Chương 1: Phân tích đánh giá sức chịu tải của cọc theo lý thuyết. I. Theo độ bền của vật liệu: Cọc được tính như thanh bị nén trung tầm bởi lực dọc trục ( Ngoài ra, cọc BTCT được kiểm tra theo sự tạo vết nứt do trọng lượng bản thân khi cẩu lắp).
Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007 TỔNG HP CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC Tác giả: Nguyễn Trần Bích Ngọc Bùi Quốc Khải – X03A3 Bùi Hải Minh – X03A3 Nguyễn Quốc Trung – X03A3 CHƯƠNG 1 : Phân tích đánh giá sức chịu tải của cọc theo lý thuyết I.Theo độ bền của vật liệu Cọc được tính như thanh bị nén trung tâm bởi lực dọc trục (Ngồi ra, cọc BTCT được kiểm tra theo sự tạo vết nứt do trọng lượng bản thân khi cẩu lắp) 1.Cọc BTCT hình lăng trụ chế tạo sẵn tiết diện đặc, chịu nén ( aabbV FRFRP += ) ϕ (1) 2.Cọc ống chịu nén :12< d l tt ( axaxaabbV FRFRFRP 5.2++= ) ϕ (2) :12> d l tt khơng chịu ảnh hưởng của cốt xoắn, tính theo (1): ( ) aabbV FRFRP + = ϕ 3.Cọc nhồi chịu nén: ( aabbV FRFRmmP += 21 ) ϕ (3) m 1 - Hệ số điều kiện làm việc, đối với cọc được nhồi bêtơng qua ống dịch chuyển thẳng đứng m 1 = 0.85 m 2 - Hệ số điều kiện làm việc, kể đến ảnh hưởng của phương pháp thi cơng cọc Khi thi cơng trong đất sét với chỉ số chảy/ sệt cho phép khoan lỗ và nhồi bêtơng khơng cần ống chống vách trong thời gian thi cơng mực nước ngầm thấp hơn mũi cọc m 2 = 1.0 Thi cơng trong các loại đất cần phải dùng ống chống vách và nước ngầm khơng xuất hiện trong lỗ (nhồi bêtơng khơ) m 2 = 0.9 Thi cơng trong các loại đất cần dùng ống chống vách và đổ bêtơng dạng phù huyền sét m 2 = 0.7 II.Theo cường độ đất nền A.Theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền )( 1 i n i tc i tc lfuFRKmP ∑ = += k và m: Hệ số đồng nhất của đất và hệ số điều kiện làm việc; đối với cọc dúc sẵn thì km=0.7, đối với cọc ống và cọc nhồi thì km=0.5 Rtc- cường độ tiêu chuuẩn của đất nền ở mp mũi cọc, lấy theo bảng sau.Đối với cọc đóng đúc sẵn mũi tựa trên đá, đất hòn lớn có cát lấp lỗ rỗng thì lấy Rtc=2000t/m2. Ma sát bên của cọc, ftc, T/m2 của đất cát chặt vừa thơ và thơ vừa Mịn Bụi Cũa đất sét với chỉ số sệt IL bằng Độ sâu trung bình của lớp đất(m) 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1 3.5 2.3 1.5 1.2 0.5 0.4 0.4 0.3 0.2 2 4.2 3 2.1 1.7 1.2 0.7 0.5 0.4 0.4 3 4.8 3.5 2.5 2 1.1 0.8 0.7 0.6 0.5 4 5.3 3.8 2.7 2.2 1.6 0.9 0.8 0.7 0.5 5 5.6 4 2.9 2.4 1.7 1 0.8 0.7 0.6 149 Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007 6 5.8 4.2 3.1 2.5 1.8 1 0.8 0.7 0.6 8 6.2 4.4 3.3 2.6 1.9 1 0.8 0.7 0.6 10 6.5 4.6 3.4 2.7 1.9 1 0.8 0.7 0.6 15 7.2 5.1 3.8 2.8 2 1.1 0.8 0.7 0.6 20 7.9 5.6 4.1 3 2 1.2 0.8 0.7 0.6 25 8.6 6.1 4.4 3.2 2 1.2 0.8 0.7 0.6 30 9.3 6.6 4.7 3.4 2.1 1.2 0.9 0.8 0.7 35 10 7 5 3.6 2.2 1.3 0.9 0.8 0.7 Cường độ tiêu chuẩn Rtc của đất nền ở dưới mũi cọc Cường độ tiêu chuẩn Rtc (t/m2) của đất cát có dộ chặt trung bình cát sỏi cát to - cát vừa cát nhỏ cát bụi - của đất sét có chỉ số sệt B chiều sâu đóng cọc kể từ mặt đất <0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 3 750/700 650/400 300 290/200 180/120 120/100 60 4 830 660/510 380 300/250 190/160 125 