Nghiên cứu một số thông số của đất ảnh hưởng đến kết quả tính toán sức chịu tải dọc trục của cọc (tóm tắt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI --- BÀN MINH HỮU NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THÔNG SỐ CỦA ĐẤT ẢNH HƯỞNG ĐẾN KẾT QUẢ TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA CỌC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

-

BÀN MINH HỮU

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THÔNG SỐ CỦA ĐẤT

ẢNH HƯỞNG ĐẾN KẾT QUẢ TÍNH TOÁN

SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA CỌC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Hà Nội - 2023

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ XÂY DỰNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI

-

BÀN MINH HỮU KHÓA 2021 – 2023

NGHIÊN CỨU MỘT SỐ THÔNG SỐ CỦA ĐẤT ẢNH HƯỞNG ĐẾN KẾT QUẢ TÍNH TOÁN

SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA CỌC

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng

Mã ngành: 8580201

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT XÂY DỰNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS NGUYỄN ĐỨC NGUÔN

XÁC NHẬN CỦA CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN

Hà Nội - 2023

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội, các thầy cô trong khoa Sau đại học cùng với các thầy giáo, cô giáo các Khoa, bộ môn đã giảng dạy và tạo mọi điều kiện để em hoàn thành khóa học

2021 - 2023

Đặc biệt em cảm ơn thầy PGS.TS Nguyễn Đức Nguôn, người trực tiếp hướng dẫn khoa học luận văn đã tạo mọi điều kiện, dành nhiều thời gian, nhiệt tình giúp đỡ cũng như đầu tư tài liệu để em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong Bộ môn Địa kỹ thuật và công trình ngầm trường Đại học Kiến trúc Hà Nội; các thầy cô trong tiểu ban bảo vệ đề cương, các thầy cô trong tiểu ban kiểm tra tiến độ luận văn đã có những ý kiến góp ý quý báu cho nội dung luận văn

Vì thời gian thực hiện luận văn có hạn nên không tránh được những hạn chế, thiếu sót Em xin hứa sẽ đầu tư nghiên cứu thêm những vấn đề còn hạn chế, thiếu sót đó để hoàn thiện thêm kiến thức của em trong quá trình làm việc sau này

Hà Nội, ngày tháng năm 2023

Học viên

Bàn Minh Hữu

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ này là công trình nghiên cứu khoa học độc lập của tôi Các số liệu khoa học, kết quả nghiên cứu của luận văn là trung thực và có nguồn gốc rõ ràng

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Bàn Minh Hữu

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

Lý do chọn đề tài 1

Mục tiêu nghiên cứu 1

Phương pháp nghiên cứu 2

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2

Cấu trúc luận văn 2

NỘI DUNG 4

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CỌC 4

1.1 Cọc trong xây dựng 4

1.1.1 Phân loại cọc 4

1.1.2 Một số loại cọc 6

1.2 Nguyên lý tính toán sức chịu tải cọc theo TCVN 10304-2014 9

1.2.1 Tính toán sức chịu tải cọc theo vật liệu 9

1.2.2 Xác định sức chịu tải của cọc theo các chỉ tiêu cơ lý của đất, đá 12

1.2.3 Xác định sức chịu tải của cọc theo kết quả thí nghiệm hiện trường 15

1.3 Xác định sức chịu tải của cọc theo TCXD 205-1998 20

1.3.1 Tính toán theo kết quả xuyên tĩnh 20

1.3.2 Tính toán theo kết quả xuyên tiêu chuẩn 21

1.4 Xác định sức chịu tải bằng phần mềm chuyên ngành Địa kỹ thuật 22

1.5 Một số nhận xét, đánh giá 22

CHƯƠNG II: MỘT SỐ THÔNG SỐ CỦA ĐẤT ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA CỌC 25

2.1 Mô đun biến dạng của đất 25

2.1.1 Khái quát chung về biến dạng của đất 25

2.1.2 Khái niệm mô đun biến dạng 26

2.1.3 Một số phương pháp xác định mô đun biến dạng 28

2.1.4 Phương pháp xác định mô đun biến dạng tại hiện trường bằng tấm nén phẳng 30

2.1.5 Ảnh hưởng của mô đun biến dạng đến sức chịu tải của cọc 33

2.1.6 Nhận xét 35

2.2 Sức chống cắt của đất 36

2.2.1 Khái niệm chung 36

2.2.2 Thuyết bền Mohr-Coulomb về sức chống cắt của đất 38

2.2.3 Ứng suất hữu hiệu và sức kháng cắt theo ứng suất hữu hiệu 41

2.2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến các đặc trưng kháng cắt của đất 42

