Công trình xây dựng Trường Đại Học Trà Vinh – hạng mục Khu Hiệu Bộ, được xây dựng tại Phường 5, Thị xã Trà Vinh, Tỉnh Trà Vinh. Công trình sử dụng cọc Bê Tông Cốt Thép 300x300, M300.Thí nghiệm nén tĩnh cọc: dùng để xác định sức chịu tải của cọc và thiết lập biểu đồ quan hệ tải trọng biến dạng. Thử tải đơn thuần là tìm kiếm những thông số nhằm xác định tính ổn định của nền đất, độ rung, lún, sức chịu tải của cột tính đàn hồi... Những số liệu thu thập được trong giai đoạn này sẽ là cơ sở để các kỹ sư xây dựng tính toán kết cấu móng nền cho công trình.
Chun đề móng GVHD: Trương Quang Thành MỤC LỤC o0o -MỤC LỤC PHẦN A: MỞ ĐẦU I Giới thiệu chung: Vị trí cơng trình xây dựng: Mục đích việc thí nghiệm nén tĩnh: II Tiêu chuẩn TCXDVN 269 : 2002, cọc- phương pháp thí nghiệm tải trọng tĩnh ép dọc trục: Phạm vi áp dụng: Quy định chung: Định nghĩa thuật ngữ: Phương pháp thí nghiệm: 5 Thiết bị thí nghiệm: 6 Chuẩn bị thí nghiệm: 7 Quy trình gia tải: Xử lí trình kết thí nghiệm: 11 Báo cáo kết thí nghiệm: 13 10 Cơng tác an tồn: 14 III Một số phương pháp gia tải khác: 14 IV Một số sơ đồ bố trí thiết bị thí nghiệm: 16 PHẦN B: TÍNH TỐN SỨC CHỊU TẢI THEO ĐIỀU KIÊN ĐẤT NỀN MỤC 1: TÍNH TỐN SỨC CHỊU TẢI CỌC THỬ TĨNH CT1 23 I Phân tích, đánh giá điều kiện địa chất lớp đất hố khoan ĐH5: 23 Lớp 1: 23 Lớp 2: 26 Lớp 3: 28 Lớp 4: 31 Lớp 5: 33 Lớp 6: 36 Kết trụ địa chất sau: 42 II Sức chịu tải cọc: 43 Xác định sức chịu tải cọc theo tiêu lí đất nền: 43 Xác định sức chịu tải cọc theo tiêu cường độ đất nền: 45 Xác định sức chịu tải cọc theo kết xun tiêu cuẩn (SPT) 46 MỤC 2: TÍNH TỐN SỨC CHỊU TẢI CỌC THỬ TĨNH CT2 48 I Phân tích, đánh giá điều kiện địa chất lớp đất hố khoan ĐH5: 48 Lớp 1: 48 Lớp 2: 51 Trang Chun đề móng II GVHD: Trương Quang Thành Lớp 3: 53 Lớp 4: 56 Lớp 5: 59 Lớp 6: 62 Kết trụ địa chất : 69 Sức chịu tải cọc: 70 Xác định sức chịu tải cọc theo tiêu lí đất nền: 70 Xác định sức chịu tải cọc theo tiêu cường độ đất nền: 72 Xác định sức chịu tải cọc theo kết xun tiêu cuẩn (SPT) 74 PHẦN C: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH MỤC 1: CỌC THÍ NGHIỆM CT1 75 I Bảng số liệu kết thí nhiệm cọc: 75 II Các biểu đồ quan hệ: 76 Biểu đồ quan hệ tải trọng chuyển vị: 76 Biểu đồ quan hệ tải trọng thời gian: 76 Biểu đồ quan hệ tải trọng – thời gian – chuyển vị: 77 III Xác định sức chịu tải giới hạn cọc: 78 Xác định theo phương pháp chuyển vị giới hạn tương ứng: 78 Xác định theo tình trạng thực tế thí nghiệm cọc thí nghiệm: 79 Kết luận: 79 MỤC 2: CỌC THÍ NGHIỆM CT2 80 I Bảng số liệu kết thí nhiệm cọc: 80 II Các biểu đồ quan hệ: 81 Biểu đồ quan hệ tải trọng chuyển vị: 81 Biểu đồ quan hệ tải trọng thời gian: 81 Biểu đồ quan hệ tải trọng – thời gian – chuyển vị: 82 III Xác định sức chịu tải giới hạn cọc: 83 Xác định theo phương pháp chuyển vị giới hạn tương ứng: 83 Xác định theo tình trạng thực tế thí nghiệm cọc thí nghiệm: 84 Kết luận: 84 MỤC 3: NGHIÊN CỨU SỰ THAY ĐỔI SỨC CHỊU TẢI CỌC THEO ĐIỀU KIỆN ĐẤT NỀN PHỤ THUỘC VÀO CHIỀU DÀI CỌC CẤM VÀO LỚP ĐẤT CHỊU LỰC 85 I Đối tượng nghiên cứu: 85 II Nội dung nghiên cứu: 85 III Nhận xét: 86 MỤC 4: KẾT LUẬN CHUNG 87 PHẦN PHỤ LỤC 88 Trang Chun đề móng GVHD: Trương Quang Thành PHẦN A: MỞ ĐẦU I GIỚI THIỆU CHUNG: Vị trí cơng trình xây dựng: Cơng trình: Trường Đại Học Trà Vinh – hạng mục: Khu Hiệu Bộ, xây dựng tại: Phường 5, Thị xã Trà Vinh, Tỉnh Trà Vinh Cơng trình sử dụng cọc Bê Tơng Cốt Thép 300x300, Mác 300 Mục đích việc thí nghiệm nén tĩnh: Thí nghiệm nén tĩnh cọc: dùng để xác định sức chịu tải cọc thiết lập biểu đồ quan hệ tải trọng biến dạng Thử tải đơn tìm kiếm thơng số nhằm xác định tính ổn định đất, độ rung, lún, sức chịu tải cột tính đàn hồi Những số liệu thu thập giai đoạn sở để kỹ sư xây dựng tính tốn kết cấu móng cho cơng