70 5 880 670/620 400 310/280 200 123 80 7 970 690 430 330 220 140 85 10 1050 730 500 350 240 150 90 15 1170 750 460 400 280 160 100 20 1260 820 620 450 310 170 110 25 1340 880 680 500 340 180 120 30 1420 940 740 550 370 190 130 35 1500 1000 800 600 400 200 140 B.Theo kết quả thí nghiệm trong phòng 1.Cọc chống: (4) mRFP đ = Trong đó: m- hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất m=1 F- diện tích tiết diện ngang của chân cọc R- cường độ tính tốn của đất đá dưới mũi cọc chống. Đối với cọc có mũi tỳ lên đá cứng, đất hòn to (như cuội, sỏi, dăm, sạn) lẫn cát, và khi tỳ lên đất loại sét ở trạng thái cứng (trừ đất hồng thổ và đất có tính trương nở) R=200000KPa Đối với cọc nhồi, có đổ bêtơng lòng ống, được ngàm vào đá cứng nhỏ hơn 0.5m thì xác định theo cơng thức sau: ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ += 5.1 d n đ n h h K R R Trong đó: R n : trị số tiêu chuẩn của cường độ chịu nén tạm thời một trục của mẫu đá khi nén trong điều kiện bão hòa nước. K đ : hệ số an tồn đối với đất lấy K đ = 1.4 h n : độ sâu tính tốn ngàm cọc vào đá d n : đường kính ngồi của phần cọc ngàm vào đá. Đối với cọc ống tỳ lên bề mặt đá cứng mà mặt đá được phủ bởi một lớp đất khơng xói lở có chiều dày khơng nhỏ hơn 3 lần đường kính cọc ống, xác định theo cơng thức: đ n K R R = 150 Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007 2.Cọc ma sát (cọc treo): a)Theo phương pháp thống kê: ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ += ∑ = n i iifiRđ lfmURFmmP 1 (5) m- hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất Đối với cọc đóng tiết diện vng đặc hoặc rỗng, cọc nhồi, cọc ống đường kính d ≤ 0.8m (loại cọc thứ nhất) m=1 Đối với cọc nhồi, cọc ống có d > 0.8m và cọc khoan nhồi đường kính lớn (loại cọc thứ hai) Khi mũi cọc tỳ lên lớp đất sét phủ với mức độ bão hòa nước S c < 0.85 và trên đất hồng thổ m = 0.8 Trong các trường hợp khác m = 1.0 m R , m f - hệ số điều kiện làm việc của đất, chúng kể đến ảnh hưởng của phương pháp thi cơng cọc đối với cường độ tính tốn của đất dưới chân cọc và xung quanh cọc. Đối với loại cọc thứ nhất: m R và m f : tra bảng 5.4 Đối với loại cọc thứ hai: m f tra bảng 5.6 và m R = 1 Loại có mở rộng chân đế bằng phương pháp nổ mìn m R = 1.3 Cọc có bầu mở rộng mà bêtơng bầu đổ dưới nước m R = 0.9 F- diện tích tiết diện ngang mũi cọc l i - chiều dày của lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc U- chu vi tiết diện ngang cọc, cọc nhồi thì lấy bằng chu vi tiết diện lỗ khoan hoặc ống thiết bị f i - cường độ tính tốn của ma sát thành lớp i với bề mặt xung quanh cọc (KPa) tra bảng 5.3 R- cường độ tính tốn của đất dưới mũi cọc (KPa) Đối với cọc thứ nhất: tra bảng 5.2 Đối với cọc thứ hai: Cọc nhồi tạo lỗ bằng cách đóng ống thiết bị có mũi bịt bằng nút bêtơng mà nút đó để lại trong đất khi đổ bêtơng và rút ống lên, cọc nhồi dập, rung thi cơng bằng cách khoan lỗ hoặc đóng ống thiết bị bằng ống có mũi vát nhọn mà trên ống này có gắn máy rung thường dùng để hạ cọc: tra bảng 5.3 C.Xác định theo sức chịu tải của cọc theo kết quả xun 1. Theo kết quả xun tĩnh • Theo 20TCN 21-86: Kết