Chương 1: Phân tích đánh giá sức chịu tải của cọc theo lý thuyết. I. Theo độ bền của vật liệu: Cọc được tính như thanh bị nén trung tầm bởi lực dọc trục ( Ngoài ra, cọc BTCT được kiểm tra theo sự tạo vết nứt do trọng lượng bản thân khi cẩu lắp).
Trang 1Kỷ yếu Hội nghị Sinh viên NCKH 2007
TỔNG HỢP CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH
SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC
Tác giả: Nguyễn Trần Bích Ngọc
Bùi Quốc Khải – X03A3 Bùi Hải Minh – X03A3 Nguyễn Quốc Trung – X03A3
CHƯƠNG 1 : Phân tích đánh giá sức chịu tải của cọc theo lý thuyết I.Theo độ bền của vật liệu
Cọc được tính như thanh bị nén trung tâm bởi lực dọc trục (Ngồi ra, cọc BTCT được kiểm tra theo
sự tạo vết nứt do trọng lượng bản thân khi cẩu lắp)
1.Cọc BTCT hình lăng trụ chế tạo sẵn tiết diện đặc, chịu nén
V R F R F
2.Cọc ống chịu nén
:
12
<
d
:
12
>
d
l tt
khơng chịu ảnh hưởng của cốt xoắn, tính theo (1): P V =ϕ(R b F b +R a F a)
3.Cọc nhồi chịu nén:
V m m R F R F
m1- Hệ số điều kiện làm việc, đối với cọc được nhồi bêtơng qua ống dịch chuyển thẳng đứng
m1 = 0.85
m2- Hệ số điều kiện làm việc, kể đến ảnh hưởng của phương pháp thi cơng cọc
Khi thi cơng trong đất sét với chỉ số chảy/ sệt cho phép khoan lỗ và nhồi bêtơng khơng cần ống
chống vách trong thời gian thi cơng mực nước ngầm thấp hơn mũi cọc m2 = 1.0
Thi cơng trong các loại đất cần phải dùng ống chống vách và nước ngầm khơng xuất hiện trong lỗ
(nhồi bêtơng khơ) m2 = 0.9
Thi cơng trong các loại đất cần dùng ống chống vách và đổ bêtơng dạng phù huyền sét m2 = 0.7
II.Theo cường độ đất nền
A.Theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền
) (
1
i n
i
tc i
tc F u f l
R
Km
=
+
=
k và m: Hệ số đồng nhất của đất và hệ số điều kiện làm việc; đối với cọc dúc sẵn thì km=0.7,
đối với cọc ống và cọc nhồi thì km=0.5
Rtc- cường độ tiêu chuuẩn của đất nền ở mp mũi cọc, lấy theo bảng sau.Đối với cọc đĩng
đúc sẵn mũi tựa trên đá, đất hịn lớn cĩ cát lấp lỗ rỗng thì lấy Rtc=2000t/m2
Ma sát bên của cọc, ftc, T/m2 của đất cát chặt vừa thơ và thơ vừa Mịn Bụi
Cũa đất sét với chỉ số sệt I L bằng
Độ
sâu
trung
bình
của
lớp
đất(m) 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
1 3.5 2.3 1.5 1.2 0.5 0.4 0.4 0.3 0.2
2 4.2 3 2.1 1.7 1.2 0.7 0.5 0.4 0.4
3 4.8 3.5 2.5 2 1.1 0.8 0.7 0.6 0.5
4 5.3 3.8 2.7 2.2 1.6 0.9 0.8 0.7 0.5
5 5.6 4 2.9 2.4 1.7 1 0.8 0.7 0.6
Trang 2Kỷ yếu Hội nghị Sinh viên NCKH 2007
6 5.8 4.2 3.1 2.5 1.8 1 0.8 0.7 0.6
8 6.2 4.4 3.3 2.6 1.9 1 0.8 0.7 0.6
10 6.5 4.6 3.4 2.7 1.9 1 0.8 0.7 0.6
15 7.2 5.1 3.8 2.8 2 1.1 0.8 0.7 0.6
20 7.9 5.6 4.1 3 2 1.2 0.8 0.7 0.6
25 8.6 6.1 4.4 3.2 2 1.2 0.8 0.7 0.6
30 9.3 6.6 4.7 3.4 2.1 1.2 0.9 0.8 0.7
35 10 7 5 3.6 2.2 1.3 0.9 0.8 0.7
Cường độ tiêu chuẩn Rtc của đất nền ở dưới mũi cọc
Cường độ tiêu chuẩn Rtc (t/m2) của đất cát
cĩ dộ chặt trung bình cát sỏi cát to - cát vừa cát nhỏ cát bụi -
của đất sét cĩ chỉ số sệt B
