Lựa chọn thông số hợp lý của cọc hyper mega phù hợp với địa chất thành phố đà nẵng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG LÊ TRUNG HƢNG LỰA CHỌN THÔNG SỐ HỢP LÝ CỦA CỌC HYPER MEGA PHÙ HỢP VỚI ĐỊA CHẤT THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG Chun ngành: Kỹ thuật Xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp Mã số : 60.58.02.08 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng – Năm 2016 Cơng trình hồn thành ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS Lê Khánh Tồn Phản biện 1: TS Đặng Cơng Thuật Phản biện 2: TS Phạm Mỹ Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Kỹ thuật Xây dựng cơng trình dân dụng cơng nghiệp họp Đại học Đà Nẵng vào ngày 06 tháng 08 năm 2016 * Có thể tìm hiểu luận văn tại: Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Một vài năm tr lại đây, Việt N m đ cho ph p chuyển gi o công nghệ nghi n cứu ứng dụng thi t , thi công loại cọc mới, cọc Hyper -Meg , nh ng công nghệ cọc đại đ công ty J p n Pile ứng dụng rộng r i Nhật Bản V c bản, phư ng án móng cọc m sát, sử dụng cọc b tông li tâm dự ứng lực Tại thời điểm thi công hạ cọc, lỗ ho n tạo r nhờ thi t bị chuy n dụng phun đầy v xi măng hò trộn đ u với đất theo tỉ lệ định tùy thuộc vào cấu tạo đị chất n n y u cầu chịu tải củ cọc Cọc hạ chìm xuống hố ho n, neo gi cố định cho đ n hi v xi măng đất xung qu nh đóng rắn hồn tồn đạt cường độ đảm bảo cho cọc có chịu tải trọng tr n cơng trình truy n xuống Cọc Hyper-Meg ứng dụng cho móng củ cơng trình c o tầng Tại Nhật bản, người t đ ứng dụng cho cơng trình tr n tầng, chi u sâu hạ cọc tr n m, đường nh cọc đạt đ n Cọc Hyper-Meg đ đ ng triển h i ph tỉnh ph m Bắc N m củ Việt N m Tại Đà Nẵng, Cọc Hyper-Meg đ ứng dụng cho h i cơng trình: cơng trình hu hộ c o cấp Home tr n đường L Thường Kiệt với tầng Nghi n cứu ứng xử củ cọc, xác định thông số hợp l củ cọc như: đường nh, chi u dài, tỉ lệ v xi măng đất, phù hợp với u iện đị chất Việt N m, mà cụ thể u iện đị chất thành phố Đà Nẵng nh m gi p cho chủ đầu tư, đ n vị tư vấn thi t có nhìn t ng qu n v cọc Hyper-Meg , t quy t định lự chọn phư ng án móng cọc hợp l cho cơng trình, đ tài có t nh thi t thực, m ng nghĩ ho học thực tiễn Mục tiêu nghiên cứu đề tài - Nghi n cứu ứng xử củ cọc Hyper-Meg hi chịu tải trọng t tr n cơng trình truy n xuống; - Nghi n cứu ứng xử củ cọc Hyper-Meg thông số: Đường hi th y đ i nh cọc xi măng đất tư ng ứng với cọc b tông ly tâm; hệ số m rộng mũi cọc; Hệ số m sát  gi cọc n n đất; chi u dài cọc m rộng; Chi u dày cường độ háng n n củ v xi măng đất sức chịu tải củ cọc nh m lự chọn hợp l thông số thi t Đối tƣ ng ph m vi nghiên cứu - t c u Cọc Hyper - Mega v cứu: Nghi n cứu cọc Hyper - Meg giới hạn u iện đị chất củ cơng trình cụ thể thành phố Đà Nẵng Phƣơng pháp nghiên cứu - Nghi n cứu l thuy t: Tìm hiểu tài liệu, mơ hình t nh toán cọc Hyper - Meg tài liệu chuy n hảo; - Nghi n cứu ứng dụng phần m m chuy n dụng để hảo sát ứng xử củ cọc Hyper-Mega - Áp dụng t nh toán tr n cơng trình thực Cấu tr c luận văn M đầu: Chư ng : T ng qu n v thi t thi công cọc Hyper-Mega Chư ng : C s l thuy t t nh toán cọc Hyper-Mega Chư ng : Lự chọn thông số hợp l củ cọc Hyper-Mega K t luận i n nghị Tài liệu th m hảo CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG CỌC HYPER-MEGA 1.1 TỔNG QUAN VỀ CỌC HYPER-MEGA 