MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ MÓNG CỌC TS TRỊNH VIỆT CƯỜNG

MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ MÓNG CỌC TS. Trịnh Việt Cường,Viện KHCN xây dựng 1. Một số vấn đề về tiêu chuẩn trong lĩnh vực nền móng 2. Giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng móng cọc Nội dung móng cọc 3. Kết luận và kiến nghị  Móng cọc đã được áp dụng tương đối phổ biến từ những năm 1980, đặc biệt khi công nghệ cọc tiết diện nhỏ được sử dụng rộng rãi cho các công trình qui mô nhỏ đến trung bình;  Từ những năm 1990 đến nay, cọc tiết diện lớn với sức chịu tải cao được sử dụng cho hầu hết các nhà cao tầng, cầu và một số công trình công nghiệp;  Nhiều công nghệ thi công tiên tiến đã được đưa vào áp dụng Một số nét về áp dụng móng cọc ở Việt Nam  Nhiều công nghệ thi công tiên tiến đã được đưa vào áp dụng nhưng chưa được tổng kết kinh nghiệm. Việc áp dụng một số giải pháp tiên tiến gặp khó khăn;  Đã xảy ra một số sự cố của móng cọc, đặc biệt là cọc nằm trong vùng chịu ảnh hưởng của ma sát âm, cọc chịu tải ngang, …;  Các tiêu chuẩn thiết kế móng cọc được xây dựng từ những năm 1990, đến nay chưa được soát xét.  TK theo ƯSCP được áp dụng từ giai đoạn đầu của ngành xây dựng. Đến nay nhiều tiêu chuẩn (Ví dụ Nhật Bản) vẫn sử dụng phương pháp này;  Từ thập kỷ 1950, thiết kế theo TTGH được áp dụng ở Liên xô, Đan Mạch, … Đến nay đã được chấp nhận ở hầu hết các quốc gia;  Tại Mỹ, thiết kế theo TTGH được chấp nhận muộn hơn . Từ Thiết kế cọc theo ƯSCP và theo TTGH  Tại Mỹ, thiết kế theo TTGH được chấp nhận muộn hơn . Từ 1994 AASHTO áp dụng trong thiết kế cầu. Từ 2006 Bộ Giao thông Mỹ chấp nhận AASHTO LRFD trên toàn liên bang;  TCXD 205:1998 bao hàm cả thiết kế theo TTGH (theo SNiP 2.02.03.85) và ƯSCP (theo Nhật Bản, Canada,…).  Thiết kế ứng suất cho phép được sử dụng từ đầu thế kỷ thứ 18. Trong tính toán áp dụng hệ số an toàn tổng thể FS: Q ≤ [Q] = Q n /FS Thiết kế theo ứng suất cho phép n Với: Q là tác động; Q n là trị tiêu chuẩn của tác động.  Loại hình khảo sát, thí nghiệm Áp dụng trong thiết kế và kiểm tra chất lượng xây dựng Khảo sát địa chất x x x x x Tính toán tĩnh x x x x x Công thức động x • Theo AASHTO, FS phụ thuộc vào mức độ kiểm soát chất lượng. Mức độ kiểm soát càng chặt chẽ thì FS càng thấp: Hệ số an toàn trong thiết kế theo ƯSCP Công thức động x Phân tích bằng lý thuyết sóng ứng suất x x x x Phân tích CAPWAP x x Thử tải trọng tĩnh x x Hệ số an toàn (FS) 3,50 2,75 2,25 2,00 1,90 • TCXD 205:1998 khuyến cáo FS=2÷3, nhưng thiếu hướng dẫn chi tiết THIẾT KẾ THEO TRẠNG THÁI GIỚI HẠN Hai trạng thái giới hạn: 1. R r = φR n ≥ η i γ i Q i 2. S ≤ [S] 7 γ i - hệ số tải trọng η i - hệ số (tính dẻo, mức