Phân tích sức chịu tải cọc khoan nhồi dựa vào thí nghiệm đo biến dạng bê tông dọc thân cọc

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA LÊ XUÂN CHUNG PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỌC KHOAN NHỒI DỰA VÀO THÍ NGHIỆM ĐO BIẾN DẠNG BÊ TÔNG DỌC THÂN CỌC CHUYÊN NGÀNH: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG MÃ SỐ : 605860 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2012 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại Học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Cán hướng dẫn : TS LÊ TRỌNG NGHĨA Cán chấm nhận xét : Cán chấm nhận xét : Luận Văn Thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp.HCM ngày …… tháng …… năm ……… Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… …………………………………………………………… Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Chủ nhiệm Bộ môn quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -oOo Tp HCM, ngày tháng năm 20… NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên : LÊ XUÂN CHUNG Giới tính : Nam / Nữ Ngày, tháng, năm sinh : 17/04/1986 Nơi sinh : Bình Định Chuyên ngành : Địa kỹ thuật xây dựng MSHV: 10090325 Khóa (Năm trúng tuyển) : 2010 I- TÊN ĐỀ TÀI PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỌC KHOAN NHỒI DỰA VÀO THÍ NGHIỆM ĐO BIẾN DẠNG BÊ TƠNG DỌC THÂN CỌC II - NHIỆM VỤ LUẬN VĂN Mở đầu : Giới thiệu nội dung nghiên cứu Chương 1: Tổng quan việc tính tốn thiết kế sức chịu tải cọc khoan nhồi Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính tốn sức chịu tải cọc khoan nhồi Chương 3: Phân tích sức chịu tải cọc khoan nhồi dựa vào thí nghiệm đo biến dạng dọc thân cọc Kết luận kiến nghị III - NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 02 / 07 / 2012 IV - NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 30 / 11 / 2012 V - HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS LÊ TRỌNG NGHĨA Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Họ tên chữ ký) CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) KHOA QL CHUYÊN NGÀNH (Họ tên chữ ký) TS LÊ TRỌNG NGHĨA PGS.TS VÕ PHÁN ……………………………… LỜI CẢM ƠN Trước tiên, xin cảm chân thành cảm ơn quý thầy Bộ mơn Địa Nền móng nhiệt tình truyền đạt kiến thức quý báu quan tâm, tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ học viên thời gian qua Học viên xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Lê Trọng Nghĩa, người giúp đỡ, dẫn tận tình ln quan tâm, động viên tinh thần thời gian học viên thực Luận văn Thầy truyền đạt cho học viên hiểu phương thức tiếp cận giải vấn đề khoa học, hành trang q học viên gìn giữ cho q trình học tập làm việc Bên cạnh đó, học viên trân trọng cảm ơn đến công ty cổ phần tư vấn đầu tư xây dựng Sao Việt giúp đỡ học viên việc thu thập số liệu quan trắc quý báu cần thiết để hoàn thành luận văn Cuối cùng, xin cảm ơn Gia