chiều
sâu
đĩng
cọc kể
từ mặt
đất <0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
3 750/700 650/400 300 290/200 180/120 120/100 60
4 830 660/510 380 300/250 190/160 125 70
5 880 670/620 400 310/280 200 123 80
7 970 690 430 330 220 140 85
10 1050 730 500 350 240 150 90
15 1170 750 460 400 280 160 100
20 1260 820 620 450 310 170 110
25 1340 880 680 500 340 180 120
30 1420 940 740 550 370 190 130
35 1500 1000 800 600 400 200 140
B.Theo kết quả thí nghiệm trong phịng
Trong đĩ:
m- hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất m=1
F- diện tích tiết diện ngang của chân cọc
R- cường độ tính tốn của đất đá dưới mũi cọc chống
Đối với cọc cĩ mũi tỳ lên đá cứng, đất hịn to (như cuội, sỏi, dăm, sạn) lẫn cát, và khi tỳ lên đất loại
sét ở trạng thái cứng (trừ đất hồng thổ và đất cĩ tính trương nở) R=200000KPa
Đối với cọc nhồi, cĩ đổ bêtơng lịng ống, được ngàm vào đá cứng nhỏ hơn 0.5m thì xác định theo
cơng thức sau:
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
+
d
n
đ
n
h
h
K
R
R
Trong đĩ:
Rn: trị số tiêu chuẩn của cường độ chịu nén tạm thời một trục của mẫu đá khi nén trong điều kiện
bão hịa nước
Kđ: hệ số an tồn đối với đất lấy Kđ = 1.4
hn: độ sâu tính tốn ngàm cọc vào đá
dn: đường kính ngồi của phần cọc ngàm vào đá
Đối với cọc ống tỳ lên bề mặt đá cứng mà mặt đá được phủ bởi một lớp đất khơng xĩi lở cĩ chiều
dày khơng nhỏ hơn 3 lần đường kính cọc ống, xác định theo cơng thức:
đ
n
K
R
R=
Trang 3Kỷ yếu Hội nghị Sinh viên NCKH 2007
2.Cọc ma sát (cọc treo):
a)Theo phương pháp thống kê:
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+
=
n
i
i fi R
đ m m RF U m f l
P
1
(5)
m- hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất
Đối với cọc đĩng tiết diện vuơng đặc hoặc rỗng, cọc nhồi, cọc ống đường kính d ≤ 0.8m (loại cọc
thứ nhất) m=1
Đối với cọc nhồi, cọc ống cĩ d > 0.8m và cọc khoan nhồi đường kính lớn (loại cọc thứ hai)
Khi mũi cọc tỳ lên lớp đất sét phủ với mức độ bão hịa nước Sc < 0.85 và trên đất hồng thổ m = 0.8
Trong các trường hợp khác m = 1.0
mR, mf- hệ số điều kiện làm việc của đất, chúng kể đến ảnh hưởng của phương pháp thi cơng cọc đối
với cường độ tính tốn của đất dưới chân cọc và xung quanh cọc
Đối với loại cọc thứ nhất: mR và mf : tra bảng 5.4
Đối với loại cọc thứ hai: mf tra bảng 5.6 và mR = 1
Loại cĩ mở rộng chân đế bằng phương pháp nổ mìn mR = 1.3
Cọc cĩ bầu mở rộng mà bêtơng bầu đổ dưới nước mR = 0.9
F- diện tích tiết diện ngang mũi cọc
li- chiều dày của lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc
U- chu vi tiết diện ngang cọc, cọc nhồi thì lấy bằng chu vi tiết diện lỗ khoan hoặc ống thiết bị
fi- cường độ tính tốn của ma sát thành lớp i với bề mặt xung quanh cọc (KPa) tra bảng 5.3
R- cường độ tính tốn của đất dưới mũi cọc (KPa)
Đối với cọc thứ nhất: tra bảng 5.2
Đối với cọc thứ hai:
Cọc nhồi tạo lỗ bằng cách đĩng ống thiết bị cĩ mũi bịt bằng nút bêtơng mà nút đĩ để lại trong đất
