Đang tải... (xem toàn văn)
Mục đích nghiên cứu của Luận văn nhằm đánh giá chất lượng thi công cọc và kiểm chứng với các giá trị tương ứng theo lý thuyết. Đề xuất cho công tác điều chỉnh, hoàn thiện thiết kế và thi công cọc đại trà cho công trình. Mời các bạn cùng tham khảo!
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC TP HỒ CHÍ MINH - TRẦN VÕ THẾ VINH PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC KHOAN NHỒI DỰA TRÊN KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH KẾT HỢP ĐO BIẾN DẠNG CỌC CỦA CƠNG TRÌNH TẠI TP HỒ CHÍ MINH Chun ngành: KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã số: 8.58.02.01 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS.KS.BẠCH VŨ HOÀNG LAN TP.Hồ Chí Minh – 2020 MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC BẰNG THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC 1.1 THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC 1.1.1 Nguyên tắc thí nghiệm 1.1.2 Các quy trình gia tải 1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỰC HẠN CỦA CỌC TỪ THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH 1.2.1 Phương pháp đồ thị dựa đường cong quan hệ Tải - Lún thí nghiệm nén tĩnh cọc 1.2.2 Phương pháp dùng giá trị chuyển vụ giới hạn để xác định sức chịu tải cực hạn cọc 1.2.3 Xét theo tình trạng thực tế thí nghiệm cọc thí nghiệm 1.2.4 Sức chịu tải cho phép (Qs) cọc 1.3 Nhận xét chương Chương 2: KẾT QUẢ NÉN TĨNH CỌC TẠI CƠNG TRÌNH LAKESIDE TOWER 2.1 GIỚI THIỆU CƠNG TRÌNH VÀ CẤU TẠO ĐỊA TẦNG TẠI ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG 2.1.1 Giới thiệu cơng trình 2.1.2 Địa tầng đại điểm xây dựng 2.2 THƠNG TIN VỀ CÁC CỌC THÍ NGHIỆM 2.2.1 Số lượng cọc thí nghiệm 2.2.2 Sức chịu tải cọc thí nghiệm 2.3 QUI TRÌNH VÀ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC 2.3.1 Qui trình nén tĩnh cọc 2.3.2 Kết nén tĩnh cọc 2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG Chương PHÂN TÍCH KẾT QUẢ SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC VÀ ĐO BIẾN DẠNG CỌC TẠI CƠNG TRÌNH 3.1 ĐỘ CỨNG ĐÀN HỒI DỌC TRỤC CỦA CỌC (EA) 3.1.1 Độ cứng cọc TP1 3.1.2 Độ cứng cọc TP2 3.2 XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI GIỚI HẠN CỦA CỌC 3.2.1 Phương pháp sử dụng giá trị chuyển vị giới hạn để xác định sức chịu tải cực hạn cọc 3.2.2.Phương pháp đồ thị dựa quan hệ Tải trọng – Độ lún 3.2.3 Tổng hợp kết tính tốn sức chịu tải giới hạn cọc 3.3 KẾT LUẬN Chương PHÂN TÍCH SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM ĐO BIẾN DẠNG VÀ ĐỌ CO NGẮN CỦA CỌC TP2 4.1 BIẾN DẠNG VÀ PHÂN PHỐI LỰC TRONG CỌC 4.1.1 Số liệu đo biến dạng 4.1.2 Biến dạng co ngắn cọc 4.1.3 Phân phối lực dọc theo thân cọc 4.2 SỨC KHÁNG THÀNH VÀ CƯỜNG ĐỘ SỨC KHÁNG THÀNH CỦA CỌC TP2 10 4.2.1 Sức kháng thành cọc 10 4.2.2 Cường độ sức kháng thành đoạn cọc 10 4.2.3 Xác định hệ số β công thức Bjerrum – Burland 11 4.3 SỨC KHÁNG MŨI VÀ CƯỜNG ĐỘ SỨC KHÁNG MŨI CỦA CỌC TP2 12 4.3.1 Sức kháng thành cọc 12 4.3.2 Cường độ sức kháng thành đoạn cọc 18 4.