trình II TIÊU CHUẨN TCXDVN 269 : 2002, CỌC – PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM BẰNG TẢI TRỌNG TĨNH ÉP DỌC TRỤC: Phạm vi áp dụng: 1.1 Tiêu chuẩn thay cho phần “ phương pháp thí nghiệm cọc tải trọng tĩnh ép dọc trục ” tiêu chuẩn 20 TCN 82-88: “ cọc - phương pháp thí nghiệm trường ” Trang Chun đề móng GVHD: Trương Quang Thành 1.2 Tiêu chuẩn quy định phương pháp thí nghiệm trường tải trọng tĩnh ép dọc trục áp dụng cho cọc đơn thẳng đứng, cọc đơn xiên, khơng phụ thuộc kích thước phương pháp thi cơng ( đóng, ép, khoan thả, khoan dẫn, khoan nhồi vv…) cơng trình xây dựng tiêu chuẩn khơng áp dụng cho thí nghiệm cọc tre, cọc cát trụ vật liệu rời Quy định chung: 2.1 Thí nghiệm cọc phương pháp tải trọng tĩnh ép dọc trục ( sau gọi thí nghiệm nén tĩnh cọc) thực giai đoạn: thăm dò thiết kế kiểm tra chất lượng cơng trình 2.2 Thí nghiệm nén tĩnh cọc giai đoan thăm dò thiết kế ( sau gọi thí nghiệm thăm dò) tiến hành trước thi cơng cọc đại trà nhằm xác đinh số liệu cần thiết cường độ, biến dang mối quan hệ tải trọng – chuyển vị cọc làm sở cho thiết kế điều chỉnh đồ án thiết kế, chọn thiết bị cơng nghệ thi cơng cọ phù hợp Ghi chú: trường hợp biết rõ điều kiện đất có kinh nghiệm thiết kế khu vực lân cận khơng thiết phải tiến hành thí nghiệm thăm dò 2.3 Thí nghiệm nén tĩnh cọc giai đoạn kiểm tra chất lượng cơng trình ( sau gọi thí nghiệm kiểm tra ) tiến hành thời gian thi cơng sau thi cơng xong cọc nhằm kiểm tra sức chịu tải cọc theo thiết kế chất lượng thi cơng cọc 2.4 Cọc thí nghiệm thăm dò thường thi cơng riêng biệt ngồi phạm vi móng cơng trình Cọc thí nghiệm kiểm tra chọn số cọc móng cơng trình Ghi chú: a) Có thể chọn cọc móng cơng trình làm cọc thí nghiệm thăm dò với điều kiện cọc phải có thừa cường độ để chịu tải trọng thí nghiệm lớn theo dự kiến phải dự báo trước, chuyển vị cọc để khơng gây ảnh hưởng xấu đến kết cấu bên cơng trình sau b) Cọc thí nghiệm thăm dò phải có cấu tạo, vật liệu, kích thước phương pháp thi cơng giống cọc chịu lực móng cơng trình 2.5 Vị trí cọc thí nghiệm thiết kế định, thường điểm có điều kiện dất tiêu biểu trường hợp điều kiện đất phức tạp khu vực tập trung tải trọng lớn nên chọn cọc thí nghiệm vị trí bất lợi Khi chọn cọc thí nghiệm kiểm tra cần ý thêm đến chất lượng thi cơng cọc thực tế 2.6 Số lượng cọc thí nghiệm thiết kế quy định tuỳ theo mức độ quan trọng cơng trình, mức độ phức tạp điều kiện đất nền, kinh nghiệm thiết kế, chủng loại cọc sử dụng chất lượng thi cơng cọc trường, thong thường lấy 1% tổng số cọc cơng trình trường hợp khơng cọc Ghi chú: a) Số lượng cọc thí nghiêm nên tăng lên theo mức độ phức tạp điều kiện đất b) Trong trường hợp biết rõ điều kiện đất có kinh nghiệm thiết kế cọc khu vực lân cận khơng thiết phải tiến hành thí nghiệm thăm dò Trang Chun đề móng GVHD: Trương Quang Thành 2.7 Thí nghiệm cọc phải cán địa kĩ thuật có trình độ chun mơn kinh nghiệm trực tiếp đạo Các cán vận hành thiết bị theo dõi thí nghiệm cần huấn luyện đào tạo 2.8 Cơng tác khảo sat địa kĩ thuật cần tiến hành trước thí nghiệm nén tĩnh cọc Các hố khoan khảo sát điểm thí nghiệm trường nên bố trí gần cọc thí nghiệm, thường nhỏ 5m tính từ vị trí cọc dự kiến thí nghiệm 2.9 Việc thí nghiệm phải tn thủ theo đề cương thiết kế chấp thn Nội dung đề cương cần đề cập đến điểm cụ thể sau: a) Đặc điểm cơng trình xây dựng b) Đặc điểm đất khu vực xây dựng địa điểm thí nghiệm c) Đặc điểm cọc thí nghiệm ( số lượng, chủng loại, kích thước, sức chịu tải) d) Biện pháp thi cơng cọc e) Thời gian nghỉ cọc sau thi cơng xong đến thí nghiệm f) Tải trọng thí nghiệm chuyển vị đầu cọc lớn theo dự kiến g) Phương pháp quy trình gia tải h) u cầu thiết bị thí nghiệm i) Dự kiến thời gian, tiến độ tổ chức thực thí nghiệm j) Các u cầu cần thiết khác Định