quả là sức cản mũi và tổng ma sát thành trị riêng của sức chịu tải giới hạn tại điểm xun Zc fUhFqP 21 β β += q c - sức cản trung bình ở mũi xun trong khoảng 1d phía trên và 4d ở phía dưới mũi cọc f Z - trị số trung bình của ma sát thành đơn vị đất ở xung quanh xun β 1 - hệ số tra bảng phụ thuộc loại cọc β 2 - hệ số tra bảng phụ thuộc q Z Khi biết ma sát thành đơn vị và q c (sức cản mũi cơn) ∑ = += n i iZiic hfUFqP 1 5.0 β (6) f Zi : ma sát thành đơn vị trung bình của lớp đất thứ i lên mặt xung quanh của xun β i - hệ số tra bảng phụ thuộc độ sâu lớp đất và q c Sức chịu tải nén của cọc đóng và cọc vít: đ n i Z x nK P P ∑ = = 1 (7) • Theo 20TCN 112-84 và 20TCN 174-89 (theo tài liệu Pháp) quy định chỉ dùng sức cản mũi xun tĩnh để tính sức chịu tải của cọc khi dùng bất cứ loại xun tĩnh nào. 151 Kyỷ yeỏu Hoọi nghũ Sinh vieõn NCKH 2007 Sc cn phỏ hoi ca cc ma sỏt: = +=+= n i iscxqm hquFqPPP i 1 ' (8) Ti trng cho phộp tỏc dng xung cc: Theo 20 TCN 112-84 thỡ: 23 xq m x P P P += (9) Theo 20 TCN 174-89 thỡ: 232 xq m x P P P + ữ = (10) Vi: P mi = q p F sc cn phỏ hoi ca t mi cc = = n i isxq hqUP i 1 - sc cn phỏ hoi ca t ton b thnh cc q p = kq c sc cn phỏ hoi ca t chõn cc q c sc cn mi xuyờn trung bỡnh ca t trong phm vi 3d phớa trờn v 3d phớa di chõn cc k h s ph thuc loi t, loi cc: tra bng 5.9 ặ h s chuyn t sc cn mi xuyờn phỏ hoi sang sc cn mi cc phỏ hoi i ci si q q = q ci sc cn mi xuyờn trung bỡnh ca lp t th i, tra theo bng q c hoc th q c ca kt qu xuyờn tnh. i h s ph thuc loi t, trng thỏi t, phng phỏp thi cụng cc v b mt c tớnh thnh cc: tra bng 5.9 2.Theo kt qu xuyờn tiờu chun SPT Theo Meyerhof 1976, sc chu ti ca cc trong t ri (tớnh bng KN): s FNnmNFP += (11) m = 400 cho cc úng m = 120 cho cc khoan nhi N: s SPT ca t chõn cc; N : s SPT ca t trong phm vi chiu di cc n = 2 cho cc úng; n = 1 cho cc khoan nhi F: din tớch tit din ngang chõn cc; F s : din tớch mt xung quanh cc Ti trng cho phộp tỏc dng xung cc: K P P =' (12) Vi K: h s an ton K = 4 D.Sc chu ti theo kt qu th ti trng ng Theo 20 TCN 21-86 thỡ sc chu ti ca cc P l: tc gh K P mP = (13) Trong ú: m- h s iu kin lm vic m=1 K - h s an ton i vi t S lng cc th <6 K = 1 152 Kyỷ yeỏu Hoọi nghũ Sinh vieõn NCKH 2007 S lng cc th 6 thng kờ tc gh P - tr tiờu chun ca sc chu ti gii hn ca cc S lng cc th <6 mingh tc gh PP = S lng cc th 6 thng kờ A. Sc chu ti theo kt qu th ti trng tnh: Sau khi h cc n sõu thit k, thi gian cho t nn phc hi i vi t cỏt 3 ngy i vi t sột 6 ngy ặ cht ti xỏc nh sc chu ti, chiu di thc t ca cc S lng cc th 0.5%, c th: 2 cc khi s lng cc 50 cc 3 cc khi s lng cc 100 cc V trớ cc th ti: do ngi thit k ch nh (i din cho ton b khu vc v ni cú ti trng ln) III.Theo thớ nghim hin trng A. Da vo kt qu thớ nghim ti trng tnh hin trng So vi cỏc phng phỏp khỏc, phng phỏp xỏc nh sc chu ti ca cc da vo kt qu thớ nghim ti trng tnh hin trng l chớnh xỏc nht, bi vỡ iu kin lm vic ca cc lỳc thớ nghim tng t nh khi chu ti trng thc ca cụng trỡnh. Theo kinh nghim thỡ s lng cc thớ nghim khụng nh hn 2 cc, cũn i vi cụng trỡnh cú cc nhi thỡ s lng thớ nghim ly bng 2% tng s cc thit k trong múng v khụng ớt hn 2 cc, Thit b thớ nghim ti trng tnh bao gm h thng cht ti v truyn ti xung cc v cỏc dng c o bin dng.Hin nay nhiu nc cng nh nc ta thng dựng kớch thy lc kt hp vi h thng dm cng v2 cc neo hoc cht vt nng to ra ti trng tỏc dng lờn cc thớ nghim kớch thy lc t trờn u cc. Nng lc ca kớch phi ln hn ti trng phỏ hoi m ta d kin cho cc. Trỡnh t thớ nhim ti trng tnh nh sau: 1.