Nghiên cứu phương pháp thực tế tính toán ổn định và biến dạng công trình nhà từ 3 đến 6 tầng trên móng cọc bê tông cốt thép tiết diện nhỏ trong điều kiện đất yếu khu vực đồng bằng sông cửu long

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - - NGUYỄN ĐĂNG KHOA NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP THỰC TẾ TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH NHÀ TỪ ĐẾN TẦNG TRÊN MÓNG CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP TIẾT DIỆN NHỎ TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG CHUYÊN NGÀNH : CÔNG TRÌNH TRÊN ĐẤT YẾU MÃ SỐ NGÀNH : 31 10 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Tháng - 2003 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc  NHIỆÄM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : NGUYỄN ĐĂNG KHOA Ngày sinh : 22 / 03 / 1976 Chuyên ngành : Công Trình Trên Đất Yếu Phái : Nam Nơi sinh : Tp Hồ Chí Minh Mã số ngành : 31.10.02 I TÊN ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP THỰC TẾ TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH NHÀ ĐẾN TẦNG TRÊN MÓNG CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP TIẾT DIỆN NHỎ TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG” II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nhiệm vụ: Nghiên cứu phương pháp thực tế tính toán ổn định biến dạng công trình nhà từ đến tầng móng cọc bê tông cốt thép tiết diện nhỏ điều kiện đất yếu khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long Nội dung: PHẦN I: TỔNG QUAN Chương 1: Nghiên cứu tổng quan phương pháp tính toán ổn định biến dạng công trình nhà từ đến tầng móng cọc bê tông cốt thép tiết diện nhỏ điều kiện đất yếu PHẦN II: NGHIÊN CỨU ĐI SÂU PHÁT TRIỂN Chương 2: Nghiên cứu trình thành tạo đất yếu khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long Thành phố Hồ Chí Minh Chương 3: Nghiên cứu cấu tạo móng cọc bê tông cốt thép tiết diện nhỏ để xử lý đất yếu cho công trình nhà từ đến tầng Chương 4: Nghiên cứu phương pháp tính toán ổn định biến dạng công trình nhà từ đến tầng móng cọc bê tông cốt thép tiết diện nhỏ Chương 5: Tính toán ứng dụng cho công trình thực tế PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Chương 6: Nhận xét, kết luận kiến nghị III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 28-12-2003 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 05-9-2003 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS LÊ BÁ KHÁNH - GS TSKH LÊ BÁ LƯƠNG CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM NGÀNH BỘ MÔN QUẢN LÝ NGÀNH TS LÊ BÁ KHÁNH GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG GS.TSKH LÊ BÁ LƯƠNG TH.S VÕ PHÁN Nội dung đề cương Luận Văn Thạc Só Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH Ngày tháng năm 2003 KHOA QUẢN LÝ NGÀNH TS CHÂU NGỌC ẨN LỜI CẢM ƠN Em xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến Thầy TS Lê Bá Khánh hướng dẫn tận tình cho em suốt trình làm luận văn Thầy giúp cho em tiếp thu kiến thức mẻ ngành móng công trình giúp em áp dụng kiến thức vào thực tế cách hiệu Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy GS.TSKH Lê Bá Lương tạo điều kiện hướng dẫn tận tình cho em suốt trình học tập làm luận văn tốt nghiệp Thầy truyền đạt cho em kiến thức q báu qua nhiều môn học buổi thực tập công trình thật bổ ích Tuy cao tuổi Thầy theo sát động viên chúng em cố gắng hoàn thành tốt nhiệm vụ giao Em quên tình cảm Thầy dành cho chúng em Em xin chân thành cảm ơn Thầy TS Cao Văn Triệu Cô PGS.TS Trần Thị Thanh bỏ nhiều thời gian q báu để truyền đạt cho em kinh nghiệm lời khuyên bổ ích từ đầu thời gian em làm luận văn Con xin bày tỏ lòng biết ơn vô hạn đến Cha Mẹ Gia Đình không quản khó khăn sống để tạo điều kiện động viên cho học hành đến ngày hôm Luận văn tốt nghiệp quà nhỏ xin tặng cho tất người