Phân tích, đánh giá sức chịu tải của cọc cho nhà cao tầng theo các phương pháp tính hiện nay

- So sánh sức chịu tải cực hạn của cọc theo các phương pháp tính và mô phỏng hiện nay so với kết quả thí nghiệm nén tĩnh hiện trường 2 - Nội dung: - Chương 1: Tổng quan về các phương ph

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP.HCM

LORE Ole

Universi

VO THANH PHONG

PHAN TÍCH, ĐÁNH GIA SUC CHIU TAI CUA

COC CHO NHA CAO TANG THEO CAC

PHUONG PHAP TINH HIEN NAY

LUAN VAN THAC Si

Chuyên ngành: Kỹ thuật XD công trình dân dụng & công nghiệp

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS.VÕ PHÁN

HUTECH LIBRARY

5 |PGS.TS Lê Văn Cảnh Ủy viên, Thư ký

PHÒNG QLKH - ĐTSĐH Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

TP HCM, ngày tháng năm 2015 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Ngày, tháng, năm sinh: 02/01/1983 Nơi sinh: Đồng Nai

Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình dân dụng & công nghiệp

Foundation và phương pháp thí nghiệm hiện trường

- So sánh sức chịu tải cực hạn của cọc theo TCVN 10304:2014 vớt sức chịu tải cực hạn của cọc theo TCXD 205:1998

- So sánh sức chịu tải cực hạn của cọc theo các phương pháp tính và mô phỏng hiện nay so với kết quả thí nghiệm nén tĩnh hiện trường

2 - Nội dung:

- Chương 1: Tổng quan về các phương pháp tính sức chịu tải của cọc barrette

- Chương 2: Cơ sở lý thuyết tính sức chịu tải của cọc barrette theo thí nghiệm trong phòng và hiện trường

- Chương 3: Ứng dung tinh toán cho các công trình sử dụng móng cọc barrette tai TP

Hồ Chí Minh

- Chương 4: So sánh, phân tích sức chịu tải cực hạn của cọc barrette theo các phương pháp tính hiện nay

HI- Ngày giao nhiệm vụ: 25/6/2014

TV- Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 25/03/2015

V- Cán bộ hướng dẫn PGS.TS Võ Phán

PGS.TS Võ Phán

Tôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu của tác giả, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết và tiễn hành tính toán trên công trình thực tế dưới sự hướng dẫn khoa học tận tình của PGS.TS.Võ Phán

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện Luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong Luận văn đã được chỉ rõ nguôn gốc

Học viên thực hiện Luận văn

V6 Thanh Phong

LOI CAM ON

Điều đầu tiên, tôi muốn bày tỏ tình cảm, lòng biết ơn đến thầy hướng dẫn tôi,

PGS.TS Võ Phán đối với tất cả những sự trợ giúp về phương pháp, những đề xuất hướng nghiên cứu cũng như các giải pháp cho tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu này Tôi chân thành cảm ơn Ban giám hiệu , Ban chủ nhiệm khoa sau đại học, các

thầy cô khoa Xây dựng - Trường ĐH Công nghệ TP Hồ Chí Minh đã tận tình hướng

dẫn giúp đỡ tôi trong suốt quá trình tôi học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn Tôi cũng gửi lời chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo, cùng các đồng nghiệp công

ty Bachy Soletanche Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu khoa học

Cuối cùng tôi xin cảm ơn những người thân, thầy, bạn bè có những hỗ trợ trong

suốt quá trình tôi thực hiện luận văn

TP.HCM, tháng 03 năm 2015

Võ Thanh Phong

TOM TAT

Hiện nay, ở các thành phố lớn, đặc biệt là ở TP.Hồ Chí Minh, quỹ đất ngày

càng khan hiến trong khi đân số lại tăng nhanh, việc xây dựng các tòa nhà cao tầng nhăm nâng cao hệ số sử dụng đất là cấp thiết Đối với nhà cao tầng, móng cọc luôn là giải pháp thiết kế được ưu tiên lựa chọn do có sức chịu tải lớn Tuy nhiên, giữa các phương pháp tính toán sức chịu tải của cọc theo lý thuyết có sự khác nhau nhìu Vì vậy, việc nghiên cứu tìm ra phương pháp dự đoán sức chịu tải của cọc chính xác với

điều kiện đất nền cụ thể là cấp thiết, để thực hiện điều này cần đi sâu vào nghiên cứu

các nội dung sau:

Nghiên cứu các phương pháp dự báo sức chịu tải cho cọc nhà cao tầng theo các tiêu chuẩn hiện nay

Thu thập các số liệu địa chất điển hình, các kết quả thí nghiệm hiện trường làm

cơ sở đề tính toán và mô phỏng sức chịu tải của cọc So sánh sức chịu tải của cọc theo các phương pháp tính toán và mô phỏng hiện nay với kết quả thí nghiệm hiện trường

Phân tích và đánh giá sự phù hợp của từng phương pháp so với kết quả thí nghiệm hiện trường Kiến nghị phương pháp tính sức chịu tải phù hợp ứng với điều kiện đât nên cụ thê.