1.1.1 Tổng quan cọc bê tông ly tâm dự ứng lực Cọc b tông ly tâm ứng suất trước với công nghệ ch tạo t Nhật Bản Cọc Hyper-Meg đ đ ng triển h i ph Bắc ph N m tỉnh nước t dần th y th cho cọc vuông ti t diện đặc hông ứng suất trước truy n thống nh ng ưu điểm vượt trội củ như: giảm trọng lượng b tông, giảm tối đ lượng cốt th p mà đảm bảo chịu lực củ cọc, chịu tải trọng tốt, t nứt, chống thấm chống ăn mòn cốt th p tốt, dễ thi công Tại Đà Nẵng, Cọc Hyper-Meg đ ứng dụng cho h i cơng trình: Khu hộ c o cấp -Home tr n đường L Thường Kiệt với với tầng; dự án Bệnh viện - Bộ Công n, Quận S n Trà tầng 1.1.2 Ƣu điểm cọc bê tông ly tâm ứng suất trƣớc Giảm ti t diện cọc tăng sức chịu tải củ cọc theo vật liệu; Cọc có chống nứt, chống uốn c o, chống ăn mòn môi trường xâm thực c o 1.1.3 Nhƣ c điểm Do cọc sản xuất theo công nghệ ly tâm, p, bảo dưỡng h i nước, chi ph đầu tư dây chuy n sản xuất, lắp đặt thi t bị lớn, ỹ thuật ch tạo phức tạp đòi hỏi đội ngũ ỹ thuật phải lành ngh , với chi u dài cọc lớn gây hó hăn cho cẩu lắp, x p ho vận chuyển 1.2 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG CỌC HYPER-MEGA 1.2.1 Công nghệ thi công cọc Hyper-Mega V c bản, phư ng án móng cọc m sát, dùng cọc b tông li tâm ứng suất trước, gồm cọc tr n cọc có đốt nối lại với nh u để làm tăng lực m sát tăng chịu lực Nhưng biện pháp hạ cọc b o gồm nhi u công đoạn hác nh u Đầu ti n ho n tạo lỗ, ti p theo b m v xi măng theo tỉ lệ th ch hợp trộn đ u với đất lỗ ho n, s u thả xo y p cọc xuống hố ho n, neo gi cọc 1.2.2 Quy trình thi cơng a Cơng tác chuẩn bị thi cơng bao gồm bước sau b Trình tự thi công + Cẩu hạ cọc iểm tr cọc công trường; Định vị tim cọc; Kho n tạo lỗ; Chèn v hông cọc mũi cọc Hạ cọc BTCT vào lỗ khoan Q trình thi cơng tóm tắt Hì 1.19 Tó tắt q trì hình t cô cọc [1] 1.3 KẾT LUẬN CHƢƠNG Công nghệ thi công cọc Hyper - Meg với việc sử dụng cọc b tơng ly tâm ứng suất trước, có phần m rộng mũi cọc làm tăng sức chịu tải cọc, đư vào lỗ ho n đ lấp đầy hỗn hợp v xi măng đất Công nghệ thi công tư ng th ch với i u iện đị chất, đị tầng, giảm thiểu ảnh hư ng mơi trường cơng trình lân cận Hiện n y Việt N m, v thi t công nghệ thi công đ u phụ thuộc vào ti u chuẩn chuyển gi o t ph công ty J p n Pile Trong phần nghi n cứu ti p theo củ luận văn này, cơng trình nhà nhi u tầng đ thi t thi công với công nghệ cọc Hyper-Meg sử dụng v dụ minh họ thực t , Việc nhi n cứu ứng xử củ cọc, xác định thông số hợp l củ cọc như: đường nh, chi u dài, tỉ lệ v xi măng đất, phù hợp với u iện đị chất Việt N m, mà cụ thể u iện đị chất thành phố Đà Nẵng nh m gi p cho chủ đầu tư, đ n vị tư vấn thi t nhìn t ng qu n v cọc Hyper-Meg , t có quy t định lự chọn phư ng án móng cọc hợp l cho cơng trình CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN THI CƠNG VÀ NGHIỆM THU CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP THÔNG THƢỜNG VÀ CỌC HYPER-MEGA 2.1 MĨNG CỌC BÊ TƠNG CỐT THÉP THƢỜNG: TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ TCVN 10304-2014 [3] 2.1.1 Những nguyên tắc chung 2.1.2 Những dẫn tính tốn 2.1.3 Thiết kế móng cọc * Xác định sức chịu tải củ cọc theo ti u c l đất, đá + Sức chịu tải củ cọc chống: Rc,u = c qb Ab (2.6) + Sức chịu tải củ cọc treo loại: Rc,u = c (cq qb Ab + ucf fi li) + Sức chịu tải trọng (2.7) o Rt,u, t nh b ng N, củ cọc treo, ể cọc ống có lõi