thân gia đình Tôi xin chân thành cảm ơn tất bạn bè bạn đồng nghiệp giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho hoàn thành luận văn Một lần xin trân trọng biết ơn Thầy Cô tất người Xin chúc tất người nhiều sức khỏe, hạnh phúc đạt nhiều thành công sống TÓM TẮT LUẬN VĂN Trong công tác xây dựng, vấn đề chọn giải pháp xử lý móng cho công trình vấn đề quan trọng Là yếu tố đảm bảo bền vững cho công trình suốt trình sử dụng Nhiều giải pháp móng hợp lý ứng dụng rộng rãi phải kể đến giải pháp móng cọc bê tông cốt thép tiết diện nhỏ Bên cạnh thành công nhiều vấn đề hạn chế cần phải giải xung quanh công tác thiết kế móng cọc bê tông cốt thép tiết diện nhỏ Hiện có nhiều phương pháp tính toán lời giải cho toán xác định khả chịu tải móng cọc theo nhiều tác giả giới đề nghị Việc xác định sức chịu tải cọc gặp phải khó khăn công thức thực nghiệm hay bán thực nghiệm sử dụng cho nhiều kết khác Đánh giá độ lún nhóm cọc vấn đề quan trọng việc đảm bảo cho biến dạng công trình không vượt phạm vi cho phép Phương pháp móng khối qui ước sử dụng phổ biến không xét đến vai trò làm việc cọc đơn nhóm cọc Các yếu tố ảnh hưởng đến độ lún cọc đơn độ cứng dọc trục, qui luật phân bố ma sát đất diện tích xung quanh cọc…đều chưa xét đến cho dù yếu tố quan trọng ảnh hưởng đáng kể đến độ lún nhóm cọc Trong luận văn này, qua nghiên cứu phân tích phương pháp tính toán làm sở để giải toán ổn định biến dạng công trình nhà từ đến tầng móng cọc bê tông cốt thép tiết diện nhỏ Trong đó, tác giả nghiên cứu ảnh hưởng lực ma sát đơn vị đến thành phần sức kháng ma sát bên hông cọc, nghiên cứu ảnh hưởng hệ số nhóm đến sức chịu tải nhóm cọc, nghiên cứu phương pháp tính toán độ lún nhóm cọc có xét độ lún đàn hồi dọc theo thân cọc để từ lựa chọn phương pháp thực tế xác định sức chịu tải độ lún cọc đơn nhóm cọc MỤC LỤC Lời cảm ơn Tóm tắt luận án Mục lục Mở đầu Chương NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA CÔNG TRÌNH NHÀ TỪ ĐẾN TẦNG TRÊN MÓNG CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP TIẾT DIỆN NHỎ TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU 1.1 Các phương pháp tính toán đất theo trạng thái giới hạn khả chịu tải 1.2 Các phương pháp tính toán đất theo trạng thái giới biến dạng 1.2.1 Các lý thuyết biến dạng đất 1.2.2 Các phương pháp tính toán độ lún móng công trình Chương NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH THÀNH TẠO ĐẤT YẾU Ở KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG VÀ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH 2.1 Nghiên cứu tổng quan đất yếu 2.1.1 Khái niệm đất yếu 2.1.2 Baûn chất cấu trúc khoáng vật sét 2.1.3 Đặc điểm chung đất yếu 11 2.1.4 Đặc điểm biến dạng đất sét yếu 14 2.2 Tình hình phân bố đất yếu khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long 15 2.3 Điều kiện địa chất công trình khu vực Tp Hồ Chí Minh 18 2.4 Mặt cắt địa chất công trình tiêu biểu cho đề tài nghiên cứu 18 2.5 Các thiết bị phương pháp xác định sức chống cắt góc ma sát đất phòng thí nghiệm 19 2.5.1 Thiết bị thí nghiệm 19 2.5.2 Phương pháp xác định sức chống cắt góc ma sát từ kết thí nghiệm 20 Chương NGHIÊN CỨU CẤU TẠO MÓNG CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP TIẾT DIỆN NHỎ ĐỂ XỬ LÝ NỀN ĐẤT YẾU CHO CÔNG TRÌNH NHÀ TỪ ĐẾN TẦNG 3.1 Nghiên cứu tổng quan cọc 23 3.1.1 Khaùi niệm móng cọc 23 3.1.2 Tiêu chuẩn phân loại coïc 24 3.1.3 Thiết bị hạ cọc 25 3.1.4 nh hưởng việc hạ cọc đến đất xung quanh cọc 25 3.1.5 Hoạt động nhóm cọc 26 3.1.6 Sự phá hoại vật liệu bê tông cốt thép cách bảo vệ 27 3.2 Cọc bê tông cốt thép 27 3.3 Cọc bê tông cốt thép tiết diện nhoû 28 3.3.1 Khái niệm 28 3.3.2 Phạm vi sử duïng 29 3.3.3 Các ưu điểm khuyết điểm cọc bê tông cốt thép tiết diện nhỏ 29 3.3.4 Một số điểm cần ý cấu tạo thi công cọc bê tông cốt thép tiết diện nhỏ 