Phân tích sức chịu tải cọc bê tông ly tâm ứng lực trước nodular thi công theo phương pháp hyper mega

TÊN ĐỀ TÀI: Phân tích sức chịu tải cọc bê tông ly tâm ứng lực trước Nodular thi công theo phương pháp Hyper-MEGA NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:  Tính toán sức chịu tải cọc theo vật liệu làm cọc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên : LÊ TRỌNG THẠCH MSHV : 1670175 Ngày, tháng, năm sinh : 22/12/1978 Nơi sinh : Phú Yên Chuyên ngành : Địa kỹ thuật xây dựng Mã ngành : 60 58 02 11

I TÊN ĐỀ TÀI: Phân tích sức chịu tải cọc bê tông ly tâm ứng lực trước Nodular thi công theo phương pháp Hyper-MEGA

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

 Tính toán sức chịu tải cọc theo vật liệu làm cọc dựa trên cơ sở lý thuyết tính toán

bằng giải tích:TCVN 10304:2014, TCVN 7888:2014 và TCVN 5574:2012;

 Tính toán sức chịu tải cọc dựa trên cơ sở lý thuyết tính toán bằng giải tích do

Japan Pile Corporation đề xuất;

 Thiết lập mô hình tính toán sức chịu tải cọc sử dụng phương pháp phần tử hữu

hạn thông qua phần mềm Plaxis 2D;

 Trên cơ sở phương pháp mô phỏng và phương pháp giải tích so sánh với kết quả

thử nghiệm thử tải tĩnh cọc, đánh giá hệ số sức kháng mũi cọc cho đất nền dưới mũi cọc tại Tp.HCM và các khu vực lân cận so với công thức đề xuất của Japan Pile Corporation;

 Kết luận và kiến nghị

II NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 15/01/2018

III NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 17/06/2018

IV CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

PGS.TS NGUYỄN MINH TÂM PGS.TS LÊ BÁ VINH

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG

Cuối cùng, xin cảm ơn đến Gia đình học viên, Cơ quan (QUATEST 3) và bạn bè đã tạo điều kiện giúp đỡ học viên trong thời gian học tập vừa qua

Tp Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2018

Học viên

Lê Trọng Thạch

Công nghệ thi công cọc theo phương pháp Hyper – MEGA đang được áp dụng ngày

càng nhiều ở Việt Nam, đặt biệt tại Tp Hồ Chí Mình và các khu vực lân cận Quy

trình thi công như sau: Tạo hố khoan đến cao độ mũi cọc, mở rộng hố khoan, tạo vữa

chèn hông cọc, tạo vữa chèn đáy cọc, sau đó đưa đoạn cọc Nodular vào đoạn đáy rồi

tiếp theo đoạn cọc PHC vào đoạn trên Tiến hành tính toán sức chịu tải cọc đơn theo

công thức đề xuất của Japan Pipe Corporation, theo vật liệu cọc, thi công cọc thử, thử

tải tĩnh dọc trục cọc đơn và mô phỏng thử tải tĩnh dọc trục để xác định Hệ số sức

kháng mũi cọc (α) đối với từng loại đất dưới mũi cọc (đất sét hoặc đất cát);

Các công trình phục vụ cho tính toán như sau:

Một là Công trình “Cresent Mall 2” tại Đường Nguyễn Khắc Viện, Khu Nam Sài

Gòn, Phường Tân Phong, Quận 7, Tp.Hồ Chí Minh Diện tích xây dựng là 6553 m2,

được thiết kế 25 tầng thân và 01 tầng hầm Móng công trình được thiết kế bằng cọc

Nodular, đường kính 800-600 mm, tải trọng thiết cọc đơn 5500 kN Tổ hợp cọc gồm

10 m cọc Nodular D 800 – 600 cho đoạn cuối và 31 m cọc PHC cho đoạn trên Đất

nền tại mũi cọc là cát bụi, giá trị N = 25;

Hai là Công trình “Xây dựng Đường trượt Số 2 – Dự án Phát triển Mỏ Sao Vàng và

Đại Nguyệt”, tại cảng VIETSOPETRO, đường 30/4, Tp Vũng Tàu, tỉnh Bà Rịa –

Vũng Tàu Móng công trình được thiết kế bằng cọc Nodular, đường kính 800-600

mm, tải trọng thiết kế 5000 kN Tổ hợp cọc gồm 12 m cọc Nodular D 800 – 600 cho

đoạn cuối và 34 m cọc PHC cho đoạn trên Đất nền tại mũi cọc là sét dẻo, giá trị

N = 25.3;

Ba là công trình “Trung tâm Văn hóa Điện ảnh Tp.Hồ Chí Minh” tại Số 2,

Phan Đình Giót, Quận Tân Bình, Tp.Hồ Chí Minh Quy mô công trình là tổ hợp

thương mại dịch vụ, cụm rạp chiếu phim, trung tâm văn hóa và khối văn phòng gồm

02 tầng hầm và 16 tầng thân Diện tích đất 3643.9 m2, tổng diện tích sàn xây dựng là

26000 m2 Móng công trình được thiết kế bằng cọc Nodular, đường kính 800-600 mm, tải trọng thiết kế 6050 kN Tổ hợp cọc gồm 12 m cọc Nodular D800 – 600 cho đoạn cuối và 31 m cọc PHC cho đoạn trên Đất nền tại mũi cọc là sét

ít dẻo, giá trị N = 34.8

Chí Minh Công trình này là một trong 04 chung cư kết nối với nhau thuộc dự án Phú

Mỹ Hưng Midtown trên tích đất 56331 m2, bao gồm: The Grande, The Symphony, The Signature và The Peak Công trình The Peak đang trong quá

trình thiết kế Móng công trình được thiết kế bằng cọc Nodular, đường kính

800-600 mm, tải trọng thiết kế 5500 kN Tổ hợp cọc gồm 12 m cọc Nodular

D 800 – 600 cho đoạn cuối và 37 m cọc PHC cho đoạn trên Đất nền tại mũi cọc là

cát mịn, giá trị N = 22;

Sức chịu tải giới hạn cọc đơn được ước lượng theo vật liệu làm cọc, theo công thức

đề xuất của Japan Pipe Corporation và theo phương pháp phần tử hữu hạn (mô phỏng

bằng phần mềm Plaxis 2D) lần lược là 19584 kN, 13200 kN và 19250 kN đối với

công trình “Cresent Mall 2) lần lược là 19612 kN, 17248 kN và 18500 kN đối với

công trình “Đường trượt số 2” ,lần lượt là 20957 kN, 17166 kN và 16940 kN đối với

công trình “Trung tâm Văn hóa Điện ảnh Tp.Hồ Chí Minh” và lần lược là 19579 kN,

17023 kN và 19250 kN đối với công trình “Chung cư M8”;