ABSTRACT

Currently, in the big cities, especially in Ho Chi Minh City, land is increa- singly scarce while the population increased rapidly, so the construction of tall build- ings in order to improve utilization factor Land is urgent For tall buildings, pile foun- dation design solution is always to be preferred due to the large load capacity Howev-

er, standard methods of calculating the load capacity of piles in theory differ greatly Therefore, the study found a way to predict the load capacity of piles exactly the spe- cific ground conditions are urgent need to do this in depth research on the following:

- Research of prediction methods for pile bearing capacity of tall buildings under the current standard

- Collect the typical geological data, the results of field experiments as a ba-

sis to calculate and simulate the load capacity of the pile Comparison of pile bearing

capacity calculation methods and simulation results with field experiments

- Analyze and evaluate the suitability of each method compared with experi- mental results in the field Recommendations bearing capacity calculation methods appropriate to the specific ground conditions

1 Tính cấp thiết của để tài 5s 2222211221011 011 111112711 1eercee 1

2 Nội dung nghiên cứu của để tài c1 2e 1

3 Tinh Khoa he oo ccceccccsceccescsscsscssceccassocvsevseavescescassccuesaeesavausausasasesaeeasasesavsassassasensaes 1

4 Tính thực ti€n ceecececcceccsscscsecscscsessessesscsestesussesusssssussessssussessessessesussearsateavareateaeeses 1

5 Giới hạn phạm vi nghiên CỨU 22t 11121 11211121212121 2121211111 210101 110101111 1c ke 2

CHƯƠNG |: TONG QUAN VE CAC PHUONG PHAP TINH SUC CHIU TAI CUA

COC BARRETTE NN0NNAẠ.ẦẦ 3 1.1 Giới thiệu về coc barrette oo cccccccessessssessessessessesssesssesssssuessessiesssessessessseesesstessiesseees 3 1.1.1 Khái niệm cọc barrette sc clic ccc cccccccsesceccsesceecceccscvsucescesesaucerevauessecauersesauensees 3 1.1.2 Tóm tắt về thi công cọc barrette -ss- 22t 11 12111 11110 3

1.2 Tổng quan về việc xác định sức chịu tải của cọc barrefte theo đất nền 8 1.2.1 Các phương pháp lý thuyết tính sức chịu tải của cọc barrette theo đất nền 8 1.2.2 Phuong pháp mô phỏng nén tĩnh cọc barrette bằng phần mềm Plaxis 3D FOUNGAION, oo NGA nh ad 8 1.2.3 Các phương pháp xác định sức chịu tải của cọc barrefte theo thí nghiệm hiện I5) eee ee 6 -4.4 8 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYÉT TÍNH SÚC CHỊU TẢI CỦA CỌC BARRETTE THEO THỊ NGHIỆM TRONG PHÒNG VÀ HIỆN TRƯỜNG àc.ci.e, 10 2.1 Sức chịu tải của cọc barrette theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền -ccccserereo 10 2.1.1 Theo phy luc A ~ TCXD 205- 1998 LH HH ,21114122 1 1 re 10

2.1.2 Theo tiêu chuẩn TCVN 10304:2014 -222222¿22222222222211112 21211 re 15

2.2 Sức chịu tái của cọc barrette theo chỉ tiêu cường độ của đất nền 17 2.2.1 Theo phụ lực B —- TCXD 205- 1998, L L Q.2 2n H112 H21 HH gi, 17 2.2.2 Theo Phụ lục G TCVN 10304:2014 L2 n1 2 n2 2222 12142111 e1 tre 18 2.3 Sức chịu tải của cọc barrette theo kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT 21

2.4 Mô phỏng sức chịu tải cực hạn của cọc barrette bằng phần mềm Plaxis 3D

FOUidafiOT - n1 122111111210112122 1111 1112111111 T111 ngu H1 1111 2x rxey 24 2.5 Phương pháp nén tĩnh cọc hiện trường - - - TT HH E11 tre 36 2.5.1 Cơ sở của phương pháp tt cct 2x 22 S1 11210111101 111111011111 ru 36

2.5.2 Thiết bị thí nghiệm 222cc 22T 2212 22211082 ereeerrcee 36

2.5.3 Phương pháp thí nghiệm - 6 22v 1 S* HT 011111211111 xcey 36

2.5.4.1 Phương pháp gia tải nhanh . cv 22t 2 H1 221 1121211011111 1 xe 37 2.5.4.2 Phương pháp gia tải theo chu kỳ Thụy Điễn neo 37 2.5.4.3 Phương pháp gia tải chậm .-.- St cv t1 2 22.2121 1211712 1tr 37

2.5.5 Một số phương pháp diễn dịch kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc 39

2.5.5.1 Xác định sức chịu tải giới hạn theo chuyên vị giới hạn quy ước 39 2.5.5.2 Xác định sức chịu tải giới hạn theo phương pháp đồ thi eee 39

2.5.5.3 Xác định sức chịu tải giới hạn bằng một số phương pháp khác 40 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN CHO CÁC CÔNG TRÌNH SỬ DỤNG MÓNG CỌC BARRETTE TẠI TP HÍCÌM À St 1 122 1121211121112 1 12111 tra 43 3.1 Dự án Sunrise City Pilot W n1 11111 0g ey 43 3.1.1 Coc thir TPL: 0,8m x 2,8m x 42,Šm nh nn HH1 11811111 erea 43

3.1.1.2 Sức chịu tải cực hạn của cọc theo mô phỏng bằng Plaxis 3D Foundation 45 3.1.1.3 Sức chịu tải cực hạn của cọc theo kết quả nén fĩnh hiện trường 45

3.1.2.1 Két quả tính toán sức chịu tải cực hạn của COC occ ce cccecseceeccecesceecesseseeseesens 46 3.1.2.2 Sức chịu tải cực bạn của cọc theo mô phỏng bang Plaxis 3D Foundation 47 3.1.2.3 Sire chiu tai cuc han ctia coc theo két quả nén tĩnh hiện trường 47

3.1.3.1 Két quả tính toán sức chịu tải cực han cla COC oo ceeelicesesscecseescecsensceseeeueeees 48 3.1.3.2 Sức chịu tải cực hạn của cọc theo mô phỏng bằng Plaxis 3D Foundation 49 3.1.3.3 Sức chịu tải cực hạn của cọc theo kết quả nén tĩnh hiện trường 49 3.2 Công trình New PearÌ ApartImenI ¿-c c t St S222 211212 H1 15111 1p rke 30 3.2.1 Cọc thử TNBRI: 0,6m x 2,8m x 4Ïm 2 2.222 2Hv 1012111211112 50

3.2.1.2 Sức chịu tải cực hạn của cọc theo mô phỏng bang Plaxis 3D Foundation 51

3.2.1.3 Sức chịu tải cực hạn của cọc theo kết quả nén tĩnh hiện trường 51 3.2.2 Coc thử TNBRG6: 0,8m x 2,8m x 5lm -ccc sec MD 52

