Phân tích sức chịu tải của cọc bê tông cốt thép trong đất yếu khui vực tp cần thơ

Vì vậy xây dựng tương quan sức chịu tải của cọc từ kết quả thí nghiệm trong phòng và hiện trường là hết sức cần thiết.Luận văn tập trung phân tích sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cườn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS TRẦN XUÂN THỌ

Cán bộ chấm nhận xét 1:

Cán bộ chấm nhận xét 2:

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm 2011

KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

- -oOo -

Tp HCM, ngày 1 tháng 7 năm 2011

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên học viên: PHẠM ANH DU Phái: NAM

Ngày, tháng, năm sinh: 02-09-1981 Nơi sinh: CẦN THƠ

Chuyên ngành: ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG Mã ngành: 60.58.60

MSHV: 09090294

1 TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP TRONG ĐẤT YẾU KHU VỰC THÀNH PHỐ CẦN THƠ

2 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: Luận văn bao gồm các nội dung sau:

− Tổng quan về địa chất và sử dụng cọc bê tông cốt thép tại thành phố Cần Thơ

− Cơ sở lý thuyết tính toán cọc bê tông cốt thép

− Phân tích sức chịu tải của cọc bê tông cốt thép khu vực thành phố Cần Thơ

− Kết luận, kiến nghị và hướng nghiên cứu

3 NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 14-02-2011

4 NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 01-07-2011

5 HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS TRẦN XUÂN THỌ

Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN KHOA QL CHUYÊN NGÀNH

(Họ tên và chữ ký) QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH (Họ tên và chữ ký)

(Họ tên và chữ ký)

TS Trần Xuân Thọ PGS-TS Võ Phán

Quá trình học tập tại trường là sự nỗ lực hết mình của bản thân để bổ sung kiến thức, đồng thời tiếp cận với các kiến thức mới Luận văn tốt nghiệp hoàn thành là sự tổng hợp những kiến thức đã học và tìm hiểu được trong quá trình làm việc Để có được kết quả như ngày hôm nay cho phép em gửi lời biết ơn chân thành nhất đến:

TS Trần Xuân Thọ, người đã hướng dẫn trực tiếp cho em trong quá trình thực hiện luận văn

ThS Hoàng Vĩ Minh, Ks Hồ Chí Linh đã tạo điều kiện giúp đỡ trong công tác thu thập số liệu và các thí nghiệm trong phòng cũng như hiện trường

Các thầy, cô bộ môn Địa cơ Nền móng - Khoa Kỹ thuật Xây Dựng - Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh đã chỉ dẫn tận tình và truyền đạt những kiến thức cũng như kinh nghiệm quý báu trong suốt quá trình em học tập tại trường

Cảm ơn tất cả các anh chị em đồng nghiệp, anh chị em học viên cao học ngành Địa

kỹ thuật xây dựng khóa 2009 về những đóng góp quý báu và cung cấp tài liệu tham khảo phục vụ cho quá trình thực hiện luận văn cũng như trong quá trình học tập

Cuối cùng xin được gửi lời biết ơn đến gia đình những người đã luôn tin tưởng, động viên giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và công tác

Do trình độ còn nhiều hạn chế, chắc chắn đề tài còn có nhiều thiếu sót, bản thân

em sẽ cố gắng hoàn thiện hơn nữa trong quá trình làm việc, nghiên cứu tiếp theo và mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp từ thầy cô và các bạn đồng nghiệp

TP Hồ Chí Minh, Ngày 01 tháng 07 năm 2011

Học viên

PHẠM ANH DU

Hiện nay, khi tính toán sức chịu tải của cọc chủ yếu chỉ dựa vào các số liệu thí nghiệm trong phòng để tính toán nên vẫn còn tồn tại nhiều hạn chế do điều kiện lấy mẫu hiện trường, vận chuyển và bảo quản mẫu cũng như việc tiến hành các thí nghiệm trong phòng Vì vậy xây dựng tương quan sức chịu tải của cọc từ kết quả thí nghiệm trong phòng và hiện trường là hết sức cần thiết.

Luận văn tập trung phân tích sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền kết hợp với thí nghiệm xuyên tĩnh CPT, thử tải tĩnh cọc ngoài hiện trường và phân tích bằng phần tử hữu hạn (mô phỏng lại quá trình thử tải cọc) bằng phần mềm plaxis 3D Tunel

Từ việc phân tích các kết quả thí nghiệm, kết quả nghiên cứu cho thấy: sức chịu tải của cọc theo phụ lục B TCXD 205:1998 cho kết quả sai khác nhiều -15% ÷ +35%, theo thí nghiệm xuyên tĩnh CPT cho kết quả gần với thử tải tĩnh hiện trường, thường cho kết quả lớn hơn thử tĩnh từ 10% ÷ 20% so với kết quả thử tĩnh cọc; theo phương pháp phần tử hữu hạn với phần mềm plaxis 3D Tunel có chuyển vị chưa phù hợp với thực tế thí nghiệm thử tải tĩnh hiện trường; sức chịu tải trung bình của cọc BTCT khu vực thành phố Cần Thơ tiết diện 30÷35cm chiều dài cọc 25÷35m (tùy từng lớp đất) vào khoảng 50÷60 tấn

Với những kết quả thống kê được tác giả đề nghị sử dụng hệ số 0.8 khi tính toán sức chịu tải của cọc bằng kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh CPT với mũi xuyên di động chuẩn Bengemann Hà Lan

Nowadays, when calculating bearing capacity of piles engineers mostly conduct the data from laboratory tests However, this method still remains many drawbacks because the outcomes depend on many conditions such as the way of collecting, transporting, maintaining of soil samples; it also depends on the reliability of experiments Therefore, developing a formula to identify the correlation between construction laboratory experiment and field test in measurement supporting power of piles is a very essential mission

The thesis is focused analyzing the loading capacity of the piles to transfer load to the ground regarding on cone penetration test (CPT) experiment, static load test in situ and finite element method (modeling of axial compression test) by Plaxis 3D tunnel software

The study has indicated that loading capacity of the piles as in the index B-TCXD 205:1998 showed the significant difference in -15% ÷ +35% The CPT experiment showed the result closed to field test, usually 10%-20% larger than static load test The finite element method using Plaxis 3D Tunnel gives the displacement result which is not agree with field test; average bearing capacity of concrete piles with crossed section of 30÷35cm and length of 25÷35m is around 50÷60 tons in Can Tho City area

From the statistic data proposed, the author suggests that the factor of 0.8 should

be used to measure the loading capacity of the piles in CPT experiment with the standard penetration cone of Bengemann Nethersland