Từ kết quả phân tích sức chịu tải cọc theo phương pháp phần tử hữu hạn (mô phỏng

bằng phần mềm Plaxis 2D), xác định Hệ số sức kháng mũi cọc (α) đối với đất sét là

254 & 214 (tương ứng 68% & 57% Hệ số sức kháng mũi cọc do Japan Pipe

Corporation đề xuất - αjp) và 401 & 504 (tương ứng 97% & 122% αjp) đối với đất cát

The pre-boring technology by Hyper - MEGA method is applying more and more in Vietnam, specially in Ho Chi Minh City and the neighbourhood in Ho Chi Minh City Construction process as follow: Excavation to pile end level, enlarged excavation by expanded blade, jetting shaft grout and mixing repeatelly, forming the grouted base, install Nodular pile tip and next to PHC pile Carry out calculation bearing capacity

of single pile according to fomula of Japan Pile Corporation, pile casting material, working test pile, static axial compressive load test and using the finite element method to simulate load test in oder to determinate constant of end bearing capacity (α) correspond with pile toe soil (clay or sand);

The projects serve the pile foundation calculation as follow:

The first , “Cresent Mall 2” project at Nguyen Khac Viet Street, Saigon South, Tan

Phong Ward, District 7, Ho Chi Minh City Constructed on 6553 m2 area with 25 storeys & 01 basement level The foundation of buiding is designed by Nodular pile, diameter of 800 mm, with dead-sustained load of 5500 kN Length of pile include

10 m of Nodular pile toe and next to 31 m of PHC pile The silty sand at pile toe have SPT value of 25;

The second, “Skipway No.02 – Sao Vang and Dai Nguyet Development ” project at

Vietsopetro port, 30/4 Street, Vung Tau City The foundation of buiding is designed

by Nodular pile, diameter of 800-600 mm, with dead-sustained load of 5000 kN Length of pile include 12 m of Nodular pile toe and next to 34 m of PHC pile The plasticity clay at pile toe have SPT value of 25.3;

The third, “Ho Chi Minh City Cinema Centre” project at No.02 Phan Dinh Giot

Street, Tan Binh District, Ho Chi Minh City The size of this building is also a complex of trade services, cinemas, cultural center and office block with 2 basements and 16storeys in a total floor area of over 26000 m2 The foundation of buiding is designed by Nodular pile, diameter of 800 mm, with dead-sustained load of 6050 kN Length of pile include 12 m of Nodular pile toe and next to 31 m of PHC pile The Clay at pile toe have SPT value of 34.8;

it is one of four interconnected buildings of “Phu My Hung Midtown” project on

56331 m2 of land, consist of The Grande, The Symphony, The Signature and The Peak in which The Peak is designing The foundation of buiding is designed by Nodular pile, diameter of 800 mm, with dead-sustained load of 5500 kN Length of pile include 12 m of Nodular pile toe and next to 37 m of PHC pile The Sand at pile toe have SPT value of 22

Design compressive strength of shaft grout and base grout are 10 MPa and 20 MPa respectively The height of base grout at pile toe is about 3,2 m, include 2,0 m of height above pile toe level and 1,2 m of height under pile toe level;

The bearing capacity of pile was estimated according to pile casting material, fomula

of Japan Pile Corporation and using the finite element method (simulation the problem through plaxis software 2D) is equal to 19584 kN, 13200 kN và 19250 kN respectively for “Cresent Mall 2” project, 19612 kN, 17248 kN and 18500 kN respectively for “Skipway No.02 – Sao Vang and Dai Nguyet Development” project and 20957 kN, 17166 kN và 16940 kN respectively for “Ho Chi Minh City Cinema Culture Centre” project and 19579 kN, 17023 kN và 19250 kN respectively for “M8 Apartment” project;

From analysis results of bearing capacity by finite element method (simulation the problem through plaxis software 2D), constant of end bearing capacity (α) was determinated equal to 254 & 214 (corresponding to 68% & 57% αjp) for clay and 401

& 504 (corresponding to 97% & 122% αjp) for sand

Tôi xin cam đoan Luận văn Thạc sĩ này do chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của Thầy PGS.TS.Nguyễn Minh Tâm Các kết quả đạt được trong trong Luận văn này là đúng sự thật và chưa được công bố ở các nghiên cứu khác Tôi xin chịu trách nhiệm

về kết quả quả thực hiện của mình

Tp HCM, ngày 17 tháng 06 năm 2018

Học viên

Lê Trọng Thạch

DANH MỤC HÌNH ẢNH

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1

Hình 1.1 Mặt cắt dọc mô phỏng sự làm việc của cọc theo phương pháp

Hyper-MEGA 4

Hình 1.2 Cọc BTLT ƯLT Nodular 5

Hình 1.3 Cọc BTLT ƯLT thông thường (PHC) 5

Hình 1.4 Trình tự thi công cọc theo phương pháp Hyper-MEGA 5

Hình 1.5 Sơ đồ khoan, bơm vữa 7

Hình 1.6 Lấy mẫu vữa xi măng 8

Hình 1.7 Hàn nối cọc 8

Hình 1.8 Hạ cọc vào hố khoan 9

Hình 1.9 Thiết bị thi công chính 9

Hình 1.10 Máy khoan 10

Hình 1.11 Lưỡi khoan ruột gà 10

Hình 1.12 Hệ thồng bơm và trộn vữa xi măng 11

Hình 1.13 Biểu đồ phân chia tỷ lệ sử dụng cọc bê tông cốt thép đúc sẵn theo

phương pháp thi công 14

Hình 1.14 Phạm vi ứng dụng của phương pháp Hyper–MEGA 14

CHƯƠNG 2 Hình 2.1 Mô hình sức kháng mũi cọc 19

Hình 2.2 Biểu đồ quan hệ giữa αp và ω đối với đất rời 21

Hình 2.3 Biểu đồ quan hệ giữa αp và ω đối với đất dính 21

Hình 2.4 Biểu đồ quan hệ giữa tỉ số fss/ ω và giá trị N đối với đất rời 22

Hình 2.5 Biểu đồ quan hệ giữa tỉ số fsc/ ω và giá trị N đối với đất dính 23

Hình 2.6 Biểu đồ quan hệ giữa tỉ lệ fss/ω và giá trị N 24

Hình 2.7 Biểu đồ quan hệ giữa tỉ lệ fsc/ω và giá trị qu 25

Hình 2.8 Mô hình Hardening Soil 27

Hình 2.9 Mô hình Hardening Soil trong hệ trục không gian 27

Hình 2.10 Đàn hồi 27

Hình 2.11 Tăng bền cắt 27

Hình 2.12 Tăng bền theo thể tích và cắt 28

Hình 2.13 Tăng bền theo thể tích 28

Hình 2.14 Ảnh hưởng loại xi măng đến cường độ nén nở hông 29

Hình 2.15 Quan hệ giữa cường độ nén nở hông (qu) ở 28 ngày tuổi theo hàm lượng

xi măng 30

Hình 2.16 Quan hệ giữa cường độ nén nở hông theo loại đất và hàm lượng xi măng 30