30 3.3.5 Các hình vẽ cấu tạo cọc bê tông cốt thép tiết diện nhỏ ảnh chụp công trường 31 Chương NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CÔNG TRÌNH NHÀ TỪ ĐẾN TẦNG TRÊN MÓNG CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP TIẾT DIỆN NHỎ 4.1 Nghiên cứu sở lý thuyết tính toán cọc đơn 34 4.1.1 Xác định ứng suất chuyển vị đất tác dụng lực tập trung đất xem bán không gian biến dạng tuyến tính 34 4.1.2 Công thức xác định ứng suất chuyển vị đất tác dụng tải trọng tập trung cọc đơn 35 4.1.3 Phân bố ứng suất xung quanh cọc đơn đất tác dụng tải trọng tập trung 37 4.2 Xác định chiều dài làm việc hiệu cọc đơn 38 4.3 Phân tích làm việc cọc nhóm 40 4.3.1 Sự làm việc hai cọc đơn đất 40 4.3.2 Hiệu ứng nhóm cọc 41 4.4 Nghiên cứu tính toán móng cọc chịu tải trọng thẳng đứng 42 4.4.1 Tải trọng tác dụng lên cọc 42 4.4.2 Các phương pháp tính toán sức chịu tải độ lún cọc 42 4.5 Xác định khả chịu tải cọc đơn đất không dính 43 4.5.1 Khái niệm 43 4.5.2 Xác định khả chịu mũi cọc 43 4.5.3 Xác định sức kháng ma sát hông 46 4.6 Khả chịu tải nhóm cọc đất không dính 48 4.7 Khả chịu tải cọc đơn đất dính 52 4.7.1 Xác định khả chịu mũi cọc 52 4.7.2 Xác định sức kháng ma sát hông 53 4.8 Khả chịu tải nhóm cọc đất dính 55 4.9 Xác định khả chịu tải cọc theo TCXD [205:1998] 57 4.9.1 Xác định khả chịu tải cọc theo lý đất 57 4.9.2 Xác định khả chịu tải cọc theo tiêu cường độ đất 58 4.10 Xác định khả chịu tải cọc theo kết thí nghiệm tiêu chuẩn 59 4.10.1 Thí nghiệm xuyên động tiêu chuẩn (SPT) 59 4.10.2 Thí nghiệm xuyên tónh (CPT) 60 4.11 Xác định khả chịu tải cọc theo kết nén tónh cọc 61 4.11.1 Khái niệm 61 4.11.2 Phương pháp thí nghiệm 61 4.11.3 Kết thí nghiệm 62 4.11.4 Phương pháp lựa chọn kết thí nghiệm 62 4.12 Phương pháp xác định độ lún cọc đơn tác dụng tải trọng tập trung thẳng đứng 63 4.12.1 Khái niệm 63 4.12.2 Các phương pháp xác định độ lún cọc đơn 63 4.13 Phương pháp xác định độ lún nhóm cọc tác dụng tải trọng tập trung thẳng đứng 68 4.13.1 Khái niệm 68 4.13.2 Các phương pháp xác định chuyển vị lún nhóm cọc 68 4.14 Nghiên cứu ảnh hưởng lớp đất đắp đến làm việc cọc 72 4.14.1 Khái niệm 72 4.14.2 Phương pháp tính toán ma sát âm 73 4.15 Nghiên cứu phương pháp phần tử hữu hạn phần mềm Plaxis dùng tính toán công trình thực tế 81 4.15.1 Khái niệm phương pháp phần tử hữu hạn 81 4.15.2 Trình tự phân tích toán theo phương pháp phần tử hữu hạn 81 4.15.3 Các phương trình 83 4.16 Phần mềm tính toán öùng duïng Plaxis 7.2 86 4.16.1 Giới thiệu lịch sử phát triển 86 4.16.2 Cấu trúc chương trình 86 4.16.3 Thông tin tham khảo chương trình Plaxis 86 Chương TÍNH TOÁN ỨNG DỤNG CHO CÔNG TRÌNH THỰC TẾ 90 Chương NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 133 6.1 Các nhận xét kết luận 133 6.2 Kiến nghị hướng nghiên cứu đề tài 136 Tài liệu tham khảo Lý lịch học viên Luận văn thạc só Công trình đất yếu MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Trong xu phát triển đô thị hóa nước ta nay, khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long Thành phố Hồ Chí Minh có tốc độ phát triển nhanh chóng Tại Thành phố Hồ Chí Minh, công trình nhà dân dụng sử dụng cho mục đích làm việc xây dựng với qui mô lớn, tập trung nhiều quận trung tâm khu đô thị mới, công trình nhà từ ba đến sáu tầng chiếm tỷ lệ lớn nước, chủ yếu phục vụ cho nhu cầu sinh sống làm việc đại phận dân cư Trong công tác xây dựng, vấn đề chọn giải pháp xử lý móng cho công trình vấn đề quan trọng Là yếu tố đảm bảo bền vững cho công trình suốt trình sử dụng Nhiều giải pháp móng hợp lý ứng dụng rộng rãi mang lại hiệu cao kỹ thuật kinh tế, phải kể đến giải pháp móng cọc bê tông cốt thép tiết diện nhỏ TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Hiện nay, cọc bê tông cốt thép có tiết diện không (2525)cm hay gọi cọc bê tông cốt thép