nghĩa thuật ngữ: 3.1 Cọc thí nghiệm cọc chọn số cọc móng cơng trình thi cơng riêng phục vụ mục đích thí nghiệm 3.2 Hệ gia tải hệ thống thiết bị dùng để tạo tải trọng tác dụng lên đầu cọc thí nghiệm 3.3 Hệ phản lực hệ thống thiết bị dùng làm phản lực (để neo giữ, làm đối trọng) gia tải 3.4 Tải giới hạn tải trọng lớn cọc chịu trước thời điểm xẩy phá hoại xác định theo giới han quy ước 3.5 Tải trọng cho phép tải trọng cọc tính theo điều kiện đất vật liệu cọc, tải trọng giới hạn chia cho hệ số an tồn 3.6 Tải trọng thiết kế tải trọng làm việc dự kiến cọc theo thiết kế 3.7 Ổn định quy ước trạng thái ổn định độ lún cọc xem tắt (ổn định) Phương pháp thí nghiệm: 4.1 Thí nghiệm tiến hành phương pháp dùng tải trọng tĩnh ép dọc trục cọc cho tác dụng lực ép, cọc lún sâu thêm vào đất tải trọng tác dung lên đầu cọc thực kích thuỷ lực với hệ phản lực dàn chất tải, neo kết hợp hai Các số liệu tải trọng, chuyển vị, biến dạng … thu q trình thí nghiệm sở để phân tích, đánh giá sức chịu tải mối quan hệ tải trọng – chuyển vị cọc đất Trang Chun đề móng GVHD: Trương Quang Thành Ghi chú: thực theo phương pháp gia tải trực tiếp lên đầu cọc vật nặng biết trọng lượng Thiết bị thí nghiệm: 5.1.Thiết bị thí nghiệm bao gồm hệ gia tải, hệ phản lực hệ đo đạc quan trắc 5.2 Hệ gia tải gồm kích, bơm hệ thống thủy lực phải đảm bảo khơn bị rò rỉ, hoạt động an tồn áp lực khơng nhỏ 150% áp lực làm việc Kích thủy lực phải đảm bảo u cầu sau: - Có sức nâng đáp ứng tải trọng lớn theo dự kiến; - Có khả gia tải, giảm tải với cấp tải trọng phù hợp với đề cương thí nghiệm; - Có khả giữ tải ổn định khơng 24 giờ; - Có hành trình đủ để đáp ứng chuyển vị đâu cọc lớn theo dự kiến cộng với biến dạng hệ phản lực; - Khi sử dụng nhiều kích, kích thiết phải chủng loại, đặc tính kĩ thuật phải vận hành máy bơm Ghi chú: a) Nên sử dụng kích có khớp cầu để hạn chế loại trừ tác dụng tải lệch tâm lên đầu cọc; b) Chuyển vị đầu cọc lớn dự tính 10% đường kính chiều rộng cọc cộng với biến dạng đàn hồi cọc; c) Chuyển vị cho phép hệ phản lực thường 25mm sử dụng cọc neo 100mm sử dụng dàn chất tải neo đất 5.3 Tấm đệm đầu cọc đầu kích thép có đủ cường độ độ cứng đảm bảo phân bố tải trọng đồng kích lên đầu cọc 5.4 Hệ đo đạc quan trắc bao gồm thiết bị, dụng cụ đo tải trọng tác dụng lên đầu cọc, đo chuyển vị cọc, máy thủy chuẩn, dầm chuẩn dụng cụ kẹp đầu cọc 5.5 Tải trọng tác dụng lên đầu cọc đo đồng hồ áp lắp sẵn hệ thống thủy lực Đồng hồ áp lực nên hiệu chỉnh đồng với kích hệ thống thủy lực với độ xác đến 5% Nếu khơng có điều kiện hiệu chỉnh đồng hiệu chỉnh riêng đồng hồ áp lực Ghi chú: a) Khuyến khích dung hợp áp lực kế (load cell) cảm biến ứng lực hiệu chỉnh đặt đầu kích dầm (dầm chịu tải) để đo tải trọng tác dụng lên đầu cọc; b) Khuyến khích dùng thiết bị tự động bù áp lực hệ thống thủy lực 5.6 Chuyển vị đầu cọc đo – chuyển vị kế có độ xác đến 0,01mm,có hành trình dịch chuyển 50mm đủ để đo chun vị lớn theo dự kiến; Ghi chú: a) Khuyến khích dùng thiết bị tự động đo chuyển vị điện, điện quang; b) Chuyền vị mũi cọc biến dạng dọc thân cọc đo thiết bị đặt sẵn cọc cảm biến điện trở, đo … Trang Chun đề móng GVHD: Trương Quang Thành 5.7 Máy thủy chuẩn dùng để đo kiểm tra dịch chuyển, chuyển vị gối kê dàn chất tải, hệ thống neo, dầm chuẩn gá lắp chuyển vị kế, độ vòng dầm chính… chuển vị đầu cọc Các số liệu đo chuyển vị đầu cọc máy thủy chuẩn dùng số liệu kiểm tra thơ 5.8 Các thiết bị đo tải trọng chuyển vị phải kiểm định hiệu chỉnh định kì Các chứng kiểm định thiết bị phải thời gian hiệu lực 5.9 Các phận dùng để gá lấp thiết bị đo chuyển vị gồm dầm chuẩn gỗ thép dụng cụ kẹp đầu cọc thép phải đảm bảo bị biến dạng thời tiết 5.10 Hệ phản lực phải thiết kế để chịu phản lực khơng nhỏ 120% tải trọng thí nghiệm lớn theo dự kiến Tùy