dư sức kháng, tầm quan trọng), η i = η D⋅ η r⋅ η I >0,95 Q ni – tải trọng tiêu chuẩn φ - hệ số sức kháng R n – sức kháng tiêu chuẩn CÁC HỆ SỐ TẢI TRỌNG (AASHTO LRFD) Loại tải trọng Hệ số tải trọng γ γγ γ i Max. Min. DC: Cấu kiện và các phụ kiện 1,25 0,9 DD: Ma sát âm 1,8 0,45 DW: Lớp phủ mặt cầu và các tiện ích 1,5 0,65 6/18/2012 8 EV: Áp lực đất thẳng đứng - Ổn định tổng thể - Kết cấu tường chắn - Kết cấu cứng chôn trong đất - Khung cứng - Kết cấu mềm chôn trong đất, trừ cống hộp thép - Cống hộp mềm bằng thép 1,35 1,35 1,30 1,35 1,95 1,50 N/A 1,00 0,90 0,90 0,90 0,90 ES: Tải trên bề mặt đất 1,5 0,75  Hệ số sức kháng cho cọc đóng chịu tải trọng nén dọc trục: φ=kλ v k - hệ số phụ thuộc vào phương pháp đánh giá sức chịu tải λ v - hệ số xét đến mức độ kiểm soát chất lượng HỆ SỐ SỨC KHÁNG CHO CỌC ĐÓNG (AASHTO LRFD) 6/18/2012 9 Nhận xét: - Hệ số sức kháng phụ thuộc vào phương pháp tính toán; - AASHTO hướng dẫn cách xác định φ ứng với các PP tính toán không nằm trong tiêu chuẩn. Hệ số λ v HỆ SỐ SỨC KHÁNG CHO CỌC ĐÓNG (AASHTO LRFD) Nhận xét: - Hệ số λ v phụ thuộc vào mức độ kiểm soát chất lượng khi thi công; - Khi chất lượng được kiểm soát chặt chẽ thì λ v cao và theo đó hệ số sức kháng cũng cao. [...]... 1,485) Số lượng cọc cần thiết: n = 6075/1167 = 5,2 → 6 cọc Xác định số lượng cọc – Tổ hợp đặc biệt Fc,d = 1,0Gk +1,0Ak= 4500 +1100 = 5600 T Rc,d = Rc,k/1,0 = 1284/1,0 = 1284 T (FS = 1,0 x 1,0 = 1,0) Số lượng cọc cần thiết: n = 5600/1284 = 4,4 → 5 cọc VÍ DỤ 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG CỌC (theo TCXD 205:1998) Sức chịu tải của cọc: Qu = 1425 T → Qa = 1425/2 = 712,5 T (lấy theo cây cọc yếu nhất khi số cọc. .. lệch so với thực nghiệm ở Việt Nam → Cần xác định hệ số sức kháng ứng với các phương pháp tính toán sức chịu tải của cọc quen thuộc ở Việt Nam Ví dụ về xác định hệ số sức kháng cho PP tính toán của TCXD 205:1998 Hệ số sức kháng tính theo: COVR- Biến thiên của sức kháng, xác định theo TT và TN βT - Chỉ số tin cậy mục tiêu (βT = 2,0÷2,5 cho cọc đóng) SỐ LIỆU PHỤC VỤ TÍNH TOÁN Số liệu đã sử dụng lấy từ... ƯSCP, dẫn đến lãng phí (quá thiên về an toàn) TỒN TẠI TRONG TCXD 205:1998 Ví dụ 3 Công thức C.2.2 của TCXD 205:1998 tính toán sức chịu tải của cọc (theo tiêu chuẩn Nhật Bản, ƯSCP): Qa=1/3{αNaAp + (0,2 NsLs + cLc)πd} Nhận xét: - Hệ số an toàn FS=3; - Một số người sử dụng tải trọng tính toán (hệ số vượt tải khoảng 1,2), hệ số an toàn tương đương FS’=1,2*3 = 3,6 Số lượng cọc bố trí cho công trình có thể... với một số tiêu chuẩn khác như DIN, ACI cũng cho thấy thiết kế nền móng theo tiêu chuẩn Việt Nam quá thiên về an toàn Ví dụ 5: Nhận xét về độ tin cậy của dự báo sức chịu tải của cọc do GS B Fellenius