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 19 Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 19 4.1 KẾT LUẬN 19 4.2 KIẾN NGHỊ 20 MỞ ĐẦU Lý lựa chọn đề tài Thành phố Hồ Chí Minh vùng đồng nằm lưu vực sơng Sài gịn sơng Đồng Nai địa tầng thường có lớp bùn sét yếu có độ dày lớn Do vậy, giải pháp tối ưu cho cơng trình nhà cao tầng sử dụng phương án móng sâu với hệ thống cọc thay như: cọc khoan nhồi cọc barrette có chiều dài từ 50m đến 100m để mũi cọc nằm lớp đất tốt, giúp giảm độ lún móng tượng ma sát âm xảy cho cọc chịu lực Theo quy phạm Việt nam, việc tiến hành thí nghiệm thử tĩnh cọc quy định bắt buộc trước thi công cọc đại trà, nhằm xác định sức chịu tải cọc trường Các số liệu thí nghiệm nén tĩnh như: biến dạng dọc trục mối quan hệ tải trọng – chuyển vị cần phân tích cách khoa học xác để làm sở cho việc triển khai thi công cọc đại trà điều chỉnh phương án thiết kế cọc cho khả thi hiệu nhất, lý để để hình đề tài nghiên cứu: “Phân tích sức chịu tải cọc khoan nhồi dựa kết thí nghiệm nén tĩnh kết hợp đo biến dạng cọc cơng trình Thành phố Hồ Chí Minh” Mục đích đề tài (1).Xử lý phân tích số liệu kết thí nghiệm thử tĩnh cọc kết đo biến dạng cọc để xác định sức chịu tải cho phép cọc (2) Xử lý phân tích số liệu kết thí nghiệm đo biến dạng cọc để xác định giá trị sức kháng thành đơn vị lớp đất dọc theo thân cọc sức kháng mũi đơn vị lớp đất mũi cọc, nhằm đánh giá chất lượng thi công cọc kiểm chứng với giá trị tương ứng theo lý thuyết (3) Dựa kết phân tích số liệu thí nghiệm để đưa đề xuất cho cơng tác điều chỉnh, hồn thiện thiết kế thi cơng cọc đại trà cho cơng trình 2 Đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu phân tích số liệu thí nghiệm nén tĩnh cọc khoan nhồi có kết hợp đo biến dạng cọc cơng trình Cao ốc văn phòng hộ Lakeside Towers tọa lạc số 70 đường Nguyễn Văn Linh, P Tân thuận tây, Q.7, Tp HCM Phạm vi nghiên cứu - - Nghiên cứu kết thí nghiệm nén tĩnh cọc có kết hợp đo biến dạng cọc khoan nhồi cơng trình Cao ốc văn phịng hộ Lakeside Tower Xác định sức chịu tải cọc theo tiêu lý đất từ số liệu khảo sát địa chất địa điểm xây dựng công trình Nội dung nghiên cứu Sử dụng số liệu kết thí nghiệm cọc để thực nội dung: (1) Nghiên cứu quan hệ tải trọng nén chuyển vị thẳng đứng cọc để xác định sức chịu tải cực hạn cọc nhiều phương pháp khác nhau, từ xác định giá trị sức chịu tải giới hạn cọc (2) Tính tốn phân tích thành phần sức kháng thành sức kháng mũi cọc, để đưa đánh giá, nhận xét chất lượng thi công cọc ứng xử thực tế cọc làm việc địa điểm xây dựng (3) Xác định lực phân phối dọc theo thân cọc, cường độ sức kháng thành đoạn cọc cường độ sức kháng mũi đất mũi cọc cọc làm việc đất yếu khu vực Nam Sài gòn, đối chiếu với giá trị tương ứng xác định theo tiêu lý đất (4) Đề xuất sử dụng hệ số an toán xác định sức chịu tải cho phép cọc từ giá trị sức chịu tải giới hạn cọc lưu ý thi cơng cọc đại trà cơng trình Phương pháp nghiên cứu Phương pháp lý thuyết 3 Phương pháp thống kê phân tích số liệu Những đóng góp luận án (1) Phân tích kết thí nghiệm nén tĩnh cọc để xác định xác sức chịu giới hạn cọc, từ giúp tối ưu hóa số lượng cọc sử dụng cho cơng trình (2) Phân tích số liệu đo biến dạng cọc để đánh giá ảnh hưởng việc thi công cọc đến sức chịu tải cọc, từ đưa kiến nghị đơn vị thi công để đảm bảo chất lượng giai đoạn thi công cọc đại trà (3) Đề xuất việc sử dụng hệ số an toàn khác cho thành phần sức kháng mũi sức kháng thành cọc để xác định xác sức chịu tải thiết kế cọc từ giá trị sức chịu tải giới hạn cọc khoan nhồi Cấu trúc luận án Lời cam đoan - Lời mở đầu Mở đầu Chương 1: Tổng quan phương pháp xác định sức chịu tải cọc thí nghiệm nén tĩnh cọc Chương 2: Kết thí nghiệm nén tĩnh cọc cơng trình Lakeside Tower quận , thành phố Hồ Chí Minh Chương 3: Phân tích kết số liệu thí nghiệm nén tĩnh cọc TP1 TP2 cơng trình Lakeside Towers Chương 4: Phân tích kết đo biến dạng cọc TP2 cơng trình Lakeside Towers Chương 5: Kết luận kiến nghị Tài liệu tham khảo Phụ lục Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC BẰNG THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC 1.1 THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC 1.1.1 Nguyên tắc thí nghiệm Thí nghiệm nén tĩnh cọc tiến hành phương pháp dùng tải trọng tĩnh ép dọc trục cọc cho tác dụng lực ép, cọc lún sâu thêm vào đất Các số liệu tải trọng, chuyển vị, biến dạng dọc trục cọc … thu q trình thí nghiệm sở để phân tích đánh giá sức chịu tải cọc thông qua mối quan hệ tải trọng – chuyển vị cọc đất Tải trọng nén lớn thí nghiệm nén tĩnh cọc đơn vị thiết kế quy định, thường lấy sau: - Đối với cọc thí nghiệm thăm dị: Bằng tải trọng phá hoại 250% đến 300% tải trọng thiết kế cọc Cọc thí nghiệm thăm dị xem phá hoại khi: (1) Tổng chuyển vị đầu cọc vượt 10% đường kính chiều rộng tiết diện cọc có kể đến biến dạng đàn hồi cọc cần thiết; (2) Vật liệu cọc bị phá hoại - Đối với cọc thí nghiệm kiểm tra: Bằng 150% đến 200% tải trọng thiết kế cọc 1.1.2 Các quy trình gia tải a Phương pháp gia tải tiêu chuẩn: Gia tải cấp tải, cấp tải không lớn 25% tải trọng tiết kế, cấp tải tăng độ lún đầu cọc đạt ổn định Các cấp tăng tải không giữ lâu Sau kết thúc gia tải, cọc khơng bị phá hoại tiến hành giảm tải dần 0, thời gian giữ cấp tải 30 phút 5 b Phương pháp gia tải nhanh: Phương pháp gia tải quy định tiêu chuẩn ASTM 1143-81, tăng tải theo cấp đến tải trọng lớn nhất, cấp tăng tải 10 % đến 15 % tải trọng thiết kế, thời gian giữ tải cấp 2,5 phút; Tại cấp tải lớn nhất, giữ tải phút, sau thực cấp giảm tải c Phương pháp gia tải với số gia chuyển vị không đổi: Phương pháp quy định tiêu chuẩn ASTM 114381, tiến hành gia tải theo nguyên tắc: Tải trọng nén điều chỉnh tăng tải cho số gia chuyển vị không đổi, khoảng 1%D (với D đường kính cọc chiều rộng tiết diện cọc vuông) 1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỰC HẠN CỦA CỌC TỪ THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH Từ kết thí nghiệm nén tĩnh cọc, sức chịu tải cực hạn cọc đơn xác định phương pháp sau: 1.2.1 Phương pháp đồ thị dựa đường cong quan hệ Tải - Lún thí nghiệm nén tĩnh cọc a Trường hợp 1: đường cong biểu diễn quan hệ chuyển vị - tải trọng biến đổi nhanh, thể rõ điểm uốn có hệ số góc thay đổi đột ngột, sức chịu tải giới hạn tải trọng tương ứng với điểm đường cong bắt đầu biến đổi độ dốc b Trường hợp 2: đường cong biểu diễn quan hệ chuyển vị (P) - tải trọng (S) biến đổi chậm, khó khơng thể xác định xác điểm uốn vào gia tải quy trình thí nghiệm để chọn phương pháp xác định sức chịu đựng tải giới hạn cọc Khi sử dụng phương pháp gia tải tốc độ chậm dùng phương pháp xác định sức chịu tải như: - Phương pháp De Beer (1968) - Phương pháp ngoại suy Chin – Kondner: - Phương pháp 80% Brinch Hansen: 1.2.2 Phương pháp dùng giá trị chuyển vụ giới hạn để xác định sức chịu tải cực hạn cọc Sức chịu tải giới hạn cọc xác định ứng với độ lún giới hạn cọc (Sgh) Phụ lục E TCVN 9393:2012 có trình bày cách xác định giá trị độ lún giới hạn Sgh tùy thuộc vào loại cọc biện pháp thi công cọc, theo đề xuất số tác giả sử dụng số quốc gia khác 1.2.3 Xét theo tình trạng thực tế thí nghiệm cọc thí nghiệm - - Sức chịu tải giới hạn cọc lấy tải trọng lớn dừng thí nghiệm (trường hợp phải dừng thí nghiệm sớm dự kiến điều kiện gia tải hạn chế); Sức chịu tải giới hạn cọc lấy cấp tải trọng trước cấp tải gây phá hoại vật liệu cọc 1.2.4 Sức chịu tải cho phép (Qs) cọc Sức chịu tải cho phép thường xác định sức chịu tải cực hạn tải trọng phá hoại chia cho hệ số an tồn theo cơng thức (1.7): Ra 1.3 Ru FS (1.7) Trong đó: Ra; Ru: Lần lượt sức thiết kế giới