úng cc n sõu d tớnh. 2.Lp cỏc thit b thớ nghim v dng c o lỳn 3.Cht ti trng. Ti trng thớ nghim c chia lm nhiu cp, mi cp cú giỏ tr vo khong ( 10 1 15 1 ) ti trng gii hn d nh thụng thng mi cp tng khong 1,25; 2.5; 5 hoc 10t. Giai on u mi cp tng khong 5.2 1 5 1 ca ti trng gii hn, giai on sau ti trng tng gim dn v mi cp ch tng khong 10 1 15 1 ti trng gii hn d tớnh. Sau khi t ti trng tựy theo t nn m c 5-20 phỳt li ghi lỳn 1 ln cho ti khi ngng lỳn mi thụi. Tiờu chun ngng lỳn ca cc thớ nghim i vi mi cp ti trng nh sau: lỳn khong 60 phỳt cui cựng (i vi t cỏt) v trong khong 120 phỳt cui cựng (i vi t sột) khụng vt quỏ 0,1mm. Sau mi giai on, i cho ngng lỳn ri t ti trng k tip v c lm nh vy ti ti trng phỏ hoi. Nu tha món 1 trong nhng iu kin di õy thỡ coi nh l t ti ti trng phỏ hoi a) lỳn tng cng ca cc vt quỏ 40 mm v lỳn ca giai on sau ln hn hoc bng 5 ln lỳn giai on trc. b) Mc dự lỳn giai on sau mi ch quỏ 2 ln lỳn ca giai on trc, nhng qua 1 ngy 1 ờm vn tip tc lỳn. D ti trng . Sau khi ó t ti ti trng phỏ hoi, mun nghiờn cu bin dng n hi ca t ta d ti trng.Mi cp d ti trng bng 2 ln cp tng ti trng. Nu cp tng ti trng l s l thỡ cp d ti u tiờn 153 Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007 154 bằng 3 lần cấp tăng tải trọng cuối cùng. Sau khi dỡ tải trọng cần ghi kết quả dụng cụ đo: hai lần đầu cứ cách 15 phút ghi. Rồi sau đó thêm độ 1 đến 3 lần nhưng cứ cách 30 phút đọc 1 lần, sau đó có thể dở tải trọng cấp sau. Vẽ đường quan hệ giữa độ lún và tải trọng để xác định tải trọng phá hoại. Từ đó xác định tải tính tốn của cọc. Sức chịu tải của cọc tính theo cơng thức P=k.m.Ptc K: hệ số đồng nhất của đất nền lấy 0.8 m: hệ số điều kiện làm việc bằng 1 Ptc: sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc lấy bằng tải trọng giới hạn Pgh xác định trên biểu đồ quan hệ giữa độ lún và tải trọng khi thí nghiệm cọc. CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TỪ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH DỌC TRỤC TẠI HIỆN TRƯỜNG 1. Tính sức chòu tải của cọc theo kết quả nén tónh dọc trục Cho đến nay việc xác đònh sức chòu tải của cọc từ thí nghiệm nén tónh dọc trục vẫn là phương pháp đáng tin cậy nhất và là phương án bặt buộc trong qui phạm của nhiều nước. Thí nghiệm này cho phép kiểm nghiệm lại các phương pháp tính toán sức chòu tải theo lý thuyết cho cọc và để chọn giá trò chòu tải chính xác của cọc. Thiết bò thí nghiệm bao gồm: - Các bộ phận tạo điểm tựa như đối trọng hoặc neo và các cọc xung quanh cọc thử. Thông thường đối trọng là các khối bêtông đúc sẵn. - Bộ phận tạo lực nén như kích và các tấm cứng làm điểm tựa. - Các thiết bò đo lực tác động và đo chuyển vò của cọc. Phương pháp thí nghiệm: là tăng tải từng cấp lên cọc thử và đo độ lún ổn đònh tương ứng tới lúc đạt giá trò