đình, Cơ quan bạn bè thân hữu động viên, giúp đỡ học viên thời gian học tập vừa qua TP Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2012 Học viên Lê Xn Chung Tóm tắt: Cơng tác nén tĩnh kết hợp với việc gắn đầu đo biến dạng dọc thân cọc ngày sử dụng nhiều cơng tác thiết kế móng Phương pháp giúp ta xác định phân bố tải trọng dọc thân cọc theo chiều sâu, chuyển vị mũi cọc, chuyển vị dọc theo thân cọc Từ kết này, việc xác định phân bố ma sát bên, sức kháng ma sát đơn vị, sức kháng mũi, ta xây dựng đường cong quan hệ tải trọng chuyển vị cho cọc Đây nội dung mà tác giả muốn đề cập luận văn Các cơng thức tính tốn sức chịu tải nhiều tác giả giới tiêu chuẩn xây dựng đề cập đến công thức cho kết khác Vì vậy, biện pháp khả thi để nâng cao độ tin cậy kết dự báo sử dụng phương pháp tính tốn khác để so sánh với kết quan trắc Trong luận văn tác giả muốn phân tích chế truyền tải trọng dọc trục cọc vào đất qua phát triển ma sát hông sức kháng mũi theo chuyển vị cọc, từ đề nghị sử dụng giá trị hệ số an tồn FSs FSp tính tốn sức chịu tải cọc Phương pháp tính tốn, tác giả tính theo phụ lục B, C TCVN 205:1998 theo FHWA để kiểm chứng với 13 cọc khoan nhồi thí nghiệm cơng trường khác TPHCM Abstract: Static compression work in conjunction with the attached strain gauges along the pile itself is increasingly being used in the current foundation design This method helps us determine the load distribution along pile in depth, the toe displacement, displacement along the piles From these results, in addition to determining the distribution of friction, frictional resistance unit, toe resistance, we can build the relationship between load - displacement of the piles This is content that the author would like to mention in the thesis The formula to calculate the load capacity piles are many authors in the world as well as in the standard mentioned but the formula for the different results So, one of the possible measures to improve the reliability of the forecast results is use of different calculation methods for comparison with the results of monitoring In the thesis the author to analyze the axial load transfer mechanism of the pile into the ground through the development of shaft friction and toe resistance on displacement piles, which suggest using value of safety FSs and FSp in the calculation of the load capacity of pile Calculation methodology, the authors calculated in accordance with Appendix B, C TCVN 205:1998 and the FHWA to verify with 13 test bored piles at five different site in the Ho Chi Minh city MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục đích nghiên cứu đề tài .1 Ý nghĩa giá trị thực tiễn đề tài Phương pháp nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Hạn chế đề tài CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VIỆC