đất, hạ b ng phư ng pháp đóng p, xác định theo công thức: Rt,u = cucf fi li * Xác định sức chịu tải củ cọc theo (2.8) t th nghiệm trường: Sức chịu tải củ cọc xác định trường theo phư ng pháp th nghiệm thử cọc b ng tải tĩnh, th nghiệm thử cọc b ng tải động th nghiệm xuy n đất * Tính tốn cọc móng cọc theo bi n dạng: T nh toán độ l n củ móng cọc (theo trạng thái giới hạn thứ h i) cho ph p thực với s đồ t nh tốn dự tr n mơ hình n n bi n dạng n t nh, phải thỏ m n u iện : Đối với cọc chịu n n: Nc, d  Đối với cọc chịu o: Nt ,d  R 0 Rcd ; Rc , d  c , k n k (2.19) R 0 Rt ,d ; Rt ,d  t ,k n k (2.20) Độ l n t nh tốn củ móng cọc hơng vượt giới hạn theo u iện: S ≤ Sgh 2.2 CỌC HYPER-MEGA: TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CỌC BÊ TÔNG LY TÂM ULT THEO TCVN 7888:2014 2.2.1 Phân lo i Theo chủng loại m lượng c l ; Theo hình dạng hiệu sản phẩm; Theo ti u chất ch thước đường nh 2.2.2 Hình d ng kích thƣớc kí hiệu Hình dạng, ch thước c bản: - Cọc PC, PHC có hình trụ tròn rỗng ch thước c thể tr n Hình Ch dẫn: L - C ều dà cọc; t - C ều dày t D - Đường Hì cọc; CTb - Mũ cọc oặc đầu nh cọc; CTa - đầu cọc đầu mối nối; 2.1 Cọc b tô ly tâ lực tr ớc C, HC [4] - Cọc NPH có đốt tr n thân cọc, ti t diện cắt ng ng m rộng vị tr đốt ch thước c thể Hình Ch dẫn; L - Chi u dài cọc; Dk - Đường D - Đường t - Chi u dày thành cọc; nh cọc; nh đốt cọc; a, b, c, d-Các ch thước củ đốt cọc; Khoảng cách gi Hì 2.2 Cọc b tơ tâm đốt m lực tr ớc Nodular (NPH) [4] 2.2.3 Yêu cầu kĩ thuật Y u cầu v vật liệu; Y u cầu v b tông; Y u cầu v thước mức s i lệch ch ch thước; Yêu cầu ứng suất h u hiệu củ cọc; Y u cầu độ b n thân cọc; Y u cầu củ mối nối: 2.2.4 Thiết kế cọc bê tông ly tâm ứng suất trƣớc: a Tiết diện vật liệu cọc Ti t diện cọc b tông ly tâm ứng suất trước mô tả Hình 2.3 Hì 2.3 T ết d ệ cọc b tô ly tâ suất tr ớc [4] b Tính tốn cọc Ứng suất căng b n đầu củ th p chủ pi (MP ) quy đinh:   pi  0,8 py    pi  0,7 pu (2.21) [4] Ứng suất căng t nh toán củ th p pt (MPa):  pt k (1  ) pi  A  n '( p ) Ao (2.22) [4] Ứng suất tác dụng vào b tông cpt (MPa):  cpt  ( pt  Ap ) Ao ( MPa) (2.23) [4] T n thất ứng suất li n qu n đ n tượng t bi n co ngót: 10 Tính tốn chịu o củ cọc: Ts   ce  Ao (2.32) [4] c Tính tốn sức chịu tải cọc + S c c ịu tả cọc t eo vật l ệu xác định theo công thức củ Nhật Bản [ ] s u: Sức chịu tải dài hạn củ cọc: PaL  ( cu -  ce ) Ac (kN ) Sức chịu tải ngắn hạn củ cọc: PaS  ( cu -  ce ) Ac (kN ) + S c c ịu tả cọc t eo đất ề : Đối với cọc b tông ly tâm thi công theo phư ng pháp Hyper-Meg có hơng sử dụng cọc Nodul r m rộng chân cọc Công thức xác định sức chịu tải t nh toán cho cọc xác định b ng công thức s u: Ru   N AP  (  N s Ls   qu Lc )  (kN) (2.35) [1] s Sức chịu tải củ cọc phần mũi m rộng:  Pp  Ppf  Ppp  b    p   f  a  c  q p  Pp / Ap ; q pp  Ppp / Ap (2.37) [1] 2.3 GIỚI THIỆU CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN CỦA PHẦN MỀM ABAQUS ỨNG DỤNG ĐỂ NGHIÊN CỨU ỨNG XỬ CỦA CỌC HYPER-MEGA 2.3.1 Tổng quan ABAQUS 2.3.2 Các bƣớc giả lập toán chƣơng trình ABAQUS/CAE 11 2.4 KẾT LUẬN CHƢƠNG Chư ng đ giới thiệu ti u chuẩn thi t củ loại cọc: cọc Hyper-Mega theo TCVN 7888 - 2014 cọc b tông cốt th p đ c sẵn TCVN 10304: 2014 Hiện n y Việt N m, cọc Hyper-Mega v thi t công nghệ thi công đ u phụ thuộc vào ti u chuẩn chuyển gi o t ph công ty J p n Pile Mặc