thuộc điều kiện thí nghiệm, chọn ba dạng kết cấu sau làm hệ phản lực: - Dầm (dầm chịu tải) kết hợp với dàn chất tải; - Dầm kết hợp với hệ dầm chịu lực lien kết với neo; - Phối hợp hai dạng Ghi chú: Khơng dùng dàn chất tải làm hệ phản lực cho thí nghiệm cọc xiên 5.11 Các phận cấu tạo hệ phản lực phải đảm bảo u cầu sau: - Mỗi loại dầm (dầm chính, dầm phụ dàn chất tải, dầm chịu lực lien kết với neo) phải chủng loại, cường độ, độ cứng kích thước; - Chiều sâu mũi neo (cọc neo neo đất) khơng lớn chiều sâu mũi cọc thí nghiệm; - Tổng trọng lượng đối trọng kể dàn chất tải, dầm chính… khơng nhỏ 120% tải trọng thí nghiệm lớn theo dự kiến Ghi chú: a) Độ vòng dầm khơng lớn 1/200 chiều dài tính tốn; b) Đối trọng bê tong, thép, cát đá sỏi, nước chứa vật đựng vật nặng khác c) Có thể dùng cơng trình có sẵn làm đối trọng với điều kiện đủ trọng lượng quy định kết cấu cho phép d) Có thể dùng cọc móng cơng trình làm cọc neo thiết kế cho phép Chuẩn bị thí nghiệm: 6.1 Những cọc tiến hành thí nghiệm cần kiểm tra chất lượng theo tiêu chuẩn hành thi cơng nghiệm thu cọc 6.2 Việc thí nghiệm tiến hành cho cọc đủ thời gian phục hồi cấu trúc đất bị phá hoại q trình thi cơng bê tơng đạt cường độ để thí nghiệm theo quy định thiết kế ( cọc khoan nhồi ) Thời gian nghỉ từ kết thúc thi cơng đến thí nghiệm quy định sau: a- Tối thiểu 21 ngày cọc khoan nhồi b- Tối thiểu ngày loại cọc khac 6.3 Đầu cọc thí nghiệm cắt bớt nối thêm phải gia cơng để bảo đảm u cầu sau: - Khoảng cách từ đầu cọc đến dầm phải đủ để lắp đặt kích cà thiết bị đo Trang Chun đề móng GVHD: Trương Quang Thành - Mặt đầu cọc làm phẳng, vng góc với trục cọc, cần thiết phải gia cố thêm để khơng bị phá hoại cục tác dụng tải trọng thí nghiệm - Cần có biện pháp loại trừ ma sát phần cọc cao cốt đáy móng xét thấy ảnh hưởng tới kết thí nghiệm 6.4 Kích phải đặt trực tiếp đệm đầu cọc, tâm so với tim cọc dùng nhiều kích phải bố trí cho tải trọng truyền dọc trục, tâm lên đầu cọc Ghi chú: a) Khơng đặt kích trực tiếp lên đầu cọc thí nghiệm b) Nếu kích khơng có khớp cầu phải lắp ráp cho mặt phẳng đầu kích ( đệm đầu kích ) tiếp xúc hồn tồn với mặt phẳng dầm 6.5 Hệ phản lực phải lắp đặt theo ngun tắc cân bằng, đối xứng qua trục cọc, bảo đảm truyền tải trọng dọc trục, tâm lên đầu cọc, đồng thời tn thủ quy định sau: a) Dàn chất tải phải lắp đặt gối kê ổn định, hạn chế tối đa độ lún gối kê b) Dầm hệ dầm chịu lực phải kê lên trụ đỡ gối kê c) Khi sử dụng nhiều dầm chính, dầm thiết phải liên kết cứng với hàn chịu lực, bảo đảm truyền tải trọng đồng lên đầu cọc d) Việc chất đối trọng phải cân bằng, nhẹ nhàng, tránh xung lực e) Bố trí neo (cọc neo hoăc neo đất) đối xứng qua trục cọc thí nghiệm cọc xiên, phải thi cơng neo theo chiều góc nghiêng cọc thí nghiệm f) Phải lắp đặt cho dàn chất tải làm việc đồng thời với neo kết hợp chúng làm hệ phản lực g) Khi lắp dựng xong, đầu cọc khơng bị nén trước thí nghiệm 6.6 Dụng cụ kẹp đầu cọc bắt chặt vào đầu thân cọc, cách đầu cọc khoảng 0,5 đường kính chiều rộng tiết diện cọc 6.7 Các dầm chuẩn đặt song song hai bên cọc thí nghiệm, trụ đỡ dầm chơn chặt xuống đất, chuyển vị kế lắp đối xứng hai bên đầu cọc gắn ổn định lên dầm chuẩn, chân chuyển vị kế tựa lên dụng cụ kẹp đầu cọc đệm đầu cọc ( lắp ngược lại) Ghi chú: a) Chân chuyển vị kế nên tựa mặt phẳng nhẵn, tốt dùng kính nhỏ b) Khi dùng thiết bị điện, diện quang để đo chuyển vị đầu cọc, phận thu nhận gắn chặt vào thân cọc dụng cụ kẹp đầu cọc 6.8 Khoảng cách lắp dựng thiết bị quy định sau: - Từ tâm cọc thí nghiệm đến tâm cọc neo cánh neo đất : Trang Chun đề móng GVHD: Trương Quang Thành - ≥ 3D trường hợp khơng nhỏ 2m - Từ cọc thí nghiệm đến điểm gần gối kê : ≥ 3D trường hợp khơng nhỏ 1,5m - Từ cọc thí nghiệm đến gối đỡ dầm chuẩn : ≥ 1,5m - Từ mốc chuẩn đến cọc thí nghiệm, neo gối kê dàn chất tải : ≥ 5D trường hợp khơng nhỏ 2,5m Ghi chú: a) D đường kính chiều rộng tiết diện cọc b) Khi thí nghiệm cọc mở rộng đáy, khoảng cách từ đáy cọc đến neo đến cánh neo đất khơng nhỏ ½ lần lần đường kính đáy cọc Quy trình gia tải: 7.1 Trước thí nghiệm thức, tiến hành gia tải trước nhằm kiểm tra hoạt động thiết bị thí nghiệm tạo tiếp xúc tốt thiết bvà đầu cọc gia tải trước tiến hành cách tác dụng lên đầu cọc khoảng 5% tải trọng thiết kế sau đố giảm tải 0, theo dõi hoạt động thiết bị thí nghiệm thời gian gia tải thời gian giữ tải cấp khoảng 10 phút 7.2 Thí nghiệm thực theo quy trình gia tải giảm tải cấp, tính ( % ) tải trọng thiết kế cấp tải tăng giảm chuyển vị ( độ lún ) độ phục hồi đầu cọc đạt ổn định quy ước dủ thời gian quy định 7.3 Quy trình gia tải tiêu chuẩn thực sau: - Gia tải cấp đến tải trọng thí nghiệm lớn theo dự kiến quy định điều 7.7, cấp gia tải khơng lớn 25% tải trọng thiết kế cấp tải trọng tăng tốc độ lún đầu cọc đạt ổn định quy ước quy định điều 7.6 khơng q Giữ cấp tải trọng lớn độ lún đầu cọc đạt ổn định quy ước 24 giờ, lấy thời gian lâu - Sau kết thúc gia tải, cọc khơng bị phá hoại tiến hành giảm tải 0, cấp giảm tải lần cấp gia tải thời gian giữ tải cấp 30 phút, riêng cấp tải lâu khơng q Ghi chú: a) Giá trị cấp gia tải lấy 10%, 15% 20% tải trọng thiết kế b) Thời gian giữ cấp tải 100% tải trọng thiết kế kéo dài đến để quan sát chuyển vị theo dự tính; c) Khi có sở thích ứng, cho phép thí nghiệm theo quy trình đặc biệt khác ( xem phụ lục D) 7.4 Nếu có u cầu thí nghiệm chu kì thực theo quy trình gia tải sau: a) Chu kì thứ nhất: gia tải đến tải trọng quy định ( thơng thường đến 100% tải trọng thiết kế), sau giảm tải Giá trị cấp gia tải, giảm tải thời gian giữ tải quy trình gia tải tiêu chuẩn ( điều 7.3) Trang Chun đề móng GVHD: Trương Quang Thành b) Chu kì thứ hai: gia tải lại đến cấp tải cuối chu kì thứ nhất, thời gian giữ tải cấp 30 phút, tiếp tục gia tải đến cấp tải cuối chu kì thứ hai, sau giảm tải bước (a) c) Gia tải chu kì lặp lại bước ( b) đến tải trọng phá hoại tải trọng lớn theo dự kiến, theo ngun tắc cấp tải cuối chu kì sau lớn chu kì trước Ghi chú: a) Số lượng chu kì thí nghiệm tư vấn, thiết kế quy định tuỳ theo mục đích thí nghiệm b) Có thể tăng gấp đơi cấp gia tải gia tải lần đến cấp cuối chu kì trước gia tải lại chu kì sau 7.5 Khơng phụ thuộc mục đích thí nghiệm, giá trị thời gian, tải trọng chuyển vị đầu cọc cần phải đo đạc ghi chép sau tăng giảm tải theo khoảng thời gian quy định bảng 7.1 đo giá trị dịch chuyển ngang đầu cọc, chuyển dịch hệ phản lực dầm chuẩn có u cầu Bảng 7.1 thời gian theo dõi độ lún ghi chép số liệu Cấp tải trọng Cấp gia tải Cấp gia tải lại cấp giảm tải Thời gian theo dõi đọc số liệu Khơng q 10 phút lần cho 30 phút đầu Khơng q 15 phút lần cho 30 phút sau Khơng q 1h lần cho 10 Khơng q 1h lần cho 10 Khơng q 2h lần cho > 12 sau Khơng q 10 phút lần cho 30 phút đầu Khơng q 15 phút lần cho 30 phút sau Khơng q lần cho thời gian > 7.6 Tốc độ chuyển vị đầu cọc đạt giá trị sau coi ổn định quy ước: - Khơng q 0,25 mm/h cọc chống vào lớp đất lớn, đất cát, đất sét từ dẻo đến cứng - Khơng q 0,1 mm/h cọc ma sát đất sét dẻo mềm đến dẻo chảy 7.7 Tải trọng thí nghiệm lớn thiết kế quy định, thường lấy sau: - Đối với cọc thí nghiệm thăm dò: tải trọng phá hoại 250 – 300% tải trọng thiết kế - Đối với cọc thí nghiệm kiểm tra 150 – 200% tải trọng thiết kế 7.8 Theo dõi xử lí số trường hợp xẩy q trình gia tải: - Trị số cấp gia tải tăng cấp đầu xét thấy cọc lún khơng đáng kể giảm gia tải gần đến tải trọng phá hoại để xác định xác tải trọng phá hoại Trang 10 Chun đề móng GVHD: Trương Quang Thành Ap: Diện tích mặt cắt ngang cọc, Ap = 0,3*0,3 = 0.09 m2 qp Ứng suất chịu mũi đơn vị mũi d: cạnh cọc: 0.3m s’vp=ågi*hi=1.0x1.5+0.25x1.92+0.35x0.93+2.9x0.93+1.2x0.9+14.7x0.74 +2.2x1.01+1.01x0.9 =20.0915(T/m2) - Mũi cọc đặt lớp thứ có j = 180 52', c =3,42 T/m2,g=1.01 (T/m3) - Với j = 180 52' tra bảng 2.61 sách Nền - Móng ,tác giả Châu Ngọc Ẩn nội suy ì N q = 5.7298 ta ïí N c = 13.8221 ï N = 4.6007 ỵ g => qp = 3.42x13.8221 + 20.0915x5.7298 + 1.01x0.3x4.6007= 163,786 T/m2 => Qp = Ap x qp = 0.09x163.786 = 14.74 (T) b Sức chòu tải ma sát xung quanh cọc : Qs = u å li f si = As * fs Với u : chu vi cọc: 0.3x4 = 1,2 m2 Li : chiều dài cọc lớp đất thứ i f si = s v ' tgji '+ cai Do cọc bê tơng cốt thép nên cai = ci j’i = ji ki =(1-sinji) : hệ số áp lực ngang đất s’vi ứng có hiệu lớp đất thứ i Lớp 6a hi (m) 0.25 0.35 2.4 1.2 14.7 2.2 0.9 g' (T/m3) 1.93 1.92 0.93 0.93 0.9 0.74 1.01 1.01 j' ki tg j' 25.17 9.7 9.7 4.0325 17.63 3.25 18.87 18.87 0.9297 0.6973 0.9433 0.6767 0.6767 0.07 0.32 0.06 0.34 0.34 s' (T/m2) Ca 3.581 0.505 3.840268 0.5 10.83563 0.91 12.20595 3.42 13.26538 3.42 fs T/m2) fs*as 0.757 1.720 1.525 7.590 7.952 åfs*as 2.180 2.476 26.901 20.037 8.588 60.182 - Sức chịu tải ma sát xung quanh cọc là:Qs=60.182(T) Trang 73 Chun đề móng GVHD: Trương Quang Thành → Sức chịu tải cọc theo cường độ đất Qu=Qp+Qs=14.74+60.182=74.922(T) - Sức chịu tải cho phép đất theo tiêu cường Qa = Qp Qs 60,182 14, 74 + = + = 35, 00(T ) FS s FS p 3 Xác định sức chịu tải cọc theo kết xun tiêu cuẩn (SPT) - Tính tốn sức chịu tải cọc theo cơng thức Nhật Bản Qu = [ aN a F p + (0.2 N s Ls + C u Lc )pd ] Trong đó: Na – số SPT đất mũi cọc; Na = 17 Ns – số SPT lớp đất cát xung quanh cọc; N s = (vì số SPT lớp đất 0) Ls – chiều dài đoạn cọc nằm đất cát; Ls = 1.2 m Lc - chiều dài đoạn cọc nằm đất sét; Lc=2.4+14.7+2.2+0.9=20.2 (m) Cu – lực dính khơng nước đất sét; Với N = ( ) N = 2.143 T / m 1.4 ( ´ 2.4 ) + (1´14.7 ) + (17 ´ 2.2 ) + (17 ´ 0.9 ) Cu = 2.4 + 14.7 + 2.2 + 0.9 = 3.337 a - hệ số phụ thuộc vào phương pháp thi cơng cọc; Đối với cọc khoan nhồi lấy a = 15 Đối với cọc đóng a = 30 → a = 30 d – đường kính cọc; d=0.3 (m) Fp – diện tích tiết diện cọc đầu mũi Fp=0.3x0.3=0.09 (m2) → Qu = éë30 ´17 ´ 0.09 + ( 0.2 ´ ´1.2 + 2.143 ´ 20.2 ) p ´ 0.3 ùû = 28.893 ( T ) Trang 74 Chun đề móng GVHD: Trương Quang Thành PHẦN C: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH MỤC 1: CỌC THÍ NGHIỆM CT1 I Bảng số liệu kết thí nhiệm cọc: - Độ sâu cọc: 23m - Tiết diện: 30x30 cm; Mác : #300 - Tải trọng thiết kế: 35T - Tải trọng thí nghiệm: Pmax=96,25T Quan hệ lực - thời gian – độ lún Tỉng ®é T¶i träng Thêi gian lón Tổng Thời Từng thời Bước tải gian Ghi cấp tải gian tải trọng kết trọng quan (%) (tấn) thúc (mm) trắc (giờ) (phút) 0,00 08:30 0,0000 25 8,75 09:30 60 0,0475 Gia tải chu kỳ 50 17,50 10:30 60 0,2200 I 75 26,25 11:30 60 0,4350 100 35,00 17:30 360 2,1975 50 17,50 18:00 30 1,5625 Dỡ tải chu kỳ I 0,00 19:00 60 0,4250 25 8,75 19:30 30 1,4175 50 17,50 20:00 30 1,8200 75 26,25 20:30 30 1,9625 100 35,00 21:30 60 2,2425 125 43,75 22:30 60 2,9050 Gia tải chu kỳ 150 52,50 23:30 60 4,1400 II 175 61,25 00:30 60 5,3175 200 70,00 01:30 60 6,6500 225 78,75 02:30 60 7,7350 250 87,50 3:30 60 9,3600 275 96,25 3:30 1440 10,9775 225 78,75 4:00 30 8,6975 175 61,25 4:30 30 6,6225 125 43,75 5:00 30 5,1175 Dỡ tải chu kỳ II 75 26,25 5:30 30 4,2225 25 8,75 6:00 30 3,3100 0,00 7:00 60 2,0300 Trang 75 Chun đề móng GVHD: Trương Quang Thành II Các biểu đồ quan hệ: Biểu đồ quan hệ tải trọng chuyển vị: Biểu đồ quan hệ tải trọng thời gian: Trang 76 Chun đề móng GVHD: Trương Quang Thành Biểu đồ quan hệ tải trọng – thời gian – chuyển vị: Trang 77 Chun đề móng GVHD: Trương Quang Thành III Xác định sức chịu tải giới hạn cọc: Xác định theo phương pháp chuyển vị giới hạn tương ứng: Theo TCXD 205-1998, Móng cọc – tiêu chuẩn thiết kế nhiều quy trình Việt Nam khác, ta có sức chịu tải giới hạn cọc xác định theo: a Chuyển vị giới hạn tương ứng Sgh= 8mm: Dựa vào biểu đồ quan hệ tải trọng thời gian ta có: Sgh= 8mm Û Pgh=78.8 (T) Suy sức chịu tải cho phép cọc là: P = Pgh k = 78,8 = 39, 4(T ) với k hệ số an tồn, chọn k=2 Nhận xét: Ta thấy sức chịu tải cọc xác định theo tiêu cường độ đất P = 40,336 (T) gần với sức chịu tải cho phép xác định từ kết thí nghiệm nén tĩnh ( lệch 2,4%) b Chuyển vị giới hạn tương ứng Sgh= 20mm: Do q trình thí nghiệm nén tĩnh kết thúc trước cọc đạt độ lún 20mm, nên dựa vào excel, ta xác lập phương trình tương tương quan, đường hồi quy hệ số tương quan sau: Trang 78 Chun đề móng GVHD: Trương Quang Thành Ta có phương trình: y = 0,105 x - 0, 4757 Þ y = 20mm Û x = 20 + 0, 4757 = 195(T ) = Pgh 0,105 Suy sức chịu tải cho phép cọc: P = 195 = 97,5(T ) Nhận xét: Ta thấy sức chịu tải cọc xác định theo tiêu lý đất P = 106,59 (T) gần với sức chịu tải cho phép xác định từ kết thí nghiệm nén tĩnh (lệch 9,3%) Xác định theo tình trạng thực tế thí nghiệm cọc thí nghiệm: Do thí nghiệm nén tĩnh kết thúc sớm trước cọc bị phá hoại, Þ Pgh = Pmax = 96.25(T ) Suy sức chịu tải cho phép cọc: P = 96, 25 = 38,5(T ) 2,5 Nhận xét: Ta thấy sức chịu tải cọc xác định theo tiêu cường độ đất P = 40,336 (T) gần với sức chịu tải cho phép xác định từ kết thí nghiệm nén tĩnh.( lệch 4,8%) Kết luận: Vậy sức chịu tải cọc xác định theo tiêu cường độ đất gần với sức chịu tải cho phép xác định từ kết thí nghiệm nén tĩnh Trang 79 Chun đề móng GVHD: Trương Quang Thành MỤC 2: CỌC THÍ NGHIỆM CT2 I Bảng số liệu kết thí nhiệm cọc: - Độ sâu cọc: 23.5m - Tiết diện: 30x30 cm; Mác : #300 - Tải trọng thiết kế: 35T - Tải trọng thí nghiệm: Pmax=96,25T Tải trọng Quan hệ lực - thời gian – độ lún Tổng độ Thời gian lún Thời gian Tổng thời Từng cấp Bước tải trọng kết thúc gian quan tải trọng tải (%) (tấn) (giờ) trắc (phút) (mm) 25 50 75 100 50 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 225 175 125 75 25 0,00 8,75 17,50 26,25 35,00 17,50 0,00 8,75 17,50 26,25 35,00 43,75 52,50 61,25 70,00 78,75 87,50 96,25 78,75 61,25 43,75 26,25 8,75 0,00 14:00 15:00 16:00 17:00 23:00 23:30 00:30 01:00 01:30 02:00 03:00 04:00 5:00 06:00 07:00 08:00 9:00 9:00 9:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:30 60 60 60 360 30 60 30 30 30 60 60 60 60 60 60 60 1440 30 30 30 30 30 60 Ghi 0,0000 0,0775 0,6200 Gia tải chu kỳ I 1,2775 2,4025 1,9925 Dỡ tải chu kỳ I 1,3625 3,0200 3,6500 4,3975 5,3175 6,0975 6,6650 Gia tải chu kỳ II 7,3425 7,8900 8,5475 8,9925 9,9325 7,2300 6,2100 5,3350 Dỡ tải chu kỳ II 4,8300 4,1300 3,1825 Trang 80 Chun đề móng GVHD: Trương Quang Thành II Các biểu đồ quan hệ: Biểu đồ quan hệ tải trọng chuyển vị: Biểu đồ quan hệ tải trọng thời gian: Trang 81 Chun đề móng GVHD: Trương Quang Thành Biểu đồ quan hệ tải trọng – thời gian – chuyển vị: Trang 82 Chun đề móng GVHD: Trương Quang Thành III Xác định sức chịu tải giới hạn cọc: Xác định theo phương pháp chuyển vị giới hạn tương ứng: Theo TCXD 205-1998, Móng cọc – tiêu chuẩn thiết kế nhiều quy trình Việt Nam khác, ta có sức chịu tải giới hạn cọc xác định theo: c Chuyển vị giới hạn tương ứng Sgh= 8mm: Dựa vào biểu đồ quan hệ tải trọng thời gian ta có: Sgh= 8mm Û Pgh=70 (T) Suy sức chịu tải cho phép cọc là: P = Pgh k = 70 = 35(T ) với k hệ số an tồn, chọn k=2 Nhận xét: Ta thấy sức chịu tải cọc xác định theo tiêu cường độ đất P = 35 (T) gần với sức chịu tải cho phép xác định từ kết thí nghiệm nén tĩnh d Chuyển vị giới hạn tương ứng Sgh= 20mm: Do q trình thí nghiệm nén tĩnh kết thúc trước cọc đạt độ lún 20mm, nên dựa vào excel, ta xác lập phương trình tương tương quan, đường hồi quy hệ số tương quan sau: Trang 83 Chun đề móng GVHD: Trương Quang Thành Ta có phương trình: y = 0, 0825 x + 2,1318 Þ y = 20mm Û x = 20 - 2,1318 = 216,58(T ) = Pgh 0, 0825 Suy sức chịu tải cho phép cọc: P = 216,58 = 108, 3(T ) Nhận xét: Ta thấy sức chịu tải cọc xác định theo tiêu lý đất P = 102,14 (T) gần với sức chịu tải cho phép xác định từ kết thí nghiệm nén tĩnh (lệch 5,7%) Xác định theo tình trạng thực tế thí nghiệm cọc thí nghiệm: Do thí nghiệm nén tĩnh kết thúc sớm trước cọc bị phá hoại, Þ Pgh = Pmax = 96.25(T ) Suy sức chịu tải cho phép cọc: P = 96, 25 = 38,5(T ) 2,5 Nhận xét: Ta thấy sức chịu tải cọc xác định theo tiêu cường độ đất P = 35 (T) gần với sức chịu tải cho phép xác định từ kết thí nghiệm nén tĩnh.( lệch 9%) Kết luận: Vậy sức chịu tải cọc xác định theo tiêu cường độ đất gần với sức chịu tải cho phép xác định từ kết thí nghiệm nén tĩnh Trang 84 Chun đề móng GVHD: Trương Quang Thành MỤC 3: NGHIÊN CỨU SỰ THAY ĐỔI SỨC CHỊU TẢI CỌC THEO ĐIỀU KIỆN ĐẤT NỀNPHỤ THUỘC VÀO CHIỀU DÀI CỌC CẤM VÀO LỚP ĐẤT CHỊU LỰC -I Đối tượng nghiên cứu: Qua kết phân tích, nhận xét, đánh giá kết thí nghiệm mục 2; sức chịu tải cọc CT2 theo tiêu cường độ đất có kết gần với kết thí nhiệm Nên mục ta chọn cọc CT2 nghiên cứu thay đổi sức chịu tải cọc theo điều kiện đất phụ thuộc vào chiều dài cọc cắm vào lớp đất chịu lực II Nội dung nghiên cứu: Tương tự với cách tính sức chịu tải cọc theo tiêu cường độ đất phần trước, ta cho thay đổi chiều dài cọc cắm vào lớp đất chịu lực (gọi x) tính lại sức chịu tải cọc (QU) tương ứng với chiều dài x Giá trị x thay đổi phạm vi 24m lớp để đảm bảo lớp đất mũi cọc dày lớp đất mũi cọc, đất đủ khả chịu lực Bảng giá trị thay đổi chiều dài x ứng với sức chịu tải cọc : X(m) 0,9 1,5 2,5 10 15 20 24 Qu(T) 35,005 35,364 37,932 40,791 43,364 46,633 47,918 53,870 86,433 138,538 219,363 324,369 BIỂU ĐỒ QUAN HỆ X-QU Trang 85 Chun đề móng GVHD: Trương Quang Thành Từ biểu đồ quan hệ x-Qu ,vận dụng excel lập mối tương quan đại lượng, thể phương trình tương quan, đường hồi quy hệ số tương quan biểu đồ sau: BIỂU ĐỒ TƯƠNG QUAN III Nhận xét: Từ đồ thị ta thấy phương trình đồthị tương quan hàm nghịch biến Giai đoạn đầu sức chịu tải cọc chiều dài cọc cắm vào lớp chịu lực tỉ lệ thuận với có xu hướng đạt cực trị gần với giá trị x=24m tương ứng Qu=324.3685T Giai đoạn sau đồ thị có xu giảm dần, giá trị sức chịu tải cọc chiều dài cọc cắm vào lớp chịu lực tỉ lệ nghịch với Như ta thấy chiều dài cọc sức chịu tải giới hạn cọc tăng đến giá trị giới hạn.Theo nhiều tài liệu tham khảo độ sâu ngàm tối thiểu cần thiết ≥1m, chiều dài ngàm cọc giới hạn phụ thuộc vào lớp đất mũi cọc để đảm bảo khả chịu lực tốt cọc chịu tải sức kháng bên cọc huy động trước sau đạt cực đại, tiếp đến sức kháng mũi huy động theo Meyerhof sức chịu tải mũi cọc đất gia tăng theo chiều sâu chơn cọc đạt cực đại tỷ số Lb/B=(Dc/B)cr, tỉ số (Dc /B)cr tra theo đồ thị - hình 3.28 sách Châu Ngọc Ẩn: Trang 86 Chun đề móng GVHD: Trương Quang Thành Góc nội ma sát Từ cần xác định độ sâu ngàm cọc cần thiết, chiều dài cọc thực tế để tận dụng hết khả chịu tải cọc kiểm tra với giả thiết ban đầu, đảm bảo tính hợp lý kinh tế MỤC 4: KẾT LUẬN CHUNG Nền cọc có tính đồng thấp nên giá trị giới hạn khả chịu lực cọc Pgh (limit load) tính từ kết khảo sát địa chất cơng trình mang tính giả thiết Vì vậy, có thí nghiệm thử tải tĩnh cọc có kết luận đáng tin cậy Từ tập hợp P,S, ta phải thiết lập quan hệ khác (tất chứa S) để tìm Pgh – mục tiêu yếu thử tải tĩnh cọc Vì lẽ đó, khâu xử lý số liệu quan trọng, định chất lượng giá trị Pgh Nhưng có nhiều phương pháp xử lý số liệu nên ta cần vận dụng khéo léo quy luật biến dạng để đạt độ tin cao Ở đây, biến dạng cọc, mà cọc vật trung gian truyền lực Độ ổn định nền cọc đạt đến trạng thái giới hạn (TTGH thứ nhất) sớm so với trạng giới hạn khác - Hết - Trang 87