cực hạn của tải tác động, giá trò này chính là sức chòu tải cực hạn của cọc Qu. Phương pháp thí nghiệm bằng tải trọng tónh nén dọc trục cho trò số xác đònh thực nhất khả năng mang tải của cọc vì nó phù hợp với mô hình làm việc cọc-đất nền. Vì thế đối với hầøu hết các công trình có sử dụng móng cọc nhất thiết phải tiến hành thí nghiệm thử tónh tải vì: + Nếu việc thí nghiệm tiến hành trong giai đoạn thiết kế cơ sở thì kết quả thí nghiệm sẽ được lấy làm sức chòu tải của cọc trong hồ sơ thiết kế kỹ thuật. + Nếu móng cọc được thiết kế trước khi thí nghiệm thì kết quả thí nghiệm được dùng để kiểm tra và chỉnh sửa lại thiết kế. Nếu thí nghiệm cho kết quả sức chòu tải tính toán của cọc nhỏ hơn giá trò tính toán trong thiết kế thì bắt buộc phải tăng số lượng cọc trong móng, tăng chiều dài của cọc hoặc tăng tiết diện của cọc. Nếu thí nghiệm cho kết quả sức chòu tải tính toán của cọc lớn hơn trò số đã dùng trong thiết kế thì giải quyết theo hướng ngược lại. + Với một số công trình lớn và quan trọng thì phương pháp thí nghiệm này còn được dùng trong quá trình thi công cọc đại trà, mục đích là để kiểm tra khả năng mang tải của từng cọc đơn trong nhóm cọc, qua đó có thể bổ sung thêm cọc nếu cần thiết. 1.1. Qui trình thí nghiệm Hiện nay có rất nhiều qui trình gia tải khác nhau như: gia tải với thời gian không đổi, phương pháp gia tải nhanh, phương pháp gia tải với số gia chuyển vò không đổi, phương pháp gia tải với tốc độ chuyển vò không đổi, … Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007 155 1.1.1. Phương pháp gia tải nhanh Bao gồm các bước chính sau đây: + Tải trọng tác dụng lên cọc được tăng theo 20 bước và tăng tới 300% tải trọng thiết kế. + Giữ mỗi nấc tải trọng này trong 5 phút và cứ 2,5 phút lại đọc số liệu 1 lần. + Dùng kích để bổ sung tải nhằm duy trì được mức tải thí nghiệm hoặc phải tăng bổ sung để đạt đến mức tải thí nghiệm. + Sau khoảng 5 phút khi đã đạt được tải trọng thí nghiệm, tiến hành giảm tải chia làm 4 nấc bằng nhau và mỗi nấc duy trì 5 phút. 1.1.2 Phương pháp gia tải với tốc độ xuyên không đổi Bao gồm các bước chính sau: + Tác dụng lực lên đầu cọc để có độ lún 1,25mm/phút + Lực tác dụng cần phải tạo ra tốc độ xuyên ghi được. + Thí nghiệm cần phải được tiến hành để có độ xuyên tổng cộng từ 50mm-75mm Phương pháp thí nghiệm này nhanh và chi phí thấp, thời gian thí nghiệm chỉ từ 2 đến 3 giờ. Phương pháp này chỉ có thể dùng cho cọc ma sát mà không dùng được cho cọc chống vì như vậy đòi hỏi lực tác động phải rất lớn để xuyên tầng đất cứng. 1.1.3. Phương pháp gia tải chậm Đây là qui trình được sử dụng phổ biến hiện nay ở Việt Nam, bao gồm các bước chính sau: + Trước khi thí nghiệm cần phải có thời gian cho cọc nghỉ, thường từ 7-60 ngày tuỳ loại đất nền nhằm tránh ảnh hưởng đến kết quả sức chòu tải của cọc, bởi hiện tượng xúc biến cho đất thoát nước kém và hiện tượng chùng ứng suất cho đất thoát nước nhanh. + Trước khi thí nghiện chính thức cần gia tải trước nhằm kiểm tra hoạt động của thiết bò thí nghiệm cũng như tạo ra mặt tiếp xúc tốt giữa đầu cọc và thiết bò. Gia tải trước bằng cách tác dụng lên đầu cọc