dù năm ti u chuẩn TCVN - , Nhà nước đ b n hành li n qu n đ n cọc b tông ly tâm ứng lực trước, ti u chuẩn tập trung vào c s t nh toán chịu lực th nghiệm iểm tr cọc b tông ly tâm ứng lực trước, nhi n việc thi t thi công n y thuộc độc quy n củ nhà cung cấp Để xác định thông số hợp l củ cọc như: đường chi u dài, tỉ lệ v xi măng đất, nội dung nh, chư ng , tác giả ti n hành t nh toán sức chịu tải củ cọc theo công thức củ Nhật Bản K t t nh toán so sánh với t th nghiệm PDA tư ng ứng với cọc sử dụng phần m m Ab qus để mô làm việc củ cọc Hyper-Meg nh m đánh giá độ tin cậy củ th nghiệm t t t nh tốn b ng cơng thức thực nghiệm đ xuất t J p n Pile c s cho việc đ xuất thông số hợp l hi thi t cọc Hyper-Mega CHƢƠNG LỰA CHỌN THÔNG SỐ HỢP LÝ CỦA CỌC HYPER-MEGA 3.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Như đ giới thiệu chư ng , cọc Hyper-Meg thực chất cọc b tông li tâm ứng lực trước thi công theo phư ng pháp 12 Hyper-Meg b ng cách “nh ng” cọc b tông li tâm ứng lực trước vào hỗn hợp v xi măng đất thi công tư ng tự việc thi công cọc xi măng đất Nh ng thông số ảnh hư ng đ n sức chịu tải củ loại cọc gồm nhi u đại lượng hác nh u Trong huôn h luận văn, tác giả sử dụng phần m m Ab qus để mô làm việc củ cọc Hyper-Meg hảo sát ảnh hư ng củ số thông số đ n sức chịu tải củ cọc Các thông số hảo sát đ xuất gồm: - Tỉ lệ xi măng/đất n n - Đường nh cọc xi măng đất tư ng ứng với đường nh củ cọc b tông li tâm Đại lượng hệ số m sát thành  hảo sát để đánh giá sức chịu tải củ cọc theo thông số đường - Theo cấu tạo cọc đường nh đoạn m rộng (được biểu diễn qu hệ số m rộng mũi cọc -  tỉ số gi rộng đường nh cọc đường nh đoạn m nh cọc), chi u dài đoạn m rộng - Mũi cọc đặt lớp đất có chịu lực định Thơng số cường độ đất n n mũi cọc hảo sát chi ti t để đánh giá sức chịu tải củ cọc Hyper-Meg , c s để thi t quy t định độ sâu đặt mũi cọc ứng với t ng u iện đị chất cụ thể củ cơng trình Trong giới hạn củ đ tài li n qu n đ n đị chất n n cơng trình thành phố Đà Nẵng, nghi n cứu sử dụng thơng số đị chất củ cơng trình chung cư c o cấp -Home Đà Nẵng 3.2 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH Dự án hộ -Home, cơng trình dân dụng cấp I, xây dựng gồm: tầng, đó: tầng n i, tầng lửng tầng hầm Diện t ch đất dự án: 4105 m , t ng diện t ch sàn xây dựng: 78.000 m2, t ng số hộ: 13 3.3 CÁC THÔNG SỐ CỌC HYPER-MEGA 3.3.1 Thông số cọc bê tông li tâm Cơng trình sử dụng cọc Hyper-Meg gồm h i đoạn hác nh u: cọc tr n cọc Nodul r Trong nghi n cứu sử dụng thông số củ cọc th nghiệm làm c s để so sánh gi t nh tốn b ng cơng thức theo Ti u chuẩn Nhật Bản, mô b ng phần m m Ab qus t th nghiệm PDA trường củ cọc Cọc b tông li tâm ứng suất trước theo thi t gồm đoạn Hình Đoạn Nudolar, D800-600; L=7000 đoạn D800A; L=33000 100 100 100 900 800 800 600 1050 100 Đoạn ĐK khoan mở rộng De=1050; Lkhoan=14000 500 Hỡ Đoạn ĐK khoan th-ờng D900; L=26000 3.2 Cấu t o cọc Hyper-Mega 3.3.2 Thông số lỗ khoan cọc Đường đoạn nh nh lỗ ho n đoạn hông m rộng , chi u dài m Đoạn m rộng thân cọc có chi u dài 4m, đường m đoạn mũi cọc dài m có đường ) T ng chi u dài lỗ ho n nh (xem Hình m 3.3.3 Thơng số địa chất lỗ khoan Hồ s hảo sát địa chất gồm nhi u lỗ khoan Trong nghiên cứu sử dụng thông số địa chất lỗ ho n HK giới thiệu Bảng 3.1 Mặt cắt địa chất lỗ ho n HK biểu diễn Hình 3.3 3.3.4 Kết thí nghiệm PDA K t