hạn cọc; FS: hệ số an toàn Nhận xét chương Chương trình bày qui định cho thí nghiệm nén tĩnh cọc phương pháp để xác định sức chịu tải giới hạn cọc từ kết thí nghiệm Việc lựa chọn quy trình thí nghiệm xây dựng đề cương thí nghiệm nén tĩnh cọc phải thực cách hợp lý, xác để mơ tả xác trình làm việc thực tế cọc Bên cạnh đó, việc phân tích số liệu thí nghiệm phải tiến hành cách khoa học để dự báo xác sức chịu tải giới hạn cọc từ kết thí nghiệm Chương 2: KẾT QUẢ NÉN TĨNH CỌC TẠI CƠNG TRÌNH LAKESIDE TOWER 2.1 GIỚI THIỆU CƠNG TRÌNH VÀ CẤU TẠO ĐỊA TẦNG TẠI ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG 2.1.1 Giới thiệu cơng trình Lakeside Towers khu phức hợp thương mại, dịch vụ hộ bao gồm cụm cơng trình nhà cao tầng nằm mặt tiền đại lộ Nguyễn Văn Linh, phường Tân Thuận Tây, quận Các cọc khoan nhồi thí nghiệm thử tĩnh thiết kế cho móng khối nhà có qui mơ gồm tầng hầm 21 tầng 2.1.2 Địa tầng điểm xây dựng Chiều sâu 10 hố khoan khảo sát địa điểm xây dựng 100m Số liệu vị trí khoan cho thấy: địa tầng, trật tự lớp đất tương đối giống nhau, chúng khác chiều sâu chiều dày lớp Chiều sâu mực nước ngầm ổn định, vị trí hố khoan từ cao trình 0m đến -1.2m Cấu tạo địa tầng khu vực: phía lớp đất san lấp dày 1m – 1.5m lớp bùn sét yếu có độ dày trung bình 23.3m, sau lớp sét trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng có chiều dày biến thiên từ 2.1m đến 10.7m tùy theo vị trí hố khoan Tiếp theo sau lớp cát pha trạng thái dẻo sét xếp xen kẽ Lớp cát hạt mịn đến trung trạng thái chặt vừa xác định độ sâu khoảng 72.7m, lớp có chiều dày trung bình 8.1m – lựa chọn lớp đất đặt mũi cọc Đáy hố khoan lớp sét pha, lẫn sỏi sạn, trạng thái cứng 3 2.2 THƠNG TIN VỀ CÁC CỌC THÍ NGHIỆM 2.2.1 Số lượng cọc thí nghiệm Cơng trình sử dụng tổng cộng 72 cọc khoan nhồi với hai loại đường kính D1=1500mm D2=1200mm Số lượng cọc thực thí nghiệm theo qui định cọc, ký hiệu TP1 TP2 có đường kính 1500mm 1200mm, chi tiết cấu tạo cọc thể Bảng 2.1 Bảng 2.1 Cấu tạo vật liệu cọc thí nghiệm Ký hiệu TP1 TP2 Đường kính cọc (mm) 1500 1200 Bê tông B400 cường độ (MPa) 29 29 Cốt thép CB400V Số lượng Hàm Cường độ thép lượng (%) (MPa) 2422 2832 0.52 1.99 365 365 2.2.2 Sức chịu tải cọc thí nghiệm Sức chịu tải giới hạn cọc xác định theo công thức qui định TCVN 10304:2014 - Sức chịu cọc theo vật liệu cọc TP1 TP2 3366 (T) 2735 (T) - Sức chịu tải cọc theo tiêu lý đất cọc TP1 TP2 3535.5 (T) 2454.8 (T) Sức chịu tải giới hạn xác định giá trị nhỏ sức chịu tải tính theo vật liệu đất cọc TP1 TP2 3300 (T) 2400 (T) Sức chịu tải thiết kế cọc đơn vị thiết kế đề xuất cho cọc TP1 TP2 3000 (T) 1500 (T) 2.3 QUI TRÌNH VÀ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC 2.3.1 Qui trình nén tĩnh cọc Cọc TP1 TP2 thử tĩnh theo quy trình gia tải tiêu chuẩn, với chu kỳ cấp tải trọng chi tiết sau: - Cọc TP1: thí nghiệm nén tĩnh chu kỳ, với cấp tải tương ứng 100%Rtk=1500 (T) 200%Rtk=3000(T) - Cọc TP2: thí nghiệm nén tĩnh chu kỳ, với cấp tải tương ứng 100%Rtk=1100 (T); 200%Rtk=2200(T) 250%Rtk=2750 (T) 2.3.2 Kết nén tĩnh cọc Kết thí nghiệm nén tĩnh đơn vị thử tải cung cấp thể biểu đồ quan hệ Tải – Lún Tải – Thời gian, kết thử tĩnh cho thấy: - Cọc TP1: cấp tải lớn 3000(T) độ lún tương ứng đo đầu cọc 38.86 (mm) - Cọc TP2: cấp tải lớn 2750(T) độ lún tương ứng đo đầu cọc 49.46 (mm) 2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG Các kết luận sau rút từ nội dung trình bày : (1) Xác định sức chịu tải cực hạn cọc TP1 TP2 theo quy phạm Sức chịu tải giới hạn cọc TP1 cọc TP2 3300(T) 