khoảng 5% tải trọng thiết kế, sau đó giảm tải về 0. + Thí nghiệm được thực hiện theo quy trình gia tải và giảm tải từng cấp, tính bằng % tải trọng thiết kế, thường thì mỗi cấp tải bằng 25% tải trọng thiết kế. Cấp tải mới được tăng lên hoặc giảm đi khi độ lún hoặc độ phục hồi đầu cọc đạt ổn đònh quy ước hoặc đủ thời gian theo quy đònh. Quy trình gia tải giảm có thể 2 hoặc 3 chu kì, thường là theo 2 chu kì như sau: + Chu kì 1: Gia tải đến tải trọng qui đònh (thông thường đến 100% tải trọng thiết kế), sau đó giảm tải về 0, mỗi cấp gia tải không được vượt quá 25% tải trọng thiết kế. Cấp tải mới chỉ được tăng khi tốc độ lún đầu cọc đạt ổn đònh qui ước nhưng không quá 2 giờ. Giữ cấp tải lớn nhất cho đến khi độ lún đầu cọc đạt ổn đònh quy ước hoặc 24 giờ. Sau thời gian duy trì yêu cầu lại giảm tải từng nấc về 0. + Chu kì 2: Gia tải lại đến cấp tải cuối của chu kì thứ nhất, thời gian giữ tải mỗi cấp là 30 phút. Sau đó gia tải đến cấp tải cuối của chu kì thứ 2 (thông thường đến 200% tải trọng thiết kế). Giữ cấp tải lớn nhất cho đến khi độ lún đầu cọc đạt ổn đònh quy ước hoặc 24 giờ, sau đó giảm tải về 0. Cọc được xem là ổn đònh quy ước nếu tốc độ chuyển vò đầu cọc đạt các giá trò sau: + Không quá 0,25mm/h đốùi với cọc chống vào lớp đất hòn lớn, đất cát hoặc đất sét từ dẻo đến cứng. + Không quá 0,1mm/h đối với cọc ma sát trong đất sét dẻo mềm đến chảy. Điều kiện ngừng gia tải và kết thúc thí nghiệm: + Tổng chuyển vò đầu cọc vượt quá 10% đường kính hay cạnh cọc có kể đến biến dạng đàn hồi của cọc. Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007 156 + Dưới tác động của cấp tải trọng nào đó, độ lún của cọc lớn hơn hay bằng 5 độ lún dưới tác động của cấp tải trước đó. + Dưới tác động của cấp tải trọng nào đó, độ lún của cọc lớn hơn 2 lần độ lún dưới tác động của cấp tải trước đó, nhưng 24 giờ vẫn chưa đạt độ ổn đònh qui ước. + Vật liệu cọc bò phá hoại. Đây được xem như là phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn trong quy phạm của nhiều nước và được dùng phổ biến trong việc thí nghiệm hiện trường trước khi có quyết đònh cuối cùng về sức chòu tải của cọc và thi công cọc đại trà, nhược điểm chính của phương pháp thí nghiệm này là tốn nhiều thời gian và kinh phí. 1.2. Khai thác kết quả thí nghiệm 1.2.1. Xác đònh sức chòu tải giới hạn theo chuyển vò quy ước Kết quả thí nghiệm nén tónh được khai thác theo 2 hướng : + Quan hệ tổng độ lún St- tải Q + Quan hệ độ lún thật (ròng) của cọc S=(St-Sc) -tảiQ Theo đề nghò tiêu chuẩn TCXD190-1996 sức chòu tải cho phép của cọc từ thí nghiệm nén tónh cọc có thể được xác đònh theo ba cách sau: + Tải trọng tương ứng với chuyển vò đầu cọc là 8mm, chia cho hệ số 1,25 + Tải trọng tương ứng với chuyển vò đầu cọc bằng 10% bề rộng cọc. + Tải trọng lớn nhất có được trong quá trình thử cọc chia cho hệ số an toàn FS=1,2 Trong khi đó theo tiêu chuẩn TCXD269-2002 sức chòu tải cực hạn của cọc được xác đònh như sau: trên đường cong quan hệ tải trọng - chuyển vò, sức chòu tải giới hạn Qu là tải trọng quy ước ứng với chuyển vò giới hạn quy ước, mức chuyển vò giới hạn quy ước lại được đề nghò khác