3.2.2.1 Kết quả tính toán sức chịu tải cực hạn của cọc -:22-cc2222xsvzzxeccre 52

3.2.2.2 Sức chịu tải cực hạn của cọc theo mô phỏng băng Plaxis 3D Foundation 53 3.2.2.3 Sức chịu tải cực hạn của cọc theo kết quả nẻn tĩnh hiện trường 33 3.3 Tòa nhà Vincom CenIf€r SÁCH 1n n1 1111117101 1C 1020111111112 1101 1n ưu 34

3.3.1.1 Kết quả tính toán sức chịu tải cực hạn của cọc cccc con 54 3.3.1.2 Sức chịu tải cực hạn của cọc theo mô phỏng bằng Plaxis 3D Foundation 55 3.2.1.3 Sức chịu tải cực hạn của cọc theo kết quả nén tĩnh hiện trường 55

3.3.2.1 Kết quả tính toán sức chịu tải cực hạn của cọc "— 56 3.3.2.2 Sức chịu tải cực hạn của cọc theo mô phỏng bằng Plaxis 3D Foundation 57 3.3.2.3 Sức chịu tải cực hạn của cọc theo kết quả nén tĩnh hiện trường 57 3.4 SaiGon Center Phase 2803 o ccccccccccccssccssescssscescsesssesseesecsessvsseesvevsceevacecsenseseaenanans 58

3.4.1 Kết quả tính toán sức chịu tải cực hạn cla COC .scssssssssssssssssssseeesesssseeeesseenneees 58 3.4.2 Sức chịu tải cực hạn của cọc theo mô phỏng bằng Plaxis 3D Foundation 59 3.4.3 Sức chịu tải cực hạn của cọc theo kết quả nén fĩnh hiện trường s9

CHƯƠNG 4: SO SÁNH, PHẬN TÍCH SUC CHIU TAI CUC HAN CUA COC

BARRETTE THEO CAC PHƯƠNG PHÁP TĨNH HIỆN NAY se, 60 4.1 So sánh sức chịu tải cực hạn cia coc barrette theo TCVN 10304:2014 với sức chịu tải cực hạn của cọc theo TCXD 205:1998 ccccsessssssceeessscssceescsscecvacscerececacuacateas 60 4.1.1 So sánh sức chịu tải cực hạn của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nên 60 4.1.2 So sánh sức chịu tải cực hạn của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nên 61 4.143 So sánh sức chịu tải cực hạn của cọc theo kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT của đất

¡ " GÖỒ 62 4.2 So sánh, phân tích sức chịu tải Cực hạn của cọc barrette theo các phương pháp tính toán và mô phỏng hiện nay so với kết quả nén tĩnh hiện trường 64 4.2.1 So sánh, phân tích sức chịu tải cực hạn của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền theo TCXD 205:1998 với kết quả nén tĩnh hiện trường 552cc sec 64 4.2.2 So sánh SỨC chịu tải cực hạn của cọc theo chỉ tiêu cơ ly của đất nền - TCVN 10304:2014 với kết quả nén tĩnh hiện trường Q0 Q n2 S222 re 65 4.2.3 5o sánh SỨC chịu tải cực hạn của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền TCXD 205- 1998 với kết quả nén tĩnh - Ác SH 12311211111 HT HT TH TH cư 66

4.2.4 So sánh sức chịu tải cực hạn của cọc theo cường độ của đất nền TCVN 10304:2014 với kết quả nén tĩnh - 52s x1 22115121E11122111 1211122111 eexre 68 4.2.5 So sánh sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT TCXD 205-

1998 - Công thức Nhật Bản với kêt quả nén tĩnh hiện trường .- c-ccS¿ 69 4.2.6 So sánh sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT - TCVN

10304:2014 với kết quả nén tĩnh s22 tt 1111221111112 E221122221 xe 70

4.2.7 So sánh sức chịu tải của cọc theo kết quả mô phỏng bằng phần mềm Plaxis 3D Foundation với kết quả nén tĩnh hiện trường .- ¿2s S22t22EE221121212E1xeccce 72 4.2.8 So sánh sức chịu tải cực hạn của cọc theo giá trị trung bình của các phương pháp tính toán trên với kết quả nén tĩnh 22-2 2111211171122721112211E2211111 21 xe 73 KET LUẬN, KIÊN NGHỊ, 22 2211111022117 1121212 1 reee 75

2000500505575 75

KIEN NGHD.ouooeccccsccceccsccsecssesssessecsucssessscssestessusssessissressessivrssssrevsssesessstsissstssessstsssusseseses 76

BANG DANH MUC CAC KY HIEU

lực dính giữa thân cọc và đất cạnh ngắn của cọc

đường kính coc barrette quy đổi modun đàn hồi của vật liệu cọc

ma sát bên lớp thứ ¡ ở mặt bên của cọc

hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên

hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc

độ sệt của đất dính gia tốc trọng trường

chiều dài cọc trong đất tốt

chiều đài cọc trong lớp thứ đất thứ ¡ chiều dài đoạn cọc nằm trong đất sét (đất dính) chiều đài thân cọc trong đất cát (đất rời)

hệ số điều kiện làm việc của cọc

hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc

hệ số điều kiện làm việc của đất ở mặt bên cọc

số búa của thí nghiệm xuyên động chuẩn chỉ số SPT của đất đưới mũi cọc

chỉ số SPT trung bình trong đất dính (đất sét) chỉ số SPT trung bình trong đất rời (đất cát) chỉ số SPT trung bình dọc thân cọc trong phạm vi lớp

đất rời

hệ số sức chịu tải cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc

Áp lực hiệu quả theo phương đứng tại mũi cọc

chu vi cọc góc ma sát trong của đất góc ma sát giữa đất và vật liệu khác trọng lượng thể tích đất ở độ sâu mũi cọc trọng lượng đây nỗi

trọng lượng tự nhiên ứng suất hữu hiệu theo phương ngang

ứng suất hữu hiệu theo phương đứng

DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.I Tháp đôi Petromas TowWers - 2c t2 HH 011211111 1115 cre2 4 Hình 1.2 Dự án Sunrise City Pilot ÂW, 0c 2122121221 2110212111111 eo 4

Hình 1.3 Công trình New Pearl Apartrmeni s5 2c cs re ch T121 xe 5

Hình 1.4 Tòa nhà Vincom CenI€T - - 22 22t v23 x2 21 E1 g211112121111211112x11 1 e2 6 Hinh 1.5 Saigon Center Phase 2&3 .- ST HH 0101212151 1111111 11111 rke 7 Hinh 2.1 Bang tra N’,, N’, theo công thức của Meyerhof theo góc ma sát trong 19

Hình 2.2 Biểu đồ xác định hệ số œ -.:c 2 2 2222222221111 ecccrrrrrre 20

Hình 2.3 Biểu đồ xác định hệ số qụ, -: - nnnnnH1111112112111errrrrrree 23

Hình 2.4 Biểu đồ xác định Qu c Q TH ST ST TT ng TS nang 4I

Hình 3.1 Biểu đồ so sánh sức chịu tải cực hạn của cọc theo các phương pháp tỉnh và

mô phỏng với kết quả nén tĩnh coc TP! - Du dn Sunrise City PHotW 44 Hình 3.2 Biểu đồ quan hệ tải trọng — chuyền vị của cọc TP theo mô phỏng Plaxis 3D

Hình 3.4 Biêu đồ so sánh sức chịu tải cực hạn của cọc theo các phương pháp tính và

mô phỏng với kết quả nén tĩnh cọc TP2 - Dự án Sunrise City Pilot W 46 Hình 3.5 Biểu đồ quan hệ tai trong — chuyển vị của cọc TP2 theo mô phỏng Plaxis 3D

Hình 3.7 Biểu đỗ so sánh sức chịu tải cực hạn của cọc theo các phương pháp tỉnh và

mô phỏng với kết quả nén tĩnh cọc TP3 - Dự án Sunrise City Pilot W 48 Hình 3.8 Biểu đồ quan hệ tải trọng — chuyển vị của cọc TP3 theo mô phỏng Plaxis 3D

Hình 3.9 Biểu đồ quan hệ tải trọng — chuyền vị của cọc TP3 theo số liệu thử 49

Hình 3.10 Biểu đồ so sánh sức chịu tải cực hạn của cọc theo các phương pháp tính và

mô phỏng với kết quả nén tĩnh cọc TNBRI — New Pearl Apartment 50 Hinh 3.11 Biéu dé quan hé tai trong — chuyên vị của cọc TNBRI theo mô phỏng

Hình 3.12 Biểu đồ quan hệ tải trong — chuyển vị của cọc TNBRI theo số liệu nén tinh

Hình 3.13 Biểu đồ so sánh sức chịu tải cực hạn của cọc theo các phương pháp tính và

mô phỏng với kết quả nén tĩnh cọc TNBR6 — New Pearl Apartment 52 Hinh 3.14 Biéu dé quan hệ tải trọng — chuyển vị của cọc TNBR6 theo mô phỏng

$0 .Ầ 7Ũ -Ô 53

Hinh 3.15 Biểu đồ quan hệ tải trong — chuyền vị của cọc TNBR6 theo số liệu nén tĩnh

Hình 3.16 Biểu đồ so sánh sức chịu tải cực hạn của cọc theo các phương pháp tính và

mô phỏng với kết quả nén tĩnh cọc TP1 - Vincom Center 54 Hinh 3.17 Biéu đồ quan hệ tải trọng — chuyén vị của cọc TP1 theo mô phỏng

Hình 3.18 Biểu đồ quan hệ tải trọng — chuyển vị của cọc TPI theo số liệu nén tĩnh 55 Hinh 3.19 Biểu đồ so sánh sức chịu tải cực hạn của cọc theo các phương pháp tính và

mô phỏng với kết quả nén tĩnh cọc TP2 — Vincom Cenfer 56

Hình 3.20 Biểu đồ quan hệ tải trong — chuyên vị của cọc TP2 theo mô phỏng

Plaxis 3D oo ceccecccccccessscesscesecssceceaecesncesscevececeseceseeevsesessessueesatessecesasecsusenss 57 Hinh 3.21 Biéu d6 quan hé tai trong — chuyén vị của cọc TP2 theo số liệu nén tĩnh 57

Hình 3.22 Biểu đỗ so sánh sức chịu tải cực hạn của cọc theo các phương pháp tính và

mô phỏng với kết quả nén tĩnh cọc TPTI ~ SaiGon Center Phase 2&3 58 Hình 3.23 Biểu đồ quan hệ tải trọng — chuyển vị của cọc TPTI theo mô phỏng

Hình 4.2 Biểu đô so sánh kết quả tính sức chịu tải cực bạn của cọc barretfe theo chỉ

tiêu cơ lý của đất nền TCVN 10304:2014 và kết quả thí nghiệm nén tĩnh .66

Hình 4.3 Biểu đồ so sánh kết quả tính sức chịu tải cực hạn của cọc theo chỉ tiêu cường

độ của đất nền TCXD 205:1998 và kết quả thí nghiệm nén tĩnh đối với cọc

Hình 4.4 Biểu đồ so sánh kết quả tính sức chịu tải cực hạn của cọc theo chỉ tiêu cường

độ của đất nền TCVN 10304:2014 và kết quả thí nghiệm nén tĩnh đối với cọc

lu 2Ö 69 Hình 4.5 Biểu đồ so sánh sức chịu tải cực hạn của cọc theo kết quả xuyên tiêu

chuẩn SPT TCXD 205-1998 - Công thức Nhật Bản và kết quả thí

nghiệm nén tĩnh đối với coc barrette oc eccccscesscsescsesssessesseessesssessesseesstesteres 70 Hình 4.6 Biểu đồ so sánh sức chịu tải cực hạn của cọc theo kết quả xuyên tiêu chuẩn

SPT TCVN 10304:2014 - Công thức của viện kiến trúc Nhật Bản và kết quả

thí nghiệm nén tĩnh đối với cọc barrette s ccccccccceecExrrreerree 71 Hình 4.7 Biêu đồ so sánh sức chịu tải cực hạn của cọc theo mô phỏng bằng phần mềm

Plaxis 3D Foundation vả kết quả thí nghiệm nén tĩnh đối với cọc barrette 72 Hình 4.8 Biểu đỗ so sánh sức chịu tải cực hạn của theo giá trị trung bình của các

phương pháp tính toán và kết qua thi nghiệm nén tĩnh đối với cọc barrette

DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Hệ số ma sát bên thân cọc mf theo loại cọc, phương pháp thì công và loại

đẤT c0, HH0 00212111 re reo 11

Bảng 2.2 Sức chống qp của đất dính đưới mũi cọc theo chiều sâu và độ sệt 12

Bảng 2.3 Các hệ số của công thức (2.5) theo góc ma sát trong của đất 13

Bảng 2.4 Ma sát bên đơn vị fS của cọc theo tên đất, trạng thái đất và độ sâu 14

Bảng 2.5 Cường độ sức kháng qb, của đất dính đưới mũi cọc khoan nhôi theo chiều sâu mũi cọc và độ sệt của đất cuc 11a 16 Bảng 2.6 Các hệ số œ1, a2 , a3 va œ4 trong công thức (2.7) server 16 Bảng 2.7 Cường độ sức kháng trên thân cọc fi theo tên đắt, trang thai dat va độ sâu 17

Bảng 2.8 Giá trị các hệ số k, ZL và N”q cho cọc trong đất cát theo trang thai dat 21

Bang 2.9 Giá trị module đàn hồi của các loại đất ©-25-22x222312E11 2111112 cee 27 Bang 2.10 Giá trị hệ số Poisson v của các Jodi Gat ceccesccccssssescssveseseseestesteseessee 27 Bảng 2.11 Hệ số tiếp xúc Rinter theo loại đất và vật liệu cọc -ccccccsccce, 29 Bảng 2.12 Giá trị sức chịu tải giới hạn ứng với chuyên vị giới hạn theo các đẻ nghị Bang 3.1 Sức chịu tải cực hạn của cọc thử TP1 - Dự án Sunrise City Pilot W 44

Bảng 3.2 Kết quả tính toán sức chịu tải cọc thử TP2 - Dự án Sunrise City Pilot W 46

Bảng 3.3 Kết quả tỉnh toán sức chịu tải cọc thử TP2 - Dự án Sunrise City Pilot W 48

Bảng 3.4 Kết quả tính toán sức chịu tải cọc thử TNBR1 — New Pearl Apartment 50

Bang 3.5 Két quả tính toán sức chịu tải cọc thử TNBR6 — New Pearl Apartment 52

Bảng 3.6 Kết quả tính toán sức chịu tải cọc thử TP1 ~ Vincom Center 54

Bảng 3.7 Kết quả tính toán sức chịu tải cọc thử TP2 ~ Vincom Center 36

Bảng 3.8 Kết quả tính toán sức chịu tải cọc thử TPT1 — SaiGon Center Phase 2&3 58

Bảng 4.1 Bảng so sánh sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền theo TCVN 10304:2014 so với TCXD 205- 1998 QQ H111 1 re 61 Bảng 4.2 Bảng kết quả tính sức chịu tải của cọc theo theo chỉ tiêu cường độ của đất nên theo TCVN 10304:2014 so với TCXD 205-1998 co 62 Bảng 4.3 Bảng kết quả tính sức chịu tải của cọc theo theo chỉ tiêu cường độ của đất nên theo theo TCVN 10304:2014 so với TCXD 205- 1998 63

Bảng 4.4 Bảng so sánh sức chịu tải cực hạn của cọc theo theo chỉ tiêu cơ lý của đất

nền TCXD 205:1998 với kết quả nén tĩnh . -s-©2ccc222222222222222x e2 64

Bảng 4.5 Bảng so sánh kết quả tính sức chịu tải cực hạn của cọc theo theo chỉ tiêu cơ

lý của đất nền TCVN 10304:2014 với kết quả nén tĩnh -s 65

Bảng 4.6 Bảng tổng hợp kết quả tính sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ của

Bảng 4.9 Bảng so sánh kết quả tính sức chịu tải theo kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT

TCVN 10304:2014 — Công thức của viện kiến trúc Nhật Bản với kết quả nén

Bảng 4.10 Bảng so sánh kết quả mô phỏng sức chịu tải cực hạn của cọc bằng phần mềm Plaxis 3D Foundation với kết qua thí nghiệm nén tĩnh - cccccsexey 72 Bảng 4.11 Số liệu so sánh sức chịu tải theo giá trị trung bình của các phương pháp tính

toán của 4 công trình trên với kết quả nén tĩnh 2- se cecczecez 73

1 Tính cấp thiết của đề tài

Đất nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa, nền kinh tế phát triển rất mạnh mẽ Song song với quá trình công nghiệp hóa, dân số tập trung tại các

đô thị lớn ngày một nhiều làm cho quỹ đất ngày một khan hiếm Để giải quyết vấn đề trên, việc đầu tư xây dựng các chung cư, tòa nhà cao tầng là tất yếu

Đối với nhà cao tầng, móng cọc luôn là giải pháp thiết kế được ưu tiên lựa chọn

do có nhiều ưu điểm: Sức chịu tải lớn, độ lún không đáng kẻ Trong quá trình thiết kế

móng cọc, bài toán sức chịu tải của cọc là quan trọng nhất

Hiện nay, để dự báo sức chịu tải của cọc có thể sử dụng nhiều phương pháp tính

toán lý thiết khác nhau Các phương pháp tinh toán sức chịu tải của cọc cho các kết quả tương đối khác nhau, nhiều khi có sai lệch khá lớn Việc đề ra phương pháp xác định sức chịu tải của cọc cho từng điều kiện đất nền cụ thê là cấp thiết