tiết diện nhỏ sử dụng rộng rãi việc xây dựng công trình nhà có chiều cao từ đến tầng, sửa chữa hay gia cố công trình hư hỏng Nhiều công trình nhà móng cọc bê tông cốt thép Thành phố Hồ Chí Minh tỉnh thành phố khác gặp cố móng Nguyên nhân sơ người thiết kế chưa đánh giá đầy đủ tính chất hoạt động đất trước sau xây dựng công trình Bên cạnh thành công nhiều vấn đề hạn chế cần phải giải xung quanh công tác thiết kế móng cọc bê tông cốt thép tiết diện nhỏ XÁC LẬP NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU Công tác thiết kế móng công trình hỏi người kỹ sư phải đáp ứng ngày nhiều yêu cầu cao mẻ ngành kỹ thuật xây dựng Trong Nguyễn Đăng Khoa Trang Luận văn thạc só Công trình đất yếu đó, vấn đề quan trọng việc thiết kế móng yêu cầu đảm bảo độ ổn định biến dạng công trình Do tính chất phức tạp quy luật phân bố ứng suất đất, chế truyền tải trọng từ công trình xuống đất chưa đánh giá cách xác, việc xác định chuyển vị đất chịu tác dụng tải trọng công trình gặp nhiều khó khăn Ứng xử cọc qua nhiều thí nghiệm nhận thấy việc dự đoán không hoàn toàn hoạt động thực tế cọc đất Vấn đề xây dựng sở lý thuyết cho việc tính toán ổn định biến dạng công trình móng cọc tiếp tục hoàn thiện đầu tư nghiên cứu nhiều Hiện nay, có nhiều công thức tính toán lời giải cho toán xác định khả chịu tải tính toán độ lún móng cọc theo nhiều tác giả giới đề nghị Việc xác định sức chịu tải cọc bê tông cốt thép tiết diện nhỏ thiết kế gặp phải khó khăn công thức thực nghiệm hay bán thực nghiệm sử dụng cho nhiều kết khác Trong đó, sức chịu tải cọc nhóm cọc đánh giá dựa hệ số ảnh hưởng đề nghị nhiều tác giả cần kiểm chứng nhiều kết nghiên cứu tính toán thí nghiệm thực tế Do đó, việc lực chọn phương pháp thực tế xác định sức chịu tải cọc bê tông cốt thép tiết diện nhỏ yêu cầu thật cần thiết Đánh giá độ lún cọc đơn nhóm cọc vấn đề quan trọng việc đảm bảo cho biến dạng công trình không vượt phạm vi cho phép Hiện nay, có nhiều phương pháp tính toán độ lún móng cọc sử dụng phương pháp móng khối qui ước phương pháp không xét đến vai trò làm việc cọc đơn nhóm cọc Các yếu tố ảnh hưởng đến độ lún cọc đơn độ cứng dọc trục cọc, qui luật phân bố lực ma sát đất diện tích xung quanh cọc…đều chưa kể đến cho dù thực tế cho thấy yếu tố thật quan trọng ảnh hưởng đáng kể đến độ lún nhóm cọc Do đó, việc nghiên cứu lựa chọn phương pháp thực tế tính toán độ lún nhóm cọc có sét đến làm việc cọc đơn quan trọng Ngoài việc lựa chọn phương pháp tính toán công thức lý thuyết công tác thí nghiệm cọc trường yêu cầu thiếu có kết đáng tin cậy Thí nghiệm cho phép đánh giá lại kết Nguyễn Đăng Khoa Trang Luận văn thạc só Công Trình Trên Đất Yếu Dựa vào đường cong kết thí nghiệm cố kết báo cáo khảo sát địa chất xác định giá trị: Hệ số nén lún a=0,023 cm2/kg, hệ số rỗng =0,644 mô đun biến dạng E=57,029 kg/cm2 ứng với cấp áp lực bt=0,87421=18,35 kg/cm2 Do đó, ao  0,023 =0,014 cm2/kg=0,0014 m2/T  0,644 Độ lún tính toán có giá trị sau: s=0,00143,647,95=0,041m Xác định độ lún nhóm cọc theo phương pháp Iegorov Công thức tính toán: s=pbm k c Trong đó, p - áp lực gây lún bm - bề rông móng k - hệ số phụ thuộc kích thước móng, độ sâu tương đối loại đất c E hệ số phụ thuộc mô đun biến dạng E hệ số poisson  1 2 Chiều dày lớp đất chịu nén chọn khoảng từ đến lần đường kính đáy móng Trong toán này, tác giả chọn chiều dày lớp chịu nén gấp lần chiều rộng móng qui ước: h=3bm=33,4=10,2m Mũi cọc hạ vào lớp đất sét a pha cát có hệ số poisson =0,25 Tỷ số cạnh móng m =1, tỷ số độ bm sâu lớp đất cạnh móng qui ước z h 10,2 = =3 Giá trị hệ số k theo đề nghị  bm bm 3,4 Iegorov ứng với =0,3 thành lập bảng tra có kết quả: k=0,709 Nguyễn Đăng Khoa Trang 125 Luận văn thạc só Công Trình Trên Đất Yếu Xác định áp lực gây lún đáy móng qui ước, theo kết tính toán trên: p=7,95 T/m2 Xác định