2.2.5 Đánh giá sự ảnh hưởng của sức kháng cắt đến sức chịu tải dọc trục 47

2.3 Nhận xét và đánh giá 36

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA CỌC KHI MỘT SỐ THÔNG SỐ ĐẤT NỀN THAY ĐỔI 52

3.1 Khảo sát sức chịu tải dọc trục của cọc tại công trình Đoàn an, điều dưỡng D26 Nha Trang – Quân khu 5 bằng phương pháp mô hình hóa 52

3.1.1 Địa chất Nha Trang – Khánh Hòa 52

3.1.2 Một số lý thuyết tính toán trong phần mềm Plaxis 52

3.1.3 Giới thiệu công trình và địa chất công trình 56

3.1.4 Các thông số đầu vào cho tính toán 67

3.1.5 Kết quả khảo sát sức chịu tải dọc trục của cọc khi một số thông số đất nền thay đổi 67

3.2 Nhận xét kết quả tính toán 79

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80

* Kết luận 80

* Kiến nghị 80

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

1 PC Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước thường

2 PHC Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước cường độ cao

3 𝑚 Hệ số điều kiện làm việc

4 𝑅𝑛 Cường độ chịu nén tính toán dọc thớ của gỗ

5 𝐴, 𝐴𝑏 Diện tích tiết diện ngang

6 𝑅𝑏 Cường độ chịu nén của bê tông cọc

7 𝐴𝑠 Diện tích tiết diện ngang cốt thép

8 𝑅𝑠 Cường độ chịu kéo của cốt thép

9 𝜑 Hệ số uốn dọc của cọc

10 𝜆 Độ mảnh của cọc

11 𝑙𝑦 Chiều dài tính toán của cọc

12 𝑏 Chiều rộng cọc tiết diện hình chữ nhật

13 𝑣 Hệ số kể đến liên kết 2 đầu

14 𝑅𝑠𝑥 Cường độ chịu kéo của cốt thép xoắn

15 𝐴𝑠𝑥 Diện tích quy đổi của cốt thép xoắn

16 𝐷𝑚 Đường kính vòng xoắn

17 𝑎𝑥 Diện tích tiết diện cốt thép xoắn

18 𝑡𝑥 Khoảng cách giữa các vòng xoắn

19 𝛾𝑐𝑏 Hệ số kể đến việc đổ bê tông trong khoảng không gian

chật hẹp của hố và ống vách

20 𝛾𝑐𝑏′ Hệ số kể đến phương pháp thi công

21 𝑅𝑐,𝑢 Sức chịu tải trọng nén của cọc

22 𝑐 Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất

23 𝑞𝑏 Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc

24 𝑢 Chu vi tiết diện ngang thân cọc

25 𝑓𝑖 Cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ “i” trên

thân cọc

26 𝑙𝑖 Chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ “i”

27 𝑐𝑞 Hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc có xét đến

ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc

28 𝑐𝑓 Hệ số điều kiện làm việc của đất trên thân cọc có xét đến

ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc

29 𝑅𝑡,𝑢 Sức chịu tải trọng kéo của cọc

30 1, 2,

3,4

Các hệ số không thứ nguyên phụ thuộc vào trị số góc ma sát trong tính toán 𝐼 của nền đất

31 𝐼′ Dung trọng tính toán của nền đất dưới mũi cọc

32 𝐼 Dung trọng tính toán trung bình (tính theo các lớp) của

36 𝑁𝑃, 𝑁 Chỉ số SPT trung bình trong khoảng 4d phía dưới và 1d

phía trên mũi cọc

37 𝑁𝑠,𝑖 Chỉ số SPT trung bình của lớp đất thứ “i” trên thân cọc

38  Hệ số phụ thuộc vào đặc điểm lớp đất nằm trên lớp dính

39 𝐶𝑢,𝑖 Cường độ sức kháng không thoát nước của lớp đất dính

43 𝑓𝐿 Hệ số điều chỉnh theo độ mảnh ℎ/𝑑 của cọc đóng

44 𝑐𝑢 Cường độ sức kháng cắt không thoát nước của đất dính

45 𝑁𝑠,𝑖 Chỉ số SPT trung bình trong lớp đất rời “i”

46 𝑙𝑠,𝑖 Chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ “i”

47 𝑙𝑐,𝑖 Chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ “i”

48 𝑞𝑐 Cường độ sức kháng mũi xuyên trung bình của đất trong

khoảng 3d phía trên và 3d phía dưới mũi cọc

49 𝑘𝑐, 𝐾𝑐 Hệ số chuyển đổi sức kháng mũi xuyên thành sức kháng

52 𝑞̅ 𝑐 Cường độ sức kháng mũi xuyên trung bình của đất

53 ℎ𝑠𝑖 Độ dài của cọc trong lớp đất thứ i

54 𝑁𝑎 Chỉ số SPT của đất dưới mũi cọc

55 𝑁𝑠 Chỉ số SPT của lớp cát bên thân cọc

56 𝐿𝑠 Chiều dài đoạn cọc nằm trong đất cát

57 𝐿𝑐 Chiều dài đoạn cọc nằm trong đất sét

Chương II

58 𝐸 Mô đun tổng biến dạng

59 𝑃 Áp suất

60 ε Biến dạng tổng

61 𝜎𝑧 Áp lực tác dụng lên mẫu theo phương thẳng đứng

62 𝜆𝑧 Biến dạng tương đối

72 𝐶 Hệ số đàn hồi của bán không gian

73 𝐸0 Mô đun biến dạng

74 𝑏 Chiều rộng của móng chữ nhật

75 𝑝 Giá trị tải trọng phân bố đều

76 𝑇𝑚𝑠 Lực ma sát giữa hai vật trượt lên nhau

92 𝑐𝑞 Hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc

93 𝑞𝑏 Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc

94 𝐴𝑏 Diện tích tiết diện ngang mũi cọc

95 𝑢 Chu vi tiết diện ngang thân cọc

96 𝑐𝑓 Hệ số điều kiện làm việc của đất trên thân cọc

97 𝑓𝑖 Cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ “i” trên

101 𝐼′ Dung trọng tính toán của nền đất dưới mũi cọc

102 𝐼 Dung trọng tính toán trung bình (tính theo các lớp) của

đất nằm trên mũi cọc

103 𝑑 Đường kính cọc

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Hệ số điều kiện làm việc m

Bảng 2.1 Các hệ số 1,2,3,4 trong công thức (2.22)

Bảng 3.1 Các chỉ tiêu cơ lý của lớp 2

Bảng 3.2 Các chỉ tiêu cơ lý của lớp 3

Bảng 3.3 Các chỉ tiêu cơ lý của lớp 4

Bảng 3.4 Các chỉ tiêu cơ lý của lớp 5

Bảng 3.5 Các chỉ tiêu cơ lý của lớp 6

Bảng 3.6 Các chỉ tiêu cơ lý của lớp 7

Bảng 3.7 Các chỉ tiêu cơ lý của lớp 8

Bảng 3.8 Các chỉ tiêu cơ lý của lớp 9

Bảng 3.9 Các chỉ tiêu cơ lý của lớp 10

Bảng 3.10 Các chỉ tiêu cơ lý của lớp 11

Bảng 3.11 Các chỉ tiêu cơ lý khảo sát

Bảng 3.12 Nhiệm vụ 1: Khảo sát sức chịu tải khi mô đun tổng

biến dạng thay đổi

Bảng 3.13 Nhiệm vụ 2: Khảo sát sức chịu tải khi góc ma sát

trong thay đổi

Bảng 3.14 Nhiệm vụ 3: Khảo sát sức chịu tải khi lực dính thay

đổi Bảng 3.15 Kết quả khảo sát sức chịu tải cọc khi E thay đổi Bảng 3.16 Kết quả khảo sát sức chịu tải cọc khi c thay đổi

Bảng 3.17 Kết quả khảo sát sức chịu tải cọc khi φ thay đổi

tĩnh Hình 2.4 Sơ đồ thiết bị thí nghiệm đất bằng gia tải tĩnh trong hố

khoan Hình 2.5 Sơ đồ tác dụng của tải trọng cục bộ

Hình 2.6 Mất ổn định của tường chắn: đất dưới móng bị trượt Hình 2.7 Mất ổn định mái dốc

Hình 3.2 Khai báo chiều dài cọc

Hình 3.3 Khai báo các thông số lớp đất đặt mũi cọc

Hình 3.4 Khai báo các thông số của cọc

Hình 3.5 Khai báo chuyển vị cưỡng bức -0,01m

Hình 3.6 Chia ảo khối trục địa chất

Hình 3.7 Các bước xác định sức chịu tải

Hình 3.8 Dự báo sức chịu tải với E và 0,98E

Hình 3.9 Dự báo sức chịu tải với 0,96E và 0,94E

Hình 3.10 Dự báo sức chịu tải với 0,92E và 0,9E

Hình 3.11 Quan hệ giữa sức chịu tải và mô đun tổng biến dạng (E) Hình 3.12 Dự báo sức chịu tải với c và 0,96c

Hình 3.13 Dự báo sức chịu tải với 0,92c và 0,88c

Hình 3.14 Dự báo sức chịu tải với 0,84c và 0,8c

Hình 3.15 Quan hệ giữa sức chịu tải và lực dính (c)

Hình 3.16 Dự báo sức chịu tải với φ và 0,96φ

Hình 3.17 Dự báo sức chịu tải với 0,92φ và 0,88φ

Hình 3.18 Dự báo sức chịu tải với 0,84φ và 0,8φ

Hình 3.19 Quan hệ giữa sức chịu tải và góc ma sát trong (φ)

Với sự phát triển nhanh chóng, cọc các công trình xây dựng ngày càng đa dạng về chủng loại và kích thước Song song với đó là cần sự nghiên cứu, tính toán sức chịu tải phù hợp với chủng loại cọc và quy mô công trình

Ngoài ra, đất chứa cọc là một thực thể không đồng nhất, mọi kết quả khảo sát chỉ mang tính “biểu kiến” và hàm chứa nhiều thông số của nhiều yếu tố khác nhau như độ ẩm, lực dính, góc ma sát trong, độ sệt,…Tất cả cả các yếu tố trên đều ảnh hưởng trực tiếp đến sức chịu tải của cọc

Do vậy, việc nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến tính toán sức chịu của cọc sẽ góp phần đưa ra những phương án, những lưu ý trong tính toán nhằm gia tăng tính tin cậy, an toàn và phù hợp với điều kiện thực tế là hết sức cần thiết

Xuất phát từ nhu cầu trên, học viên lựa chọn đề tài: Nghiên cứu một số thông số của đất ảnh hưởng đến kết quả tính toán sức chịu tải dọc trục của cọc

❖ Mục tiêu nghiên cứu

Trong phạm vi của đề tài này, học viên nghiên cứu với mong muốn đạt được các mục tiêu như sau:

- Nâng cao hiệu quả sử dụng cọc

- Đưa ra một số đề xuất, lưu ý trong tính toán cũng như trong công tác thăm dò, khảo sát địa chất phục vụ công tác tính toán sức chịu tải dọc trục của cọc

❖ Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Thu thập, nghiên cứu, vận dụng tài liệu, kinh nghiệm trong và ngoài nước

- Phân tích và tính toán lý thuyết kết hợp các bảng tính

- Phương pháp thống kê: Thu thập các tài liệu địa chất công trình, địa chất thủy văn tại một số địa điểm, khu vực

- Phương pháp chuyên gia: Tham vấn và hỏi ý kiến các chuyên gia, các thầy giáo, cô giao chuyên ngành Địa kỹ thuật và công trình ngầm

❖ Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu một số thông số và một số chỉ tiêu

cơ lý của đất

- Pham vi nghiên cứu: Khảo sát sức chịu tải dọc trục của cọc bằng phần

mềm Địa kỹ thuật

❖ Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

- Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu bản chất và các yếu tố ảnh hưởng đến tính

toán sức chịu tải của cọc trong xây dựng nhà cao tầng

- Ý nghĩa thực tiễn: Đưa ra một số khuyến cáo trong công tác tính toán sức

chịu tải dọc trục của cọc và công tác khảo sát địa chất công trình

❖ Cấu trúc luận văn

Luận văn gồm có danh mục các bảng, biểu, sơ đồ, hình vẽ minh họa; phần

mở đầu, ba chương, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo Trong đó, cụ thể

3 chương như sau:

Chương 1: Tổng quan về cọc

Chương 2: Một số thông số của đất ảnh hưởng đến sức chịu tải dọc trục của cọc

Chương 3: Tính toán sức chịu tải dọc trục của cọc khi một số thông số đất nền thay đổi