khi đổ bêtơng và rút ống lên, cọc nhồi dập, rung thi cơng bằng cách khoan lỗ hoặc đĩng ống thiết bị
bằng ống cĩ mũi vát nhọn mà trên ống này cĩ gắn máy rung thường dùng để hạ cọc: tra bảng 5.3
C.Xác định theo sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên
1 Theo kết quả xuyên tĩnh
• Theo 20TCN 21-86: Kết quả là sức cản mũi và tổng ma sát thành trị riêng của sức chịu tải giới
hạn tại điểm xuyên
Z
c F Uh f
q
qc- sức cản trung bình ở mũi xuyên trong khoảng 1d phía trên và 4d ở phía dưới mũi cọc
fZ- trị số trung bình của ma sát thành đơn vị đất ở xung quanh xuyên
β1- hệ số tra bảng phụ thuộc loại cọc
β2- hệ số tra bảng phụ thuộc qZ
Khi biết ma sát thành đơn vị và qc (sức cản mũi cơn)
∑
=
+
i
i Zi i
c F U f h
q
P
1
5
fZi: ma sát thành đơn vị trung bình của lớp đất thứ i lên mặt xung quanh của xuyên
βi- hệ số tra bảng phụ thuộc độ sâu lớp đất và qc
Sức chịu tải nén của cọc đĩng và cọc vít:
đ
n
i
Z
x nK
P
=
• Theo 20TCN 112-84 và 20TCN 174-89 (theo tài liệu Pháp) quy định chỉ dùng sức cản mũi
xuyên tĩnh để tính sức chịu tải của cọc khi dùng bất cứ loại xuyên tĩnh nào
Trang 4Kỷ yếu Hội nghị Sinh viên NCKH 2007
Sức cản phá hoại của cọc ma sát:
∑
=
+
= +
i i s c
xq
m P q F u q h
P
1
Tải trọng cho phép tác dụng xuống cọc:
Theo 20 TCN 112-84 thì:
2
3
xq
m
x
P
P
Theo 20 TCN 174-89 thì:
2 3
2
xq m
x
P
P
÷
Với:
Pmũi = qpF – sức cản phá hoại của đất ở mũi cọc
∑
=
= n
i
i s
xq U q h
P
i
1
- sức cản phá hoại của đất ở tồn bộ thành cọc
qp = kqc – sức cản phá hoại của đất ở chân cọc
qc – sức cản mũi xuyên trung bình của đất trong phạm vi 3d phía trên và 3d phía dưới chân cọc
k – hệ số phụ thuộc loại đất, loại cọc: tra bảng 5.9
Ỉ hệ số chuyển từ sức cản mũi xuyên phá hoại sang sức cản mũi cọc phá hoại
i
ci
si
q
q
α
=
qci – sức cản mũi xuyên trung bình của lớp đất thứ i, tra theo bảng qc hoặc đồ thị qc của kết quả
xuyên tĩnh
αi – hệ số phụ thuộc loại đất, trạng thái đất, phương pháp thi cơng cọc và bề mặt đặc tính thành cọc:
tra bảng 5.9
2.Theo kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT
Theo Meyerhof 1976, sức chịu tải của cọc trong đất rời (tính bằng KN):
s F N
n
mNF
m = 400 cho cọc đĩng
m = 120 cho cọc khoan nhồi
N: số SPT của đất ở chân cọc; N: số SPT của đất trong phạm vi chiều dài cọc
n = 2 cho cọc đĩng; n = 1 cho cọc khoan nhồi
F: diện tích tiết diện ngang chân cọc; Fs: diện tích mặt xung quanh cọc
Tải trọng cho phép tác dụng xuống cọc:
K
P
Với K: hệ số an tồn K = 4
D.Sức chịu tải theo kết quả thử tải trọng động
Theo 20 TCN 21-86 thì sức chịu tải của cọc P là:
đ
tc
gh
K
P
m
Trong đĩ:
m- hệ số điều kiện làm việc m=1
Kđ- hệ số an tồn đối với đất
Số lượng cọc thử <6 Kđ = 1
Trang 5Kỷ yếu Hội nghị Sinh viên NCKH 2007
Số lượng cọc thử ≥6 thống kê
tc
gh
P - trị tiêu chuẩn của sức chịu tải giới hạn của cọc
Số lượng cọc thử <6 tc ghmin
gh P
Số lượng cọc thử ≥6 thống kê