giá trị mô đun biến dạng lớp đất E=57,029 kg/cm2 Hệ số phụ thuộc: c E 570 ,29 = =608,3 T/m2 2    0,3 Như giá trị độ lún xác định: s=7,953,4 0,709 =0,032m 608,3 Kết luận, độ lún tính toán nhóm cọc qua công thức cho kết sau: - Theo Vesic: s=0,042m - Theo phương pháp lớp tương đương: s=0,041m - Theo Iegorov: s=0,032m Nhận xét: Giá trị độ lún nhóm cọc có xét đến độ lún cọc đơn cho giá trị lớn so với tính toán phương pháp móng khối qui ước Độ lún đàn hồi dọc theo thân cọc cọc đơn ảnh hưởng đáng kể đến giá trị độ lún nhóm cọc Tổng giá trị độ lún nhóm cọc nằm phạm vi cho phép 5.8 XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC ĐƠN BẰNG KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM CỌC NGOÀI HIỆN TRƯỜNG Thí nghiệm trung tâm nghiên cứu ứng dụng công nghệ xây dựng Trường Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh thực 5.8.1 Nội dung thí nghiệm Số lượng cọc thử: 02 cọc Chiều sâu mũi cọc sau ép: - Cọc thí nghiệm số 1: -20,7m (so với cao độ nền) - Cọc thí nghiệm số 2: -20,4m (so với cao độ nền) Nguyễn Đăng Khoa Trang 126 Luận văn thạc só Công Trình Trên Đất Yếu Tải trọng thí nghiệm lớn nhất: Pmax=110 T Phương pháp thử: dùng phương pháp thử tải trì chậm - Các cấp gia tải: 0-11-22-33-44-55-66-77-88-99-110 T - Các cấp giảm tải: 88-66-44-22-0 T 5.8.2 Kết thí nghiệm Cọc thí nghiệm số 1: - Độ lún toàn cọc theo cấp tải từ đến 110 T là: s=16,12mm - Độ lún cọc dỡ tải là: sdư =9,9 móng Nguyễn Đăng Khoa Trang 127 Luận văn thạc só Công Trình Trên Đất Yếu Giá trị cấp tải trọng độ lún đầu cọc (cọc thí nghiệm số 1) thể bảng sau: Tải trọng (tấn) Độ lún (mm) Cọc TN số Tải trọng Độ lún (Taán) (mm) 11 0.25 22 1.11 33 2.01 44 2.85 55 3.64 66 4.72 77 6.3 88 9.57 99 12.85 110 16.12 11 22 33 44 55 66 77 88 99 110 10 12 14 16 18 Cọc thí nghiệm số Cọc thí nghiệm số 2: - Độ lún toàn cọc theo cấp tải từ đến 110 T là: s=7,86mm - Độ lún cọc dỡ tải là: sdư =1,09 móng Giá trị cấp tải trọng độ lún đầu cọc (cọc thí nghiệm số 2) thể bảng sau: Nguyễn Đăng Khoa Tải trọng (tấn) Độ lún (mm) Cọc TN số Tải trọng Độ lún (Tấn) (mm) 11 0.35 22 0.87 33 1.45 44 2.18 55 3.02 66 3.98 77 4.64 88 5.55 99 6.8 110 7.86 11 22 33 44 55 66 77 88 99 110 Cọc thí nghiệm số Trang 128 Luận văn thạc só Công Trình Trên Đất Yếu Theo tiêu chuẩn TCXD [190:1996]: sức chịu tải cho phép cọc từ thí nghiệm nén tónh xác định theo cách sau: - Tải trọng tương ứng với độ lún đầu cọc 8mm chia cho hệ số 1,25: theo biểu đồ quan hệ tải trọng – độ lún đầu cọc thí nghiệm có kết sau: Cọc thí nghiệm số 1: Độ lún s=8mm tương ứng với tải trọng nén P=80 T Giá trị sức chịu tải cho phép Qu= P =64 T 1,25 Cọc thí nghiệm số 2: Độ lún s=7,86mm tương ứng với tải trọng nén P=110 T, Giá trị sức chịu tải cho phép Qu= P =88 T 1,25 - Tải trọng tương ứng với chuyển vị đầu cọc 10% bề rộng tiết diện cọc: s= B 250 = =25mm 10 10 Chuyển vị đầu cọc thí nghiệmsố 1: s=16,12 móng ứng với P=110 T - Tải trọng lớn trình thử chia cho hệ số an toàn 2: Qu= P =55 T Qua phương pháp lựa chọn sức chịu tải trên, chọn giá trị sức chịu tải cho phép từ kết thí nghiệm cọc Qch phép=64 T Như vậy, kết tính toán sức chịu tải cọc công thức xác so với kết thí nghiệm nén tónh cọc trường Nguyễn Đăng Khoa Trang 129 Luận văn thạc só Công Trình Trên Đất Yếu 5.9 TÍNH TOÁN ĐỘ LÚN CỦA NHÓM CỌC BẰNG PHẦN MỀM PLAXIS 5.9.1 Dữ liệu toán Kích thước móng qui ước: ambm=3,4mx=3,4m Chiều cao dầm móng chọn hm=0,5m Mô đun đàn hồi bê tông : Ebt=26,5 KN/m2 ng suất trung bình đáy móng : m=263 KN/m2 AEbt=45,05106 KN/m2 AIbt=0,939106 KN/m2 Đất mũi cọc gồm lớp đất có tiêu sau: - Lớp cát lẫn bột, chiều dày h=1,8m Độ ẩm tự nhiên : W=21,1% Dung trọng tự nhiên :  W =19,81 KN/m3 Dung trọng khô :  dry =16,36 KN/m3 Lực dính đơn vị : c=2,7 kg/cm2 Góc ma sát : =30034’ Mô đun biến dạng: E=5480 KN/m2 Hệ số thấm: k=0,47 m/ngày