CHƯƠNG 3 Hình 3.1 Tổng quan công trình Crescent Mall 2 32

Hình 3.2 Vị trí hố khoan và cọc thử 32

Hình 3.3 Hình trụ hố khoan 35

Hình 3.4 Mặt cắt địa chất công trình 36

Hình 3.5 Sơ đồ hố khoan và tổ hợp cọc 37

Hình 3.6 Biểu đồ Quan hệ Giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc TP2 thử tải tĩnh 41 Hình 3.7 Biểu đồ quan hệ giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc TP2 mô phỏng cấp tải 250% 47

Hình 3.8 Biểu đồ quan hệ giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc TP2 mô phỏng cấp tải phá hủy 48

Hình 3.9 Ứng suất pháp tại mũi cọc TP2 49

Hình 3.10 Ứng suất tiếp tại mũi cọc TP2 50

Hình 3.11 Vị trí hố khoan và cọc thử Test Pile 51

Hình 3.12 Hình trụ hố khoan HK06 55

Hình 3.13 Mặt cắt địa chất công trình “Xây dựng Đường trượt Số 2” 56

Hình 3.14 Sơ đồ hố khoan và tổ hợp cọc Test Pile 57

Hình 3.15 Biểu đồ Quan hệ Giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc Test Pile thử tải tĩnh dọc trục 60

Hình 3.16 Biểu đồ quan hệ giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc Test Pile

mô phỏng cấp tải 250% 64

Hình 3.17 Biểu đồ quan hệ giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc Test Pile mô

phỏng cấp tải phá hủy 65

Hình 3.18 Ứng suất pháp tại mũi cọc Test Pile 66

Hình 3.19 Ứng suất tiếp tại mũi cọc Test Pile 67

Hình 3.20 Tổng quan công trình Trung tâm Văn hóa Điện ảnh Tp.Hồ Chí Minh 68

Hình 3.21 Vị trí hố khoan và cọc thử TP1 68

Hình 3.22 Hình trụ hố khoan HK1 70

Hình 3.23 Mặt cắt địa chất công trình “Trung tâm Văn hóa Điện ảnh Tp.Hồ Chí Minh” 71

Hình 3.24 Sơ đồ hố khoan và tổ hợp cọc công trình “Trung tâm Văn hóa Điện ảnh Tp.Hồ Chí Minh” 72

Hình 3.25 Biểu đồ Quan hệ Giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc TP1 75

Hình 3.26 Biểu đồ quan hệ giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc TP1 mô phỏng cấp tải 200% 79

Hình 3.27 Biểu đồ quan hệ giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc TP1 mô phỏng cấp tải phá hủy 80

Hình 3.28 Ứng suất pháp tại mũi cọc TP1 81

Hình 3.29 Ứng suất tiếp tại mũi cọc TP1 81

Hình 3.30 Tổng quan công trình Trung tâm Văn hóa Điện ảnh Tp.Hồ Chí Minh 83

Hình 3.21 Vị trí hố khoan và cọc thử WTP9 83

Hình 3.22 Hình trụ hố khoan BH4 85

Hình 3.33 Mặt cắt địa chất công trình “Chung cư M8” 86

Hình 3.34 Sơ đồ hố khoan và tổ hợp cọc công trình “Chung cư M8” 87

Hình 3.35 Biểu đồ Quan hệ Giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc WTP9 91

Hình 3.36 Biểu đồ quan hệ giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc WTP9 mô phỏng cấp tải 200% 95

Hình 3.37 Biểu đồ quan hệ giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc WTP9 mô phỏng cấp tải phá hủy 96

Hình 3.38 Ứng suất pháp tại mũi cọc WTP9 97

Hình 3.39 Ứng suất tiếp tại mũi cọc WTP9 97

DANH MỤC BẢNG BIỂU

CHƯƠNG 1

Bảng 1.1 Cấp phối vữa 7

CHƯƠNG 2 Bảng 2.1 Sức kháng mũi đơn vị (qp) 20

Bảng 2.2 Hệ số sức kháng ma sát 25

Bảng 2.3 Yếu tố ảnh hưởng đến sự phát triển cường độ xi măng đất 29

CHƯƠNG 3 Bảng 3.1 Thông tin tổ hợp cọc TP2 36

Bảng 3.2 Thông số vật liệu cọc TP2 38

Bảng 3.3 Xác định hệ số nền (K) cọc TP2 38

Bảng 3.4 Kết quả tính SCT theo vật liệu cọc TP2 38

Bảng 3.5 Thông tin chung cọc TP2 39

Bảng 3.6 Sức chịu tải mũi cọc TP2 40

Bảng 3.7 Tính sức kháng ma sát hông cọc TP2 40

Bảng 3.8 Bảng tổng hợp số liệu của mô hình Hardening Soil 41

Bảng 3.9 Cấp gia tải và thời gian giữ tải 43

Bảng 3.10 Phase tính toán trong mô phỏng Plaxis 44

Bảng 3.11 Quan hệ giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc TP2 mô phỏng thử tải tĩnh dọc trục cấp tải 250% 47

Bảng 3.12 Quan hệ giữa Tải trọng và Chuyển vị đầu cọc TP2 mô phỏng thử tải tĩnh dọc trục cấp tải phá hủy 48

Bảng 3.13 Hệ số sức kháng mũi cọc TP2 50

Bảng 3.14 Thông tin tổ hợp cọc Test Pile 56

Bảng 3.15 Xác định hệ số nền (K) cọc Test Pile 58

Bảng 3.16 Kết quả tính SCT theo vật liệu cọc Test Pile 58

Bảng 3.17 Thông tin chung cọc Test Pile 59

Bảng 3.18 Sức chịu tải mũi cọc Test Pile 59

Bảng 3.19 Tính sức kháng ma sát hông cọc Test Pile 60

Bảng 3.20 Bảng tổng hợp số liệu của mô hình Hardening Soil 61

Bảng 3.21 Cấp tải và thời gian giữ tải thí nghiệm trong mô phỏng Plaxis 62

Bảng 3.22 Phase tính toán trong mô phỏng Plaxis 63

Bảng 3.23.Chuyển vị đầu cọc theo tải trọng mô phỏng cọc Test Pile cấp tải 250% 64 Bảng 3.24 Chuyển vị đầu cọc Test Pile theo tải trọng mô phỏng tại cấp tải phá hủy 65

Bảng 3.25 Hệ số sức kháng mũi cọc Test Pile 67

Bảng 3.26 Thông tin tổ hợp cọc TP1 71

Bảng 3.27 Xác định hệ số nền (K) cọc TP1 73

Bảng 3.28 Kết quả tính SCT theo vật liệu cọc TP1 73

Bảng 3.29 Thông tin chung cọc TP1 74

Bảng 3.30 Sức chịu tải mũi cọc TP1 74

Bảng 3.31 Tính sức kháng ma sát hông cọc TP1 75

Bảng 3.32 Bảng tổng hợp số liệu của mô hình Hardening Soil 76

Bảng 3.33 Cấp tải và thời gian giữ tải thí nghiệm trong mô phỏng Plaxis 77

Bảng 3.34 Phase tính toán trong mô phỏng Plaxis 78

Bảng 3.35 Chuyển vị đầu cọc theo tải trọng mô phỏng cọc TP1 cấp tải 200% 79

Bảng 3.36 Chuyển vị đầu cọc TP1 theo tải trọng mô phỏng tại cấp tải phá hủy 80

Bảng 3.37 Hệ số sức kháng mũi cọc TP1 82

Bảng 3.38 Thông tin tổ hợp cọc WTP9 86

Bảng 3.39 Xác định hệ số nền (K) cọc WTP9 88

Bảng 3.40 Kết quả tính SCT theo vật liệu cọc WTP9 88

Bảng 3.41 Thông tin chung cọc WTP9 89

Bảng 3.42 Sức chịu tải mũi cọc WTP9 90

Bảng 3.43 Tính sức kháng ma sát hông cọc WTP9 90

Bảng 3.44 Bảng tổng hợp số liệu của mô hình Hardening Soil 91

Bảng 3.45 Cấp tải và thời gian giữ tải thí nghiệm trong mô phỏng Plaxis 93

Bảng 3.46 Phase tính toán trong mô phỏng Plaxis 94

Bảng 3.47 Chuyển vị đầu cọc theo tải trọng mô phỏng cọc TP1 cấp tải 200% 95

Bảng 3.48.Chuyển vị đầu cọc WTP9 theo tải trọng mô phỏng tại cấp tải phá hủy 96

Bảng 3.49 Hệ số sức kháng mũi cọc WTP9 97

MỘT SỐ KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT

PHC : Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước

NPH : Cọc bê tông ly tâm Nodular

FEM : Phương pháp phần tử hữu hạn

αjp : Hệ số sức kháng mũi cọc theo công thức đề xuất của Japan Pile Corporation

TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

JIS : Japanese Industrial Standard

qu : Cường độ nén nở hông

SCT : Sức chịu tải

φ : Hệ số uốn dọc

λ : Độ mảnh

Ru,vl : Cường độ nén dọc trục giới hạn của cọc

Ra,vl : Cường độ nén dọc trục tính toán của cọc

Ao : Diện tích mặt cắt ngang cọc

σce : Ứng suất hữu hiệu của cọc bê tông

σpe : Ứng suất hữu hiệu trong thép chủ

σcu : Cường độ chịu nén thiết kế của bê tông

αcu : Hệ số an toàn của bê tông cọc PHC, NPH

αce : Hệ số an toàn của thép ứng lực trước

σpi : Ứng suất căn ban đầu của thép chủ

σpy : Ứng suất chảy dẻo của thép

σpu : Ứng suất kéo đức của thép

n’ : Tỉ lệ mô đun đàn hồi giữa thép và bê tông tại thời điểm truyền ứng suất

Ep : Mô mô đun đàn hồi của thép

Ecp : Mô đun đàn hồi của bê tông tại thời điểm truyền ứng suất

k : Hệ số chùng ứng suất

Ap : Tổng diện tích mặt cắt ngang của cốt thép chủ

Ac : Diện tích mặt cắt ngang của bê tông

A0 : Diện tích mặt cắt ngang của cọc

σcpt :Ứng suất nén ban đầu của bê tông

Δσpψ :Tổn hao ứng suất do từ biến và co ngót

Δσr :Tổn thất ứng suất do chùng ứng suất

l1 : Chiều dài cọc trong đất tính đổi

lo : Chiều dài đoạn cọc kể từ đáy đài cao đến cao độ nền

r : Bán kính quán tính tiết diện

αε : Hệ số biến dạng

bp : Chiều rộng quy ước của cọc, tính bằng m

c : Hệ số điều kiện làm việc

Eb : Mô đun đàn hồi vật liệu làm cọc

I : Mômen quán tính của tiết diện ngang cọc

αp : Hệ số khả năng chịu tải mũi cọc tại đáy nền

αf : Hệ số khả năng chịu tải mũi cọc do ma sát hông của nền tại mũi cọc

ω : Hệ số mở rộng đáy cọc

De : Đường kính mở rộng đáy cọc

Do : Đường kính cọc tại vị trí đốt cọc

fs : Ma sát hông đơn vị

Pfs : Sức kháng ma sát hông đối với đất rời

Ls : Tổng chiều dài cọc là việc trong đất rời

D : Đường kính cọc

 : Hệ số mở rộng đường kính

Ns : Giá trị NSPT trung bình của đất rời

fss : Sức kháng ma sát hông đơn vị đối với đất rời

fsc : Sức kháng ma sát hông đơn vị đối với đất dính

Ra : Sức chịu tải cho phép

PTHH : Phần tử hữu hạn

MNN : Mực nước ngầm

γunsat : Dung trọng của đất trên mực nước ngầm

γsat : Dung trọng của đất dưới mực nước ngầm

m : Hệ số mũ

E50 ref : Mô đun biến dạng cát tuyến tham chiếu

Eoed ref : Mô đun biến dạng tiếp tuyến tham chiếu trong thí nghiệm nén cố kết

Eur ref : Mô đun biến dạng trong điều kiện dỡ tải và gia tải lại tham chiếu

νur : Hệ số poisson trong điều kiện dỡ tải và gia tải lại:

Pref : Ứng suất tham chiếu

Rinter : Hệ số tương tác giữa cọc và đất

k : Hệ số thấm theo phương ngang

ky : Hệ số thấm theo phương đứng

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài 2

3 Phương pháp nghiên cứu của đề tài 2

4 Ý nghĩa khoa học của đề tài 2

5 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 3

6 Hạn chế của đề tài 3

Chương 1 TỔNG QUAN 4

1.1.Công nghệ 4

1.1.1 Giới thiệu chung: 4

1.1.2 Phương pháp thi công: 5

1.1.3 Thiết bị thi công: 9

1.2.Phân tích ưu điểm và nhược điểm cọc Hyper-MEGA so với cọc khoan nhồi 11

1.2.1 Ưu điểm: 11

1.2.2 Khuyết điểm: 11

1.3.Tình hình sử dụng cọc Hyper-MEGA cho nhà cao tầng 12

1.3.1 Trong nước: 12

1.3.2 Nước ngoài: 14

Nhận xét và kết luận: 14

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỌC NODULAR THI CÔNG THEO PHƯƠNG PHÁP HYPER-MEGA 15

2 Cơ sở lý thuyết xác định SCT dọc trục: 15

2.1.Tính toán SCT dọc trục cọc đơn theo vật liệu (TCVN 10304:2014,

TCVN 7888:2014 và TCVN 5574:2012): 15

2.2.Cơ sở lý thuyết tính toán SCT do Japan Pile Corporation đề xuất: 18

2.2.1 Sức kháng mũi cọc (Pp): 18

2.2.2 Sức kháng ma sát hông cọc (Pf): 23

2.3.Cơ sở lý thuyết mô phỏng tính toán SCT bằng phương pháp phần từ hữu hạn

(PTHH): 26

2.3.1 Sơ lược về lịch sử phát triển: 26

2.3.2 Mô hình tính toán phương pháp phần tử hữu hạn: 26

2.4.Ảnh hưởng của xi măng đất đến sức chịu tải cọc: 29

Nhận xét và kết luận: 31

Chương 3 PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỌC NODULAR THI CÔNG THEO PHƯƠNG PHÁP HYPER-MEGA 32

3.1.Dự án Crescent Mall 2: 32

3.2.Công trình Xây dựng Đường trượt Số 2 - Dự án Phát triển Mỏ Sao Vàng và Đại Nguyệt 50

3.3.Dự án “Trung tâm Văn hóa Điện ảnh Tp.Hồ Chí Minh” tại Số 2 Phan Đình Giót, Quận Tân Bình, Tp.Hồ Chí Minh 67

3.4.Dự án “Trung tâm Văn hóa Điện ảnh Tp.Hồ Chí Minh” tại Số 2 Phan Đình Giót, Quận Tân Bình, Tp.Hồ Chí Minh 82

Nhận xét và kết luận: 89

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 99

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

 Trong những năm gần đây, tốc độ đô thị hóa của Việt Nam chúng ta ngày càng

mạnh, đặt biệt ở các thành phố lớn như Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Đà

Nẵng, Thủ đô Hà Nội … Hiện nay công nghệ thi công cọc cho nhà cao tầng, các

công trình cầu, chịu tải trọng lớn ngày càng phát triền, đổi mới không ngừng, một

trọng những công nghệ ấy được kể đến là công nghệ thi công cọc Nodular theo

phương pháp Hyper-MEGA;

 Công nghệ này được đã được Japan Pile Corporation triển khai thi công rộng rãi

tại Nhật Bản, nó có những ưu điểm như:

 Cọc Nodula được sản xuất tại nhà máy nên chất lượng cọc được kiểm soát

chặc chẽ;

 Cọc ngàm sâu vào trong đất tốt, theo yêu cầu thiết kế;

 Phương pháp này có lớp xi măng đất chèn giữa cọc và đất nền nên tăng ma sát

thành, đặt biệt do cấu tạo hình học, cọc ly tâm Nodular có những mấu đốt nằm

dọc thân cọc nên vùng mở rộng đáy có ma sát thành tăng lên đáng kể;

 Thi công được thuận lợi trong điều kiện xây chen trong đô thị, giảm tiếng ồn

và rung động so với phương pháp đóng cọc;

 Kết hợp được giữa cọc ly tâm và cọc Nodular trong một tim cọc nên sự lựa

chọn phương án thiết kế cũng được linh động hơn

 Hiện tại công nghệ này được Công ty Cổ phần Đầu tư Phan Vũ cùng với Japan

Pile Corporation đang được sản xuất và triển khai thi công tại Việt Nam Mặc dù chúng ta rất ít nghiên cứu về công nghệ này, thậm chí chưa có tiêu chuẩn

tính toán thiết kế và thi công cho loại cọc này;

 Vì vậy đề tài “Phân tích sức chịu tải (SCT) cọc bê tông ly tâm ứng lực trước

Nodular thi công theo phương pháp Hyper-MEGA” thực hiện nhằm nghiên cứu

gớp phần làm sáng tỏ thêm công nghệ thi công, cũng như lý thuyết tính toán phù

hợp điều kiện đất nền tại Thành phố Hồ Chí Minh và các khu vực lân cận

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài

Mục đích đề tài được tập trung vào các vấn đề sau:

 Nghiên cứu tổng quan về công nghệ thi công cọc Hyper-MEGA;

 Tìm hiểu cơ sở lý thuyết tính toán SCT cọc từ các nghiên cứu các tác giả tại Nhật Bản Từ đó nêu ra một số lưu ý trong các công thức tính toán trong cơ

sở lý thuyết ấy, đặt biệt các cách sử dụng các hệ số trong công thức tính toán

cho phù hợp với điều kiện đất nền tại Thành phố Hồ Chí Minh và các khu

vực lân cận của nước ta;

 Đưa ra những kiến nghị cần thiết cho công tác thi công cọc theo công nghệ

này

3 Phương pháp nghiên cứu của đề tài

Đề tài này được thực hiện được sử dụng dựa trên các phương pháp sau:

 Cơ sở lý thuyết: Tìm hiểu các vần đề liên quan đến công nghệ thi công cọc

theo công nghệ Hyper-MEGA, phương pháp tính toán SCT cọc theo phương

pháp này của các tác giả đã được chứng nhận tại Nhật Bản và tiêu chuẩn cầu

đường Nhật Bản;

 Thực nghiệm: Tiến hành phân tích, đánh giá và so sánh các kết quả tính toán

SCT theo cơ sở lý thuyết với kết quả thử nghiệm thử tải tĩnh nén dọc trục cọc

tại hiện trường tại các công trình khác nhau tại Tp Hồ Chí Minh và các khu

lân cận;

 Mô phỏng: Mô phỏng sự làm việc của cọc bằng phần mềm Plaxis 2D theo

kết quả nén tĩnh để khảo sát và đánh giá lại kết quả tính toán theo lý thuyết,

từ đó đề xuất đưa ra các hệ số thực nghiệm trong công thức tính toán cho phù

hợp với điều kiện đất nền tại Tp.Hồ Chí Minh và các khu lân cận

4 Ý nghĩa khoa học của đề tài

Đề tài này mong muốn đưa ra hương nghiên cứu thực nghiệm và áp dụng

rộng rãi công nghệ thi công cọc theo phương pháp Hyper-MEGA một cách

phù hợp nhất cho điều kiện địa chất và đưa ra các hệ số thực nghiệm phù hợp

cho từng loại đất nền cho từng khu vực tại Việt Nam chúng ta

5 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Với những thông tin được nghiên cứu trong đề tài này, hy vọng sẽ góp thêm một sự lựa chọn phường án tính toán SCT cọc cho công nghệ thi công mới một cách hiệu quả hơn dựa trên các công thức tính toán đã đề xuất và cách ước lượng SCT cọc thông qua phần mềm Plaxis 2D

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 Công nghệ

1.1.1 Giới thiệu chung:

Tại Nhật Bản, hầu hết móng cọc đều sử dụng cọc bê tông đúc sẵn được thi công theo phương pháp khoan tạo lỗ trước, trong đó cọc đúc sẵn gồm 2 đoạn, phần mũi là cọc bê tông ly tâm ứng lực trước (BTLT ƯLT) Nodular & phần thân là cọc BTLT ƯLT thông thường, được hạ vào các lỗ khoan được thi công sẵn trước

đó và được chèn bằng vữa xi măng cho phần thân & vữa tăng cứng cho đáy cọc (Phương pháp Hyper-MEGA) Phương pháp tạo lỗ trước với đáy được mở rộng, trong đó phần xung quanh mũi cọc được khoan mở rộng trong suốt quá trình khoan, được sử dụng phổ biến do lợi thế về giá thành nhờ vào việc tăng sức chịu tải theo phương đứng mà phương pháp này mang lại Đường kính phần vữa đáy được mở rộng có thể lên đến 2 lần, tăng sức chịu tải mũi lên gấp 2 lần và khả năng ma sát thành cọc cao hơn cọc khoan nhồi có cùng đường kính

Hình 1.1 Mặt cắt dọc mô phỏng sự làm việc của cọc theo phương pháp

Hyper-MEGA

Hình 1.2 Cọc BTLT ƯLT Nodular

Hình 1.3 Cọc BTLT ƯLT thông thường (PHC) 1.1.2 Phương pháp thi công:

Quy trình thi công tổng quát được trình bày như Hình 1.4 như sau:

Hình 1.4 Trình tự thi công cọc theo phương pháp Hyper-MEGA

 Bước 1 (Định vị tim cọc và khoan bình thường):

 Xác định vị trí tim cọc bằng máy toan đạt điện tử hoặc các thiết bị chuyên dụng khác;

 Khoan tạo lỗ:

 Xác định cao độ mũi khoan: Kiểm tra các yêu cầu thiết kế, tính toán cao độ mũi cọc để xác định độ sâu khoan đào theo số liệu khảo sát địa kỹ thuật;

 Lưỡi khoan ruột gà được chọn theo đường kính cọc cần khoan hạ;

 Kiểm tra độ thẳng đứng cần dẫn theo 2 phương Đưa mũi khoan vào vị trí tim cọc vừa xác định, kiểm tra độ thẳng đứng ống casing và tiến hành khoan Tạo ổn định cho máy khoan trong suốt quá trình khoan, dung sai cho phép

về độ thẳng đứng hố khoan là nhỏ hơn 1 %;

 Tiến hành khoan đến độ sâu thiết kế, trong quá trình khoan ghi nhận thuộc tính đất đào lên theo độ sâu Tốc độ khoan phụ thuộc vào loại đất nền;

 Kết thúc quá trình khoan đào

 Bước 2 (Mở rộng đáy hố khoan và bơm vữa xi măng làm mềm đất nền đáy hố khoan):

 Thi công cọc bắt đầu bằng việc khoan mở rộng đường kính mũi cọc đến độ sâu theo thiết kế, kiểm tra lại cao độ dừng khoan trước khi tiến hành bơm vữa

là 15 phút;

 Tại phần thân cọc: Tương tự như công tác bơm vữa đáy, vữa bơm cho phần này nhằm lấp đầy khoảng hở giữa cọc và thành vách hố khoan Tỉ lệ W/C của vữa là 1.00, thời gian bơm khoảng 50 phút

 Bước 4 (Tạo lớp vữa đáy cọc và rút cần khoan): Tạo thêm lớp vữa đáy cọc để có cấp phối vữa mác cao ở phần mũi cọc và mác thấp hơn phần thân cọc Sau đó cần khoan lên

 Biểu đồ khoan, bơm vữa và cấp phối vữa như sau:

Hình 1.5 Sơ đồ khoan, bơm vữa Bảng 1.1 Cấp phối vữa

Loại vữa

Thành phần cấp phối Tỷ trọng

dung dịch vữa

Xi măng (C),

Nước (W), Tổng cộng,

Tỷ lệ W/C

 Lấy mẫu và bảo dưỡng mẫu xi măng đất theo tiêu chuẩn JIS A7201:2009,

01 tổ mẫu cho phần tạo cứng mũi và 01 tổ mẫu cho phần thân, mỗi tổ mẫu 03

viên mẫu

Hình 1.6 Lấy mẫu vữa xi măng

 Bước 5 (Hạ các đoạn cọc vào hố khoan): Dùng cần khoan để hạ cọc đến độ sâu

thiết kế, cọc Nodular tại phần đáy & cọc PHC phần thân cọc Sử dụng máy thủy

bình để kiểm tra cao độ đầu cọc sau khi hạ cọc vào lỗ khoan:

 Hàn nối cọc: Tùy điều kiện mặt bằng, cọc sẽ được hàn nối trực tiếp tại hố

khoan hoặc tại lỗ trung gian Đoạn mũi cọc và đoạn số 2 được cẩu lắp vào vị

trí lỗ casing (hố khoan tạm dùng để hàn nối cọc) để hàn nối, đoạn số 3 được

hàn trực tiếp tại hố khoan Thời gian hàn nối khoản 20 phút;

Hình 1.7 Hàn nối cọc

 Hạ cọc: Tiến hành hạ cọc vào hố khoan khi kết thúc quá trình bơm vữa Sử dụng cần khoan có gắng mũ chụp đầu cọc để xoay, ấn cọc đến cao độ thiết kế, kiểm tra cao độ đầu cọc lần 1, treo giữ khoảng 20 phút, sau đó tiến hành thả cọc được tự do, kiểm tra cao độ lần 2, sau 10 phút kế tiếp tiến hành kiểm tra cao độ lần 3 Sao đó tháo cần khoan khỏi đầu cọc, kết thúc quá trình khoan hạ cọc Kiểm tra cao độ đầu cọc theo thiết kế, sai số cho phép cao độ mũi cọc là +1 m

Hình 1.8 Hạ cọc vào hố khoan 1.1.3 Thiết bị thi công:

Các thiết bị thi công chính gồm có:

Hình 1.9 Thiết bị thi công chính

 Máy khoan chính: Máy khoan đất dùng lưỡi khoan ruột gà, mở rộng đáy;

 Máy khoan phụ: Máy khoan dùng để xoay và ép hạ cọc;

Hình 1.10 Máy khoan

 Cần khoan và mũi khoan:

Hình 1.11 Lưỡi khoan ruột gà

 Hệ thống trộn và bơm vữa:

Hình 1.12 Hệ thống bơm và trộn vữa xi măng

 Máy định vị tim và cao cao độ cọc: Máy toàn đạt và máy thủy bình;

 Máy phát điện, cần cẩu, máy hàn…

1.2 Phân tích ưu điểm và nhược điểm cọc Hyper-MEGA so với cọc khoan nhồi

 Cường độ vật liệu sử dụng cao, bê tông có mác M800-M1000 Cọc được sản xuất

trong nhà máy, nên công tác kiểm soát chất lượng rất dễ dàng;

 Năng xuất thi công tốt, trong điều kiện bình thường, một máy thi công có thể thực

hiện 04 tim cọc/ ngày, dài khoảng 50 m Kiểm soát tốt tiến độ thi công;

 Hao phí vật tư thấp;

 Ít ảnh hưởng đến công trình xung quanh;

 Mặt bằng bố trí thiết bị thi công không lớn;

 Không cần thiết sử dụng bentonite để khoan, gây các hiệu ứng không mong muốn

như lầy lội, ô nhiễm môi trường, tắc mạch nước, giảm hiệu quả ma sát thành cọc 1.2.2 Khuyết điểm:

 Đường kính cọc Hyper-MEGA lớn nhất hiện tại D = 800 mm, trong khi đó cọc

nhồi có thể thi công tới đường kính D = 2500 mm

 Tải trọng thiết kế đối với cọc Hyper-MEGA D = 800 - 600 mm khoảng 600 tấn,

trong khi đó cọc khoan nhồi đường kính lớn có thể lên đến 3000 tấn

 Chiều sâu thi công cọc Hyper-MEGA: Đối với đất nền xung quanh thân cọc và

mũi cọc là đất cát, sỏi, sét Chiều sâu thi công lớn nhất là 68,5 m khi đất xung

quanh mũi cọc là đất cát hoặc sỏi và 60,0 m khi chiều sâu mũi cọc là đất sét

1.3 Tình hình sử dụng cọc Hyper-MEGA cho nhà cao tầng

1.3.1 Trong nước:

 Tại Việt nam, từ năm 2010, Công ty Japan Pile đã chính thức hợp tác và là cổ

đông lớn của Phan Vũ Group, nhằm phát triển công nghệ thi công cọc ở Việt

Nam Phương pháp Hyper-MEGA bắt đầu thi công từ thang 03/2014;

 Phạm vi ứng dụng cho các công trình ở Tp.Hồ Chí Minh và khu vực lân cận:

 Công trình xây chen gặp bất lợi khi thi công bằng biện pháp ép hoặc đóng

cọc thông thường, nếu dùng cọc khoan nhồi thì chi phí tăng cao;

 Công trình cao tầng, cao độ hạ cọc chính xác, tránh lãng phí cắt bỏ đầu cọc

 Các công trình điển hình đã thi công cọc theo phương pháp Hyper-MEGA:

 Khu căn hộ cao tầng Tân Phú IDICO tại 262/13-15, đường Lũy Bán Bích,

phường Hoà Thạnh, quận Tân Phú, Tp.Hồ Chí Minh:

 Gói thầu: Thi công khoan hạ cọc BTLT ƯLT D700mm & cọc Nodular D800-600 mm theo công nghệ Hyper-MEGA

 Các yêu cầu kỹ thuật: Chiều dài cọc hiệu dụng, Lcọc = 34 m; Chiều dài lỗ

khoan: LLK = (40.55 ÷ 42.80) m (Tính từ mặt đất tự nhiên); SCT dọc trục

cho phép là Pa = 450 T; Tải trọng thử nén dọc trục: Pmax = 900 T;

 Nhà điều hành sản xuất công ty điện lực Bình Dương – Giai đoạn 2 tại Số

233 đường 30/4, Tp.Thủ Dầu 1, tỉnh Bình Dương:

 Hạng mục: Cọc BTLT ƯLT Loại cọc 1 là Đoạn mũi cọc BTLT ƯLT

Nodular D800–600 mm, đoạn cọc giữa & đoạn cọc đỉnh là cọc BTLT ƯLT

PHC-D700 mm Loại cọc 2: Đoạn mũi cọc Nodular D600–450mm, đoạn

cọc giữa & đoạn cọc đỉnh là cọc PHC-D600 mm

 Yêu cầu kỹ thuật: Chiều dài cọc là 30 m, đường kính hố khoan là 900 mm cho loại cọc 1 và 700 mm cho loại cọc 2 Tải trọng thiết kế cho loại cọc 1

là 400 T và cho loại cọc 2 là 260 T

 Chung cư F-Home tại 16 Lý Tự Trọng, quận Hải Châu, Tp.Đà Nẵng:

 Công trình có 01 tầng hầm, 01 tầng lửng, 25 tầng nổi và tầng thượng (có bể bơi và bể nước trên mái)

 Hạng mục: Cọc BTLT ƯLT Nodular D800–600 mm, thi công theo phương pháp Hyper-MEGA

 Yêu cầu kỹ thuật:Chiều dài cọc là 40 m, đường kính cọc là 800 mm Tải trọng thiết kế là 400 T

 Nâng cấp bến bãi và cầu cảng tại cảng hạ lưu, số 65B đường 30/4, Tp Vũng Tàu, Tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu:

 Hạng mục: Cọc BTLT ƯLT D800, cọc Nodular D800–600 mm được thi công theo phương pháp Hyper-MEGA

 Yêu cầu kỹ thuật: Chiều dài cọc là 50 m Tải trọng thiết kế là 550 tấn

 Dự án Crescent Mall 2 tại đường Nguyễn Khắc Viện, Khu Nam Sài Gòn, Quận 7,Tp Hồ Chí Minh:

 Hạng mục: Cọc BTLT ƯLT D800, cọc Nodular D800–600 mm được thi công theo phương pháp Hyper-MEGA

 Yêu cầu kỹ thuật: Chiều dài cọc là 41 m Tải trọng thiết kế là 550 tấn

 Công trình Xây dựng Đường trượt Số 2 - Dự án Phát triển Mỏ Sao Vàng và Đại Nguyệt tại đường 30/04, Tp Vũng Tàu, tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu:

 Hạng mục: Cọc BTLT ƯLT D800, cọc Nodular D800–600 mm được thi công theo phương pháp Hyper-MEGA

 Yêu cầu kỹ thuật: Chiều dài cọc là 46 m Tải trọng thiết kế là 500 tấn

 Dự án Trung tâm Văn hóa Điện ảnh Tp Hồ Chí Minh tại Số 2, đường Phan Đình Giót, Quận Tân Bình, Tp Hồ Chí Minh:

 Hạng mục: Cọc BTLT ƯLT D800, cọc Nodular D800–600 mm được thi công theo phương pháp Hyper-MEGA

 Yêu cầu kỹ thuật: Chiều dài cọc là 43 m, tải trọng thiết kế là 605 tấn

1.3.2 Nước ngoài:

 Theo số liệu của Hiệp hội cọc Bê tông Nhật Bản, tỷ lệ sử dụng cọc khoan hạ

Hyper-MEGA đã tăng trưởng đến 49% trong 25 năm;

Hình 1.13 Biểu đồ phân chia tỷ lệ sử dụng cọc bê tông cốt thép đúc sẵn theo

phương pháp thi công

 Tại Nhật Bản, cọc được thi công theo phương pháp Hyper–MEGA được ứng

dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực Bình quân có hơn 2000 công trình sử dụng

phương pháp này trong một năm

Hình 1.14 Phạm vi ứng dụng của phương pháp Hyper–MEGA

Nhận xét và kết luận:

 Thực thế thi công cho thấy, cọc Hyper-MEGA có ưu điểm vượt trội, từ sức chịu

tải cọc đơn rất tốt đến giá thành thi công giảm hơn cọc khoan nhồi có cùng đường

kích D = 800 mm;

 Chất lượng cọc được kiểm soát chặt chẽ từ công tác sản xuất đến công tác thi

công ngoài hiện trường;

 Có thể áp dụng cho móng cọc các công trình có điều kiện địa chất tương tự như

Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỌC

NODULAR THI CÔNG THEO PHƯƠNG PHÁP HYPER-MEGA

2 Cơ sở lý thuyết xác định SCT dọc trục:

2.1 Tính toán SCT dọc trục cọc đơn theo vật liệu (TCVN 10304:2014, TCVN 7888:2014 và TCVN 5574:2012):

 Sức chịu tải giới hạn (Ru,vl), sức chịu tải tính toán dài hạn (Ral,vl) và sức chịu tải

tính toán ngắn hạn (Ras,vl) của cọc theo vật liệu đươc tính toán như sau [3],[11]:

o ce cu vl

R, (  )

o ce ce cu

cu vl

Ru,vl : Cường độ nén dọc trục giới hạn của cọc, tính bằng N

Ra,vl : Cường độ nén dọc trục tính toán của cọc, tính bằng N

Ao : Diện tích mặt cắt ngang cọc, tính bằng mm2

σce : Ứng suất hữu hiệu của cọc bê tông, tính bằng MPa

σcu : Cường độ chịu nén thiết kế của bê tông, tính bằng MPa

αcu : Hệ số an toàn của bê tông cọc PHC, NPH, lấy αcu = 3.5

đối với bê tông có cường độ chịu nén không thấp hơn

80 MPa

αce : Hệ số an toàn của thép ứng lực trước, lấy αce = 4

 Tính toán ứng suất hữu hiệu của cọc bê tông được tính toán như sau:

Ứng suất căng tính toán của thép (σpt) được tính toán như sau:

MPa A

A n k

c p

pi

) ( ' 1

) 2 1 (

σpi < 0.8 σpy hoặc σpi < 0.7 σpu

σpy : Ứng suất chảy dẻo của thép, tính bằng MPa

σpu : Ứng suất kéo đức của thép, tính bằng MPa

n’ : Tỉ lệ mô đun đàn hồi giữa thép và bê tông tại thời điểm truyền ứng suất

cp

p E

E

n '

Ep : Mô mô đun đàn hồi của thép, tính bằng MPa

Ecp : Mô đun đàn hồi của bê tông tại thời điểm truyền ứng suất, tính bằng MPa

A0 : Diện tích mặt cắt ngang của cọc, tính bằng mm2

Ứng suất nén ban đầu của bê tông (σcpt) được tính toán như sau:

c

p pt cpt

s p cpt

E n

Trong đó :

c

p E

Tổn thất ứng suất do chùng ứng suất (Δσr) được tính toán như sau:

pt

r k

2

lo : Chiều dài đoạn cọc kể từ đáy đài cao đến cao độ nền

r : Bán kính quán tính tiết diện

αε : Hệ số biến dạng:

5

I E

Kb b c

c : Hệ số điều kiện làm việc, cọc độc lập lấy c = 3

Eb : Mô đun đàn hồi vật liệu làm cọc

I : Mômen quán tính của tiết diện ngang cọc,

K l

li : Chiều dày lớp đất bao quanh thân cọc thứ i, tính bằng m

Ki : Hệ số nền lớp đất thứ i, lấy theo Bảng A.1 của TCVN 10403:2014 như sau

Đất bao quanh cọc và các đặc trưng cơ lý Hệ số nền (K), kN/m4

Cát to (0.55 < e < 0.7);

Sét và sét pha cứng (IL < 0) Từ 18 000 đến 30 000 Cát nhỏ (0.6 < e < 0.75);

2.2 Cơ sở lý thuyết tính toán SCT do Japan Pile Corporation đề xuất:

Theo tiêu chuẩn cầu đường Nhật Bản (Specification for Highway Bridge – Part

IV Substructures), SCT giới hạn (Ru) của cọc được tính như sau:

Ru = qpA + ULifi

Trong đó:

A: Diện tích đáy cọc, tính bằng m2

qp: Sức kháng mũi đơn vị cực hạn, tính bằng kN/m2U: Chu vi thân cọc, tính bằng m

Li: Chiều dày lớp đất thứ “i”

fi: Ma sát đơn vị lớp đất thứ “i” , tính bằng kN/m2

2.2.1 Sức kháng mũi cọc (P p ):

 Sức kháng mũi bao gồm 2 thành phần: Một là thành phần sức kháng tại đáy nền

(Ppp) Hai là thành phần ma sát hông của nền, với chiều dài 2 m tính từ đáy nền (Ppf) Hai thành phần này không tính toán riêng biệt theo những phương pháp thông thường [10]

P

q  ;

p

pp pp A

P

q 

 Trong thực tế, đối với cọc Nodular, sức kháng đáy nền (Ppp) được tính tại vị trí đốt thấp nhất, khoảng 0,35 m bên trên mũi cọc;

 Trong tính toán thiết móng cọc, sức kháng mũi cọc được chọn tại vị trí mũi cọc

được ngàm vào lớp đất chịu lực Vị trí này được xác định thông qua công tác khảo sát địa chất, một số phương pháp xác định vị trí này thông qua thí nghiệm hiện trường như SPT;

 Theo tiêu chuẩn cầu đường Nhật Bản, sức kháng mũi đơn vị (qp) đối với cọc bê tông thi công theo phương pháp nhồi ép vào hố khoan chứa đầy vữa xi măng đất được tính theo Bảng 2.1 như sau:

Bảng 2.1 Sức kháng mũi đơn vị (qp)

TT Loại đất nền Sức kháng mũi đơn vị (qp), kN/m2

Ghi chú: N là giá trị SPT của đất nền tại mũi cọc

Sức kháng mũi đơn vị tính theo giá trị SPT được viết lại như sau:

qp = αN Trong đó: α là hệ số khả năng chịu tải mũi cọc, xác định bằng thực nghiệm

 Theo đề xuất của K Kobayashi & H Ogura của Japan Pile Corporation, Tokyo,

Japan, đối với cọc Nodular được thi công theo phương pháp Hyper-Mega, giá trị

α được tính như sau [10]:

α = αp + αf = aωb + cω Trong đó:

αp là hệ số khả năng chịu tải mũi cọc tại đáy nền

b pp