2 Nội dung nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu các phương pháp dự báo sức chịu tải của cọc cho nhà cao tầng hiện nay

Thu thập các số liệu địa chất, các kết quả thí nghiệm hiện trường điền hình, tính

toán sức chịu tải của cọc theo các phương pháp tính biện nay

So sánh sức chịu tải của cọc theo các phương pháp tỉnh hiện nay với kết quả thí nghiệm hiện trường Thực hiện phân tích, đánh giá và đề ra phương pháp xác định sức

chịu tải phù hợp với kết quả thí nghiệm hiện trường

3 Tính khoa học

So sánh sức chịu tải cục bạn của cọc được xác định theo TCVN 10304:2014 Móng cọc — Tiêu chuẩn thiết kế với sức chịu tải cục hạn của cọc được xác định theo TCXD 205:1998 Móng cọc — Tiêu chuẩn thiết kế

So sánh sức chịu tải cực hạn của cọc theo các phương pháp tính hiện nay với kết quả thí nghiệm hiện trường để tìm ra phương pháp xác định sức chịu tải cực hạn của cọc

4 Tính thực tiễn

Việc tìm ra phương pháp xác định sức chịu tải đúng đắng của cọc được ứng dụng cho việc thiết kế móng cọc cho nhà cao tầng

- Khu vực nghiên cứu: Thành phố Hồ Chí Minh

- Phương pháp xác định sức chịu tải hiện trường: Phương pháp nén tĩnh

- Việc nghiên cửu chỉ được thực hiện trên 8 cọc thử, số lượng chưa đủ nhiều nên kết quả so sánh cần được kiểm chứng thêm khi số lượng cọc thử nhiều hơn, ở nhiều khu vực và quá trình nén tĩnh cọc đạt đến trạng thái phá hoại

SUC CHIU TAI CUA COC BARRETTE 1.1 Giới thiệu về cọc barrette

1.1.1 Khái niệm cọc barrette

Cọc barrette là một loại cọc khoan nhôi, không thi công bằng lưỡi khoan tròn

mà bằng loại gau ngoam hình chữ nhật Cọc barrette thông thường có tiết diện hình

chữ nhật (chiều rộng từ 0,60m đến 1,50m và chiều dài từ 2,20m đến 6,00m), ngoài ra

còn có thể có các loại tiết điện khác như: Chữ thập +, chữ I, chữ T, chữ L, hình ba chạt Tùy theo điều kiện địa chất công trình vả tải trọng công trình, cọc barrette có thể có chiều dài từ chục mét đến một trăm mét hoặc hơn

1.1.2 Tóm tắt về thi công cọc barrette

Thị công cọc barrette cũng giống như thi công cọc khoan nhôi Sử dụng thiết bị thi công chuyên dụng với các gầu ngoạm phù hợp với kích thước tiết diện cọc barrette

đề đào các hồ sâu Đồng thời cho dung dịch bentonite vào hồ đào đề giữ cho thành hồ

không bị sập lở Sau đó đặt lòng cốt thép vào hồ đào và tiến hành đỗ bê tông vào hỗ

dao theo phương pháp vữa dâng Khi bê tông đông cứng là hình thành xong cọc bar-

Tcttc

1.1.3 Sức chịu tải của cọc barrette

Sức chịu tải rất lớn có thể đạt từ 600 tấn đến 3600 tấn, so với cọc khoan nhỏi có cùng diện tích thì khả năng chịu tải dọc trục và chịu uốn của cọc barrette lớn hơn 1.1.4 Tình hình sử dụng móng cọc barrette hiện nay

Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, móng cọc barrette ngày càng được cải thiện, hoàn thiện về chất lượng, giải pháp công nghệ và đa dạng vẻ kích thước phù hợp với từng công trình Ngày càng nhiều công trình nhà cao tầng sử dụng cọc Barrette (cọc hình chữ nhật) như:

E E

- Dy an Sunrise City Pilot W (Nguyén Hữu Thọ - Q.7 - TP HCM) gồm 4 tòa

nhà cao 35 tầng va 2 tầng hầm, sit dung coc barrette 0,8m-1,5m x 2,8m sau 42,5-52m

Hình 1.2 Dy 4n Sunrise City Pilot W

cao 18 tang va 2 tang hầm, sử dụng cọc barrette 0,6m-0,8m x 2,8m sâu 41m - 51m

Hinh 1.4 Toa nha Vincom Center

\\ th

Mu,

- Tính sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền, phương pháp này

tính toán sức chịu tải của cọc dựa trên các bảng tra theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền Từ các chỉ tiêu về độ chặt của đất cát hoặc chỉ số sét I, của đất sét tra được các mối tương quan về lực ma sát xung quanh cọc với đất và phản lực đất nền ở đầu cọc ứng với từng

độ sâu khác nhau Các tiêu chuẩn được ap dung: TCXD 205:1998 va TCVN 10304:2014

- Tính sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền, phương pháp này tính toán sức chịu tải của cọc thông qua các đặc trưng cơ lý của đất nền là dung trọng riêng của đất (y), góc nội ma sát (@) và độ dính (c) Các tiêu chuẩn được áp dụng: TCXD 205:1998 và TCVN 10304:2014

- Tính toán sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT, phương pháp này tính toán sức chịu tải dựa trên số liệu Nạo (số búa để ống SPT xuyên được 30cm sâu) trong thí nghiệm SPT Các tiêu chuân được áp dụng hiện nay: TCXD 195:1997, TCXD 205:1998 và TCVN 10304:2014