Hệ số poisson: =0,3 - Lớp sét lẫn bột, chiều dày h=7,2m Độ ẩm tự nhiên : W=25,5% Dung trọng tự nhiên :  W =19,47 KN/m3 Dung trọng khô :  dry =15,51 KN/m3 Lực dính đơn vị : c=30,5 KN/m2 Góc ma sát : =12044’ Mô đun biến dạng: E=5480 KN/m2 Hệ số thấm: k=0,2610-3 m/ngày Nguyễn Đăng Khoa Trang 130 Luận văn thạc só Hệ số poisson: Công Trình Trên Đất Yếu =0,35 5.9.2 Kết giải toán Plaxis Chuyển vị thẳng đứng lớn đáy móng qui ước : Y=0,0132m Kết thể biểu đồ hình vẽ sau: - Sơ đồ chuyển vị lưới phần tử đất đáy móng qui ước - Biểu đồ chuyển vị thẳng đứng lớn đáy móng qui ước Nhận xét: độ lún tính toán Plaxis có trị số nhỏ so với tính toán phương pháp giải tích Nguyễn Đăng Khoa Trang 131 Luận văn thạc só Công Trình Trên Đất Yếu Kết toán thể dạng biểu đồ: Hình 5.1: Sơ đồ chuyển vị lưới phần tử toán Chuyển vị thẳng đứng lớn đáy móng qui ước dạng vectơ Chuyển vị thẳng đứng lớn đáy móng qui ước dạng biểu đồ Nguyễn Đăng Khoa Trang 132 Luận văn thạc só Công Trình Trên Đất Yếu CHƯƠNG NHẬN XÉT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 CÁC NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN Qua kết nghiên cứu tổng quan phương pháp tính toán, nghiên cứu đất yếu, nghiên cứu cấu tạo móng cọc bê tông cốt thép tiết diện nhỏ cho nhà từ đến tầng, nghiên cứu phương pháp thực tế tính toán ổn định, biến dạng qua tính toán công trình thực tế cho phép rút kết nghiên cứu theo đề tài sau: - Qua nghiên cứu tổng quan phương pháp tính toán đất theo trạng thái giới hạn khả chịu tải phương pháp tính toán đất theo trạng thái giới hạn biến dạng, tác giả nhận thấy phương pháp tính toán đất theo trạng thái giới hạn mang lại hiệu Tuy nhiên, bên cạnh tồn vấn đề đáng lưu ý trạng thái khác đất xảy trạng thái giới hạn biến dạng trước, xảy trạng thái giới hạn cường độ trước trình chịu tải trọng công trình Đối với vấn đề xác định độ tin cậy điều kiện trạng thái giới hạn tính toán độ lún phải nhỏ độ lún cho phép tải trọng tác dụng không phép lớn cường độ đất tiêu chuẩn đảm bảo độ tin cậy đất Tuy nhiên, việc xác định mức độ cụ thể độ tin cậy nhiều khó khăn cách thức sử dụng chúng hoàn thiện Như vậy, phương pháp tính toán móng theo trạng thái giới hạn cần phải nghiên cứu hoàn chỉnh thêm - Qua nghiên cứu tính chất đặc điểm đất yếu khu vực đồng sông Cửu Long thành phố Hồ Chí Minh, tác giả nhận thấy đất sét yếu có thành phần cấu tạo đa dạng, có nguồn gốc hình thành từ lâu có nhiều tính chất đặc trưng Thành phần nước đất sét có đặc tính dẻo tích chất quan trọng, biểu thị lưu động đất sét độ ẩm chịu tác dụng ngoại lực Độ bền cấu trúc đất sét yếu tố quan trọng không kém, biểu thị độ bền khả chịu tải đất Đặc điểm biến dạng đất sét thể khả nén chặt củng cố tác Nguyễn Đăng Khoa Trang 133 Luận văn thạc só Công Trình Trên Đất Yếu dụng ứng suất Như vậy, qua nghiên cứu tính chất đặc điểm phân bố đất sét yếu chọn biện pháp thích hợp để xử lý đất yếu - Qua nghiên cứu cấu tạo móng cọc bê tông cốt thép xử lý đất cho công trình nhà từ đến tầng, tác giả nhận thấy ưu điểm có cọc bê tông cốt thép tiết diện nhỏ nhiều khuyết điểm cần khắc phục cấu tạo công tác chế tạo thi công công trường - Qua nghiên cứu sâu phương pháp tính toán ổn định biến dạng công trình nhà từ đến tầng móng cọc bê tông cốt thép tiết diện nhỏ tác giả có nhận xét cụ thể sau đây: 6.1.1 Vấn đề sức chịu tải cọc đơn nhóm cọc - Sức chịu tải cọc đơn đất không dính bao gồm khả chịu mũi cọc sức kháng ma sát hông, thành phần lực dính ma sát đơn vị có hệ số áp lực ngang Hệ số áp lực ngang theo Meyerhof, ENPC theo TCXD [205:1998] cho giá trị khác chọn kết phù hợp gặp khó khăn Qua nghiên cứu tác giả đề nghị nên tính toán hệ số áp lực ngang đất dính theo phương pháp xem đất vật liệu đàn hồi, có nghóa phụ thuộc vào hệ số poisson nhiều tác giả xác định tương đối xác cho loại đất Trong trường hợp đất cát giá trị áp lực ngang chọn khoảng từ (1-2) - Thành phần lực dính đất cọc liên quan tới sức chống cắt đất, chưa có công thức tính toán giá trị lực dính cách xác Theo đề nghị TCXD [205:1998], lực dính đất cọc có hai giá trị theo lực dính đất phụ thuộc vào loại cọc bê tông cốt thép hay cọc thép Theo kết đề nghị Sổ tay thiết kế móng NVAFAC MD-7 (1971) lực dính đất cọc có giá trị thay đổi theo giá trị lực dính đất tùy thuộc vào trạng thái đất Qua phân tích số liệu đề nghị, dựa vào kết tính toán cho công trình thực tế kiểm tra thí nghiệm nén tónh cọc trường tác giả đề nghị giá trị lực dính đất cọc tùy thuộc vào trạng thái đất Nguyễn Đăng Khoa Trang 134 Luận văn thạc só Công Trình Trên Đất Yếu - Xác định sức chịu tải nhóm cọc vấn đề quan trọng, thể làm việc nhóm cọc có xét đến tương tác cọc đơn, đảm bảo cho móng chịu tác dụng tải trọng công trình Hiện chưa có lý thuyết tính toán phù hợp chấp nhận để xác định sức chịu tải nhóm cọc Theo công thức đề nghị Meyerhof qua tính toán cho công trình thực tế tác giả nhận thấy giá trị sức chịu tải nhóm cọc theo công thức không xác Như vậy, xác định giá trị hệ số ảnh hưởng nhóm cọc cần thiết Theo công thức Converse-Labarre, hệ số nhóm phụ thuộc số lượng cọc nhóm khoảng cách cọc có giá trị hợp lý so với giá trị hệ số nhóm theo kết quảû tính toán trường đại học Monash Để thuận tiện cho việc tính toán, tác giả lập sẵn bảng giá trị hệ số nhóm theo số lượng cọc nhóm tỷ số đường kính cọc với khoảng cách cọc Tính toán công trình thực tế, tác giả nhận thấy giá trị hệ số ảnh hưởng nhóm cọc theo đề nghị tương đối hợp lý với tổng giá trị sức chịu tải cọc đơn Vấn đề gặp khó khăn việc kiểm tra sức chịu tải nhóm cọc thí nghiện nén tónh nhóm cọc trường 6.1.2 Vấn đề tính toán độ lún cọc đơn nhóm cọc - Xác định độ lún cọc đơn nhóm cọc công tác thiết kế quan trọng phức tạp thay đổi trạng thái ứng suất đất hạ cọc chế truyền tải trọng từ cọc vào đất chưa thể đánh giá cách xác Tính toán độ lún cọc đơn có xét đến độ lún đàn hồi qui luật phân bố ma sát dọc theo thân cọc yếu tố thực quan trọng ảnh hưởng đáng kể đến độ lún nhóm cọc - Hiện phương pháp móng khối qui ước sử dụng phổ biến để tính toán độ lún nhóm cọc Tuy nhiên phương pháp chưa phản ánh vai trò làm việc cọc đơn nhóm cọc Bằng kết tính toán công trình thực tế tác giả nhận thấy công thức xác định độ lún nhóm cọc dựa độ lún cọc theo Vesic (1977) cho kết xác so với phương pháp móng qui ước trình tính toán đơn giản thể rõ nét mối tương tác cọc đơn nhóm cọc - Ngoài việc tính toán độ lún cọc đơn nhóm cọc phương pháp nói tác giả cố gắng giải toán tính lún móng cọc phương pháp phần tử hữu hạn cụ thể phần mềm tính toán địa móng Plaxis Nguyễn Đăng Khoa Trang 135 Luận văn thạc só Công Trình Trên Đất Yếu Kết thu từ phương pháp phần tử hữu hạn nhỏ so với phương pháp giải tích, điều tác giả nhận thấy vấn đề mô hình hóa đất phần tử làm việc tương tự việc khai báo thông số đất theo yêu cầu chương trình cần phải nghiên cứu sâu cho kết xác Do đó, việc sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn mang tính đóng góp cho công trình nghiên cứu, so sánh kết tính toán với phương pháp có, mong muốn tìm lới giải tối ưu cho toán tính toán độ lún móng cọc 6.2 KIẾN NGHỊ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO CỦA ĐỀ TÀI - Do số liệu thu thập thực tế thời gian hạn chế nên việc tính toán sức chịu tải độ lún móng cọc bê tông cốt thép thực cho vài công trình số khu vực tiêu biểu cho đất yếu Do đó, để thu kết tốt cần phải ứng dụng tính toán phạm vi rộng nhiều công trình thực tế - Vấn đề kiểm nghiệm sức chịu tải thí nghiệm nén tónh cọc trường thực cọc đơn mà chưa áp dụng cho nhóm cọc Trong hướng nghiên cứu tiếp theo, tác giả mong muốn giải vấn đề thí nghiệm nhóm cọc phòng thí nghiệm với kích thước tỷ lệ thu nhỏ thực nhóm cọc thực tế - Với kết thu việc áp dụng phương pháp phần tử hữu hạn tính toán móng cọc, tác giả nhận thấy nhiều hạn chế việc mô hình hoá đất phần tử tương tự việc khai báo liệu ban đầu toán cho chương trình Hướng nghiên cứu tác giả mong muốn sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn để giải toán móng cọc cho kết xác so với phương pháp có, rút ngắn thời gian tính toán so với - Vấn đề xét đến làm việc đồng thời công trình bên móng cọc cần thiết Hiện nay, tính chất phức tạp kết cấu bên nên phương pháp tính toán tách rời thành hệ kết cấu bên hệ kết cấu móng cọc để xác định nội lực biến dạng hệ Hướng nghiên cứu tác giả mong muốn giải toán móng cọc có xét đến làm việc chung công trình bên phương pháp phần tử hữu hạn Nguyễn Đăng Khoa Trang 136 Luận văn thạc só Công Trình Trên Đất Yếu Tuy nhiên vấn đề gặp nhiều khó khăn phải cần đến phương tiện lập trình hiệu máy tính có tốc độ xử lý cao Với toàn nội dung vấn đề nghiên cứu nêu trên, tác giả mong muốn nâng cao kiến thức chuyên môn đồng thời phục vụ công tác thiết kế móng cụ thể móng cọc bê tông cốt thép tiết diện nhỏ nước ta Nguyễn Đăng Khoa Trang 137 Luận văn thạc só Công Trình Trên Đất Yếu TÀI LIỆU THAM KHẢO Bài tập học đất - Đỗ Bằng, Bùi Anh Định, Vũ Công Ngữ Cơ học đất - Lê Quý An, Nguyễn Công Mẫn, nguyễn Văn Q Cơ học đất (tập 1,2) - R Whitlow Công trình đất yếu điều kiện Việt Nam - Lê Bá Lương, Nguyễn Thanh Long, Nguyễn Quang Chiêu, Vũ Đức Lục, Pierre Lareal Foundation Analysis and Design - Joseph E Bowls Móng cọc tiết diện nhỏ - Tiêu chuẩn thiết kế, tiêu chuẩn thi công nghiệm thu - TCXD 189 190 : 1996 Móng cọc thực tế xây dựng - Shamsher Prakash, Hari D Sharma Nền móng - Châu Ngọc Ẩn Nền móng công trình dân dụng công nghiệp - Nguyễn Văn Quảng 10 Nền móng công trình cầu đường - Bùi Anh Định 11 Những phương pháp xây dựng công trình đất yếu - Hoàng Văn Tân 12 Địa kỹ thuật xây dựng - Trần Thanh Giám 13 Phương pháp phần tử hữu hạn - Chu Quốc Thắng 14 Piling Engineering - W G K Fleming, A J Weltman, M F Randolph, W K Elson 15 Principles of Foundation Engineering - Braja M Das 16 Thiết kế tính toán móng nông - Vũ Công Ngữ 17 Thổ chất công trình đất - Nguyễn Văn Thơ 18 Tính toán móng công trình theo thời gian - Lê Bá Lương 19 Tuyển tập tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam - tập III Nguyễn Đăng Khoa Trang 138 Luận văn thạc só Công Trình Trên Đất Yếu TÓM TẮT LÝ LỊCH KHOA HỌC Họ tên : NGUYỄN ĐĂNG KHOA Năm sinh : 1976 Nơi sinh : Tp Hồ Chí Minh Địa : 314 Kp 6, Phường Linh Trung, Quận Thủ Đức, Tp HCM Quá trình đào tạo 1994 - 1999 : Kỹ sư xây dựng chuyên ngành Xây Dựng DD & CN trường Đại Học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh 1999 - 2003 : Cao học chuyên ngành Công Trình Trên Đất Yếu trường Đại Học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh Quá trình công tác 2000 - 2001 : Công tác công ty MCC - Tổng công ty xây dựng số 2002 - : Công tác VPĐD công ty Gouvis Engineering Nguyễn Ñaêng Khoa ... TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH VÀ BIẾN DẠNG CỦA CÔNG TRÌNH NHÀ TỪ ĐẾN TẦNG TRÊN MÓNG CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP TIẾT DIỆN NHỎ TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU 1.1 Các phương pháp tính toán đất. .. toán ổn định biến dạng công trình nhà từ đến tầng móng cọc bê tông cốt thép tiết diện nhỏ điều kiện đất yếu khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long Nội dung: PHẦN I: TỔNG QUAN Chương 1: Nghiên cứu tổng... TRÌNH NHÀ ĐẾN TẦNG TRÊN MÓNG CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP TIẾT DIỆN NHỎ TRONG ĐIỀU KIỆN ĐẤT YẾU KHU VỰC ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG? ?? II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: Nhiệm vụ: Nghiên cứu phương pháp thực tế tính toán