cọc Qs, cùng với sức gánh đỡ cực hạn của đất ở mũi cọc Qp

sudzQ

0

 và Qp = Apqp Hoặc Qu = As fs + Ap qp (với As: diện tích xung quanh cọc tiếp xúc với đất)

Sức chịu tải cho phép của cọc

ppssa

FSQFS

Q

FSQ

Với FS, FSp, FSs lần lượt là hệ số an toàn chung, an toàn cho mũi và thân cọc, thường được chọn từ 2 đến 3, tùy theo loại tổ hợp tải trọng

Sơ đồ trong hình 2.1 diễn tả các thành phần chịu tải của cọc theo đất nền do chịu mũi

và ma sát xung quanh

Sức chịu tải của cọc theo đất nền có thể được dự đoán theo các phương pháp chính sau:

 theo chỉ tiêu cơ học của đất nền: chỉ tiêu chống cắt và trọng lượng riêng còn gọi là phương pháp tĩnh,

 theo chỉ tiêu trạng thái còn gọi là phương pháp thống kê,  theo thí nghiệm nén tĩnh cọc tại hiện trường,

 theo thí nghiệm động cho các loại cọc hạ vào đất bằng búa đóng

2.1.3 Sức chịu tải cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền (Theo TCVN 10304: 2014)

 Sức chịu tải của cọc treo đóng hoặc ép nhồi, cọc khoan nhồi và cọc ống nhồi bê

tông

Sức chịu tải trọng nén Rc u, , tính bằng kN, của cọc đóng hoặc ép nhồi và cọc khoan nhồi

mở hoặc không mở rộng mũi và cọc ống moi đất và nhồi bê tông vào bên trong, được xác định theo công thức:

bình của lớp đất m

Cường độ sức kháng trên thân cọc đặc và cọc ống có lõi đất hạ bằng

phương pháp đóng hoặc ép fi

kPa Cát chặt vừa hạt to

và vừa

hạt nhỏ

cát bụi

2) Đối với những trường hợp chiều sâu lớp đất và chỉ số sệt IL của đất dính có giá trị trung gian, trị số cường độ sức kháng fi được xác định bằng nội suy

3) Cường độ sức kháng fi đối với cát chặt lấy tăng thêm 30 % so với trị số ghi trong

bảng này 4) Cường độ sức kháng fi của cát pha và sét pha có hệ số rỗng e < 0,5 và của sét có hệ số rỗng e < 0,6 đều lấy tăng 15 % so với trị số trong Bảng 3 cho chỉ số sệt bất kỳ 5) Đối với đất cát pha ứng với chỉ số dẻo IP ≤ 4 và hệ số rỗng e < 0,8 sức kháng tính toán qb và fi được xác định như đối với cát bụi chặt vừa

6) Trong tính toán, chỉ số sệt của đất lấy theo giá trị dự báo ở giai đoạn sử dụng của công trình

Cọc và phương pháp thi công cọc

Hệ số điều kiện làm việc c ftrong

c) Dùng vữa bê tông cứng (độ sụt nhỏ) kết hợp

CHÚ THÍCH: Đối với cọc khoan nhồi đường kính lớn và barette sức chịu tải của cọc phụ thuộc nhiều vào loại đất, chất lượng thi công Hệ số điều kiện làm việc cftrong Bảng 2.5 có thể không phù hợp cho mọi trường hợp Khi có đủ cơ sở kinh nghiệm thực tế có thể tăng hệ số này lên 0,8 đến 1,0 Giá trị sức chịu tải của cọc phải được kiểm chứng bằng thí nghiệm thử tải tĩnh cọc tại hiện trường

 Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc qb được xác định như sau:

a) Đối với đất hòn vụn thô lẫn cát và đất cát ở nền cọc đóng hoặc ép nhồi và cọc khoan

nhồi có hoặc không mở rộng mũi, cọc ống khi hạ moi hết lõi đất bên trong, qb được tính theo công thức (2.10); còn ở nền cọc ống khi hạ có giữ lại lõi đất, là những loại đất kể trên, với chiều cao lõi tối thiểu 0,5m, qb tính theo công thức (11):

'4123

q     d   h (2.10)

'4(123)

q    d   h (2.11) với :

h là chiều sâu hạ cọc, kể từ mặt đất tự nhiên hoặc mặt đất thiết kế (khi có thiết kế đào đất) tới mũi cọc hoặc tới đáy phần mở rộng mũi

b) Trường hợp cọc cắm vào đất dính

Bảng 2-7:Cường độ sức kháng qb, của đất dính dưới mũi cọc nhồi

Chiều sâu hạ cọc h, m

Cường độ sức kháng qb của đất dính, trừ đất lún sụt, dưới mũi cọc đóng hoặc ép nhồi và cọc khoan nhồi có hoặc không mở rộng mũi, cọc ống hạ bằng phương pháp moi đất và đổ bê tông lõi theo chỉ số sệt IL

3) Trong tính toán, chỉ số sệt của đất lấy theo giá trị dự báo ở giai đoạn sử dụng của công trình

2.1.4 Sức chịu tải cọc theo các chỉ tiêu cường độ đất nền:

Theo phụ lục G.2 TCVN 10304 : 2014, sức chịu tải cực hạn của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền như sau:

cubbii

Trong đó: Ab - là diện tích tiết diện ngang mũi cọc u - là chu vi tiết diện ngang cọc

li - là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ ''i''

fi là cường độ sức kháng trung bình (ma sát đơn vị) của lớp đất thứ “i” trên thân cọc qb - là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc

 Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc được xác định theo công thức được xác

định theo công thức:

''',

q

N trong Bảng 2.9, được trích dẫn từ tiêu chuẩn AS 1978 (Tỷ số ZL/D) được xác định từ đồ thị hình 2-3

2159-Hình2-2: Hệ số '

q

N

 Cường độ sức kháng trung bình trên thân cọc fi có thể xác định như sau:

Đối với đất dính cường độ sức kháng trung bình trên thân cọc trong lớp đất thứ i có thể xác

định theo phương pháp α, theo đó fi được xác định theo công thức:

trong đó:

cu,i là cường độ sức kháng không thoát nước của lớp đất dính thứ “i”;

α là hệ số phụ thuộc vào đặc điểm lớp đất nằm trên lớp dính, loại cọc và phương pháp hạ cọc, cố kết của đất trong quá trình thi công và phương pháp xác định Cu Khi không đầy đủ những thông tin này có thể tra α trên biểu đồ Hình 2-4 (theo Phụ lục A của tiêu chuẩn AS 2159 -1978)

Hình2-4: Biểu đồ xác định hệ số α

Đối với đất rời, cường độ sức kháng trung bình trên thân cọc trong lớp đất cát thứ “i”:

', tan

iiv zi

trong đó: ki là hệ số áp lực ngang của đất lên cọc, phụ thuộc vào loại cọc: cọc chuyển vị (đóng, ép) hay cọc thay thế (khoan nhồi hoặc barrette);

i

k - hệ số áp lực ngang của đất lên thân cọc

',

v z

 - ứng suất hữu hiệu theo phương đứng trung bình trong lớp đất thứ "i"