TÍNH TỐN THIẾT KẾ SỨC CHỊU TẢI CỌC KHOAN NHỒI 1.1 Cơ chế huy động sức mang tải cọc khoan nhồi .3 1.1.1 Sức chịu tải bên .3 1.1.2 Sức chịu tải mũi .4 1.2 Nguyên tắc xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi 1.3 Độ lún móng cọc đơn 1.3.1 Biến dạng đàn hồi thân cọc tính chịu nén .8 1.3.1.1 Tính theo lý thuyết 1.3.1.2 Đo biến dạng bê tông dọc thân cọc thiết bị Extensometer 1.3.2 Độ lún cọc tải trọng truyền lên đất mũi cọc 11 1.3.3 Độ lún cọc tải trọng truyền lên đất dọc thân cọc 11 1.4 Một số nghiên cứu trước theo hướng nghiên cứu đề tài .11 1.4.1 Một số tác giả giới 11 1.4.2 Một số tác giả Việt Nam 13 1.5 Nhận xét chương .18 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN SỨC CHỊU TẢI CỌC KHOAN NHỒI 19 2.1 Cơng thức tính toán SCT cực hạn cọc khoan nhồi .19 2.2 Sự huy động sức kháng cọc khoan nhồi .22 2.2.1 Theo phương pháp FHWA 1999 (REESE O’NEILL) 22 2.2.1.1 Sức kháng bên cọc nhồi đất dính 22 2.2.1.2 Sức kháng bên cọc nhồi đất rời 23 2.2.1.3 Sức kháng mũi cọc nhồi đất dính .24 2.2.1.4 Sức kháng mũi cọc nhồi đất rời 24 2.2.2 Sức chịu tải cọc theo công thức Nhật Bản (phụ lục C, TCVN 205:1998) 24 2.2.3 Sức chịu tải cọc theo cường độ đất nền( phụ lục B TCVN 205-1998) 25 2.2.3.1 Sức chống mũi 25 2.2.3.2 Thành phần ma sát hông .25 2.3 Lý thuyết tính tốn sức chịu tải cọc dựa vào thí nghiệm đo biến dạng dọc thâncọc 26 2.3.1 Tổng quát .26 2.3.2 Thí nghiệm đo biến dạng cọc khoan nhồi 26 2.3.2.1 Chuẩn bị thí nghiệm 26 2.3.2.2 Tiến hành thí nghiệm 27 2.3.2.3 Xác định biến dạng tiết diện cọc thí nghiệm 28 2.3.2.4 Xác định sức kháng thân cọc mũi 29 2.4 Thiết kế cọc theo sức chịu tải cho phép .30 2.4.1 Tổng quan việc lựa chọn hệ số an toàn tính tốn sức chịu tải cho phép 30 2.4.2 Hệ số an toàn vài phương pháp tính 30 2.5 Cách lắp đặt Extensometer để đo biến dạng đàn hồi cọc 31 2.6 Đường cong T-Z 32 2.7 Nhận xét chương .33 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỌC KHOAN NHỒI DỰA VÀO THÍ NGHIỆM ĐO BIẾN DẠNG BÊ TƠNG DỌC THÂN CỌC 34 3.1.1 Tính tốn sức chịu tải cực hạn cọc khoan nhồi .34 3.1.1 Tổng quan điều kiện địa chất cơng trình 35 3.1.2 Kết tính tốn sức chịu tải cực hạn cọc đơn theo lý thuyết 35 3.1.2.1 Tính SCT cọc theo công thức Nhật Bản (TCVN 205:1998) .36 3.1.2.2 Tính SCT cọc theo cơng thức FHWA 1999 38 3.1.2.3 Tính SCT cọc theo phụ lục B (TCVN 205-1998) 40 3.1.3 Tính tốn SCT cọc dựa vào đầu đo biến dạng có kết hợp gia tải tĩnh 41 3.2 Xây dựng công thức xác định ma sát cực hạn lớp đất theo số SPT 47 3.2.1 Lớp đất: Bùn sét, trạng thái chảy 47 3.2.2 Lớp đất: Sét pha, trạng thái dẻo mềm đến dẻo cứng 51 3.2.3 Lớp đất: Sét trạng thái dẻo cứng 52 3.2.4 Lớp đất: Cát lẫn sét trạng thái chặt vừa đến chặt 52 3.3 Hệ số an toàn công thức xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi 54 3.3.1 So sánh tương quan ma sát bên