2400(T) Sức chịu tải thiết kế cọc TP1 TP2 1500(T) 1100(T) (2) Hàm lượng thép cọc TP2 (µ=1.99%) lớn khơng làm tăng sức chịu tải cực hạn cho cọc (3) Cọc TP1 TP2 sử dụng cho móng cơng trình, theo quy định Pmax=2Ptk, nhiên cọc TP2 nén tĩnh với Pmax=2.5Ptk (4) Quy trình thí nghiệm nén tĩnh ghi số liệu đơn vị thí nghiệm tuân thủ theo qui định thể TCVN 9393:2012 5 Chương 3: PHÂN TÍCH KẾT QUẢ SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC VÀ ĐO BIẾN DẠNG CỌC TẠI CƠNG TRÌNH 3.1 ĐỘ CỨNG ĐÀN HỒI DỌC TRỤC CỦA CỌC (EA) 3.1.1 Độ cứng cọc TP1 Cọc TP1 thí nghiệm nén tĩnh cọc, mà không lắp đặt thiết bị để đo biến dạng cọc Giá trị mô đun đàn hồi vật liệu chế tạo cọc 36.8 (GPa) xác định theo công thức (3.1) E Es As Eb Ab A (3.1) Trong đó: A; AS; Ab: diện tích tiết diện; diện tích cốt thép dọc diện tích bê tơng cọc; ES; Eb: Mô đun đàn hồi thép bê tông cọc 3.1.2 Độ cứng cọc TP2 a Mô đun đàn hồi theo vật liệu chế tạo cọc tính theo cơng thức (3.1) cọc TP2 E=39.2(GPa) b Mô đun đàn hồi theo thí nghiệm đo biến dạng cọc: sử dụng phương pháp mô đun tiếp tuyến Fellenius (1989) [8], thể đồ thị Hình 3.1 Mơ đun cọc khơng phải số, mà thay đổi tùy thuộc vào ứng suất biến dạng cọc Để tránh sai số q trình phân tích tiếp theo, ta sử dụng giá trị độ cứng ứng với giai Hình 3.1 Biểu đồ quan hệ đoạn làm việc cọc Độ cứng (EA) – Biến dạng chu kì E1A=35(GN) cọc TP2 E2A=27.5(GN) cho chu kỳ cọc 3.2 XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI GIỚI HẠN CỦA CỌC 3.2.1 Phương pháp sử dụng giá trị chuyển vị giới hạn để xác định sức chịu tải cực hạn cọc Giá trị độ lún giới hạn xác định theo TCVN 10304:2014, công thức (3.4) S Sgh PL EA (3.4) Với: : Hệ số chuyển từ độ lún giới hạn sang độ lún ổn định cọc thử tĩnh; Sgh : Độ lún giới hạn cơng trình; : hệ số phụ thuộc vào ứng suất nén phân bố theo chiều dài cọc; A: Diện tích tiết diện ngang cọc; P : Lực nén tác vào cọc; E : Môđun cọc, L : Chiều dài cọc Giá trị sức chịu tải giới hạn cọc TP1 TP2 giá định theo độ lún giới hạn (Sgh) 2780 (T) 2600 (T) 3.2.2 Phương pháp đồ thị dựa quan hệ Tải – Lún cọc a Phương pháp De Beer (1968): thực sau: vẽ biểu đồ quan hệ logP – logS xác định phương trình đường thẳng xu hướng Y1 Y2 phần khác biểu đồ logP – logS Từ giao điểm đường thẳng Y1 Y2 ta xác định giá trị sức chịu tải cực hạn cọc Q trình tính tốn, phân tích cho kết quả: - Cọc TP1 có giá trị sức chịu tải giới hạn 1850 (T) ứng với độ lún S=15.75(mm) - Cọc TP1 có giá trị sức chịu tải giới hạn 1640 (T) ứng với độ lún S=27.4(mm) b Phương pháp Chin–Kondner: phép ngoại suy ChinKondner thực cách: Vẽ biểu đồ Tải (P) – Lún (S) biểu đồ S – S/P biểu đồ Xác định phương trình y = C1 x + C2 đường thẳng xu hướng cho điểm biểu đồ S – S/P sau đường cắt với đồ thị S – P Giá trị sức chịu tải giới hạn cọc tính bằng: Ru=1/C1 Áp dụng cho cọc TP1 TP2 ta có giá trị sức chịu tải giới hạn cọc là: 2857 (T) 2380 (T) c Phương pháp Hansen 80%: Tiến hành vẽ đường quan hệ S–P S– S P biểu đồ Xác định phương trình y = C1 x + C2 đường thẳng xu hướng cho điểm biểu đồ S– S P sau đường cắt với đồ thị S–P Sức chịu tải giới hạn cọc xác định công thức (3.6): Ru C1C2 (3.6) Áp dụng Phương pháp Hansen 80% cho cọc TP1 TP2 ta có giá trị sức chịu tải giới hạn là: 2936 (T) 2565 (T) 3.2.3 Tổng hợp kết tính tốn sức chịu tải giới hạn cọc Bảng 3.1 Tổng hợp sức chịu tải cực hạn cọc TP1 TP2 STT Phương pháp xác định Theo TCVN 10304:2014 Phương pháp De beer Phép ngoại suy Chin-Kondner Phương pháp Hansen 80% 3.3 Sức chịu tải giới hạn cọc (T) Cọc TP1 Cọc TP2 2780 2600 