thu trường phân t ch b ng phần 14 m m CAPWAP cho gồm t v chịu tải tĩnh củ cọc b o thành phần sức háng m sát sức háng mũi cọc Bảng Bả 3.3 Tổ p s c c ịu tả cọc [7] T ng sức chịu Sức chịu m Sức chống tải Ru (tấn) sát Rs (tấn) mũi Rb (tấn) PB61 765.8 592.3 173.5 PC79 751.0 579.1 171.9 PC106 772.5 596.1 176.3 PA ’ 813.7 627.7 186.0 PA ’ 763.1 580.8 182.3 PA36 758.0 569.3 188.7 PA 7’ 782.3 589.0 193.3 PA39 777.2 600.3 176.9 PA135 760.4 574.6 185.8 STT T n cọc K t luận: Sức chịu tải củ cọc th nghiệm đ u nhỏ h n tấn; Phạm vi sức chịu tải củ cọc đại trà hoảng t đ n tấn 3.4 TÍNH TỐN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO VẬT LIỆU VÀ THEO ĐẤT NỀN (theo công thức Nhật Bản) Trước hi hảo sát thông số củ cọc Hyper-Meg b ng phần m m Ab qus, tác giả ti n hành t nh toán sức chịu tải củ cọc theo công thức củ Nhật Bản đ giới thiệu chi ti t chư ng K t t nh toán so sánh với t th nghiệm PDA tư ng ứng với cọc nh m đánh giá độ tin cậy củ t th nghiệm t t nh tốn b ng cơng thức thực nghiệm đ xuất 15 t J p n Pile Sử dụng thông số đị chất n n củ hố ho n HK cơng trình F-Home Đà Nẵng để nghi n cứu 3.4.1 Sức chịu tải cọc theo vật liệu Sức chịu tải củ cọc theo vật liệu xác định theo công thức s u: Sức chịu tải dài hạn củ cọc: PaL  ( cu   ce ) Ac (kN)  85 - 4,32   273,6 103  5519 103 N  5519( kN ) Sức chịu tải ngắn hạn củ cọc: Pas  ( cu  ce ) Ac (kN)  85 - 4,32   273,6 103  11037 103 N  11037( kN ) 3.4.2 Sức chịu tải cọc theo đất Sức chịu tải cho phư ng án cọc b tông ly tâm ứng suất trước có m rộng mũi cọc cho cơng trình nhà -Home có số liệu thi t Hình Sức chịu tải đứng củ cọc theo đất n n xác định: Ru   NAP  ( N s Ls   qu Lc )  (kN) Sức chịu tải củ cọc theo đất n n trường hợp dùng cọc Nodul r pile có m rộng mũi, với hệ số m rộng mũi ω = , Pms = 3.006,36 + 3.286,01 = 6.292,37 (kN) Sức chịu tải d nh nghĩ củ cọc là: R  Pms  Pmc  6.292,37  6.601,54  12.893,91(kN ) Sức chịu tải t nh toán củ cọc là: Ru  R 12.893,91   4.297,97(kN ) s là: 16 K t luận: Với u iện đị chất lỗ ho n HK , sử dụng cọc Hyper-Meg r có đường tải t nh tốn nh có m rộng mũi sức chịu 7, 7( N) h y cọc đại trà hoảng t (tấn) nhỏ h n sức chịu tải củ đ n (theo bảng 3.3) 3.4.3 Khảo sát sức chịu tải cọc theo thông số mở rộng mũi cọc Như đ định nghĩ chư ng , việc m rộng mũi cọc đoạn cọc Nodul r mũi cọc đặc trưng b i hệ số m rộng mũi cọc ω Theo quy định củ nhà cung cấp thi t thi công cọc Hyper-Meg , hệ số m rộng mũi cọc ω th y đ i đoạn   2 Dưới ti n hành hảo sát sức chịu tải củ cọc theo th y đ i ω K t t ng hợp bảng s u: Bảng 3.7 S c chịu tải tính tốn cọc (đơ vị:kN) ω 1,1 1,2 1,3 1,4 Sức háng b n 2.097,46 2.168,07 2.238,64 2.309,25 2.379,82 Sức háng mũi 1.657,92 1.888,47 2.127,61 2.375,00 2.630,37 T ng cộng 3.755,38 4.056,54 4.366,25 4.684,25 5.010,19 ω 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 Sức háng b n 2.450,43 2.521,00 2.591,62 2.662,19 2.732,80 2.803,37 Sức háng mũi 2.893,37 3.163,76 3.441,29 3.725,75 4.016,94 4.314,71 T ng cộng 5.343,81 5.684,77 6.032,91 6.387,93 6.749,74 7.118,08 3.5 KHẢO SÁT ỨNG XỬ CỦA CỌC HYPER-MEGA BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS 3.5.1 Mô tả thông số đầu vào a Thông số đất: b Thông số cọc: 17 c Thông số lỗ khoan: d Thông số vữa xi măng đất: 3.5.2 Mô hình hóa cọc Hyper-Mega Abaqus a Đất nền: b Lớp vữa xung quanh cọc cọc hyper-mega: 3.5.3 Khảo sát ảnh hƣởng thông số đến ứng xử cọc a Khảo sát ứng xử cọc thay đổi tham số đường kính cọc, hệ số mở rộng mũi cọc cường độ đất mũi cọc K t khảo sát cho thấy với tăng đường kính cọc bên cạnh tăng cường độ n n sức háng mũi cọc tăng hơng đ u cho loại đường kính cọc đường kính cọc đ xuất để phù hợp cho sử dụng thi t k móng nhà cao tầng D≥ mm V th y đ i hệ số m rộng mũi cọc : K t cho thấy, ω tăng sức háng mũi tăng, tăng nh nh t ω= , ÷ ,4 tăng chậm ω> ,4 nguy n nhân phạm vi ảnh hư ng cọc đ n b rộng vùng m rộng mũi cọc Do thi t k cọc có m rộng mũi lấy ω= ,4 b Khảo sát ứng xử cọc thay đổi tham số đường kính cọc, loại đất mũi cọc hệ số ma sát  cọc đất Các biểu đồ cho thấy cách rõ ràng h n: hi tăng hệ số m sát =0,15 , tư ng ứng với t ng đường nh cọc sức háng b n tăng gần n t nh Khi tăng hệ số m sát =0,350,55 tư ng ứng với t ng đường nh cọc sức háng b n tăng nh nh, biểu đồ có điểm g y qu n sát rõ ràng Như đ lập luận ph tr n, với u iện đị chất Đà Nẵng (hố ho n HK ), phân t ch số cho trường hợp cọc li tâm có đường nh mm so sánh với t 18 th nghiệm PDA, hệ số lấy hoảng β= , ÷ ,4 Như vậy, sức háng b n củ cọc phụ thuộc vào đường chất lượng m sát gi là, hi tăng mác v cọc v nh cọc v n n đất xung qu nh Vấn đ đặt r xi măng đất, h y nói cách hác tăng tỉ lệ xi măng/đất có gi p cho việc tăng hệ số m sát thành - tăng m sát thành l n h y hông? Y u tố tăng tỉ lệ xi măng /đất ảnh hư ng đ n hiệu inh t (tốn xi măng h n), ảnh hư ng đ n ti n độ thi công (tốn thời gi n h n), tăng d nh bám củ cọc b tông li tâm cọc v  tăng sức chịu tải củ cọc theo vật liệu c Khảo sát ứng xử cọc thay đổi tham số hệ số mở rộng mũi cọc, chiều dài đoạn mở rộng hệ số ma sát thành - Khi hệ số m sát β tăng, ứng với chi u dài đoạn m rộng tăng sức kháng bên cọc thuộc đoạn m rộng tăng (cho tất đường kính cọc) Hình đ n Hình 3.24 cho thấy khoảng chi u dài đoạn m rộng L=(25)m, sức kháng bên cọc (ma sát b n) đoạn m rộng tăng gần n tính Xét theo giá trị tư ng đối cho thấy, hệ số m sát thành β c o tốc độ tăng ma sát thành phần cọc m rộng lớn ngược lại - Khi chi u dài đoạn m rộng L=(5  )m tư ng ứng với t ng đường kính cọc, t ng hệ số m rộng sức kháng b n tăng nh nh h n d Khảo sát ảnh hưởng chiều dày cường độ kháng nén vữa xi măng đất sức chịu tải cọc Trong khảo sát thực mơ hình cọc hypermeg có đường kính  với hệ số m rộng đầu cọc  = 1,2 Việc khảo sát thực b ng cách tăng chi u dày lớp v a bao quanh cọc Hyper-Mega t mm đ n 80mm với bước tăng mm K t cho thấy hi tăng b dày lớp v a thi sức chịu tải cọc tăng hông 19 đáng ể Đi u cho thấy b dày lớp v a khơng có ảnh hư ng lớn đ n sức chịu tải cọc Trong thi t k để đảm bảo v mặt cấu tạo đảm bảo v mặt kinh t b dày lớp v chọn mm để thi t k hợp lý Một khảo sát hác th y đ i cường độ kháng nén v a xi măng đất sức chịu tải cọc T cường độ kháng nén v xi măng ch ng t xác định tỷ lệ/hàm lượng xi măng hỗn hợp xi măng đất thông qua quan hệ cho Hình 3.9 T k t phân tích thấy r ng việc th t k cấp phối mác v a việc thi công cọc hyper-meg chia làm hai cấp phối khác Việc thi t k mác v xi măng đất tốt h n dùng để thi cơng đoạn cọc nodul r đ phân t ch ứng suất tập trung vỏ lớp v a bao Một thi t k mác v đoạn nodular lớn xi măng đất thấp h n dùng để thi công đoạn cọc tr n nh m để mang lại hiệu kinh t trình thực dự án Nhưng đảm bảo v khả chịu lực v