cọc có tiết diện khác 54 3.3.1.1 Cọc (1) D1200mm cọc (2) D1500mm 54 3.3.1.2 Cọc (4) D1400mm cọc (6) BR800x2800mm 55 3.3.1.3 Cọc (9) D1200mm cọc (11) D1000mm 56 3.3.2 Tỷ lệ sức kháng mũi sức kháng bên 57 3.4 Xây dựng đường cong T-z giới hạn cho lớp đất 58 3.4.1 Độ lún thân cọc dựa vào thí nghiệm Extensometer 58 3.4.2 Xây dựng đường cong T-Z 59 3.4.3 Dự báo sức chịu tải cọc dự báo độ lún cọc cấp tải khác .63 3.4.3.1 Các bước tính tốn xác định sức chịu tải cọc dựa vào biểu đồ đường cong quan hệ T-Z 63 3.4.3.2 Dự báo độ lún cọc tác dụng cấp tải khác .64 3.5 So sánh kết tính tốn theo phương pháp đề xuất thực nghiệm .64 3.5.1 Điều kiện địa chất 64 3.5.2 Kết thí nghiệm cọc 65 3.5.3 Tính tốn phương pháp đề xuất 67 3.6 Kết luận chương 69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 74 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Phần trăm huy động sức kháng bên đất dính Hình 1.2: Phần trăm huy động sức kháng bên đất rời Hình 1.3: Phần trăm huy động sức kháng mũi đất dính Hình 1.4: Phần trăm huy động sức kháng mũi đất rời Hình 1.5: Biểu đồ lực – chuyển vị cọc khơng có sức kháng mũi Hình 1.6: Biểu đồ lực – chuyển vị có sức kháng mũi ma sát thành .8 Hình 1.7: Tính tốn biến dạng nén đàn hồi cọc .9 Hình 1.8: Extensometer loại A9 10 Hình 1.9 Đầu đọc liệu GK403 10 Hình 1.10 Bộ điều áp Geokon model 1300-3 10 Hình 1.11: Mơ hình hóa tính tốn sức chịu tải chuyển vị cọc (Bowles (1997)).12 - 60 - Để xây dựng đường cong T-Z, trước hết ta phải xác định giá trị chuyển vị tương đối mặt cắt thí nghiệm chịu cấp tải trọng khác Pi + Pj xL Δl = x ij ij EA (3.4) Như vậy, cọc chịu tải tác dụng, đoạn cọc thứ i huy động ma sát bên fsij chuyển vị thân cọc sij, mối quan hệ giá trị thể biểu đồ huy động ma sát bên cho đoạn cọc tương ứng Từ đó, ta có đường cong T-Z cho đoạn cọc cách lập quan hệ tỷ số fsij/fsi,max tỷ số sij/D ( với D đường kính cọc khoan nhồi cạnh ngắn cọc Barrette) Tương tự, ta xác định mối quan hệ giữa độ lún mũi cọc sức kháng mũi tương ứng cách lập quan hệ tỷ số qpi/qpmax tỷ số spi/D ( với D đường kính cọc khoan nhồi cạnh ngắn cọc Barrette) +Ta có qp cực hạn theo tiêu chuẩn 205-1998 qp =15.Nspt (Tấn/m2) (3.5) +Biến dạng đàn hồi dọc thân cọc ứng với cấp tải ta xác định theo công thức (4.1) +Ta xác định tải trọng phân bố mũi cọc dựa vào số liệu thu thập được, từ xác định giá trị qp thực ứng với cấp tải công thức: q pthuc = Qmui A Từ ta xây dựng nên đường cong quan hệ độ lún sức kháng mũi Kết thể hình sau: (3.6) - 61 - Hình 3.19 Đường cong T-Z lớp bùn sét trạng thái chảy Hình 3.20 Đường cong T-Z lớp sét pha, trạng thái dẻo mềm đến dẻo cứng - 62 - Hình 3.21 Đường cong T-Z lớp sét, trạng thái dẻo cứng Hình 3.22 Đường cong T-Z lớp cát mịn lẫn sét, trạng thái chặt vừa đến chặt - 63 - Hình 3.23 Đường cong thể phần trăm huy động sức kháng mũi 3.4.3 Dự báo