THÔNG BÁO

Để xem được phần chính văn của tài liệu này, vui

lòng liên hệ với Trung Tâm Thông tin Thư viện

-Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội

Địa chỉ: T.1 - Nhà F - Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội

Đ/c: Km 10 - Nguyễn Trãi - Thanh Xuân Hà Nội

TRUNG TÂM THÔNG TIN THƯ VIỆN

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

* Kết luận

Luận văn đã nghiên cứu về cách xác định sức chịu tải của cọc theo TCVN 10304-2014 và TCXD 205-1998 Tuy nhiên các phương pháp hay công thức tính chỉ cho kết quả mang tính dự báo Sức chịu tải của cọc thực tế cần được xác định bằng các thí nghiệm hiện trường Luận văn cũng đã chỉ ra một số hạn chế chung khi tính toán và dự báo sức chịu tải của cọc theo TCVN 10304-2014

và TCXD 205-1998 Đánh giá được sự tiến bộ hơn của TCVN 10304-2014 so với TCXD 205-1998

Sức chịu tải của cọc phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, đặc trưng nhất là mô đun tổng biến dạng, sức chống cắt (lực dính và góc ma sát trong) Qua phân tích kết quả khảo sát ảnh hưởng của mô đun biến dạng (E), góc ma sát trong (φ), lực dính (C) cho thấy: Khi giảm giá trị mô đun biến dạng (E) từ 2-10% thì sức chịu tải giảm từ 0,59% - 3,14% , góc ma sát trong (φ) giảm từ 4-20% thì sức chịu tải giảm từ 1,86% - 14,23% và lực dính (C) giảm từ 4-20% thì sức chịu tải giảm từ 1,63% - 8,1% Tức sự suy giảm của sức chịu tải khi giảm các thông số trên là không lớn

* Kiến nghị

- Trước khi thiết kế, công trình sử dụng móng cọc cần khảo sát và nghiên cứu kỹ lưỡng các thông số của đất Trong đó cần lưu ý đến thời điểm khảo sát trong năm, theo dõi lưu lượng mưa theo mùa Yếu tố này gây hưởng đến các thông số của đất

- Đơn vị khảo sát cần lưu ý cho Chủ đầu tư và đơn vị thiết kế về khả năng thay đổi giá trị các thông số của đất (mô đun tổng biến dạng và lực cắt dính) của đất khi sử dụng móng cọc

TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt

1 Nguyễn Hoàng Dương (2021), Nghiên cứu sự làm việc của móng cọc nhà

cao tầng có tầng hầm, Luận văn thạc sỹ

2 Nguyễn Thanh Hải (2002), Mô hình tính móng bè – cọc cho nhà cao tầng

có xét đến ảnh hưởng của đất nền, Tạp chí xây dựng

3 Lê Anh Hoàng, Nền và móng, NXB Xây dựng

4 INPGrenoble, Mô hình đất nền địa kỹ thuật ứng dụng trong Plaxis Software

– tập 1, Nhà Xuất bản xây dựng

5 Nguyễn Bá Kế (2002), Thiết kế và thi công hố móng sâu, NXB Xây dựng

6 Nguyễn Bá Kế và nnk (2004), Móng nhà cao tầng kinh nghiệm nước ngoài,

NXB Xây dựng

7 Lương Tấn Lực, Bài giảng Plaxis, Khoa Xây dựng – Đại học Duy Tân

8 Tô Văn Lận, Nền và móng – dùng cho sinh viên ngành xây dựng dân dụng

và công nghiệp, NXB Xây dựng

9 Nguyễn Đức Nguôn (2008), Địa kỹ thuật trong xây dựng công trình ngầm

dân dụng và công nghiệp, NXB Xây dựng

10 Vũ Công Ngữ, Nguyễn Thái (2004), Móng cọc phân tích và thiết kế, NXB

Khoa học và Kỹ thuật

11 Nguyễn Văn Quảng, Nguyễn Hữu Kháng, Uông Đình Chất (2010), Nền

và móng các công trình dân dụng – công nghiệp (tái bản), Nhà xuất bản Xây dựng

12 Nguyễn Văn Quảng, Nguyễn Hữu Kháng (2009), Hướng dẫn đồ án nền

và móng, NXB Xây dựng

13 Nguyễn Văn Quảng và nnk (2009), Nền và móng các công trình dân dụng

– công nghiệp, NXB Xây dựng