- Tính toán sức chịu tải của cọc theo thí nghiệm CPT, phương pháp này tính toán sức chịu tải dựa trên kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh, thường biểu diễn dưới dạng biểu đồ sức kháng xuyên đầu mũi q và sức kháng ma sát bên q; thay đổi theo độ sâu,

từ đó tính được sức kháng mũi và kháng bên Phương pháp này ít được sử dụng ở nước ta

1.2.2 Phương pháp mô phỏng nén tĩnh cọc barrette bằng phần mềm Plaxis 3D Foundation

Phan mém Plaxis 3D Foundation 1a phan mém phân tích theo phương pháp phần tử hữu hạn, dùng đề phân tích ba chiều về ứng suất - biến đạng, lực — chuyền vị,

nội lực thích hợp cho việc mô phỏng khả năng chịu tải của cọc barrette

1.2.3 Các phương pháp xác định sức chịu tải của cọc barrette theo thí nghiệm hiện trường

- Có nhiều phương pháp xác định sức chịu tải cọc bằng thí nghiệm hiện trường

như: Nén tĩnh, thử động biến dạng lớn (PDA), thi nghiém coc bằng tải trọng động, nén

tinh và thử động biến đạng lớn (PDA) được sử dụng phé biến

- Phương pháp xác định sức chịu tải của cọc theo thí nghiệm nén tĩnh dựa vào các số liệu vẻ tải trọng, chuyển vị, thời gian thu được trong quá trình thí nghiệm làm

cơ sở đánh giá sức chịu tái của cọc theo đất nền Phương pháp này thường được áp dụng trong các công trình dân dụng và công nghiệp

- Phương pháp thử động biến dạng lớn (PDA), phương pháp này xác định khả năng mang tải cọc dựa trên hiện tượng truyền sóng ứng suất trong thanh đàn hồi Để tính toán được sức chịu tải của cọc cần tạo một xung lực đủ lớn để gây ra sự chuyên

dịch của cọc, đủ để huy động toàn bộ sức kháng của nền Các tín hiệu về gia tốc, lực

và chuyển vị được thu thập và xử lý để tính sức chịu tải của cọc Phương pháp này thường được áp dụng trong các công trình giao thông

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYÉT TÍNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC BARRETTE THEO THÍ NGHIỆM TRONG PHÒNG VÀ

HIỆN TRƯỜNG 2.1 Sức chịu tải của cọc barrette theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền

Lay m,= 1,3 khi cọc mở rộng đáy bằng cách nỗ mìn, còn khi thi công cọc có

mở rộng đáy băng phương pháp đồ bê tông dưới nước thì lấy mm„= 0,9, lấy m„= 1

trong mọi trường hợp còn lại

m , hé sO ma sat bén lay theo Bang 2.1

Cường độ chịu tai ca dat dudi mii coc qp xác định như sau: Nếu dưới cọc là

đất dính thi q, lay theo Bang 2.2, nếu là đất rời thì tính theo công thức 2.5 với œ, B,

A,°, B,° lay theo Bang 2.3

Lực ma sát bên dọc thân cọc f; lấy theo Bảng 2.4.

Bảng 2.1 - Hệ số ma sát bên thân cọc mạ theo loại cọc, phương pháp thi công và

1 Cọc khoan nhôi trong đó kế cả

mở rộng đáy, đồ bê tông:

a) Khi không có nước trong lỗ

dùng ống chống

c) Hỗn hợp bê tông cứng đỗ vào cọc 0,8 0,8 0,8 0,7

có đầm (phương pháp khô)

2 Coc khoan nh6i, coc có lỗ tròn

rỗng ở giữa, không có nước trong lỗ

khoan băng cách dùng lõi rung

3 Cọc khoan phun chế tạo có ông

chống hoặc bơm hỗn hợp bê tôn

với áp lực 2 - 4 atm

Bảng 2.2 - Sức chống qp của đất dính dưới mũi cọc theo chiều sâu và độ sệt

Bảng 2.3 - Các hệ số của công thức (2.5) theo góc ma sát trong của đất

dy <4m | 0,25 | 0,21 | 0,23 | 0,22 | 0,21 | 0,20 | 0,19 | 0,18 | 0,17

Bảng 2.4 - Ma sát bên đơn vị fs của cọc theo tên đất, trạng thái đất và độ sâu

2.1.2 Theo tiêu chuẩn TCVN 10304:2014

Sức chịu tải cực hạn của cọc R „ (KkN) được xác định theo công thức:

Trong đó :

y là hệ số điều kiện làm việc của cọc, khi cọc tựa trên nền đất dính với độ bão hoà S,<0,9 và trên đất hoàng thé lay y, = 0,8; với các trường hợp khác y,= I

Tạ là hệ số điều kiện làm việc của đất đưới mũi Cọc: ycạ = 0,9 cho trường hợp

dùng phương pháp đồ bê tông dưới nước; đối với các trường hợp khác y,„ = 1

y.c= 0,5 là hệ số điều kiện làm việc của đất trên thân coc,

gp la cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc: Nếu dưới mũi cọc là đất db được lay theo Bang 2.5, nếu là đất rời thì tính theo công thức 2.7 với dị, œ2, 03, 4 lấy theo Bảng 2.6, nhân với hệ số chiết giảm 0,9

Q = 0,750 (Œ¡ y)¡ đ + G2 0; yị h) (2.7)

f; cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ ¡, lẫy theo Bảng 2.7

Bảng 2.5 - Cường độ sức kháng qụ, của đất dính dưới mũi cọc barrette theo chiều

sâu mũi cọc và độ sệt của đât

Chiều Cường độ sức kháng qy của đất dính, trừ đất lún sụt, đưới mũi cọc đồng , _ hoặcép nhồi và cọc khoan nhi có hoặc không mở rộng mũi, cọc ống hạ

mm bằng phương pháp moi đất và đỗ bê tông lõi theo chỉ số sệt I¡, (kN/m?) cọc h (m)

Bang 2.6 - Cac hé sé ay, a2 , 3 va Oy trong công thức (2.7)

Bảng 2.7 Cường độ sức kháng trên thân cọc barrette f, theo tên đất, trạng thái đất