sức chịu tải cọc dự báo độ lún cọc cấp tải khác 3.4.3.1 Các bước tính tốn xác định sức chịu tải cọc dựa vào biểu đồ đường cong quan hệ T-Z Bước 1: Dưới tải trọng đọc trục N cơng trình truyền xuống, ta xác định biến dạng đàn hồi đoạn cọc nhồi lớp đất xét theo biểu thức (4.1) Bước 2: Với lớp đất ( lớp i) -Tính S/d (%) f -Dùng hình 4.4 đến 4.8 để tìm tỷ số : ω = ithuc fi max -Như vậy, sức kháng bên lớp i tải trọng thực cơng trình là: f ithuc = ω fi max -Tổng sức kháng bên huy động là: Q fthuc Bước 3: = u.∑ f L ithuc i - 64 - -Tính Smũi / D (%) -Dùng hình 4.9 để tìm tỷ số : ω = q pthuc q p max -Như vậy, sức kháng mũi tải trọng thực cơng trình là: Q pthuc =q pthuc A = ω.q p A Bước 4: Tổng sức kháng lên cọc là: Qp thực = Qf thực + Qp thực 3.4.3.2 Dự báo độ lún cọc tác dụng cấp tải khác Theo chương 1, biểu thức (1.1) nhắc lại sau: S d = Δ L + S m + Sb Trong : ΔL : biến dạng đàn hồi thân cọc Sm : độ lún cọc tải trọng truyền lên đất mũi cọc Sb : độ lún cọc tải trọng truyền lên đất dọc thân cọc Dựa biểu đồ quan hệ mục 4.3, ta xác định độ lún cọc tải trọng mà cơng trình truyền xuống cọc 3.5 So sánh kết tính tốn theo phương pháp đề xuất thực nghiệm 3.5.1 Điều kiện địa chất: Bảng 3.22 Điều kiện địa chất lớp đất Lớp đất Độ sâu phân bố (m) T1 0.0÷1.1 Bê tơng, đất đá san lấp 1.1÷3.2 Bùn sét màu xám ghi Trạng thái chảy 3.2÷8.5 Sét pha bụi, màu xám ghi Trạng thái dẻo mềm 8.5÷14.0 Cát lẫn sét màu xám Trạng thái rời 14.0÷31.0 Cát lẫn sét màu vàng Trạng thái chặt vừa 31.0÷38.8 Cát lẫn sét màu vàng nâu Trạng thái chặt vừa Tên đất – trạng thái - 65 - 38.8÷52.8 Sét màu nâu vàng.Trạng thái nửa cứng đến cứng 52.8÷100 Cát lẫn sét màu xám xanh Trạng thái chặt 3.5.2 Kết thí nghiệm cọc Cọc Barrette 800x2800, sâu 61m Có kết sau: Hình 3.24 Biểu đồ đường cong nén lún Bảng 3.23 Phân bố tải trọng dọc thân cọc ( Chu Kì II) Cao trình (m) -2.7 -25.8 -35.4 -45 -51.5 -60 Chu kỳ II (Tấn) 25% 269.7 188 118.79 96.16 66.19 15.26 50% 737.88 562.49 304.99 230.55 168.45 57.59 75% 1134.5 994.67 571.53 450.1 302.39 76.31 100% 1577.8 1412.3 949.77 742.69 528.85 159.37 125% 1951.5 1809.1 1265.8 983.59 682.11 189.54 150% 2389.8 2202.3 1530.8 1216 856.98 248.42 175% 2753.9 2495.3 1803 1528.1 1076.1 356 200% 3165.1 2911.5 2167.9 1895.5 1272.3 473.55 225% 3554.9 3223 2593.1 2184.4 1540.5 581.63 238% 3749.3 3392.7 2875 2389.4 1687 588.92 - 66 - Hình 3.25 Phân bố tải trọng theo độ sâu cọc barrette 800x2800 Bảng 3.24 Phân bố ma sát thành đơn vị lớp đất Ma sát thành đơn vị (Ton/m2) Cao trình 25% 50% 75% 100% 125% 150% 175% 200% 225% 238% (m) Chu kỳ I Chu kì II Từ -2.7 0.29 0.7 0.87 0.99 0.86 1.13 1.56 1.52 2.14 đến -25.8 Từ -25.8 1.02 3.19 5.2 5.19 7.86 9.71 10 10.8 9.11 7.49 đến -35.4 Từ -35.4 0.21 1.34 1.89 2.67 4.08 4.55 3.98 3.94 5.91 7.03 đến -45 Từ -45 0.42 1.87 2.36 4.57 6.44 7.67 9.66 13.3 13.8 15 đến -51.5 Từ -51.5 1.06 2.33 5.38 8.07 8.05 9.94 11.8 12.1 15.7 17.9 đến -60 - 67 - Hình 3.26 Phân bố ma sát thành đơn vị dọc theo thân cọc Hình 3.27 Độ lún đàn hồi cọc đo thiết bị Extensometer 3.5.3 Tính tốn phương pháp đề xuất - Xác định sức kháng bên sức kháng mũi ứng với 100% tải trọng - 68 - Bảng 3.25 Xác định ma sát thành thực tế ứng với tải trọng tác dụng Lớp đất L (m) k E (T/m2) A(m2) D(m) s/D(%) fi/fmax 2.1 5.3 5.5 17 7.8 14 8.2 0.67 0.67 0.67 0.67 0.67 0.67 0.67 3600000 3600000 3600000 3600000 3600000 3600000 3600000 2.24 2.24 2.24 2.24 2.24 2.24 2.24 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.03 0.09 0.09 0.25 0.08 0.10 0.02 0.60 0.60 0.60 0.80 0.62 0.60 0.55 fmax (T/m2) 2.87 7.44 7.44 11.26 11.26 13.01 11.26 - fi Qs (T) (T/m2) 1.72 4.46 4.46 9.01 6.98 7.81 6.19 Phân bố tải trọng dọc lớp đất(T) 9.08 59.43 61.67 384.68 136.79 274.52 127.57 1577 1567.82 1506.31 1419.93 936.53 663.19 238.44 Xác định chuyển vị cọc ứng với 100% tải trọng +Độ lún đàn hồi thân cọc: ΔL = k N L 1577.61 = 0,67 = 0.0079(m) = 7.9(mm) EA 3600000.2, 24 +Độ lún mũi cọc: Sm = q ap Dω (1- μ ) E0 Xác định qap: Ta có : s 0.0079 x100 = = 1% D 0.8 qpmax = 5.75.N = 5.75x42 = 241.5 (T/m2) - 69 - Tra bảng 4.9 ta có: q pthuc q p max = 0.07 Do : qpthuc = 0.07x241.5 =16.9 (T/m2) Vậy Sm = 16.9 x0.8 x0.79 x(1 − 0.32 ) x1000 = 1.5(mm) 6300 +Độ lún thành bên cọc: Sb = f as Dωb (1- μ ) E0 Tính fas : fas = (1.72+4.46+4.46+9.01+6.98+7.81+6.19)/7 = 5.8(T/m2) ωb = + 0.35 Vậy Sb = L D =2+0.35x8.66 = 5.03 5.8 x0.8 x5.03x(1 − 0.32 ) x1000 = 3.38(mm) 6300 Vậy Sd = Δ L + Sm + Sb = 7.9 + 1.5 + 3.38 = 12.78(mm) Ta thấy độ lún thực tế 11.1 mm, theo cách tra biểu đồ 12.68mm Lệch : 1.68mm 3.6 Kết luận chương Tính tốn sức chịu tải ma sát thành theo phương pháp : phục lục B –TCVN 205:1998, phụ lục C – TCVN 205:1998 ( tính tốn theo cơng thức Nhật Bản) tính theo phương pháp FHWA, ta thấy phương pháp Phụ lục B- TCVN 205:1998 FHWA cho kết gần giống với thực tế Sức chịu tải mũi cực hạn tính tốn theo FHWA cho kết gần giống với thực tế Ma sát bên huy động đất sét lớn đất cát Sự huy động ma sát cọc khoan nhồi có đường kính lớn nhỏ cọc khoan nhồi có đường kính nhỏ với điều kiện địa chất Hệ số Fss biến thiên từ 1.5 -2 Fsp =3 - 70 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Từ kết tính tốn phân tích SCT cọc theo lý thuyết theo kết gắn đầu đo biến dạng có kết hợp gia tải tĩnh, ta rút số kết luận kiến nghị cho luận văn sau: Kết luận -Kết phân tích , tính tốn SCT cọc theo phụ lục B, C –TCVN 205:1998 theo FHWA ta thấy: +Phương pháp tính tốn sức kháng ma sát theo phụ lục C (công thức Nhật Bản) theo FHWA cho kết tương đồng với quan trắc trường (cọc gắn đầu đo biến dạng), tính theo phụ lục B cho kết lệch so với quan trắc 29% Qs Quan trắc/Phụ lục C 101% Quan trắc/ FHWA 98% Quan trắc/Phụ lục