1850 1640 2857 2380 2936 2565 KẾT LUẬN Các kết luận sau rút từ nội dung trình bày chương: (1) Mơ đun đàn hồi cọc TP1 E=36.8(GPa) tính theo vật liệu chế tạo, có giá trị lớn so với thực tế cọc chịu nén, ứng xử cọc làm việc đất khơng hồn tồn cột chịu nén tâm (2).Mô đun đàn hồi cọc TP2 xác đinh theo số liệu thí nghiệm nén tĩnh đo biến dạng nên cho kết phù hợp Sử dụng hai giá trị độ cứng cọc TP2 E1A=35(GN) cho chu kì E2A=27.5(GN) cho chu kì (3) Sức chịu tải giới hạn cọc TP1 cọc TP2 xác định theo kết thí nghiệm 2850(T) 2500(T) Chương PHÂN TÍCH SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM ĐO BIẾN DẠNG VÀ ĐỌ CO NGẮN CỦA CỌC TP2 4.1 BIẾN DẠNG VÀ PHÂN PHỐI LỰC TRONG CỌC 4.1.1 Số liệu đo biến dạng Từ số liệu báo cáo thí nghiệm đo biến dạng cọc TP2, ta có nhận xét: (1) Tại cấp tải Pmax=2750(T), biến dạng lớn đầu đo GL1 ghi nhận lại -880µε (2) Đồ thị quan hệ tải trọng biến dạng cọc TP2 gần tuyến tính giai đoạn tăng tải chu kì 1, nhiên sang chu kì 2, biểu đồ có xu hướng cong đi, minh chứng cho thấy cọc khơng cịn làm việc giai đoạn đàn hồi 4.1.2 Biến dạng co ngắn cọc Từ kết độ co ngắn cọc đơn vị thí nghiệm cung cấp, ta xác định chuyển vị mũi cọc ứng với cấp tăng tải Tại cuối chu kì 1; chuyển vị mũi cọc là: 6.72mm; 15.71mm; 24.48mm 4.1.3 Phân phối lực dọc theo thân cọc Từ số liệu thí nghiệm đo biến dạng giá trị mô đun đàn hồi cọc xác định, sử dụng công thức (4.1) để xác định lực phân phối 10 cao trình lắp đặt strain gages ứng với cấp tăng tải chu kỳ Pi EAi (4.1) Trong đó: Pi: Lực nén ứng với mặt cắt thứ “i” cọc; i : Biến dạng dọc trục cọc mặt cắt thứ “i” cọc Kết tính tốn lực phân phối dọc thân cọc thể biểu đồ quan hệ lực (P) độ sâu (Z), cho thấy: - Chu kì 2, lực phân phối dọc thân cọc có giá trị giảm dần tác động lực ma sát cọc đất xung quanh cọc - Chu kì (Hình 4.7) đồ thị cấp gia tải ghi nhận lực phân phối cao trình GL1 GL2 lớn so với lực nén tác dụng đầu cọc, điều tượng ma sát âm xảy cho đoạn cọc từ đầu cọc đến cao trình lắp đặt GL2 Đây minh chứng cho thấy lớp đất bùn sét phía đầu cọc bị biến dạng lớn tác dụng khối đối trọng chất xung quanh cọc Do vậy, số liệu cao trình GL1 Và GL2 khơng sử dụng để phân tích làm việc cọc Bùn sét Sét dẻo Cát pha Sét nửacứng Cát pha Cát chặt vừa Hình 4.7 Đồ thị biểu diễn lực phân bố theo độ sâu (cọc TP2) chu kỳ 10 SỨC KHÁNG THÀNH VÀ CƯỜNG ĐỘ SỨC KHÁNG THÀNH CỦA CỌC TP2 4.2.1 Sức kháng thành cọc 4.2 Đồ thị Hình 4.8 thể quy luật biến thiên thành phần sức kháng thành, sức kháng mũi tổng sức kháng cọc theo độ lún đầu cọc giai đoạn tăng tải chu kỳ 3, ta thấy: (1).Sức kháng thành đóng góp chủ yếu vào khả chịu lực cọc Sức kháng thành huy động tối đa ứng với chuyển vị đầu Hình 4.8 Biểu đồ quan hệ cọc nằm 38mm đến sức kháng độ 40mm (2) Thành phần sức lún đầu cọc kháng mũi cọc bé chiếm tối đa 14.5% giá trị sức kháng thành 4.2.2 Cường độ sức kháng thành đoạn cọc Cường độ sức kháng thành trung bình đoạn cọc xác định theo công thức (4.3) thể đồ thị (Hình 4.9) fi,i 1 Pi Pi 1 Ai,i 1 (4.3) Trong đó: fi ,i 1 : cường độ sức kháng thành TB đoạn cọc từ strain gage “i” đến “i+1”; Pi ; Pi+1 : Lực phân phối cao trình thứ “i” “i+1” cọc; Ai;i+1: Diện tích xung quanh đoạn cọc từ cao trình “i” tới cao trình “i+1” 11 Hình 4.9 Đồ thị biểu diễn cường độ sức kháng thành đoạn cọc theo độ lún đầu cọc chu kỳ Từ đồ thị Hình 4.9, ta có nhận xét: (1) Cường độ sức kháng thành tăng dần theo chiều sâu cọc Sức kháng thành đơn vị cọc huy động tối đa chuyển vị tương đôi cọc đất khoảng 10mm đến 12mm (2) Sức kháng thành đoạn cọc thứ (giữa GL6 GL7) có giá trị lớn đoạn cọc lân cận, đoạn cọc nằm lớp thấu kính có tiêu lý khác với đoạn cọc (3) Cường độ sức kháng thành lớp đất cát dọc thân cọc lớn từ 31% đến 70% giá trị tương ứng xác định theo tiêu lý đất 4.2.3 Xác định hệ số β công thức Bjerrum – Burland Theo Bjerrum- Burland (1973) [8] cường độ sức kháng thành xác định theo cơng thức (4.4) thông qua hệ số ứng suất có hiệu theo phương thẳng đứng đất cao trình: fi i' fi / i' (4.4) (4.5) 12 Với: fi : Sức kháng đơn vị ứng với cao trình thứ “i” cọc; : Hệ số sức kháng bên; i ' : Ứng suất có hiệu theo phương thẳng đứng cao trình “i” trọng lượng thân lớp đất mà cọc qua Để kiểm chứng giá trị cường độ sức kháng thành tính, ta sử dụng công thức (4.5) để xác định ngược lại giá trị hệ số cho đoạn cọc, kết cho thấy: (1) Đoạn cọc nằm đất sét giá trị hệ số 0.21 0.31 hợp lý nằm phạm vi đề nghị Fellenius =[0.150.45] (2) Tại đoạn phía mũi cọc (từ GL7 đến GL10) giá trị hệ số =0.430.59 lớn, xấp xỉ cận so với phạm vi đề nghị cọc nằm lớp đất cát []=0.20.6 SỨC KHÁNG MŨI VÀ CƯỜNG ĐỘ SỨC KHÁNG MŨI CỦA CỌC TP2 4.3.1 Sức kháng mũi cọc 4.3 Sức kháng mũi cọc TP2 với lực phân bố cao trình strain gage GL10 (lắp đặt -79.3m) sát với cao trình mũi cọc -80m Để đánh giá mối tương quan quan hệ sức kháng mũi cọc theo độ lún, ta đối chiếu với đường cong quan hệ R-S sử dụng cho mũi cọc Gwizdala (1996) Fllenius [8] đề xuất xác định cơng thức (4.6): Hình 4.10 Biểu đồ quan hệ sức kháng độ lún mũi cọc đường R- S 18 R tr Str R i Si (4.6) Với: Rtr: giá trị sức kháng mũi tham chiếu cọc, Ri: sức kháng mũi ứng với độ lún Si bất kỳ; Str: độ lún mũi cọc ứng với giá trị sức kháng mũi Rtr; : số mũ (01) Hình 4.10 thể biểu đồ quan hệ sức kháng độ lún mũi cọc, đồ thị có quy luật phù hợp với đường R-S (nét đứt) ứng với số mũ = 0.7 – nằm phạm vi hợp lý =[0.41.0] Gwizdala (1996) đề xuất, điều cho thấy độ tin cậy số liệu thí nghiệm nén tĩnh cọc TP2 4.3.2 Cường độ sức kháng mũi cọc Cường độ sức kháng mũi cọc tính gần theo cơng thức (4.7): A: Diện tích tiết diện ngang P (4.7) q b 10 cọc nhồi TP2; P10: Lực A phân phối cao trình Trong đó: qb: Cường độ sức strain gage GL10 kháng mũi cọc; Từ biểu đồ quan hệ cường độ sức kháng mũi cọc theo chuyển vị mũi cọc, ta có nhận xét: (1) Ở cấp tải nhỏ, giá trị cường độ sức kháng mũi cọc bé Khi chuyển vị mũi cọc đạt khoảng 20 mm cường độ sức kháng mũi cọc tăng nhanh chưa có dấu hiệu đạt tới giá trị giới hạn thời điểm kết thúc thí nghiệm (2) Ở cuối chu kỳ ứng với cấp tải nén lớn Pmax =2750 T, ứng độ lún đầu cọc S=24.5 mm, cường độ sức kháng mũi cọc 3094.6 kPa, giá trị 21% so với giá trị qb=14504 (kPa) xác định dựa theo tiêu lý đất Ngun nhân q trình khoan nhồi cọc làm xáo trộn lớp đất mũi cọc có hình thành bánh bùn mũi cọc 19 4.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG Từ kết tính tốn phân tích số liệu đo biến dạng cọc, ta có kết luận: (1) Việc đối chiếu qui luật thay đổi sức kháng mũi cọc cường độ sức kháng thành với phương trình đường R-S Gwizdala (1996) phương pháp BjerrumBurland (1973) cho thấy độ tin cậy số liệu thí nghiệm (2) Thành phần sức kháng thành đóng vai trị chủ yếu cho khả chịu tải cọc (3) Khối đối trọng lớn gây biến dạng đất yếu tiến hành thí nghiệm, dẫn đến sai số kết đo đạc biến dạng cọc (3) Sức kháng thành huy động tối đa ứng với chuyển vị tương đối cọc đất khoảng 10-12mm Cường độ sức kháng thành lớp đất cát lớn 31% đến 70% giá trị tương ứng tính tốn theo tiêu lý đất (4) Cường độ sức kháng mũi xác đinh theo kết thí nghiệm bé, giá trị lớn qb=3094.6 kPa, 21 % so với tính tốn lý thuyết, điều cho thấy q trình thi cơng cọc làm xáo trộn đáng kể đến lớp đất mũi cọc Chương KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN Luận văn tiến hành phân tích kết thí nghiệm nén tĩnh, số liệu đo biến dạng co ngắn cọc khoan nhồi dự án Lakeside Tower Tác giả sử dụng qui định tiêu chuẩn kết hợp với lý thuyết tính tốn tiến hành phân tích kết rút số kết luận sau: (1) Cọc khoan nhồi TP1 TP2 tiến hành thí nghiệm theo qui định TCVN 9393:2012 Quá trình phân tích đối chiếu cho thấy độ tin cậy kết thí nghiệm 20 (2) Kết từ biểu đồ quan hệ Tải trọng–Độ lún cho thấy sức chịu tải cực hạn cọc TP1 TP2 2850(T) 2500 (T), sức chịu tải cọc TP1 nhỏ so với tính toán thiết kế 3000(T) (3) Thành phần sức kháng thành đóng vai trị tạo chịu lực nén cọc TP2 Sức kháng thành đơn vị huy động tối đa ứng với chuyển vị tương đối cọc đất nằm khoáng 10mm đến 12mm Cường độ sức kháng thành lớp đất cát dọc theo thân cọc lớn 31% đến 70% giá trị tương tương ứng xác định theo tiêu lý đất (4) Thành phần sức kháng mũi cọc TP2 nhỏ tương đương 1/5 thành phần sức kháng thành 21% so với giá trị tính tốn lý thuyết, điều chứng tỏ lớp đất mũi cọc bị ảnh hưởng đáng kể trình thi công (5) Hiện tượng ma sát âm xảy nén cọc chu kỳ cho thấy nhược điểm phương pháp thí nghiệm nén tĩnh cách gia tải đầu cọc Các đối trọng lớn gây biến dạng đáng kể cho lớp đất yếu mũi cọc 5.2 KIẾN NGHỊ Kết phân tích số liệu thí nghiệm nén tĩnh, đo biến dạng đo độ co ngắn cọc khoan nhồi dự án Lakeside Towers tọa lạc quận 7, thành phố Hồ Chí Minh xác định giá trị sức chịu tải cực hạn cọc, đánh giá độ lớn thành phần sức kháng thành kháng mũi cọc, cho thấy ảnh hưởng bất lợi q trình thi cơng đến làm việc đất mũi cọc Bên cạnh đó, trình tính tốn cho thấy nhược điểm phương pháp thử tĩnh cọc tải trọng nén dọc trục có sử dụng khối đối trọng lớn đặt lên đầu 21 cọc Để xác định xác sức chịu tải cọc tính tốn, thí nghiệm thi công cọc đại, tác giả xin đề xuất kiến nghị sau: (1) Cần có qui định giới hạn trọng lượng khối đối trọng sử dụng phương pháp thử tĩnh cọc tải trọng nén dọc trục, để tránh gây ảnh hưởng đến ứng suất, biến dạng tính chất lý lớp đất phía mũi cọc Khi cần thử tải cọc khoan nhồi cọc barrette có sức chiụ tải lớn khuyến khích đơn vị kiểm định nên sử dụng phương pháp thử tải tự cân (thí nghiệm Osterberg) (2) Đối với cọc khoan nhồi cọc barrette cần sử dụng hệ số an toàn khác cho thành phần sức kháng thành sức chống mũi cọc cơng thức tính sức chịu tải thiết kế từ sức chịu tải giới hạn cọc Hệ số an toàn cho thành phần sức kháng mũi cần lớn giá trị tương ứng sử dụng cho sức kháng thành, q trình thi cơng cọc gây nhiều ảnh hưởng bất lợi cho đất mũi cọc (3) Cần có thêm qui định để kiểm sốt chặt chẽ qui trình thi cơng đào đổ bê tông loại cọc thay để tránh xáo trộn bất lợi cho lớp đất mũi cọc giảm thiểu việc hình thành bánh bùn cao trình đáy cọc ... ? ?Phân tích sức chịu tải cọc khoan nhồi dựa kết thí nghiệm nén tĩnh kết hợp đo biến dạng cọc cơng trình Thành phố Hồ Chí Minh? ?? Mục đích đề tài (1).Xử lý phân tích số liệu kết thí nghiệm thử tĩnh. .. định sức chịu tải cọc thí nghiệm nén tĩnh cọc Chương 2: Kết thí nghiệm nén tĩnh cọc cơng trình Lakeside Tower quận , thành phố Hồ Chí Minh Chương 3: Phân tích kết số liệu thí nghiệm nén tĩnh cọc. .. CÁC CỌC THÍ NGHIỆM 2.2.1 Số lượng cọc thí nghiệm 2.2.2 Sức chịu tải cọc thí nghiệm 2.3 QUI TRÌNH VÀ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC 2.3.1 Qui trình nén tĩnh cọc 2.3.2 Kết nén