tổ chức (Tháng 5/2011) (Canada, 5/2011) Cọc D400, sâu 19 m, thi công bằng phương pháp guồng xoắn liên tục; Đất nền chủ yếu là sét băng hà, trạng thái cứng; Yêu cầu dự báo Qu và chuyển vị tương ứng; Cọc. .. tiêu chuẩn Việt Nam • Trong ví dụ này, nếu thiết kế theo tiêu chuẩn VN thì số lượng cọc cần bố trí nhiều hơn 33% Nhận xét TCXD 205:1998 không phân biệt rõ các nội dung thiết kế theo TTGH và theo ƯSCP, do đó có thể dẫn đến thiết kế quá thiên về an toàn; Thiết kế theo TCXD 205:1998 thiên về an toàn hơn so với nhiều tiêu chuẩn nước ngoài Khi áp dụng TCXD 205:1998, số lượng cọc cần bố trí trong móng cao... tĩnh 27 cây cọc tại 7 hiện trường ở Việt Nam; Cọc đóng hoặc ép; B = 25÷40 cm, L = 13÷43,7 m; Nén tĩnh đến 2÷3 lần tải trọng tính toán; Sức chịu tải phụ thuộc chủ yếu vào lớp cát Kết quả tính toán VÍ DỤ XÁC ĐỊNH HỆ SỐ SỨC KHÁNG CHO CỌC ĐÓNG βT NHẬN XÉT: - Chỉ số tin cậy mục tiêu βT là yếu tố có ảnh hưởng mạnh đối với hệ số sức kháng φ - βT càng cao thì φ càng thấp và thiết kế càng thiên về an toàn 6/18/2012... số cọc thí nghiệm ít hơn 6) Số lượng cọc: • Tổ hợp tải cơ bản: n = 4500/ 712,5 = 6,32 → 7 cọc • Tổ hợp tải đặc biệt: n = 5600/ 712,5 = 7.86 → 8 cọc TỔNG HỢP CÁC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN (Ví dụ 4) Tiêu chuẩn TH tải cơ bản DA-1 DA-2 TH tải đặc biệt TCXD 205:1998 TH tải cơ bản TH tải đặc biệt Số cọc FS TH1 5 1,35 TH2 EN 1997 Nội dung 5 6 5 7 8 1,3 1,485 1,0 2,0 2,0 Nhận xét: • Hệ số an toàn khi thiết kế theo... 6075 T Rc,d = Rc,k/γk = 1284/1,0 = 1284 T γ (FS = 1,35 x 1,0 = 1,35) Số lượng cọc cần thiết: n = 6075/1284 = 4,7 → 5 cọc Tổ hợp 2: Fc,d = 1,0Gk = 1,0 x 4500 = 4500 T Rc,d = Rc,k/γk = 1284/1,3 = 988 T γ (FS = 1,0 x 1,3 = 1,3) Số lượng cọc cần thiết: n = 4500/988 = 4,5 → 5 cọc VÍ DỤ 4: Tính toán thiết kế theo kết quả nén tĩnh 3 cây cọc (Eurocode 7) Tình huống thiết kế 2 (DA-2): Fc,d = 1,35Gk = 1,35 x...HỆ SỐ SỨC KHÁNG CHO CỌC NHỒI (AASHTO LRFD) Nhận xét: Khi kiểm tra sức chịu tải bằng thí nghiệm thì hệ số sức kháng rất cao (φ=0,8) 6/18/2012 11 VÍ DỤ HỆ SỐ SỨC KHÁNG KHI THIẾT KẾ CỌC ĐÓNG THEO AASHTO LRFD TRƯỜNG HỢP 1: - Tính toán sức chịu tải theo SPT: φ=0.45 λv - Kiếm tra sức chịu tải khi thi công theo độ chối: λv=0.8 - Hệ số sức kháng: φ=0.45x0.8 = 0.40 - Hệ số an toàn tương đương... Nhận xét: - Độ tin cậy của dự báo sức chịu tải không cao, vì vậy thí nghiệm gia tải cọc vẫn là biện pháp cần thiết; - Kết quả dự báo quan hệ tải trọng – độ lún rất phân tán, kể cả ở các nước tiên tiến Ví dụ 6: Nhận xét về độ tin cậy của một số phương pháp dự báo sức chịu tải của cọc nhồi ở Việt Nam Sức chịu tải của cọc theo điều kiện đất nền Các công thức tính toán của nước ngoài được đưa vào TCXD