A Sức chịu tải theo kết quả thử tải trọng tĩnh:
Sau khi hạ cọc đến độ sâu thiết kế, để thời gian cho đất nền phục hồi
Đối với đất cát ≥ 3 ngày
Đối với đất sét ≥ 6 ngày
Ỉ chất tải để xác định sức chịu tải, chiều dài thực tế của cọc
Số lượng cọc thử ≥ 0.5%, cụ thể:
≥ 2 cọc khi số lượng cọc ≤ 50 cọc
≥ 3 cọc khi số lượng cọc ≤ 100 cọc
Vị trí cọc thử tải: do người thiết kế chỉ định (đại diện cho tồn bộ khu vực và ở nơi cĩ tải trọng lớn)
III.Theo thí nghiệm hiện trường
A.Dựa vào kết quả thí nghiệm tải trọng tĩnh ở hiện trường
So với các phương pháp khác, phương pháp xác định sức chịu tải của cọc dựa vào kết quả thí nghiệm tải trọng tĩnh ở hiện trường là chính xác nhất, bởi vì điều kiện làm việc của cọc lúc thí nghiệm tương tự như khi chịu tải trọng thực của cơng trình Theo kinh nghiệm thì số lượng cọc thí nghiệm khơng nhỏ hơn 2 cọc, cịn đối với cơng trình cĩ cọc nhồi thì số lượng thí nghiệm lấy bằng 2% tổng số cọc thiết kế trong mĩng và khơng ít hơn 2 cọc,
Thiết bị thí nghiệm tải trọng tĩnh bao gồm hệ thống chất tải và truyền tải xuống cọc và các dụng cụ đo biến dạng.Hiện nay ở nhiều nước cũng như ở nước ta thường dùng kích thủy lực kết hợp với hệ thống dầm cứng v2 cọc neo hoặc chất vật nặng để tạo ra tải trọng tác dụng lên cọc thí nghiệm kích thủy lực đặt trên đầu cọc Năng lực của kích phải lớn hơn tải trọng phá hoại mà ta dự kiến cho cọc
Trình tự thí nhiệm tải trọng tĩnh như sau:
1.Đĩng cọc đến độ sâu dự tính
2.Lắp các thiết bị thí nghiệm và dụng cụ đo độ lún
3.Chất tải trọng
Tải trọng thí nghiệm được chia làm nhiều cấp, mổi cấp cĩ giá trị vào khoảng (
10
1
151 − ) tải trọng giới hạn dự định thơng thường mỗi cấp tăng khoảng 1,25; 2.5; 5 hoặc 10t Giai đoạn đầu mỗi cấp tăng khoảng
5 2
1 5
1 − của tải trọng giới hạn, giai đoạn sau tải trọng tăng giảm dần
và mỗi cấp chỉ tăng khoảng
10
1
151 − tải trọng giới hạn dự tính Sau khi đặt tải trọng tùy theo đất nền
mà cứ 5-20 phút lại ghi độ lún 1 lần cho tới khi ngừng lún mới thơi Tiêu chuẩn ngừng lún của cọc thí nghiệm đối với mỗi cấp tải trọng như sau: độ lún khoảng 60 phút cuối cùng (đối với đất cát) và trong khoảng 120 phút cuối cùng (đối với đất sét) khơng vượt quá 0,1mm Sau mỗi giai đoạn, đợi cho ngừng lún rồi đặt tải trọng kế tiếp và cứ làm như vậy tới tải trọng phá hoại Nếu thỏa mãn 1 trong những điều kiện dưới đây thì coi như là đạt tới tải trọng phá hoại
a) Độ lún tổng cộng của cọc vượt quá 40 mm và độ lún của giai đoạn sau lớn hơn hoặc bằng 5 lần độ lún giai đoạn trước
b) Mặc dù độ lún giai đoạn sau mới chỉ quá 2 lần độ lún của giai đoạn trước, nhưng qua 1 ngày 1 đêm vẫn tiếp tục lún
Dỡ tải trọng
Sau khi đã đạt tới tải trọng phá hoại, muốn nghiên cứu biến dạng đàn hồi của đất ta dỡ tải trọng.Mỗi cấp dỡ tải trọng bằng 2 lần cấp tăng tải trọng Nếu cấp tăng tải trọng là số lẻ thì cấp dỡ tải đầu tiên
Trang 6Kỷ yếu Hội nghị Sinh viên NCKH 2007
bằng 3 lần cấp tăng tải trọng cuối cùng Sau khi dỡ tải trọng cần ghi kết quả dụng cụ đo: hai lần đầu
cứ cách 15 phút ghi Rồi sau đĩ thêm độ 1 đến 3 lần nhưng cứ cách 30 phút đọc 1 lần, sau đĩ cĩ thể
dở tải trọng cấp sau
Vẽ đường quan hệ giữa độ lún và tải trọng để xác định tải trọng phá hoại Từ đĩ xác định tải tính tốn của cọc
Sức chịu tải của cọc tính theo cơng thức
P=k.m.Ptc
K: hệ số đồng nhất của đất nền lấy 0.8
m: hệ số điều kiện làm việc bằng 1
Ptc: sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc lấy bằng tải trọng giới hạn Pgh xác định trên biểu đồ quan hệ giữa độ lún và tải trọng khi thí nghiệm cọc
CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TỪ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH DỌC TRỤC TẠI HIỆN TRƯỜNG
1 Tính sức chịu tải của cọc theo kết quả nén tĩnh dọc trục
Cho đến nay việc xác định sức chịu tải của cọc từ thí nghiệm nén tĩnh dọc trục vẫn là phương pháp đáng tin cậy nhất và là phương án bặt buộc trong qui phạm của nhiều nước Thí nghiệm này cho phép kiểm nghiệm lại các phương pháp tính toán sức chịu tải theo lý thuyết cho cọc và để chọn giá trị chịu tải chính xác của cọc
Thiết bị thí nghiệm bao gồm:
- Các bộ phận tạo điểm tựa như đối trọng hoặc neo và các cọc xung quanh cọc thử Thông thường đối trọng là các khối bêtông đúc sẵn
- Bộ phận tạo lực nén như kích và các tấm cứng làm điểm tựa
- Các thiết bị đo lực tác động và đo chuyển vị của cọc
Phương pháp thí nghiệm: là tăng tải từng cấp lên cọc thử và đo độ lún ổn định tương ứng tới lúc đạt giá trị cực hạn của tải tác động, giá trị này chính là sức chịu tải cực hạn của cọc Qu
Phương pháp thí nghiệm bằng tải trọng tĩnh nén dọc trục cho trị số xác định thực nhất khả năng mang tải của cọc vì nó phù hợp với mô hình làm việc cọc-đất nền Vì thế đối với hầøu hết các công trình có sử dụng móng cọc nhất thiết phải tiến hành thí nghiệm thử tĩnh tải vì:
+ Nếu việc thí nghiệm tiến hành trong giai đoạn thiết kế cơ sở thì kết quả thí nghiệm sẽ được lấy làm sức chịu tải của cọc trong hồ sơ thiết kế kỹ thuật
+ Nếu móng cọc được thiết kế trước khi thí nghiệm thì kết quả thí nghiệm được dùng để kiểm tra và chỉnh sửa lại thiết kế Nếu thí nghiệm cho kết quả sức chịu tải tính toán của cọc nhỏ hơn giá trị tính toán trong thiết kế thì bắt buộc phải tăng số lượng cọc trong móng, tăng chiều dài của cọc hoặc tăng tiết diện của cọc Nếu thí nghiệm cho kết quả sức chịu tải tính toán của cọc lớn hơn trị số đã dùng trong thiết kế thì giải quyết theo hướng ngược lại
+ Với một số công trình lớn và quan trọng thì phương pháp thí nghiệm này còn được dùng trong quá trình thi công cọc đại trà, mục đích là để kiểm tra khả năng mang tải của từng cọc đơn trong nhóm cọc, qua đó có thể bổ sung thêm cọc nếu cần thiết
1.1 Qui trình thí nghiệm
Hiện nay có rất nhiều qui trình gia tải khác nhau như: gia tải với thời gian không đổi, phương pháp gia tải nhanh, phương pháp gia tải với số gia chuyển vị không đổi, phương pháp gia tải với tốc độ chuyển vị không đổi, …
Trang 7Kyû yeâu Hoôi nghò Sinh vieđn NCKH 2007
1.1.1 Phöông phaùp gia tại nhanh
Bao goăm caùc böôùc chính sau ñađy:
+ Tại tróng taùc dúng leđn cóc ñöôïc taíng theo 20 böôùc vaø taíng tôùi 300% tại tróng thieât keâ + Giöõ moêi naâc tại tróng naøy trong 5 phuùt vaø cöù 2,5 phuùt lái ñóc soâ lieôu 1 laăn
+ Duøng kích ñeơ boơ sung tại nhaỉm duy trì ñöôïc möùc tại thí nghieôm hoaịc phại taíng boơ sung ñeơ ñát ñeân möùc tại thí nghieôm
+ Sau khoạng 5 phuùt khi ñaõ ñát ñöôïc tại tróng thí nghieôm, tieân haønh giạm tại chia laøm 4 naâc baỉng nhau vaø moêi naâc duy trì 5 phuùt
1.1.2 Phöông phaùp gia tại vôùi toâc ñoô xuyeđn khođng ñoơi
Bao goăm caùc böôùc chính sau:
+ Taùc dúng löïc leđn ñaău cóc ñeơ coù ñoô luùn 1,25mm/phuùt
+ Löïc taùc dúng caăn phại táo ra toâc ñoô xuyeđn ghi ñöôïc
+ Thí nghieôm caăn phại ñöôïc tieân haønh ñeơ coù ñoô xuyeđn toơng coông töø 50mm-75mm
Phöông phaùp thí nghieôm naøy nhanh vaø chi phí thaâp, thôøi gian thí nghieôm chư töø 2 ñeân 3 giôø Phöông phaùp naøy chư coù theơ duøng cho cóc ma saùt maø khođng duøng ñöôïc cho cóc choâng vì nhö vaôy ñoøi hoûi löïc taùc ñoông phại raât lôùn ñeơ xuyeđn taăng ñaât cöùng
1.1.3 Phöông phaùp gia tại chaôm
Ñađy laø qui trình ñöôïc söû dúng phoơ bieân hieôn nay ôû Vieôt Nam, bao goăm caùc böôùc chính sau:
+ Tröôùc khi thí nghieôm caăn phại coù thôøi gian cho cóc nghư, thöôøng töø 7-60 ngaøy tuyø loái ñaât neăn nhaỉm traùnh ạnh höôûng ñeân keât quạ söùc chòu tại cụa cóc, bôûi hieôn töôïng xuùc bieân cho ñaât thoaùt nöôùc keùm vaø hieôn töôïng chuøng öùng suaât cho ñaât thoaùt nöôùc nhanh
+ Tröôùc khi thí nghieôn chính thöùc caăn gia tại tröôùc nhaỉm kieơm tra hoát ñoông cụa thieât bò thí nghieôm cuõng nhö táo ra maịt tieâp xuùc toât giöõa ñaău cóc vaø thieât bò Gia tại tröôùc baỉng caùch taùc dúng leđn ñaău cóc khoạng 5% tại tróng thieât keâ, sau ñoù giạm tại veă 0
+ Thí nghieôm ñöôïc thöïc hieôn theo quy trình gia tại vaø giạm tại töøng caâp, tính baỉng % tại tróng thieât keâ, thöôøng thì moêi caâp tại baỉng 25% tại tróng thieât keâ Caâp tại môùi ñöôïc taíng leđn hoaịc giạm ñi khi ñoô luùn hoaịc ñoô phúc hoăi ñaău cóc ñát oơn ñònh quy öôùc hoaịc ñụ thôøi gian theo quy ñònh
Quy trình gia tại giạm coù theơ 2 hoaịc 3 chu kì, thöôøng laø theo 2 chu kì nhö sau:
+ Chu kì 1: Gia tại ñeân tại tróng qui ñònh (thođng thöôøng ñeân 100% tại tróng thieât keâ), sau ñoù giạm tại veă 0, moêi caâp gia tại khođng ñöôïc vöôït quaù 25% tại tróng thieât keâ Caâp tại môùi chư ñöôïc taíng khi toâc ñoô luùn ñaău cóc ñát oơn ñònh qui öôùc nhöng khođng quaù 2 giôø Giöõ caâp tại lôùn nhaât cho ñeân khi ñoô luùn ñaău cóc ñát oơn ñònh quy öôùc hoaịc 24 giôø Sau thôøi gian duy trì yeđu caău lái giạm tại töøng naâc veă 0
+ Chu kì 2: Gia tại lái ñeân caâp tại cuoâi cụa chu kì thöù nhaât, thôøi gian giöõ tại moêi caâp laø 30 phuùt Sau ñoù gia tại ñeân caâp tại cuoâi cụa chu kì thöù 2 (thođng thöôøng ñeân 200% tại tróng thieât keâ) Giöõ caâp tại lôùn nhaât cho ñeân khi ñoô luùn ñaău cóc ñát oơn ñònh quy öôùc hoaịc 24 giôø, sau ñoù giạm tại veă 0
Cóc ñöôïc xem laø oơn ñònh quy öôùc neâu toâc ñoô chuyeơn vò ñaău cóc ñát caùc giaù trò sau:
+ Khođng quaù 0,25mm/h ñoẫi vôùi cóc choâng vaøo lôùp ñaât hoøn lôùn, ñaât caùt hoaịc ñaât seùt töø dẹo ñeân cöùng
+ Khođng quaù 0,1mm/h ñoâi vôùi cóc ma saùt trong ñaât seùt dẹo meăm ñeân chạy
Ñieău kieôn ngöøng gia tại vaø keât thuùc thí nghieôm:
+ Toơng chuyeơn vò ñaău cóc vöôït quaù 10% ñöôøng kính hay cánh cóc coù keơ ñeân bieân dáng ñaøn hoăi cụa cóc
Trang 8Kỷ yếu Hội nghị Sinh viên NCKH 2007
+ Dưới tác động của cấp tải trọng nào đó, độ lún của cọc lớn hơn hay bằng 5 độ lún dưới tác động của cấp tải trước đó
+ Dưới tác động của cấp tải trọng nào đó, độ lún của cọc lớn hơn 2 lần độ lún dưới tác động của cấp tải trước đó, nhưng 24 giờ vẫn chưa đạt độ ổn định qui ước
+ Vật liệu cọc bị phá hoại
Đây được xem như là phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn trong quy phạm của nhiều nước và được dùng phổ biến trong việc thí nghiệm hiện trường trước khi có quyết định cuối cùng về sức chịu tải của cọc và thi công cọc đại trà, nhược điểm chính của phương pháp thí nghiệm này là tốn nhiều thời gian và kinh phí
1.2 Khai thác kết quả thí nghiệm
1.2.1 Xác định sức chịu tải giới hạn theo chuyển vị quy ước
Kết quả thí nghiệm nén tĩnh được khai thác theo 2 hướng :
+ Quan hệ tổng độ lún St- tải Q + Quan hệ độ lún thật (ròng) của cọc S=(St-Sc) -tảiQ Theo đề nghị tiêu chuẩn TCXD190-1996 sức chịu tải cho phép của cọc từ thí nghiệm nén tĩnh cọc có thể được xác định theo ba cách sau:
+ Tải trọng tương ứng với chuyển vị đầu cọc là 8mm, chia cho hệ số 1,25
+ Tải trọng tương ứng với chuyển vị đầu cọc bằng 10% bề rộng cọc
+ Tải trọng lớn nhất có được trong quá trình thử cọc chia cho hệ số an toàn FS=1,2
Trong khi đó theo tiêu chuẩn TCXD269-2002 sức chịu tải cực hạn của cọc được xác định như sau: trên đường cong quan hệ tải trọng - chuyển vị, sức chịu tải giới hạn Qu là tải trọng quy ước ứng với chuyển vị giới hạn quy ước, mức chuyển vị giới hạn quy ước lại được đề nghị khác nhau theo từng tác giả, cụ thể như bảng dưới đây:
Chuyển vị giới hạn Điều kiện áp dụng Tác giả đề nghị
10%D Các loại cọc Tiêu chuẩn Pháp DTU 13-2
Tiêu chuẩn Anh BS8004-86 Tiêu chuẩn Nhật JSF1811-93 2Smax Qu ứng với 1/2Sgh
Smax ứng với 0,9Q Brinch Hansen Thuỵ Điển 2,5%D Cọc khoan nhồi DeBeer
(3%-6%)D
40-60mm
40-60mm hoặc (PL/3AE)+20mm
Cọc khoan nhồi chống Cọc có L/D>80-100 Trng Quốc
2 Đặc điểm phương pháp xác định sức chịu tải của cọc bằng thí nghiệm nén tĩnh dọc trục
Việc xác định tải trọng cực hạn từ kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc tại hiện trường hiện nay vẫn còn tồn tại nhiều vấn đề:
Sức chịu tải của cọc chưa được hiểu rõ, ví dụ trong TCVN190-1996 xem tải trọng tương ứng chuyển vị đầu cọc là 8mm là tải trọng giới hạn đồng thời cũng xem chuyển vị đầu cọc bằng 10% chiều rộng cọc là tải trọng giới hạn Trong khi đó theo tiêu chuẩn TCXD269-2002 xác định sức chịu tải cực hạn của cọc Qu là tải trọng quy ước ứng với chuyển vị giới hạn quy ước, mà giới hạn quy ước thì rất khác nhau tuỳ theo tiêu chuẩn được áp dụng
Trong các phương pháp đánh giá sức chịu tải của cọc bằng đồ thị thì phương pháp của Davisson được xem là hợp lý hơn cả
Các bước xác định tải trọng phá hoại bằng phương pháp này gồm có
Trang 9Kỷ yếu Hội nghị Sinh viên NCKH 2007
- Vẽ đường quan hệ tải trọng - chuyển vị
- Xác định chuyển vị đàn hồi theo công thức:
PL EA
Δ = Trong đó:
P: tải trọng tác dụng lên đầu cọc
L: chiều dài cọc
A: diện tích tiết diện cọc
E: mođun đàn hồi của vật liệu làm cọc
Δ: chuyển vị của cọc
- Từ chuyển vị đàn hồi tính được vẽ đường chuyển vị đàn hồi, đường này sẽ đi qua gốc toạ độ
- Đường Davisson là đường song song với đường đàn hồi, cách đường đàn hồi một đoạn là:
3,8+B/20(mm) với B là đường kính hoặc cạnh cọc
- Giao điểm của đường Davisson với đường tải trọng-chuyển vị là sức chịu tải giới hạn của cọc
- Phương pháp Davisson dễ dùng phù hợp với cả quy trình thí nghiệm nén tĩnh nhanh và chậm
Chương 3 TỔNG HỢP, PHÂN TÍCH CÁC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC VÀ SO SÁNH VỚI KẾT QUẢ THỬ TĨNH TẢI CỌC
1 Bảng thống kê số liện địa chất
Công trình : cao ốc văn phòng WASECO-Tân Bình
Dùng cọc khoan nhồi loại cọc: đường kính D1000, chiều dài cọc 38,5m
Lớp
đất
Chiều sâu
(m)
Bề dày (m)
Tên đất Chỉ số
sệt (IL)
Dung trọng (γw)
Lực dính (C)
Góc
ma sát (φ)
Bề dày (m)
1 0.0 2.5 2.5 Đất sét lẫn
bột, dẻo cứng
0.22 1.925 0.173 9 9
2 2.5 6.8 4.3 Sét pha cát
lẫn sỏi sạn nữa cứng
0,09 1.975 0.31 16 30
3 6.8 8.3 1.5 Cát mịn chặt
4 8.3 12 3.7 Đất sét lẫn
sỏi sạn, nữa cứng
<0 2.007 0.42 15 30
5 12 33.9 21.9 Cát mịn lẫn
bột chặt vừa
6 33.9 50 16.1 đất sét lẫn
bột trạng thái cứng
<0 2.05 0.674 16 40
Trang 10Kỷ yếu Hội nghị Sinh viên NCKH 2007
2 Tính toán theo chỉ tiêu cơ lý
Sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc:
tc r p p f si i
i
=
m = 1
mr = 1
mf = 0,6
Lực chịu mũi : qp = 432 T/m2
Lực ma sát Lớp Phân lớp Độ sâu li fsi lifsi
511 32.95 1.9 6.84 12.99
Sức chịu tải tiêu chuẩn (T) : 786,7
3 Tính toán theo chỉ tiêu cường độ
- Sức chịu tải cực hạn của cọc: Qu = Qs + Qp = Asfs + Apqp Lực chịu mũi : qp = 1,3cNc + σ'vpNq + 0,6γRpNγ
+ Nc = 13.6T + σ'vp = 43.748 T/m2
+ Nq = 4.9T + γ = 1.05 T/m3
+ Nγ = 3.0 + Rp = 0.5m
qp = 335.5 T/m2
Lực ma sát : fsi = (1-sinφ) σ'vtgφi + ci
Lớp Độ sâu Li γ' σ'v ci φi fsi
1 1.3 2.5 1.93 2.406 1.73 9 2.051
2 4.7 4.3 1.98 9.059 3.1 16 4.982
3 7.6 1.5 0.98 14.043 0.32 31 4.412
4 10.2 3.7 1.01 16.644 4.2 15 7.5
5 23 21.9 0.93 28.712 0.27 26 8.135
6 36.2 4.6 1.05 41.333 6.74 16 15.325