B 71% +Thành phần sức chịu mũi phương pháp tính tốn cho kết sai lệch lớn so với kết quan trắc trường Kết sau: Qp Quan trắc/Phụ lục C 20% Quan trắc/ FHWA 52% Quan trắc/Phụ lục B 11% +Tỷ lệ thành phần chịu mũi thành phần chịu ma sát cọc khoan nhồi: Cọc 10 11 12 13 Chiều dài (m) 76 74 61 70 70 70 71.45 71.45 68 68 65 75 70 Qs (Tấn) 2656 2590 3212 2347 2734 2801 1539 1425 1557 1493 1424 1613 1132 Qp (Tấn) 644 223 588 53 266 199 61 175 43 57 76 142 283 Qp/Qs (%) 24.25 8.61 18.31 2.26 9.73 7.10 3.96 12.28 2.76 3.82 5.34 8.80 25.00 - 71 - Như ta thấy thành phần sức kháng mũi chiếm thành phần nhỏ so với thành phần sức kháng ma sát Để huy động tối đa thành phần sức chịu tải mũi cọc đòi hỏi cần phải có độ lún lớn Điều khơng thể cơng trình thực tế khơng cho phép lún để huy động sức chịu tải mũi Như vậy, SCT cực hạn cọc chủ yếu sức kháng ma sát bên, thành phần ma sát bên dễ huy động thành phần ma sát mũi -Theo TCVN 205-1998 hệ số an tồn cho cọc khoan nhồi FSs =1.5-2 FSp = Tuy nhiên, dựa vào kết nén tĩnh 13 cọc khoan nhồi mà tác giả khảo sát 11 cọc chưa bị phá hoại cấp nén cao nhất, kết tính tốn SCT cọc an tồn chưa tận dụng hết khả chịu tải cọc Đa số SCT cọc chủ yếu ma sát bên, thành phần ma sát mũi huy động Mặ khác, huy động ma sát cực hạn bên cọc có đường kính lớn nhỏ huy động ma sát cực hạn cọc có đường kính nhỏ điều kiện địa chất cấp tải nén Do đó, tác giả đề nghị hệ số an toàn cho cọc khoan nhồi sau: Đường kính cọc (mm) FSs FSp =1300 2-2.5 Hoặc để an tồn, ta bỏ qua thành phần sức kháng mũi cọc -Xác định ma sát thành cực hạn lớp đất đặc trưng TPHCM, tác giả dựa vào cơng thức tính tốn sức chịu tải ma sát cực hạn theo phụ lục B, phụ lục C, theo FHWA theo công thức Schmertmann SPT, đồng thời so sánh với kết quan trắc ma sát bên 13 cọc khoan nhồi khảo sát Kết cho thấy công thức Schmertmann cho kết gần giống với kết quan trắc Vì áp dụng cơng thức để tính ma sát cực hạn trung bình cho lớp đất Lớp đất Lớp bùn sét (N =0-5) Lớp sét pha trạng thái dẻo mềm đến dẻo cứng (N =13) Theo công thức Schmertmann (1) (T/m2) -2.5 Theo quan trắc (2) (T/m2) Tỷ lệ (1)/(2) 2.87 0- 87% 7.44 80% - 72 - Lớp sét trạng thái dẻo cứng ( N =34) Lớp cát lẫn sét, trạng thái chặt vừa đến chặt ( N = 30-60) 12.35 13.01 95% 11.31 - 12.53 11.26 100% - 111% -Sức chịu tải mũi cực hạn áp dụng cơng thức FHWA ( qp =5.75N) cho kết tính toán gần với quan trắc dùng phụ lục B, phụ lục C – TCVN 205:1998 -Việc chọn SCT cọc phụ thuộc vào chuyển vị cho phép cọc, điều chưa thực tính tốn mang tính dự đốn SCT cọc trước nén tĩnh Do đó, tác giả xây dựng đường cong T-Z cho lớp đất đặc trưng TPHCM dựa vào 13 cọc khoan nhồi thí nghiệm Các đường cong T-Z lập thành biểu đồ tiện cho kỹ sư tra số liệu để xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi chuyển vị tương ứng ứng với cấp tải Kiến nghị -Phương pháp gắn đầu đo biến dạng Straingate dọc thân cọc kết hợp với thử tải tĩnh cơng trình phương pháp hiệu xác định phân bố tải trọng dọc cọc ma sát mặt bên, sức kháng ma sát đơn vị, sức kháng mũi cọc ,xây dựng đường cong quan hệ tải trọng – ma sát thành cho lớp đất, dự báo quan hệ tải trọng – độ lún cọc khoan nhồi Tuy nhiên, cịn hạn chế định độ xác kết dự báo Để áp dụng phương pháp này, việc kiểm tra đầu đo biến dạng trước, sau thí nghiệm nén tĩnh cần thiết Công tác nén tĩnh cần phải thực cách xác Đồng thời nên gia tải đến cọc bị phá hoại, để xác định mức độ huy động sức kháng bên, từ xác định thơng số cách xác -Tiến hành thu thập số liệu cơng trình có sử dụng đầu đo biến dạng cọc khoan nhồi, tiến hành phân tích, rút biểu thức quan hệ đại lượng để từ dự tính sức chịu tải cọc đưa chiều dài cọc hợp lý, góp phần tăng thêm tính hiệu cho cọc khoan nhồi - 73 - -Trong trình thí nghiệm nén tĩnh cọc cần có biện pháp khống chế, không tải trọng dùng nén tĩnh cọc gây lún đất xung quanh thành cọc Điều đẫn đến kết lớp đất bùn sét trạng thái chảy (là lớp đất yếu) cho kết không xác -Các nghiên cứu theo hướng nên thực tính tốn theo phương pháp khác với đa dạng tiết diện cọc chiều sâu khác -Cần phải tiến hành thí nghiệm đến phá hoại cọc để xác định cách xác SCT cực hạn cọc để từ điều chỉnh hệ số an toàn cho cọc cách hợp lý đảm bảo an toàn tiết kiệm cho cơng trình -Nghiên cứu dừng lại cọc đơn, làm việc cọc nhóm cọc cần phải tiếp tục nghiên cứu TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đoàn Thế Tường, Vấn đề sử dụng hiệu cọc khoan nhồi,Viện Khoa học công nghệ xây dựng [2] Hoàng Thanh Hải, Nghiên cứu sử dụng đường cong T-Z dự báo quan hệ tải trọng – độ lún cọc khoan nhồi khu vực Hà Nội, Viện Khoa học công nghệ xây dựng [3] Vũ Công Ngữ, Nguyễn Thái, Móng cọc – Phân tích thiết kế, Nhà xuất khoa học kỹ thuật ,2004 [4] M.W O’Neill, L.C.Reese, Drilled shafts: Construction procedures and design methods, FHWA – USA, 1999 [5] Bengt H Fellinus, Basic of foundation design, Electronic Edition, March 2009 [6] Y.Kikuchi, M.Mizutani, H.Yamashita, M.Suzuki, M.Shirato, S.Nakatani, K.Matsui Advances in Deep Foundation Taylor & Francis Group, 2007 [7] TCVN 205:1998, Móng cọc – tiêu chuẩn thiết kế ... thiết kế sức chịu tải cọc khoan nhồi Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính tốn sức chịu tải cọc khoan nhồi Chương 3: Phân tích sức chịu tải cọc khoan nhồi dựa vào thí nghiệm đo biến dạng dọc thân cọc Kết... .33 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỌC KHOAN NHỒI DỰA VÀO THÍ NGHIỆM ĐO BIẾN DẠNG BÊ TÔNG DỌC THÂN CỌC 34 3.1.1 Tính tốn sức chịu tải cực hạn cọc khoan nhồi .34 3.1.1 Tổng... tốn sức chịu tải cọc dựa vào thí nghiệm đo biến dạng dọc thâncọc 26 2.3.1 Tổng quát .26 2.3.2 Thí nghiệm đo biến dạng cọc khoan nhồi 26 2.3.2.1 Chuẩn bị thí nghiệm