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỊA CHẤT VÀ SỬ DỤNG CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP TẠI

THÀNH PHỐ CẦN THƠ 4

1.1 Vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên 4

1.2 Đặc điểm về địa chất ở Tp Cần Thơ 5

1.3 Các loại cọc bê tông cốt thép được sử dụng cho nhà cao tầng tại Tp Cần Thơ 10

1.3 Xác lập nhiệm vụ phân tích và ứng dụng để thiết kế móng cọc ứng với điều kiện phân bố địa chất từng vùng ở Tp Cần Thơ 12

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP 13

2.1 Sức chịu tải dọc trục của cọc theo độ bền vật liệu 13

2.1.1 Sức chịu tải theo vật liệu của cọc BTCT đúc sẵn 13

2.1.2 Sức chịu tải theo vật liệu của cọc nhồi 13

2.2 Sức chịu tải dọc trục của cọc theo đất nền 14

2.2.1 Tính sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ học của đất nền hay là phương pháp tĩnh học 14

2.2.1.1 Sức chịu mũi của đất ở mũi cọc Qp 14

2.2.1.2 Sức chịu tải do ma sát xung quanh cọc Qs 20

2.3 Tính sức chịu tải của cọc theo kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh (CPT) 30

2.3.1 Mô tả thiết bị thí nghiệm 30

2.3.2 Vận hành thiết bị 31

2.3.3 Tính toán số liệu thí nghiệm 31

2.3.4 Cách tính LCPC (1982) hay TCXDVN 205-1998 32

2.3.5 Cách tính LCPC cải tiến (1983) 34

2.3.6 Phương pháp của Schmertmann (1978) 36

2.3.7 Phương pháp của De Ruiter và Beringen 37

2.3.8 Cách tính Alsamman cho cọc nhồi 38

2.4 Tính sức chịu tải của cọc theo kết quả thí nghiệm nén tĩnh dọc trục 39

2.4.1 Quy trình thí nghiệm 40

THÀNH PHỐ CẦN THƠ 46

3.1 Đặt vấn đề 46

3.2 Giới thiệu công trình 46

3.3 Tính toán sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền (Phụ lục B - TCXD 205:1998) 49

3.4 Phân tích sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tĩnh (CPT) 51

3.5 Xác định sức chịu tải của cọc theo kết quả thử tĩnh hiện trường 57

3.6 Phân tích sức chịu tải của cọc bằng phương pháp phần tử hữu hạn 62

3.7 So sánh và phân tích với các kết quả tính 68

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70

TÀI LIỆU THAM KHẢO 72

TÓM TẮT LÝ LỊCH KHOA HỌC 74 PHỤ LỤC

Hình 1.2: Hố khoan địa chất điển hình ở Cần Thơ 9

Hình 2.1: Sơ đồ chọn chiều dài cọc ngàm vào đất 15

Hình 2.2: Biểu đồ xác định cr b D L ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ và các hệ số sức chịu tải đất nền dưới mũi cọc………… 16

Hình 2.3: Biểu đồ xác định giá trị hệ số λ 23

Hình 2.4: Biểu đồ xác định giá trị lực ma sát đơn vị f theo Coyle-Castillos 24

Hình 2.5 Biểu đồ xác định giá trị lực ma sát đơn vị fs theo p*l 26

Hình 2.6: Tương quan giữa q và sức kháng bên đơn vị của cọcc 34

Hình 2.7: Cách xác định qep 34

Hình 2.8: Đồ thị xác định K tính toán ma sát bên của cọc trong đất cátf 35

Hình 2.9: Xác định hệ số α tính toán ma sát bên của cọc trong đất sétc 36

Hình 2.10: Phương pháp tính sức kháng mũi đơn vị theo Schmermann 37

Hình 2.11: Sơ đồ chi tiết đo tải tĩnh cọc bằng đối trọng 39

Hình 2.12: Xác định sức chịu tải của cọc bằng cách vẽ tiếp tuyến 44

Hình 2.13: Xác định sức chịu tải của cọc với S = 8mmgh 44

Hình 3.1: Thí nghiệm xuyên tĩnh công trình trường THPT Nguyễn Việt Hồng 52

Hình 3.2: Biểu đồ thí nghiệm xuyên tĩnh vị trí 01 53

Hình 3.3: Biểu đồ thí nghiệm xuyên tĩnh vị trí 02 54

Hình 3.4: Biểu đồ thí nghiệm xuyên tĩnh vị trí 03 55

Hình 3.5: Biểu đồ thí nghiệm xuyên tĩnh vị trí 04 56

Hình 3.6: Quan hệ S-P tại vị trí cọc thử 01_Trường Nguyễn Việt Hồng 59

Hình 3.7: Quan hệ S-P tại vị trí cọc thử 02_Trường Nguyễn Việt Hồng 60

Hình 3.8: Quan hệ S-P tại vị trí cọc thử 01_Nhà thi đấu TDTT 60

Hình 3.9: Quan hệ S-P tại vị trí cọc thử 01_Khoa Thủy Sản 61

Hình 3.10: Quan hệ S-P tại vị trí cọc thử 01_Ngân hàng phát triển nhà ĐBSCL 61

Hình 3.11: Xác định môđun biến dạng ref theo kết quả tn nén cố kết 62

E

Hình 3.14: Chuyển vị tại mặt cắt ngang vị trí cọc ở tải trọng 100% 66 Hình 3.15: Chuyển vị mô hình 3D của cọc ở tải trọng 100% 66 Hình 3.16: Kết quả tải trọng – chuyển vị cọc theo 3D Tunel 67  

Bảng 2.2: Giá trị kp 18 

Bảng 2.3: Giá trị Ks (theo B.J Das) 21 

Bảng 2.4: Giá trị α (theo Tomlinson) 22

Bảng 2.5: Giá trị tỷ số φa/φ và K/K0 25

Bảng 2.6: Chọn đường tương ứng để suy ra fs trong hình 2.5 26 

Bảng 2.7: Các giá trị β và qsmax 27 

Bảng 2.8: Bảng tra các hệ số Kc và qc dùng cho cọc bê tông cốt thép 32 

Bảng 2.9: Bảng tương quan giữa góc ma sát ϕ và sức chống xuyên qc 33 

Bảng 2.10: Hệ số kc cho sức kháng mũi, phụ thuộc vào loại đất 35 

Bảng 2.11: Giá trị sức chịu tải giới hạn ứng với chuyển vị giới hạn 43 

Bảng 3.1: Bảng tổng hợp các chỉ tiêu của đất theo kết quả xuyên tĩnh 57

Bảng 3.2: Bảng quy trình gia tải cọc 58

Bảng 3.3: Kết quả môđun biến dạng ref của các lớp đất 63 

oed E Bảng 3.4: Các thông số mô hình toán theo phương pháp phần tử hữu hạn 63 

Bảng 3.5: Các thông số mô hình cọc 64 

Bảng 3.6: Kết quả tải trọng – chuyển vị cọc theo 3D Tunel 67 

Bảng 3.7: Bảng tổng hợp các kết quả tính sức chịu tải của cọc 68 

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Thành phố Cần Thơ có vị trí địa lý vô cùng thuận lợi nằm ở trung tâm đồng bằng sông Cửu Long, trên trục giao thương giữa vùng tứ giác Long Xuyên, bán đảo Cà Mau và thành phố Hồ Chí Minh Thành phố Cần Thơ là trung tâm văn hóa, kinh tế chính trị, khoa học kỹ thuật, dịch vụ và du lịch của vùng sông nước Cửu Long Qua 5 năm là thành phố trực thuộc Trung ương, Cần Thơ đã có bước phát triển nhanh trên mọi mặt của nền kinh tế

Kinh tế phát triển kéo đà xây dựng phát triển, tốc độ đô thị hóa gia tăng, ngày càng có nhiều dự án: khu dân cư, chung cư, trụ sở làm việc, cao ốc văn phòng, nhà hàng-khách sạn, trường học, bệnh viện…nhà cao tầng lần lượt hiện lên

Thành phố Cần Thơ sông ngòi chằng chịt, đất nền chủ yếu do phù sa bồi lắng tạo thành, địa chất phức tạp, tầng đất yếu rất dầy do đó rất tốn kém cho việc xử lý nền móng khi xây dựng công trình, đặc biệt là công trình có tải trọng lớn, nhà cao tầng Nhiều công trình lớn để đầu tư xây dựng vì chi phí cho phần nền và móng quá cao chiếm khoảng 30-40% giá thành công trình, điều này làm cho chi phí đầu tư tăng, thời gian thu hồi vốn lâu, tính cạnh tranh kém

Hiện nay, nhiều đơn vị tư vấn thiết kế, thi công, phòng LAS ra đời hoạt động thiết kế, thi công, khoan khảo sát địa chất, xuyên tĩnh, thí nghiệm…độc lập và hiện tại chưa có một cơ quan chuyên môn nào tại Cần Thơ làm đầu mối quản lý và thống kê đúc kết các số liệu địa chất, mặt cắt địa chất từng vùng Quận, Huyện trên địa bàn TP Cần Thơ để làm cơ sở tham khảo, cảnh báo…và cũng chưa có đề tài khoa học nào phân tích sức chịu tải của cọc trong đất yếu cho nhà nhiều tầng ở Cần Thơ để tổng hợp

và đúc kết phương pháp khảo sát, tính toán an toàn và kinh tế, từ đó các đơn vị tư vấn thiết kế, thi công (nhất là các đơn vị ở xa) dựa theo

Qua đó việc Phân tích sức chịu tải của cọc BTCT trong đất yếu khu vực thành phố Cần Thơ là một vấn đề cấp thiết cần được quan tâm, từ đó để phục vụ cho việc lựa chọn phương pháp tính toán thiết kế móng sâu cho nhà cao tầng an toàn và kinh tế phù hợp với điều kiện địa chất rất yếu Nhằm góp phần thúc đẩy phát triển

ngành kỹ thuật xây dựng địa phương, tăng thu hút đầu tư tạo đà cho nền kinh tế thành phố Cần Thơ phát triển mạnh

2 Nội dung nghiên cứu đề tài

Trên cơ sở lý thuyết các phương pháp tính toán xác định sức chịu tải dọc trục của cọc theo tiêu chuẩn Việt Nam, từ đó tính toán cụ thể sức chịu tải của cọc ứng với từng loại công trình tiêu biểu, phù hợp với từng vùng địa chất tương ứng ở Cần Thơ Kết hợp với phương pháp thử tĩnh xác định sức chịu tải dọc trục của cọc tại hiện trường (là phương pháp được đánh giá là đáng tin cậy nhất để xác định sức chịu tải dọc trục phù hợp với sự làm việc thực tế của cọc) và so sánh với kết quả xuyên tĩnh CPT Trên cơ sở đó phân tích, so sánh, đánh giá, nhằm lựa chọn ra phương pháp tính toán lý thuyết về cọc gần đúng với thực tế điều kiện địa chất đất yếu mỗi Quận (Huyện) làm cơ sở cho việc thiết kế móng cọc cho nhà nhiều tầng an toàn và kinh tế nhất

3 Phương pháp nghiên cứu

+ Tính toán sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền, phụ lục B TCXD 205:1998

+ Phân tích sức chịu tải của cọc theo các kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh CPT + Xác định sức chịu tải của cọc theo kết quả thử tải tĩnh hiện trường

+ Phân tích sức chịu tải của cọc bằng phương pháp phần tử hữu hạn với phần mềm plaxis 3D Tunel

+ Thiết lập tương quan các kết quả tính toán theo bốn phương pháp trên

4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Đồng bằng sông Cửu Long nói chung và thành phố Cần Thơ nói riêng có địa chất phức tạp, chủ yếu là đất trầm tích và phù sa bồi lắng, tầng đất yếu khá dầy Vì vậy

để xây dựng công trình vượt nhịp có tải trọng lớn và nhà cao tầng, giải pháp móng thường được chọn là móng sâu (móng cọc BTCT) Do đó việc phân tích sức chịu tải của cọc BTCT cho nhà cao tầng ứng với điều kiện địa chất yếu ở thành phố Cần Thơ

là nhằm mục đích so sánh các công thức tính toán sức chịu tải của cọc theo lý thuyết, tính toán dựa trên kết quả xuyên tĩnh CPT (là thí nghiệm đơn giản và phù hợp cho cọc

cũng như nền sét yếu Cần Thơ) và thí nghiệm nén tĩnh tại hiện trường từ đó kiến nghị dùng công thức nào phù hợp với điều kiện địa chất ở Cần Thơ Dùng loại cọc nào và chiều sâu đặt cọc là bao nhiêu là an toàn và kinh tế ứng với từng loại công trình cụ thể

5 Hạn chế của đề tài

+ Số công trình tác giả tham gia thực hiện và nghiên cứu trong luận văn còn ít + Các công trình không được thử tải tĩnh hiện trường đến trạng thái cực hạn cũng như chuyển vị của cọc chưa đến 10% bề rộng cọc

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ ĐỊA CHẤT VÀ SỬ DỤNG CỌC BÊ TÔNG

CỐT THÉP TẠI THÀNH PHỐ CẦN THƠ

1.1 Vị trí địa lý, điều kiện tự nhiên

Thành phố Cần Thơ nằm ở trung tâm đồng bằng sông Cửu Long có diện tích tự nhiên 1.390 km2, bên bờ tây sông Hậu, cách biển Đông 75 km, cách thủ đô Hà Nội 1.877 km và cách thành phố Hồ Chí Minh 169 km về phía bắc (theo đường bộ) Phía bắc giáp tỉnh An Giang và Đồng Tháp, phía nam giáp tỉnh Hậu Giang, phía tây giáp tỉnh Kiên Giang, phía đông giáp tỉnh Vĩnh Long và Đồng Tháp (hình 1.1)

Hình 1.1:   Bản đồ hành chính thành phố Cần Thơ

Cần Thơ nằm ở khu vực bồi tụ phù sa nhiều năm của sông Mê Kông, có địa hình rất đặc trưng cho dạng địa hình đồng bằng Nơi đây có hệ thống sông ngòi, kênhrạch chằng chịt Trong đó:

Sông Hậu là con sông lớn nhất với tổng chiều dài chảy qua thành phố là 65km Tổng lượng nước sông Hậu đổ ra biển khoảng 200 tỷ m3/năm (chiếm 41%

tổng lượng nước của sông Mê Kông), lưu lượng nước bình quân tại Cần Thơ là 14.800 m3/giây Tổng lượng phù sa của sông Hậu là 35 triệu m3/năm (chiếm gần 1/2 tổng lượng phù sa sông Mê Kông)

Sông Cần Thơ dài 16 km, đổ ra sông Hậu tại bến Ninh Kiều Sông Cần Thơ có nước ngọt quanh năm, vừa có tác dụng tưới nước trong mùa cạn, vừa có tác dụng tiêu úng trong mùa lũ và có ý nghĩa lớn về giao thông

TP Cần Thơ trong vùng thuộc ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa Có hai mùa rõ rệt trong năm là mùa khô và mùa mưa

Mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau; gió mùa Đông Bắc Nhiệt độ trung bình các tháng từ 26 đến 28 dộ Có số giờ nắng cao nhất trong năm vào các tháng 1,2,3 Giờ nắng trung bình trong các tháng này từ 190 giờ đến 240 giờ

Mùa mưa từ tháng 05 đến tháng 11; gió mùa Tây Nam Nhiệt độ trung bình các tháng mùa mưa từ 26 đến 27 độ Mưa tập trung trong các tháng 9,10 trung bình lượng mưa phổ biến trong tháng từ 220 mm đến 420 mm Các tháng cuối mùa gây ngập úng trên diện rộng do lượng mưa lớn và lũ thượng nguồn đổ về

1.2 Đặc điểm về địa chất ở Tp Cần Thơ

Neogen không phân chia Qua khảo sát các lỗ khoan 30-50m, ta thấy tầng đất thường

có 2 nhịp:

- Nhịp dưới gồm cát thô và trung lẫn sạn chuyển dần lên trên là cát mịn, dày 30m, trên cùng là lớp sét pha hay sét nâu tẩm do lẫn oxid sắt xen kẹp các lớp cát mịn mỏng

20 Nhịp trên cũng bắt đầu từ các lớp cát thạch anh xám lẫn mica, trung đến thô,lẫn sạn, dày 25-35m, chuyển dần lên trên là lớp cát pha, sét pha xám trắng bị phong hóa, nhiều rỉ sắt tạo thành những đớm đỏ hoặc tím vàng loang lỗ, dày 10-20m khá ổn định Trong các lớp cát có nhiều di tích thực vật bị phân hủy, chiều dày tăng dần theo Nam Bắc

- Theo tài liệu của E Kind và Hồ Mạnh Trung (1971) và Trần Nho Lân (1977) thì Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) có cấu trúc bồn trũng phương Đông Bắc-Tây Nam, phần trũng kéo dài từ Cần thơ đến Cà Mau, vây quanh là các khối nâng phía vịnh Kiên Giang, Long Xuyên, Châu Đốc, TP.Hồ Chí Minh, Mỹ Tho

- Thành phố Cần Thơ nằm trong vùng cấu trúc nâng tương đối bậc I từ hữu ngạn sông Hậu đến vịnh Kiên Giang, bề mặt mỏng hơi dốc về phía biển Đông và đã được kiểm chứng bằng 5 lỗ khoan sâu đến nền đá là Cả Cối (Trà Vinh), Phụng Hiệp (Cần Thơ), Long Xuyên, thị xã Gò Công, Vàm Láng (ven biển Gò Công)

- Chấm dứt thời kỳ biển thoái vào cuối Pleistocen muộn, thì vào đầu Holocen biển lại tiến chậm vào đồng bằng Tây Nam Bộ, tạo nên biển nông kéo dài đến Holocen giữa rồi biển tiến cực đại khắp bán đảo Đông Dương, biến ĐBSCL thành đáy biển nông Dấu tích của thời kỳ biển tiến này là các nguồn nước trên các đồi đá vôi Kiên Giang và các vùng sét co trương montmorillonit nhiều của đất phèn dày 6-10m rải rác

- Trong Holocen muộn, đại bộ phận ĐBSCL đã thoát ra khỏi biển ngập tràn, với

bề mặt chung hiện nay có tuổi 2.000 năm kèm theo là các giồng cát ven biển hình thành

- Tính đến độ sâu 70m Cần thơ có 2 loạt trầm tích, loạt Holocen phủ toàn bộ bề mặt và bên dưới là Pleistocen Hai loạt này có ranh giới địa chất rõ rệt, tính chất cơ lý của 2 loạt đất này hoàn toàn khác nhau

Qua khảo sát địa chất ở các Quận, Huyện cho các kết quả như sau:

- Tầng trầm tích đầm lầy cục bộ gồm bùn sét hữu cơ, có nơi là than bùn phân bố

ở vùng trũng ngập nước nhiều nhất tại Phụng Hiệp, Ô Môn, Thốt Nốt

- Tầng trầm tích sông là các lớp bồi tích gồm sét, cát pha sét, bùn sét, bùn cát, phân bố dọc theo sông Hậu tạo thành các bãi bồi, cồn, dãy đất ven bờ

- Tầng trầm tích nhân sinh gồm sét, sét pha cát, tạo nên các địa hình nhân sinh, phân bố ở những vùng tụ điểm dân cư, dọc các kênh và trục lộ giao thông

- Khoáng vật chủ yếu là kaolinit và hydromica, tuy nhiên ở độ sâu 2-8m, montmorillonit chiếm ưu thế Đặc biệt lớp bùn sét ở Tây nam sông Hậu chứa nhiều montmorillonit với cấu trúc hỗn hợp hydromica-montmorillonit Do đó đất này có chỉ

số hoạt tính keo tương đối cao như ở Cần Thơ A=0.76, ở Phụng Hiệp A=0.97

- Hầu hết đất đều mềm yếu Đến độ sâu 20-30m, gần như chỉ gặp sét hay sét hữu

cơ hoặc sét dẻo mềm, xốp và rất xốp chưa được nén chặt, K trung bình 0.20-0.50 Độ

ẩm tự nhiên cao hơn giới hạn chảy Hệ số rỗng, độ bão hòa, độ sệt, hệ số nén lún đều rất cao Trong khi đó khối lượng thể tích thiên nhiên, khối lượng thể tích khô (dung trọng thiên nhiên và dung trọng khô), cường độ kháng cắt, cường độ kháng nén đơn trục kể cả sức kháng vì xuyên và chỉ số vồ nện có giá trị tuyệt đối thấp

- Tính chất cơ lý của loạt đất Pleistocen: các lỗ khoan đều cho thấy loạt đất Pleistocen từ độ sâu trung bình 20-30m Loạt đất này đã trải qua quá trình nén chặt tự nhiên và qua quá trình laterit hóa nên thường có màu sắc loang lỗ hay vàng nâu

- Có 3 tập hạt mịn xen kẽ với 3 tập thô, tạo thành 3 nhịp trầm tích Mỗi nhịp gồm

1 tập mịn bên trên và tập thô bên dưới Bề dày tập mịn thay đổi tùy nơi, trung bình 45m, tập thô thay đổi 4-80m Tập mịn gồm đất sét pha, sét ở trên và sét pha, cát pha bên dưới, có nơi còn gặp bùn sét, bùn sét pha Bề mặt tập mịn thường bị laterit hóa và bào mòn

40 Tính chất cơ lý đất đều đồng nhất Hydromica Kaolinit chủ yếu, một số nơi có montmorillonit hay hỗn hợp Hydromica montmorillonit

- Độ ẩm tự nhiên, hệ số rỗng, độ sệt, hệ số nén lún và hệ số thấm tương đối thấp Ngược lại, khối lượng thể tích thiên nhiên, khối lượng thể tích khô, góc ma sát trong, lực dính, môdun tổng biến dạng, sức chịu tải đều có giá trị tương đối cao Sức chịu tải thường là 2-4kG/cm2, có nơi 6-7kG/cm2

- Cần chú ý là trong Pleistocen gồm bùn sét, bùn sét pha và bùn cát pha thì tính chất cơ lý đất gần giống như Holocen

Có thể thấy thành phố Cần Thơ gồm 3 vùng địa chất công trình:

+ Mực nước ngầm sâu khoảng 0.5-1m, dao động theo mùa

+ Đánh giá là điều kiện địa chất công trình ít thuận lợi

- Vùng B là đầm lầy với bùn sét hữu cơ hay than bùn dày 20-30m, sức chịu tải rất thấp dưới 0.5kG/cm2 phủ lên Pleistocen có tính chất cơ lý đất tốt hơn nhiều, sức chịu tải 2-4kG/cm2

+ Thường xuyên ngập úng, nước phèn ăn mòn vật liệu xây dựng, nhiều cây cỏ ưa nước Việc tạo mặt bằng xây dựng, thi công phức tạp và tốn kém, điều kiện ổn định công trình rất kém

+ Đánh giá là điều kiện địa chất công trình không thuận lợi

- Vùng C là địa hình tích tụ xen kẽ, chia thành 2 tiểu vùng :

+ Tiểu vùng C1 là đồng bằng tích tụ thấp, tầng đất sét mềm yếu chịu tải dưới 0.5kG/cm2 dày 20-30m phủ lên Pleistocen chịu tải 2-4kG/cm2

- So với vùng A thì C1 có mực nước ngầm sát mặt đất, nhiều nơi bị ngâp úng theo mùa, kênh rạch chằng chịt, bị ảnh hưởng thủy triều mạnh

- Điều kiện ổn định công trình kém, sử dụng móng cọc khó khăn hơn vùng A

- Đánh giá là điều kiện địa chất công trình kém thuận lợi

+ Tiểu vùng C2 là địa hình tích tụ sông, chịu ảnh hưởng trực tiếp sông Hậu, tầng đất sét mềm yếu thay đổi tùy nơi 10-30m, địa hình không liên tục, bị chia cắt cách biệt,

mạng lưới thủy văn khá dày, nước ngầm sát mặt đất Điều kiện ổn định công trình kém.Việc tạo mặt bằng xây dựng khó khăn Đặc điểm địa chất công trình ít đồng nhất

- Đánh giá là điều kiện địa chất công trình kém thuận lợi

Hố khoan địa chất điển hình ở Cần Thơ:

Mực nước ngầm ở cao trình -1.000 m

-40.000

-29.000 -19.500 -11.500

CL2 CH3 CL1 CH2

MNN(-1.000)

±0.000

Hình 1.2: Hố khoan địa chất điển hình ở Cần Thơ

+ CH1: Đất sét xám vàng đến xám đen lẫn ít hữu cơ đang phân hủy, ở trạng thái dẻo Chiều dày 1.6m, vị trí xuất hiện: -0.0 đến -2.0m

+ CH2: Đất sét màu xám xanh, xen ít vệt cát mỏng, trạng thái nhão Chiều dày 9.5m, vị trí xuất hiện: -2.0 đến -11.5m

+ CL1: Đất sét màu xám xanh, pha ít cát mịn và vỏ sò ốc, trạng thái nhão Chiều dày 8m, vị trí xuất hiện: -11.5 đến -19.5m

+ CH3 : Đất sét xám, xen kẹp ít lớp cát mịn mỏng, trạng thái dẻo nhão.Chiều dày 9.5m, vị trí xuất hiện : -19.5m đến -29m

+ CL2 : Đất sét xám trắng đến nâu đỏ, pha bột lẫn vệt cát mịn và ít kết von cứng, trạng thái nửa cứng đến cứng Chiều dày 11m trở lên, vị trí xuất hiện : -29m đến -40m

Nhận xét và đánh giá:

Đặc điểm nổi bật là hầu hết bề mặt của TP Cần Thơ được bao phủ bởi tầng đất sét mềm yếu có sức chịu tải dưới 0.5kg/cm2 xen kẽ các thấu kính cát, dày vài ba mươi mét phủ lên tầng đất cứng hơn có sức chịu tải 2- 4kg/cm2 Nền đá sâu khoảng 800m

Do đó khả năng sử dụng nền thiên nhiên hầu như không có nên chỉ sử dụng móng cọc

bê tông cốt thép (BTCT) làm việc như cọc ma sát Nên việc phân tích sức chịu tải cọc

ở vùng đất yếu này là đề tài có ý nghĩa khoa học và thực tế

1.3 Các loại cọc bê tông cốt thép được sử dụng cho nhà cao tầng tại Tp Cần Thơ Cọc đã được sử dụng từ rất sớm ở nước ta khoảng trên 1000 năm trước, những

người dân thời kỳ này đã biết sử dụng các cọc gỗ, tre và nứa cắm xuống các hố nông

để xây dựng công trình ở trên hệ cọc này

Chức năng chung nhất của cọc là truyền tải trọng xuống tầng sâu ở những nơi mà tầng đất nông không đủ chịu lực Khi cọc xuyên qua lớp đất xấu và cắm một phần vào tầng đất tốt có khả năng chịu lực thì gọi là cọc chống Khi cọc được hạ vào trong tầng đất mà sức chịu của đất không lớn lắm, sức chịu của cọc dựa vào ma sát ở mặt bên của cọc thì chúng được gọi là cọc ma sát Sức chịu tải của cọc sẽ được tăng lên rất nhiều khi sử dụng cả lực chống đầu cọc và cả lực ma sát bên của cọc Ngoài ra còn có cọc làm việc trong điều kiện chịu kéo (kết cấu có móng nằm dưới mực nước ngầm, bể chứa chôn sâu…), Cọc chịu tải trong ngang (móng dưới tường chắn, mố cầu…), Cọc chịu tải trọng động (cọc chịu động đất, cọc dưới móng máy…) Trong điều kiện cụ thể đất yếu ở Cần Thơ, phạm vi đề tài chủ yếu chỉ phân tích về cọc ma sát

Hiện tại nhà nhiều tầng ở Cần Thơ chỉ sử dụng chủ yếu 02 loại cọc là: Cọc bê tông đúc sẵn và cọc bê tông đúc tại chỗ

+ Cọc bêtông đúc sẵn: Những cọc này đúc xử lý và bảo quản trước khi hạ vào nền, phần lớn bằng cách ép (dùng kích thủy lực và đối trọng), tiết diện thông dụng: hình tròn, hình vuông Cọc bê tông đúc sẵn gồm 02 loại: Cọc bê tông cốt thép đúc sẵn

và cọc bê tông cốt thép ứng suất (lực) trước (hay còn gọi cọc ly tâm)

Ưu điểm của cọc BTCT đúc sẵn:

o Chất lượng được kiểm soát

o Đơn giản dễ thi công

o Đúc sẵn tại chỗ

o Giá thành thấp

Khuyết điểm của cọc BTCT đúc sẵn:

o Chiều dài đoạn cọc hạn chế

o Mác bê tông không cao (≤M300)

o Hạn chế mối nối

o Cần mặt bằng rộng để thi công

o Hạ cọc cần chất tải làm đối trọng dể gây ảnh hưởng các công trình lân cận

o Không xuyên được tầng cát (hay đất cứng) và dầy

o Kích thước nhỏ <400x400cm, sức chịu tải bé

Ưu điểm của cọc BTCT ứng lực trước:

o Được thi công sẵn ở nhà máy, tiết kiệm được vật liệu (tiết diện tròn rỗng), cốt thép được ứng lực

o Mác bêtông cao (≤M600)

o Chất lượng cao

o Dài hơn so với cọc BTCT đúc sẵn

o Mối nối đảm bảo (ít mối nối hơn)

o Đường kính < 600cm

o Giá thành tương đương cọc BTCT đúc sẵn

Khuyết điểm của cọc BTCT ứng lực trước:

o Chiều dài vẫn còn hạn chế

o Cần có mối nối

o Sức chịu tải không lớn (so với cọc nhồi)

o Cần mặt rộng thi công

o Chi phí vận chuyển cao và cẩu lắp khó

o Thi công dể ảnh hưởng các công trình lân cận

o Không xuyên được tầng cát (hay đất cứng) dầy

+ Cọc bê tông đúc tại chỗ: Chủ yếu là cọc khoan nhồi (không mở rộng đáy), được thi công bằng cách đổ bê tông vào trong một hố đã tạo trước ở trong đất bằng cách khoan

Ưu điểm của cọc khoan nhồi:

o Đường kính lớn (đến 2.5m)

o Chiều dài lớn

o Sức chịu tải lớn

o Thay thế cho 2 loại cọc trên khi tải trọng chân cột quá lớn

o Ít ảnh hưởng đến các công trình lân cận

Khuyết điểm của cọc khoan nhồi:

o Kỹ thuật thi công cao

o Máy móc thiết bị hiện đại

o Chất lượng khó kiểm soát

o Giá thành đắt

o Khi gặp khuyết tật rất khó khăn để sửa

1.4 Xác lập nhiệm vụ phân tích và ứng dụng để thiết kế móng cọc ứng với điều kiện phân bố địa chất từng vùng ở Tp Cần Thơ

Dựa vào cơ sở lý thuyết tính toán sức chịu tải dọc trục của cọc, kết quả thí nghiệm tại hiện trường, ứng với điều kiện địa chất cụ thể của từng vùng Quận, Huyện tại thành phố Cần Thơ Tính toán sức chịu tải cọc của từng công trình cụ thể bằng các phương pháp: theo TCXD 205 : 1998, bằng kết quả thí nghiệm CPT và thử tĩnh hiện trường ta rút ra công thức tính và loại hình khảo sát hợp lý nhất

Sử dụng phần mềm Plaxis 3D Tunel để mô phỏng nén tĩnh cọc BTCT Kiểm chứng và so sánh với một số công trình thử tải tĩnh cọc BTCT tại Cần Thơ

Từ đó lựa chọn giải pháp cọc nào sử dụng an toàn, chất lượng và hiệu quả kinh tế nhất

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP

2.1 Sức chịu tải dọc trục của cọc theo độ bền vật liệu [2][6]

2.1.1 Sức chịu tải theo vật liệu của cọc BTCT đúc sẵn

Với cọc bê tông cốt thép, sức chịu tải cực hạn của cọc theo vật liệu xác định theo

công thức thanh chịu nén có xét đến uốn dọc Sự uốn dọc được xét như tính cột trong

tính toán bê tông

Qa(VL) = φ(AsRs + AbRb) (kN) (2.1)

Trong đó:

As: Diện tích tiết diện ngang của cốt thép dọc trong cọc (m2)

Ab: Diện tích tiết diện ngang của bê tông trong cọc (đã trừ diện tích cốt thép)(m2)

 - hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc phụ thuộc độ mảnh và theo thực nghiệm

lấy như sau:

R u  khi đổ bê tông trong hố khoan khô, nhưng không lớn hơn 7 MPa

R – Mác thiết kế của bê tông

Ab – diện tích tiết diện ngang của bê tông trong cọc

Aa – diện tích tiết diện ngang của cốt thép trong cọc

Ran – cường độ tính thép cho phép của cốt thép

 < 28mm,

5.1

c an

R

R  nhưng không lớp hơn 220 MPa

2.2 Sức chịu tải dọc trục của cọc theo đất nền [2][6]

p s

s a

FS

Q FS

, 0 3

, 1 (

cot

2

) 4 / 3 ( 2

e

N

p tg

1

24cos2

2

2

2 / 4 / 3 2

Với Kp – hệ số áp lực bị động của đất tác động lên mặt nghiêng của nền nén chặt dưới đáy móng

Thông thường thì thành phần 0,4BpγNγ và 0,6RpγNγ được bỏ qua do khá bé so với hai thành phần còn lại, việc bỏ qua này bù cho trọng lượng cọc không xét vào công thức ước lượng sức chịu tải Hiện nay, đề nghị của Terzaghi vẫn còn được sử dụng trong quy phạm xây dựng của nhiều nước

q c

p p p

p A q A cN q N

Phương pháp Meyerhof xác định các hệ số N c' ,N q' Sức chịu tải ở mũi cọc trong đất nền, đặc biệt là cát, gia tăng theo chiều sâu cọc chôn trong lớp cát chịu tải và đạt cực hạn khi tỷ số

cr

b b

D

L D

Hình 2.1 : Sơ đồ chọn chiều dài cọc ngàm vào đất

Với Lb – chiều sâu cọc cắm trong đất tốt và D là cạnh cọc ở độ sâu mũi cọc

Do vậy: Lb < L khi cọc xuyên qua lớp đất yếu và ngàm vào lớp dất cứng;

Lb = L khi cọc trong nền đồng nhất

Khi

cr

b b

D

L D

Meyerhof đề nghị xác định sức chịu mũi cọc như sau:

 ' ' '

' ' '

q c

p p p

p

q c

p

u

N q cN A q A

Q

N q cN q

( ) ( ) (

b y l c l y l

D

L q q q

ql(y) – sức chịu mũi giới hạn của lớp đất yếu

ql(c) – sức chịu mũi giới hạn của lớp cát chặt

Lb – chiều dài cọc xuyên trong cát chặt

Với nền là đất sét bão hòa, sức chịu tải đất nền ở mũi cọc có thể ước lượng theo công thức sau:

p u p u c

q c

b D

L c c

D L c c

D L

D L N

N N

/ 5 , 0

/

' ) 0 / (

' (max)

' ) 0 / (

b D

L q q

D L q q

D L

D L N

N N

/ 5 , 0

/

' ) 0 / (

' (max)

' ) 0 / (

Phương pháp Vesic [2]

Vesic đề nghị một phương pháp xác định sức chịu tải của đất nền ở mũi cọc

' ' 0 '

3

21

a c

q p p

2 1

3

K

N

N q a

I

I I

1 - chỉ số độ cứng suy giảm Với chỉ số độ cứng     c q tg

G tg

q c

Vesic giải và thiết lập bảng giá trị N c* ,N* phụ thuộc vào Irr và góc ma sát 

Với  = 0, tương ứng với điều kiện không thoát nước

2

ln3

4

*    

I I

Sức chịu mũi của đất ở mũi cọc Qp theo thí nghiệm hiện trường [4][9]

Từ kết quả xuyên tĩnh CPT, sức chịu tải đơn vị diện tích của đất nền dưới mũi

cọc qp và sức chịu mũi cọc theo đất nền Qp được tính theo công thức sau:

Trong đó: kc – hệ số sức chịu tải cho theo bảng 2.1

qce – sức kháng mũi tương đương tính theo công thức

ce q z dz

b a q

3

31

(2.22)

0,40 0,55

Cát và sỏi sạn

A

B C

0,15 0,5

B

0.2 0,3

0,30 0,45

Từ kết quả thí nghiệm nén ép ngang – sức chịu tải đơn vị diện tích của đất nền

dưới mũi cọc qp và sức chịu mũi cọc theo đất nền Qp được tính theo công thức sau

p p

p A q

Q  và *

le p

le P z dz

b a

1,1 1,2 1,3

1,4 1,5 1,6

Cát và sỏi sạn

A

B C

1 1,1 1,2

4,2 3,7 3,2

Đá phấn

A

B C

1,1 1,4 1,8

1,6 2,2 2,6

2.2.1.2 Sức chịu tải do ma sát xung quanh cọc Qs [5][6]

Thành phần Qs có thể xác định bằng cách tính tích phân lực chống cắt đơn vị fs

của đất – cọc trên toàn bộ mặt tiếp xúc của cọc và đất, lực chống cắt này cho bởi biểu

thức quen thuộc của Coulomb:

a v s a a h a

s

Với  - hệ số Poisson của đất

Khuynh hướng 2: Hệ số Ks chọn theo áp lực ngang của đất ở trạng thái tĩnh K0,

hệ số này đã được Jaky thống kê từ rất nhiều thí nghiệm thực trên các loại đất

'

0  1  sin

Với việc khảo sát sức chịu tải của một cọc, đất nền là loại cố kết thường, hệ số áp

lực ngang được chọn để tính toán là:

'

0  1  sin

 K

K s

Với cọc đặt trong nền đất cố kết trước, hệ số áp lực ngang được chọn để tính toán

theo Jaky có dạng như sau:

Với OCR – hệ số cố kết trước

Khuynh hướng 3: Khi đóng hoặc ép cọc vào nền đất, thể tích cọc chiếm lỗ rỗng

của đất và đất dần đạt gần đến trạng thái cân bằng bị động điều này có nghĩa là hệ số

áp lực đất Ks tiến dần đến giá trị hệ số áp lực đất bị động Kp Và Boules đề nghị hệ số

Ks là trung bình cộng của áp lực ở trạng thái tĩnh K0, hệ số áp lực đất ở trạng thái cân bằng chủ động Ka, và hệ số áp lực đất ở trạng thái cân bằng bị động Kp

w

p w

a s

F

K K F K K

Trong tính toán thực tế có thể lấy theo bảng sau theo [B.J.Das, 1984]:

Bảng 2.3: Giá trị Ks (theo B.J Das)

Lực bám dính giữa đất và cọc ca không luôn luôn bằng với lực dính giữa đất với

đất c nên Tomlinson đề nghị thêm vào thành phần lực dính một hệ số , để hiệu chỉnh

thành phần này trong công thức xác định lực ma sát xung quanh giữa cọc và đất

a v s a a

h a

Bảng 2.4: Giá trị α (theo Tomlinson)

Phương pháp này được Burland gợi ra từ năm 1973 trên các giả thuyết sau:

Lực dính của đất giảm đến 0 trong quá trình đóng cọc do đất bị phá vỡ kết cấu

Ứng suất hữu hiệu của đất tác động lên mặt đứng của cọc sau khi áp lực nước lỗ

rỗng thặng dư phân tán hết ít nhất phải bằng ứng suất này ở trạng thái tĩnh, áp lực nước

lỗ rỗng thặng dư xuất hiện do thể tích cọc lấn chiếm và đất xung quanh bị nén, nhưng

hệ số thấm của đất bé nên cần phải có thời gian để nước thoát đi

Ứng suất chống cắt của đất quanh cọc trong quá trình chịu tải chỉ liên quan đến

vùng đất mỏng xung quanh cọc, vùng này tùy thuộc dạng cọc và tính thoát nước của

đất giữa hai thời điểm đóng và chất tải lên cọc

Công thức xác định lực ma sát đất và cọc có dạng

a v s

s K tg

Đặt  K stga, ta được '

v s

Vì '

v

 là ứng suất do trọng lượng bản thân nên khi có ứng suất phụ thêm do tải

ngoài đặt trên mặt đất ta có thể hiệu chỉnh  ' '

s v s

f    Theo phương pháp này giá trị β dao động trong khoảng từ 0.25 đến 0.4 nếu ta sử

dụng Ks = K0

Một số nghiên cứu khác của Bhushan (1982) bổ sung cách xác định  như sau:

r a

Năm 1981 Coyle – Castillo đưa ra một cách xác định sức chịu tải của cọc trong nền cát, sau hàng loạt phân tích các kết quả thí nghiệm nén tĩnh và đóng cọc hiện trường

s s

s f A

fs – là lực ma sát đơn vị giữa đất và cọc được tác giả thiết lập quan hệ thực nghiệm với góc ma sát  và tỉ số z/B, với chiều sâu z tính đến giữa lớp cát và B là bề

rộng cọc Ghi chú, phương pháp của Coyle – Castillo không xét đến loại vật liệu làm cọc, ảnh hưởng việc hạ cọc và điều kiện ứng suất ban đầu Tra theo biểu đồ sau:

Hình 2.4: Biểu đồ xác định giá trị lực ma sát đơn vị fs theo Coyle-Castillo Phương pháp Kulhawy [2][7]

Một phương pháp khác nhằm xác định lực ma sát fs đất cát với mặt bên của cọc được Kulhawy đưa ra có dạng sau

0 0

Các tỷ số φa/φ và K/K0 được Kulhawy giới thiệu trong bảng

Thành phần chịu tải do ma sát xung quanh cọc qs theo thí nghiệm hiện trường [2]

- Từ kết quả thí nghiệm nén ép ngang:

Theo kết quả thí nghiệm nén ép ngang của Ménard có thể suy ra lực ma sát đơn

vị fs và tính được thành phần chịu tải do ma sát xung quanh cọc Qs theo công thức quen thuộc

Hình 2.5: Biểu đồ xác định giá trị lực ma sát đơn vị fs theo p * l

Bảng 2.6: Chọn đường tương ứng để suy ra fs trong hình 2.5

- Từ kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh CPT có thể tính được thành phần chịu tải do

ma sát xung quanh cọc Qs theo biểu thức sau:

Với qci – sức kháng mũi trung bình CPT của lớp đất thứ i

β và qsmax được suy ra từ bảng 2.4

Ghi chú: (1) Có vét đáy hố khoan và tạo rãnh

Sức chịu tải tới hạn đàn hồi [2]

+ Với cọc không có độ chối

5,12

s p

c

Q Q

+ Với cọc có độ chối

,

1

u s p

c

Q Q Q

Sức chịu tải từ biến hay sức chịu tải giới hạn đàn hồi Qc được sử dụng ở một số

nước Tây Âu

Sức chịu tải cho phép Qa theo khuynh hướng này sức chịu tải cho phép được

suy từ sức chịu tải từ biến như sau:

với tổ hợp tải cơ bản Qa0,7Qc (2.43)

với tổ hợp tải đặt biệt Qa0,9Qc (2.44)

Sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc ma sát

p R

Các giá trị của cát chặt thêm 30%

Khi xác định fs nên chia các lớp đất mỏng hơn 2m

tc mu m f l

Q

1

Trong đĩ: m - hệ số điều kiện làm việc chịu nhổ

với cọc hạ vào đất <4m lấy hệ số m = 0,6

với cọc hạ vào đất >4m lấy hệ số m = 0,8

Trong phương pháp này, sức chịu tải dọc trục của cọc nhồi cĩ thể được ước

lượng theo cơng thức:

i si f p

p R

Xác định sức chịu tải cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền [16]

Theo TCXD [205 – 1998] và một số tác giả thì sức chịu tải cực hạn của cọc theo

đất nền được tính với công thức sau

w q A f A w Q Q

Trong đó Qs - Tổng sức chống cắt giữa đất và mặt bên của cọc

Qp - sức gánh đỡ của đất ở mũi cọc

w - trọng lượng của cọc

As - Diện tích xung quanh cọc tiếp súc với đất

Ap - diện tích tiết diện ngang ở mũi cọc

Cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc, qp, tính theo công thức

vz sz az z

az – góc ma sát giữa thân cọc và đất có được từ các thí nghiệm cắt trực tiếp trên

mặt tiếp xúc giữa đất và vật liệu làm cọc, ở độ sâu z, hoặc chọn từ các tương quan giữa

các kết quả thí nghiệm cắt đất và thí nghiệm cắt giữa đất và vật liệu làm cọc

Sức chịu tải cực hạn của cọc trong đất dính

Do góc ma sát của đất bằng không nên sức chịu tải sẽ có dạng