mặt vật liệu cọc 3.6 KẾT LUẬN CHƢƠNG Chư ng đ ti n hành khảo sát ứng xử cọc Hyper-Mega chịu tác dụng tải trọng t cơng trình truy n xuống có th y đ i thơng số như: đường kính cọc bê tơng li tâm ứng suất trước; cường độ đất n n mũi cọc; hệ số m sát thành tư ng ứng với ma sát xung quanh cọc với n n đất; hệ số m rộng mũi cọc; chi u dài đường đ n cường độ v nh đoạn m rộng; tỉ lệ xi măng/đất liên quan xi măng đất K t khảo sát cho thấy: Cường độ đất n n mũi cọc có ảnh hư ng lớn đ n sức chịu tải cọc Cùng loại đất, cường độ đất n n mũi cọc cao, 20 sức háng mũi cọc c o, nghĩ sức chịu tải cọc c o Đặc biệt, trường hợp có m rộng mũi cọc, sức kháng bên sức háng mũi cọc tăng hi cường độ đất n n mũi cọc tăng Sự tăng sức chịu tải cọc theo cường độ đất n n rõ rệt ứng với đường kính cọc t 800 tr lên Như việc lựa chọn lớp đất n i đặt mũi cọc có nghĩ qu n trọng có ảnh hư ng đ n sức chịu tải cọc Ngoài việc lựa chọn loại đất tốt, cần qu n tâm đ n cường độ loại đất n i đặt mũi cọc Hệ số m rộng mũi cọc ω, đại lượng khơng thứ ngun tính b ng tỉ số gi đường kính phần lỗ khoan m rộng đoạn mũi cọc đường kính lỗ kho n thơng thường, khảo sát cho thấy: cọc có ω lớn, sức chịu tải cọc tăng Giới hạn th y đ i ω quy định khoảng ≤ ω ≤2, khoảng nhận thấy, ω ≥ sức chịu tải tăng l n rõ rệt K t luận cho thấy, thi t k , n u tăng chi u sâu hay đường kính cọc, hay sử dụng phư ng án cọc chống cần m rộng mũi cọc để tăng hiệu sức chịu tải cho cọc Chi u dài đoạn m rộng mũi cọc có ảnh hư ng lớn đ n sức kháng bên củ đoạn m rộng mũi cọc Chi u dài lớn, sức chịu tải cọc tăng Khảo sát với hệ số ma sát thành khác cho thấy: hệ số ma sát thành lớn (ứng với ma sát gi a cọc n n đất lớn) sức chịu tải cọc tăng Như với hệ số ma sát thành nh u, hi tăng hệ số m rộng mũi cọc chi u dài đoạn m rộng, sức chịu tải cọc tăng Đi u cho thấy, nh ng trường hợp cụ thể, tăng chi u sâu cọc m rộng mũi cọc tăng chi u dài đoạn m rộng Chi u dài đoạn m rộng nên lớn h n b ng chi u dài đoạn cọc có đốt Nodul r để tận dụng tối đ hiệu chịu lực củ đoạn cọc 21 Tăng đường kính lỗ ho n, đồng nghĩ với với việc tăng hệ số ma sát thành cọc với n n đất xung qu nh Đường kính lỗ khoan phụ thuộc cào đường kính cọc bê tông li tâm Nghiên cứu sử dụng thông số quy định b i J p n Pile [ ] đường kính lỗ khoan = đường kính cọc bê tơng li tâm + 10cm Hệ số m sát thành β cọc khảo sát với giá trị d o động xung quanh giá trị cọc thí nghiệm K t thí nghiệm cho thấy hệ số m sát thành tăng sức chịu tải cọc tăng Tăng hệ số ma sát b ng cách tăng đường kính cọc, tăng dính bám v xi măng đất với n n đất Mối quan hệ gi a hệ số m sát thành β với thơng số đường kính cọc v , cường độ v xi măng đất s u hi đạt cường độ thi t k cần nghiên cứu sâu để thấy ảnh hư ng tham số đ n sức kháng bên cọc 22 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Luận văn đ cung cấp nhìn t ng qu n v cọc công nghệ thi công cọc theo phư ng pháp Hyper-Meg , công nghệ thi công cọc củ Nhật Bản đư vào sử dụng Việt N m vài năm tr lại Quy trình thi t loại cọc nhà cung cấp công nghệ thực với việc áp dụng công thức, ti u chuẩn củ Nhật Bản Các hệ số inh nghiệm cơng thức t nh tốn sức chịu tải củ cọc Hyper-Meg lấy t t thực nghiệm nhi u loại n n đất hác nh u củ Nhật Bản, thực t chư hoàn toàn phản ánh đ ng u iện đị chất củ Việt N m nói chung Đà Nẵng nói ri ng Do hi áp dụng t nh tốn sức chịu tải củ cọc nh ng s i lệch định gi thông số thi t thông số thu t th nghiệm thực t trường Luận văn đ ti n hành theo h i bước: Khảo sát tính tốn theo cơng thức thực nghiệm nhà cung cấp đ nghị so sánh với t th nghiệm, áp dụng u iện đị chất thành phố Đà Nẵng K t t nh toán cho thấy, hi chư x t đ n hệ số n toàn lớn h n t th nghiệm PDA trường xấp xỉ Khảo sát ảnh hư ng củ thông số: đường lần nh cọc b tông li tâm, hệ số chi u dài đoạn m rộng mũi cọc, cường độ đất n n mũi cọc ảnh hư ng củ hệ số m sát thành đ n sức chịu tải củ cọc b ng phần m m Ab qus cho thấy r ng thông số tr n đ u ảnh hư ng đáng ể đ n sức chịu tải củ cọc Các t luận r t r t nghi n cứu: - Cường độ củ đất n n mũi cọc có ảnh hư ng đ n sức chịu tải củ cọc, hi thi t cần ch lự chọn lớp đất hợp l để đặt 23 mũi cọc Có thể đặt mũi cọc n n đất có cường độ c o đất s t cứng h y đất cát H i loại đất đ u có u iện đị chất Đà nẵng, cụ thể cơng trình chung cư -Home - Việc m rộng mũi cọc làm gi p tăng đáng ể sức háng mũi, qu tăng sức chịu tải củ cọc Khảo sát cho thấy, hi m rộng mũi cọc đồng thời đảm bảo hợp l chi u dài đoạn m rộng chịu tải mũi cọc tăng t , đ n , lần so với việc hông m rộng mũi cọc K t phân t ch cho thấy sức háng mũi phụ thuộc vào cường độ v xi măng đất mũi cọc, b rộng vùng m rộng củ mũi cọc, chi u dài đoạn m rộng mũi cọc, lớp đất mà mũi cọc tự vào Do đó, tùy vào y u cầu sức chịu tải củ cọc mà t u chỉnh thông số v tỉ lệ xi măng/đất, đường nh cọc, ch thước m rộng mũi để sức chịu tải củ cọc theo đất n n hông ch nh lệch nhi u so với chịu tải củ cọc theo vật li u nh m ti t iệm vật liệu thời gi n thi công cọc - Sức háng b n củ cọc phụ thuộc vào diện t ch ti p x c gi cọc với n n đất biểu diễn qu hệ số m sát β, ngồi r phụ thuộc vào chi u dài đoạn m rộng mũi cọc hệ số m rộng mũi cọc Với u iện đị chất Đà Nẵng hệ số m sát lấy β= , β= , ÷ , ÷ ,4 t phân t ch số hi cọc qu đất cát hi cọc qu đất y u Đối với u iện n n đất Đà Nẵng (mà cụ thể -Home) chi u dài đoạn cọc m rộng huy n cáo lấy t L= ÷4m hợp l Khi chi u dài đoạn m rộng mũi cọc lớn h n đoạn đ nghị, gi p tăng sức chịu tải củ cọc mạnh gây hó hăn cho việc thi công, hi ho vào lớp đất đá cứng Kiến nghị Luận văn đ trình bày quy trình t nh tốn thi cơng cọc theo 24 phư ng pháp Hyper-Meg phân t ch số ảnh hư ng th m số đ n chịu tải củ cọc với u iện n n đất Đà Nẵng K t phân t ch áp dụng cho việc t nh tốn thi t cọc với n n đất Đà Nẵng n n đất tư ng tự Tuy nhi n cần m rộng b sung th m nghi n cứu cụ thể s u để làm rõ h n ảnh hư ng củ thông số đ n sức chịu tải củ cọc: - Nghi n cứu t nh toán nhi u dạng tải trọng hác nh u tác dụng vào cọc - Nghi n cứu t nh toán cọc với nhi u đị chất hác nh u củ thành phố Đà Nẵng ... XỬ CỦA CỌC HYPER- MEGA BẰNG PHẦN MỀM ABAQUS 3.5.1 Mô tả thông số đầu vào a Thông số đất: b Thông số cọc: 17 c Thông số lỗ khoan: d Thông số vữa xi măng đất: 3.5.2 Mô hình hóa cọc Hyper- Mega Abaqus... cọc Hyper- Mega Chư ng : C s l thuy t t nh toán cọc Hyper- Mega Chư ng : Lự chọn thông số hợp l củ cọc Hyper- Mega K t luận i n nghị Tài liệu th m hảo CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG CỌC HYPER- MEGA. .. hộ: 13 3.3 CÁC THÔNG SỐ CỌC HYPER- MEGA 3.3.1 Thông số cọc bê tông li tâm Cơng trình sử dụng cọc Hyper- Meg gồm h i đoạn hác nh u: cọc tr n cọc Nodul r Trong nghi n cứu sử dụng thông số củ cọc