nhau theo từng tác giả, cụ thể như bảng dưới đây: Chuyển vò giới hạn Điều kiện áp dụng Tác giả đề nghò 10%D Các loại cọc Tiêu chuẩn Pháp DTU 13-2 Tiêu chuẩn Anh BS8004-86 Tiêu chuẩn Nhật JSF1811-93 2S max Q u ứng với 1/2S gh S max ứng với 0,9Q Brinch Hansen Th Điển 2,5%D Cọc khoan nhồi DeBeer (3%-6%)D 40-60mm 40-60mm hoặc (PL/3AE)+20mm Cọc khoan nhồi chống Cọc có L/D>80-100 Trng Quốc 2. Đặc điểm phương pháp xác đònh sức chòu tải của cọc bằng thí nghiệm nén tónh dọc trục Việc xác đònh tải trọng cực hạn từ kết quả thí nghiệm nén tónh cọc tại hiện trường hiện nay vẫn còn tồn tại nhiều vấn đề: Sức chòu tải của cọc chưa được hiểu rõ, ví dụ trong TCVN190-1996 xem tải trọng tương ứng chuyển vò đầu cọc là 8mm là tải trọng giới hạn đồng thời cũng xem chuyển vò đầu cọc bằng 10% chiều rộng cọc là tải trọng giới hạn. Trong khi đó theo tiêu chuẩn TCXD269-2002 xác đònh sức chòu tải cực hạn của cọc Qu là tải trọng quy ước ứng với chuyển vò giới hạn quy ước, mà giới hạn quy ước thì rất khác nhau tuỳ theo tiêu chuẩn được áp dụng. Trong các phương pháp đánh giá sức chòu tải của cọc bằng đồ thò thì phương pháp của Davisson được xem là hợp lý hơn cả. Các bước xác đònh tải trọng phá hoại bằng phương pháp này gồm có Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007 - Vẽ đường quan hệ tải trọng - chuyển vò - Xác đònh chuyển vò đàn hồi theo công thức: PL EA Δ= Trong đó: P: tải trọng tác dụng lên đầu cọc L: chiều dài cọc A: diện tích tiết diện cọc E: mun đàn hồi của vật liệu làm cọc Δ: chuyển vò của cọc - Từ chuyển vò đàn hồi tính được vẽ đường chuyển vò đàn hồi, đường này sẽ đi qua gốc toạ độ - Đường Davisson là đường song song với đường đàn hồi, cách đường đàn hồi một đoạn là: 3,8+B/20(mm) với B là đường kính hoặc cạnh cọc. - Giao điểm của đường Davisson với đường tải trọng-chuyển vò là sức chòu tải giới hạn của cọc - Phương pháp Davisson dễ dùng phù hợp với cả quy trình thí nghiệm nén tónh nhanh và chậm. Chương 3 TỔNG HP, PHÂN TÍCH CÁC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC VÀ SO SÁNH VỚI KẾT QUẢ THỬ TĨNH TẢI CỌC 1. Bảng thống kê số liện đòa chất Công trình : cao ốc văn phòng WASECO-Tân Bình Dùng cọc khoan nhồi loại cọc: đường kính D1000, chiều dài cọc 38,5m Lớp đất Chiều sâu (m) Bề dày (m) Tên đất Chỉ số sệt (I L ) Dung trọng (γ w ) Lực dính (C) Góc ma sát (φ) Bề dày (m) Từ đến g/cm3 KG/c m2 độ 1 0.0 2.5 2.5 Đất sét lẫn bột, dẻo cứng 0.22 1.925 0.173 9 9 2 2.5 6.8 4.3 Sét pha cát lẫn sỏi sạn nữa cứng 0,09 1.975 0.31 16 30 3 6.8 8.3 1.5 Cát mòn chặt vừa 1.984 0.032 31 25 4 8.3 12 3.7 Đất sét lẫn sỏi sạn, nữa cứng <0 2.007 0.42 15 30 5 12 33.9 21.9 Cát mòn lẫn bột chặt vừa 1.932 0.027 26 14 6 33.9 50 16.1 đất sét lẫn bột trạng thái cứng <0 2.05 0.674 16 40 157 Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007 2. Tính toán theo chỉ tiêu cơ lý Sức chòu tải tiêu chuẩn của cọc: 1 () n tc r p p f si i i QmmqAumfl = =+ ∑ m = 1 mr = 1 mf = 0,6 Lực chòu mũi : qp = 432 T/m2 Lực ma sát Lớp Phân lớp Độ sâu l i f si l i f si 1 1 1 1.25 2.5 3.44 8.59 2 2 1 3.5 2.0 5.05 10.1 2 2 5.65 2.3 5.73 13.18 3 3 1 7.55 1.5 4.36 6.53 4 