Độ sâu trung| Hat

FS _- Hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên, lấy bằng 1,5 - 2,0 ;

t8 - Hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc, lay bang 2,0 - 3,0

Ma sát bên tác dụng lên cọc là :

F,=¢, +, tang, (2.10)

Trong đó :

Ca (kN/m’)la lực đính giữa thân cọc và đất, đối với cọc barrette cạ=c

ọ (độ) Góc ma sát giữa cọc và đất nên, đối với cọc barrette (0ạ = @ Cường độ chịu tải của đất đưới mũi cọc tính theo công thức của Vesic:

3 Néu L/D > A(Ly/D)q, , cc gia tri N’,, N’, được tra theo biểu đồ Hình 2.1

4 NéuL,/D > ⁄24(Lw/D}¡, các giá trị N”e, N”a được tính như sau :

NI =N cu wp so + 1/2(NÌ: (máy - N”c bio =0) ((Lt/D)(Lp/D) er)

Nhị =N aawp=o + 1/2(N’ 9 (max) - N’g (Lo =a)(L/D)/(LV/D),r)

Với Lb —Chiéu sâu cọc cắm trong lớp đất tốt

D- Cạnh ngăn cọc ở độ sâu mũi cọc

Giá trị lớn nhất của qp lớn nhất trong đất cát được tính như sau: gp = 50N’,tan@

CHẾ: tiết tna VÁt của đẠI (CÓ

Hình 2.1 Bảng tra N°;, Nˆ„ theo công thức của Meyerhof theo góc ma sát trong @ Cường độ sức kháng mỗi của đất đính thuần tuy không thoát nước dưới mũi cọc theo công thức 2.19, với cọc khoan nhỏi chọn N6:

Cường độ sức kháng của đất rời (c = 0) dưới mũi coc:

Cường độ sức kháng trung bình trên thân cọc f, có thể xác định như sau:

Đối với đất dính cường độ kháng trung bình trên thân cọc trong lớp đất thứ ¡:

Trong đó:

c„¡ là cường độ sức kháng không thoát nước của lớp đất đính thứ ¡

œ là hệ số phụ thuộc vào đặc điểm lớp đất nằm trên lớp đính, loại cọc và

phương pháp hạ cọc, cô kết của đất trong quá trình thi công và phương pháp xác định

cụ Khi không đây đủ những thông tin này có thé tra ơ trên biểu đồ Hình 2.2.

1,0

+444

5;; Géc ma sat gitta dat va coc, thong thuong déi voi coc bé tong §; lấy

bang góc ma sát trong của đất Qj; đối với cọc thép ð, lấy băng 20/3

Theo công thức (2.20) thì càng xuống sâu, cường độ sức kháng trên thân cọc càng tăng Tuy nhiên, nó chỉ tăng đến độ sâu giới hạn Z¡ nào đó bằng khoảng 15 lần

đến 20 lần đường kính cọc đp rồi thôi không tăng nữa Vì vậy cường độ sức kháng trên

thân cọc trong đất rời có thé tính như sau:

- Trên đoạn cọc có độ sâu nhỏ hơn Z¡_, f¡ = kị Ø”v„,

- Trên đoạn cọc có độ sâu băng và lớn hơn Z¡, f¡ = kị øv„¡.

Bang 2.8 - Giá trị các hệ số k, Z¡ và N'„ cho cọc trong đất cát theo trạng thái đất

Sức chịu tải cọc trong đất rời tính theo công thức Meyerhof (1956)

Sức chịu tải cực hạn của cọc:

Trong do:

N - Chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d đưới mũi cọc và 4d trên mũi cọc ;

A, - Dién tich tiét dién mii coc, m?;

N,,7 Chi số SPT trung bình đọc thân cọc trong phạm vi lớp đất rời;

A, - Diện tích mặt bên cọc trong phạm vì lớp đất rời, m”;

K, - H€ SỐ, lấy bằng 120 cho cọc khoan nhỏi;

K, - Hé sé, lay bang 1,0 cho cọc khoan nhi

Hệ số an toàn khi tính toán sức chịu tải của cọc theo xuyên tiêu chuân lấy bằng 2,5 - 3,0

Sức chịu tải của cọc theo công thức của Nhật Bán:

Sức chịu tải cực hạn (tan) cua coc:

Sức chịu tải cho phép (tắn) của cọc:

1

HUTECH LIBRARY A- TORT

Trong đó:

N,- Chỉ số SPT của đất dưới mũi cọc;

N;- Chỉ số SPT của lớp đất cát bên thân coc;

L,- Chiéu dai doan coc nam trong đất cát, m;

L.- Chiều dài đoạn cọc nằm trong đất sét, m;

c — Lực dính của đất sét;

œ =15 đối với cọc khoan nhôi

2.3.3 Theo TCVN 10304:2014

2.3.3.1 Công thức của Meyerhof:

Sức chịu tải cực hạn R.„, (kN) của cọc:

Đối với trường hợp nền đất rời Meyerhof (1976) kiến nghị công thức xác định cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc qụ và cường độ sức kháng của đất ở trên thân cọc f, trực tiếp từ kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn như sau:

Np: Chỉ số SPT trung bình trong khoảng 4d phía dưới va 1d phia trén mui coc;

N,¡: Chỉ số SPT trung bình của lớp đất thứ “ï” trên thân cọc

Chú thích: Trường hợp mũi cọc được hạ vào lớp đất rời còn trên phạm vi chiều dài cọc có cả đất rời và đất dính thì f, trong lớp đất rời tính theo công thức 2.26, còn f; trong lớp đất dính tính theo phương pháp œ theo công thức 2.19

2.3.3.2 Công thức của Viện kiến trúc Nhật Bản (1988)

Sức chịu tải cực hạn của cọc xác định theo công thức:

Cuong dé khang mii q, đối với cọc được tính như sau:

- Khi mỗi cọc năm trong đất rời:

- Khi mũi cọc năm trong đất dính: