Hiện tại có nhiều tác giả và có nhiều phương pháp để tính toán sức chịu tải của đất nền đối với cọc cho công trình cao tầng, công trình có tải trọng lớn, công trình trên vùng có chiều dày đất yếu lớn. Một công trình khi tính toán theo nhiều tác giả sẽ có những giá trị về sức chịu tải khác nhau. Bài viết trình bày các phương pháp thông dụng và áp dụng theo quy trình xác định sức chịu tải của đất nền để thiết kế cọc và móng cọc cho công trình hiệu quả kinh tế.
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC nNgày nhận bài: 18/02/2021 nNgày sửa bài: 16/03/2021 nNgày chấp nhận đăng: 05/04/2021 Các phương pháp xác định sức chịu tải cọc đất theo TCVN 10304:2014 Methods of determining the load resistance of pile in the foundation by TCVN 10304: 2014 > PHÚ THỊ TUYẾT NGA[1], NGUYỄN MINH HÙNG[1], NGUYỄN VIẾT HÙNG[1], TS NGUYỄN KẾ TƯỜNG[1], ngaptt@tdmu.edu.vn;hungnm@tdmu.edu.vn;h;hungnv@tdmu.edu.vn; tuongnk@tdmu.edu.vn; Email liên hệ: nguyenketuongtdm2019@gmail.com; [1] Trường Đại học Thủ Dầu Một TÓM TẮT: Hiện có nhiều tác giả có nhiều phương pháp để tính tốn sức chịu tải đất cọc cho cơng trình cao tầng, cơng trình có tải trọng lớn, cơng trình vùng có chiều dày đất yếu lớn Một cơng trình tính tốn theo nhiều tác giả có giá trị sức chịu tải khác Tại vị trí khác cơng trình có giá trị khác cường độ đất Cần phải xác định giá trị cường độ theo đất hợp lý để làm cho việc thi công cọc thử thử tải trọng tĩnh dọc trục để xác định sức chịu tải phù hợp xác định kích thước cọc hiệu cho cơng trình Nhóm tác giả trình bày phương pháp thông dụng áp dụng theo quy trình xác định sức chịu tải đất để thiết kế cọc móng cọc cho cơng trình hiệu kinh tế Từ khóa: khả chịu lực cọc; đất yếu; nhà cao tầng; móng cọc; tải trọng tĩnh ABSTRACT: Currently, there are many authors and there are many methods to calculate the bearing capacity of the foundation soil for piles for highrise buildings, high-load constructions, works on areas with a large soft soil thickness A project when calculated according to many authors will have different values of load capacity At different locations in the same project, there are also different values of the strength of the ground It is necessary to determine the appropriate ground strength value to serve as a basis for the construction of the test pile and the axial static load test to determine the appropriate load capacity and determine the effective pile size for the project The authors present common methods and apply them according to the process of determining the load capacity of the ground to design piles and pile foundations for economic efficiency Keywords: bearing capacity of pile; soft ground; skyscraper; pile foundation; static weight Những phương pháp xác định sức chịu tải cọc theo đất 1.1 Xác định sức chịu tải cọc theo tiêu lý đất Sức chịu tải cọc treo loại, hạ phương pháp đóng ép R c ,u ( C T C L ) c ( c q q b A b u c f fi li ) (1) Trong đó: c hệ số điều kiện làm việc cọc đất, c =1; qb cường độ sức kháng đất mũi cọc, lấy theo Bảng 2; TCVN 10304:2014 76 04.2021 ISSN 2734-9888 u chu vi tiết diện ngang thân cọc; fi cường độ sức kháng trung bình lớp đất thứ “i” dọc thân cọc, lấy theo Bảng 3; TCVN 10304:2014 Ab diện tích mũi cọc tựa lên đất, lấy diện tích tiết diện ngang cọc đặc,; li chiều dài đoạn cọc nằm lớp đất thứ “i”; cq cf tương ứng hệ số điều kiện làm việc đất mũi thân cọc có xét đến ảnh hưởng phương pháp hạ cọc đến sức kháng đất - Bảng TCVN 10304:2014 Bảng Cường độ sức kháng đất mũi cọc đóng ép, qb Cát chặt vừa Cát hạt vừa Cát hạt nhỏ Đất dính ứng với số sệt IL 0.1 0.2 0.3 0.4 6600 3100 2000 7500 3000 4000 2000 1200 6800 3200 2100 8300 3800 5100 2500 1600 7000 3400 2200 8800 4000 6200 2800 2000 7300 3700 2400 9700 4300 6900 3300 2200 7700 4000 2600 10 10500 5000 7300 3500 2400 8200 4400 15 11700 5600 2900 7500 4000 4800 20 12600 8500 6200 3200 4500 25 13400 9000 6800 5200 3500 30 14200 9500 7400 5600 3800 >=35 15000 10000 8000 6000 4100 Giá trị bảng tử số dùng cho đất rời, mẫu số dùng cho đất dính; Bảng Cường độ sức kháng đất thân cọc, fi, kPa Cát chặt vừa Chiều sâu _ _ _ Hạt to Hạt nhỏ Hạt bụi trung bình vừa lợp Đất dính ứng với số sệt IL đất, m 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 35 23 15 12 4 42 30 21 17 12 48 35 25 20 14 53 38 27 22 16 56 40 29 24 17 10 58 42 31 25 18 10 8 62 44 33 26 19 10 10 65 46 34 27 19 10 15 72 51 38 28 20 11 20 79 56 41 30 20 12 25 86 61 44 32 20 12 30 93 66 47 34 21 12 >=35 100 70 50 36 22 13 Chiều sâu mũi cọc (m) Sỏi Cát hạt to Cát bụi 0.5 0.6 1100 600 1250 700 1300 800 1400 850 1500 900 1650 1000 1800 1100 1950 2100 2250 1200 1300 1400 - 0.9 7 7 7 7 8 6 6 6 6 6 Hình Biểu diễn cường độ đất mũi cọc theo độ sâu theo dộ sệt đất dính Hình Biểu diễn quan hệ lực ma sát thân cọc theo độ sâu theo độ sệt IL đất dính ISSN 2734-9888 04.2021 77 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC 1.2 Xác định sức chịu tải cọc theo kết thí nghiệm trường Sức chịu tải cọc xác định trường theo phương pháp thí nghiệm thử cọc tải tĩnh, thí nghiệm thử cọc tải động thí nghiệm xuyên đất Trong thí nghiệm thử tải tĩnh đánh giá xác khả chịu tải cọc dùng để kiểm chứng giá trị sức chịu tải cọc xác định phương pháp khác Khối lượng thí nghiệm trường xem Phụ lục D -TCVN 10304:2014 1.2.1 Xác định sức chịu tải cọc theo kết thí nghiệm xun tiêu chuẩn SPT 1.2.1.1 Theo cơng thức Meyerhof: R c ,u (M ) K N p A b K N s ,i u li (2) Trong đó: K1 hệ số phụ thuộc vào tỉ số (h/d) Np số SPT trung bình SPT d mũi cọc 1d mũi cọc Ab diện tích tiết diện ngang cọc K2 hệ số =2 cho cọc đóng =1 cho cọc nhồi Ns,i số SPT trung bình lớp đất thứ “i” u chu vi cọc li chiều dày lớp đất thứ ‘i’ 1.2.1.2 Công thức Viện kiến trúc Nhật Bản (1988) R c ,u (N B ) q b A b u ( f c ,i l c ,i f s ,i l s ,i ) (4) Trong đó: qb cường độ sức kháng đất mũi cọc Ab diện tích tiết diện ngang cọc u chu vi cọc li chiều dày lớp đất thứ ‘i’ fi cường độ sức kháng trung bình đoạn cọc nằm lớp đất thứ “i” 1.3 Xác định sức chịu tải cọc theo tiêu cường độ đất R c ,u (CDDN) c.N'c q' ,p N'q ).Ab u (.Cu,i k i 'v ,z tgi li (5) Trong đó: ki áp lực ngang đất lên cọc, phụ thuộc vào loại cọc v ,z ứng suất pháp hiệu theo phương đứng trung bình lớp đất thứ “i” N c ; N q hệ số sức chịu tải đất mũi cọc q ,p .h áp lực hiệu lớp phủ cao trình mũi cọc Cu,i cường độ sức kháng khơng nước lớp đất thứ “i” 78 04.2021 ISSN 2734-9888 i góc ma sát đất cọc + k hệ số tin cậy theo đất nền, phụ thuộc vào số lượng cọc móng theo TCVN 10304:2014; + o hệ số điều kiện làm việc đất theo độ đồng sử dụng móng cọc theo TCVN 10304:2014’ + n hệ số tin cậy tầm quan trọng cơng trình, theo cấp cơng trình theo TCVN 10304:2014 Kết luận Theo TCVN 10304:2014 thì: m in R c ,u (i) R c ,k là: Min {Rc,u(CTCL); Rc,u(M); Rc,u(NB); Rc,u(XT); Rc,u(CDDN)…}=Rc,k Rc,k xác định giá trị cực tiểu giá trị Rc,u(I) theo phương pháp xác định khác Sức chịu tải cho phép cọc theo đất thiết kế là: R (6) R c,d c,k k Đây điều kiện cân bằng, đánh giá khả chịu lực cua3c đất tải trọng truyền vào cọc N M x y j M y x j n n N c ,d ( j) n y i x i2 (3) Trong đó: qb cường độ sức kháng đất mũi cọc Ab diện tích tiết diện ngang cọc u chu vi cọc li chiều dày lớp đất thứ ‘i’ fc,i cường độ sức kháng trung bình đoạn cọc nằm lớp đất dính thứ “i” fs,i cường độ sức kháng trung bình đoạn cọc nằm lớp đất rời thứ “i” 1.2.2 Xác định sức chịu tải cọc theo sức kháng mũi xuyên tĩnh qc: R c ,u ( X T ) q b A b u fi li hệ số phụ thuộc vào đặc điểm lớp đất năm lớp dính, loại cọc phương pháp hạ cọc, cố kết đất q trình thi cơng phương pháp xác định Cu (7) i 1i Là xác định tải trọng truyền vào cọc móng từ cơng trình theo tổ hợp tính tốn N c ,d ( j) o R c ,d n (8) Là điều kiện cân khả chịu lực cho móng cọc theo trạng thái giới hạn thứ Kiến nghị Khi tính tốn khả chịu lực cho cọc móng cọc cần phải tuân thủ điều kiện nêu để an tồn cho cơng trình hiệu kinh tế tầng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TCVN 2737:1995 Tải trọng tác động - Tiêu chuẩn thiết kế [2] TCVN 5574:2018 Thiết kế kết cấu bê tông bê tông cốt thép [3] TCVN 5575:2012 Kết cấu thép - Tiêu chuẩn thiết kế [4] TCVN 9347: 2012 Khoan thăm dò địa chất cơng trình [5] TCVN 9362:2012 Tiêu chuẩn thiết kế nhà cơng trình [6] TCVN 9363:2012 Khảo sát cho xây dựng - Khảo sát địa kỹ thuật cho nhà cao [7] TCVN 9386:2012 Thiết kế cơng trình chịu động đất [8] TCVN 10304;2014 Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế [10] Joseph E Bowel, Foundation Analysis And Design, fifth edition, McGraw-Hill International Editions, 1996 [11] T H Jordan, "Structural Geology of the Earth's Interior", Proceedings of the National Academy of Science, 1979, Sept., 76(9): 4192–4200 [12] Hazlett, James S Monroe; Reed Wicander; Richard (2006) Physical geology: exploring the earth; [13] R.WHITLOW, Basic soil mechanics, third edition, Longman ... giá xác khả chịu tải cọc dùng để kiểm chứng giá trị sức chịu tải cọc xác định phương pháp khác Khối lượng thí nghiệm trường xem Phụ lục D -TCVN 10304:2014 1.2.1 Xác định sức chịu tải cọc theo. .. tải cọc theo kết thí nghiệm trường Sức chịu tải cọc xác định ngồi trường theo phương pháp thí nghiệm thử cọc tải tĩnh, thí nghiệm thử cọc tải động thí nghiệm xuyên đất Trong thí nghiệm thử tải tĩnh... đất thứ ‘i’ fc,i cường độ sức kháng trung bình đoạn cọc nằm lớp đất dính thứ “i” fs,i cường độ sức kháng trung bình đoạn cọc nằm lớp đất rời thứ “i” 1.2.2 Xác định sức chịu tải cọc theo sức