4 1 9.30 2.0 6.40 12.79 4 2 11.15 1.7 6.66 11.32 5 5 1 13.0 2.0 4.90 9.80 5 2 15.0 2.0 5.1 10.2 5 3 17.0 2.0 5.3 10.6 5 4 19 2.0 5.5 11 5 5 21 2.0 5.7 11.4 5 6 23 2.0 5.9 11.8 5 7 25 2.0 6.1 12.2 5 8 27 2.0 6.3 12.6 5 9 29 2.0 6.5 13 5 10 31 2.0 6.68 13.36 5 11 32.95 1.9 6.84 12.99 6 6 1 34.9 2.0 9.99 19.97 6 2 37.2 2.6 10 26 237.43 Sức chòu tải tiêu chuẩn (T) : 786,7 3. Tính toán theo chỉ tiêu cường độ - Sức chòu tải cực hạn của cọc: Qu = Qs + Qp = Asfs + Apqp Lực chòu mũi : qp = 1,3cNc + σ'vpNq + 0,6 γRpNγ + Nc = 13.6T + σ'vp = 43.748 T/m2 + Nq = 4.9T + γ = 1.05 T/m3 + N γ = 3.0 + Rp = 0.5m qp = 335.5 T/m2 Lực ma sát : fsi = (1-sinφ) σ'vtgφi + ci Lớp Độ sâu Li γ' σ'v ci φi fsi 1 1.3 2.5 1.93 2.406 1.73 9 2.051 2 4.7 4.3 1.98 9.059 3.1 16 4.982 3 7.6 1.5 0.98 14.043 0.32 31 4.412 4 10.2 3.7 1.01 16.644 4.2 15 7.5 5 23 21.9 0.93 28.712 0.27 26 8.135 6 36.2 4.6 1.05 41.333 6.74 16 15.325 158 [...]... 52.97 600 30 52.51 400 30 51.49 200 30 50.1 0 360 47.28 Sức chòu tải cục hạn của cọc số 1: 800T Sức chòu tải cực hạn của cọc số 2: 750T Sức chòu tải tính toán trung bình: 775T 6 Nhận xét và so sánh các kết quả tính toán sức chòu tải STT Các phương pháp tính toán sức chòu tải cực Sức chòu tải cực hạn của cọc hạn của cọc (T) 1 Theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền 786,7 2 Theo chỉ tiêu cường độ đất nền 1236,1... 2007 lifi = 309,6 T/m2 Sức chòu tải cực hạn : 1236,1T 4 Tính toán theo kết quả xuyên tiêu chuẩn Theo công thức Meyerhof: Sức chòu tải cực hạn của cọc: Qu = qpAp + fsAs Sức chòu mũi: qp = 480 T/m2 Lực ma sát : lifsi = Ntbli = 34.41 Sức chòu tải cực hạn : 484,9T 5 Bảng tổng hợp kết quả thử tónh tải cọc Cọc số 1: cọc D1000 dài 38,5m Chu kì thí nghiệm Tải thí nghiệm (T) Thời gian thử tải( ph) Chu kì 1 0 0... 500 30 chu kì 2 0 360 200 30 400 30 500 60 600 60 700 120 800 1440 600 30 400 30 200 30 0 360 Chuyển vò đầu cọc 0 0.64 1.49 2.21 2.95 2.31 0.56 1.6 2.73 3.76 5.3 7.95 28.44 28 27.26 26.06 24.02 Cọc số 2: Cọc D1000 dài 38,5m hu kì thí nghiệm Tải thí nghiệm (T) Thời gian thử tải( ph) Chuyển vò đầu cọc Chu kì 1 0 0 0 100 60 0.42 200 60 1.07 300 60 1.96 400 60 3.29 500 30 2.71 chu kì 2 0 360 1.1 200 30 2.25... chòu tải cực Sức chòu tải cực hạn của cọc hạn của cọc (T) 1 Theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền 786,7 2 Theo chỉ tiêu cường độ đất nền 1236,1 3 Theo kết quả xuyên tiêu chuẩn 484,9 4 Theo kết quả nén tónh cọc tại hiện trường 775 160 . hệ giữa độ lún và tải trọng để xác định tải trọng phá hoại. Từ đó xác định tải tính tốn của cọc. Sức chịu tải của cọc tính theo cơng thức P=k.m.Ptc K: hệ số đồng nhất của đất nền lấy 0.8. PHÁP XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TỪ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH DỌC TRỤC TẠI HIỆN TRƯỜNG 1. Tính sức chòu tải của cọc theo kết quả nén tónh dọc trục Cho đến nay việc xác đònh sức chòu tải. Ptc: sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc lấy bằng tải trọng giới hạn Pgh xác định trên biểu đồ quan hệ giữa độ lún và tải trọng khi thí nghiệm cọc. CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP