Phân tích và đánh giá khả năng chịu tải của cọc dựa trên kết quả thí nghiệm nén tĩnh

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật xây dựng phân tích khả năng chịu tải của cọc dựa trên kết quả thí nghiệm nén tĩnh, ứng dụng trong thiết kế nền móng công trình.

• Tác giả: Trần Văn Nơi
• Người hướng dẫn: PGS. Bùi Trường Sơn
• Trường học: Đại học Bách Khoa, Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình Ngầm
• Đề tài: Phân tích đánh giá khả năng chịu tải của cọc theo kết quả thí nghiệm nén tĩnh
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CÁM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC Ở HIỆN TRƯỜNG VÀ THÍ NGHIỆM KIỂM TRA
• 1.1. Các phương pháp tính toán đánh giá khả năng chịu tải
• 1.2. Sức chịu tải dọc trục của cọc theo vật liệu
• 1.3. Sức chịu tải dọc trục của cọc theo đất nền
• 1.4. Xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ học của đất nền
• 1.5. Xác định sức chịu tải cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền
• 1.6. Xác định sức chịu tải cọc theo chỉ tiêu trạng thái của đất nền
• 1.7. Các phương pháp thí nghiệm đánh giá khả năng chịu tải
• 1.8. Các phương pháp thí nghiệm tĩnh
• 1.8.1. Thí nghiệm nén tĩnh dọc trục
• 1.8.2. Thí nghiệm hộp tải trọng Osterberg
• 1.8.3. Thí nghiệm cọc có gắn thiết bị
• 1.9. Các phương pháp thí nghiệm động
• 1.9.1. Thí nghiệm thử động và sử dụng các công thức động
• 1.9.2. Thí nghiệm thử động biến dạng lớn
• 1.9.3. Thí nghiệm rung trở kháng cơ học
• 1.10. Nhận xét chương
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC TỪ THÍ NGHIỆM
• 2.1. Kiểm tra khả năng chịu tải của cọc bằng thí nghiệm nén tĩnh cọc
• 2.2. Thiết bị thí nghiệm
• 2.3. Thí nghiệm nén tĩnh cọc
• 2.4. Xử lý số liệu thí nghiệm
• 2.5. Khai thác kết quả thí nghiệm
• 2.6. Nhận xét chương
• 3. PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC TỪ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH KHU VỰC ĐỒNG THÁP
• 3.1. Giới thiệu công trình, điều kiện địa chất công trình và kết quả thí nghiệm nén tĩnh
• 3.2. Phân tích đánh giá khả năng chịu tải từ kết quả thí nghiệm nén tĩnh theo các phương pháp khác nhau của cọc Trục 9-K
• 3.3. Phân tích đánh giá khả năng chịu tải từ kết quả thí nghiệm nén tĩnh cọc đến giá trị tải trọng giới hạn
• 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• 4.1. Kết luận
• 4.2. Kiến nghị
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÁC HÌNH
• DANH MỤC CÁC BẢNG

Tóm tắt

I. Tổng quan về phương pháp thí nghiệm nén tĩnh

Phân tích khả năng chịu tải của cọc từ thí nghiệm nén tĩnh là một phương pháp quan trọng trong xây dựng. Phương pháp này giúp đánh giá chính xác tải trọng mà cọc có thể chịu được dựa trên dữ liệu thực tế. Thí nghiệm nén tĩnh được thực hiện tại hiện trường nhằm kiểm tra chất lượng thi công và độ chính xác của thiết kế. Các phương pháp như Chin, Mazurkiewies, Decourt và Davisson Offset Limit được sử dụng để đánh giá tải trọng giới hạn của cọc. Những phương pháp này có thể áp dụng ngay cả khi tải trọng thí nghiệm chưa đạt đến giá trị tới hạn.

1.1. Cơ sở lý thuyết

Thí nghiệm nén tĩnh dựa trên nguyên lý đo lường biến dạng của cọc dưới tác dụng của tải trọng. Các phương pháp tính toán khả năng chịu tải của cọc được xác định theo tiêu chuẩn TCXD 205-1998 và TCVN 10304-2014. Sức chịu tải của cọc được tính toán dựa trên vật liệu và đất nền. Các phương pháp như Meyerhof và Vesic được sử dụng để xác định sức chịu tải của đất nền dưới mũi cọc.

1.2. Ứng dụng thực tế

Trong thực tế, thí nghiệm nén tĩnh được áp dụng rộng rãi tại các công trình xây dựng ở Việt Nam, đặc biệt là tại khu vực Đồng Tháp. Phương pháp này giúp kiểm tra chất lượng thi công cọc và đảm bảo an toàn cho toàn bộ công trình. Kết quả thí nghiệm được sử dụng để điều chỉnh thiết kế và lựa chọn công nghệ thi công phù hợp.

II. Phương pháp đánh giá khả năng chịu tải của cọc

Phân tích khả năng chịu tải của cọc từ thí nghiệm nén tĩnh bao gồm việc xử lý số liệu và đánh giá kết quả. Các phương pháp như Chin, Mazurkiewies, Decourt và Davisson Offset Limit được sử dụng để xác định tải trọng giới hạn của cọc. Những phương pháp này dựa trên kết quả thí nghiệm nén cọc đến phá hoại. Kết quả nghiên cứu cho thấy, tải trọng thí nghiệm theo hồ sơ thiết kế chỉ đủ gây biến dạng đàn hồi và chưa thể đánh giá được khả năng chịu tải tới hạn của cọc.

2.1. Phương pháp Chin

Phương pháp Chin sử dụng đồ thị quan hệ giữa tải trọng và độ lún để xác định tải trọng giới hạn của cọc. Phương pháp này cho phép đánh giá chính xác khả năng chịu tải của cọc ngay cả khi tải trọng thí nghiệm chưa đạt đến giá trị tới hạn.

2.2. Phương pháp Davisson Offset Limit

Phương pháp Davisson Offset Limit dựa trên việc xác định độ lún tới hạn của cọc. Phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng do độ chính xác cao và khả năng áp dụng trong nhiều điều kiện địa chất khác nhau.

III. Phân tích kết quả thí nghiệm nén tĩnh tại Đồng Tháp

Phân tích khả năng chịu tải của cọc từ thí nghiệm nén tĩnh tại khu vực Đồng Tháp cho thấy, các phương pháp như Chin, Mazurkiewies, Decourt và Davisson Offset Limit đều cho kết quả chính xác. Kết quả thí nghiệm được sử dụng để đánh giá tải trọng giới hạn của cọc và điều chỉnh thiết kế. Phương pháp nén tĩnh được đánh giá là phù hợp với điều kiện địa chất tại khu vực này.

3.1. Đánh giá độ tin cậy

Kết quả nghiên cứu cho thấy, phương pháp thí nghiệm nén tĩnh có độ tin cậy cao trong việc đánh giá khả năng chịu tải của cọc tại khu vực Đồng Tháp. Phương pháp này giúp đảm bảo an toàn và chất lượng cho các công trình xây dựng.

3.2. Ứng dụng thực tiễn

Việc áp dụng phương pháp thí nghiệm nén tĩnh tại Đồng Tháp đã mang lại nhiều lợi ích thực tiễn. Kết quả thí nghiệm được sử dụng để điều chỉnh thiết kế và lựa chọn công nghệ thi công phù hợp, góp phần nâng cao chất lượng và an toàn cho các công trình xây dựng.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Khả năng chịu tải của cọc là một trong những yếu tố then chốt quyết định sự an toàn và bền vững của các công trình xây dựng, đặc biệt trong điều kiện địa chất phức tạp như khu vực Đồng bằng sông Cửu Long, tỉnh Đồng Tháp. Theo ước tính, các công trình tại đây thường phải đối mặt với lớp đất yếu trên bề mặt, đòi hỏi thiết kế móng cọc có khả năng truyền tải trọng hiệu quả xuống các lớp đất tốt hơn bên dưới. Việc xác định chính xác sức chịu tải của cọc không chỉ dựa vào các đặc trưng cơ lý của đất nền mà còn phụ thuộc vào quá trình thi công và ứng xử thực tế của đất nền.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là phân tích và đánh giá khả năng chịu tải của cọc dựa trên kết quả thí nghiệm nén tĩnh, nhằm lựa chọn phương pháp đánh giá phù hợp với điều kiện địa chất tại Đồng Tháp. Nghiên cứu tập trung vào việc tổng hợp các phương pháp xử lý số liệu thí nghiệm nén tĩnh, áp dụng tính toán dựa trên dữ liệu thực tế để đánh giá tải trọng giới hạn của cọc, đồng thời so sánh với giá trị tải trọng thiết kế. Phạm vi nghiên cứu bao gồm các công trình thực tế tại tỉnh Đồng Tháp, với dữ liệu thí nghiệm thu thập trong khoảng thời gian gần đây, đảm bảo tính cập nhật và phù hợp với điều kiện địa phương.

Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua việc cung cấp cơ sở khoa học cho việc kiểm tra, đánh giá chất lượng móng cọc sau thi công, góp phần nâng cao độ tin cậy trong thiết kế và thi công công trình, đồng thời giảm thiểu rủi ro và chi phí phát sinh do sai sót trong đánh giá sức chịu tải.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính:

1. Lý thuyết cơ học đất và sức chịu tải của cọc:

   • Khái niệm sức chịu tải cực hạn của cọc ($Q_u$) bao gồm sức kháng mũi cọc ($Q_p$) và sức kháng ma sát bên ($Q_s$), được tính theo công thức:
     $$Q_u = Q_s + Q_p$$
   • Các hệ số an toàn và điều chỉnh được áp dụng theo tiêu chuẩn TCVN 10304-2014 và TCXDVN 205-1998.
   • Phương pháp xác định sức chịu tải dựa trên chỉ tiêu cơ học, cường độ và trạng thái đất nền, bao gồm các công thức bán thực nghiệm của Terzaghi, Meyerhof, Vesic, và các mô hình phân tích lực ma sát Coulomb.

2. Mô hình thí nghiệm nén tĩnh và các phương pháp xử lý số liệu:

   • Phương pháp thí nghiệm nén tĩnh mô phỏng tải trọng tĩnh thực tế truyền qua cọc, đo chuyển vị đầu cọc theo từng cấp tải trọng.
   • Các phương pháp đánh giá tải trọng giới hạn từ kết quả thí nghiệm như phương pháp Davisson, Chin, De Beer, Mazurkiewicz, và tiêu chuẩn Brinch Hansen (80% và 90%).
   • Khái niệm biến dạng đàn hồi và biến dạng phá hoại trong quá trình gia tải cọc.

Các khái niệm chính bao gồm: tải trọng giới hạn của cọc, chuyển vị đầu cọc, biến dạng đàn hồi, sức kháng mũi và sức kháng ma sát bên, hệ số an toàn, và các phương pháp thí nghiệm tĩnh, động.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm với các bước chính:

• Nguồn dữ liệu:
  Thu thập số liệu thí nghiệm nén tĩnh cọc tại các công trình thực tế ở tỉnh Đồng Tháp, bao gồm các thông số tải trọng, chuyển vị, thời gian gia tải, và đặc trưng địa chất công trình.

• Phương pháp phân tích:
  Sử dụng phần mềm Excel để xử lý số liệu thí nghiệm, tính toán sức chịu tải của cọc theo từng phương pháp đánh giá khác nhau (Davisson, Chin, De Beer, Mazurkiewicz, Brinch Hansen).
  So sánh kết quả tính toán với tải trọng thiết kế và đánh giá độ tin cậy của từng phương pháp trong điều kiện địa chất địa phương.

• Timeline nghiên cứu:
  Nghiên cứu được thực hiện trong khoảng 6 tháng, từ tháng 1 đến tháng 6 năm 2016, bao gồm thu thập số liệu, xử lý và phân tích, viết báo cáo và hoàn thiện luận văn.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tải trọng thí nghiệm theo hồ sơ thiết kế chỉ gây biến dạng đàn hồi:
   Kết quả thí nghiệm cho thấy tải trọng nén tĩnh theo hồ sơ thiết kế chỉ đủ để tạo ra biến dạng đàn hồi nhỏ, với chuyển vị đầu cọc chỉ vài mm, chưa đạt đến mức tải trọng giới hạn để đánh giá khả năng chịu tải tối đa của cọc.

2. Phương pháp Davisson, Chin, Mazurkiewicz và Decourt đánh giá tải trọng giới hạn hợp lý:
   Các phương pháp này cho kết quả tải trọng giới hạn của cọc trong khoảng từ 100 đến 270 tấn, phù hợp với kết quả thí nghiệm nén tĩnh đến phá hoại. Ví dụ, phương pháp Chin xác định tải trọng giới hạn cọc trục 9-K là khoảng 122 tấn, trong khi phương pháp Davisson cho giá trị tương tự.

3. Khả năng áp dụng các phương pháp khi tải trọng thí nghiệm chưa đạt giá trị tới hạn:
   Các phương pháp trên vẫn có thể sử dụng để ước lượng tải trọng giới hạn ngay cả khi thí nghiệm chưa đạt đến tải trọng phá hoại, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí thí nghiệm.

4. Độ tin cậy của phương pháp thí nghiệm nén tĩnh trong điều kiện địa chất Đồng Tháp:
   Phương pháp nén tĩnh được đánh giá là phù hợp và tin cậy để xác định sức chịu tải của cọc trong điều kiện đất yếu đặc trưng của khu vực, với sai số trong khoảng 10-15% so với tải trọng thiết kế.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của việc tải trọng thí nghiệm theo thiết kế chỉ gây biến dạng đàn hồi là do giới hạn tải trọng thiết kế được chọn nhằm đảm bảo an toàn và tránh phá hoại móng trong quá trình sử dụng. Việc sử dụng các phương pháp phân tích như Davisson và Chin giúp xác định tải trọng giới hạn thực tế dựa trên đường cong tải trọng - chuyển vị, từ đó đánh giá chính xác hơn khả năng chịu tải của cọc.

So sánh với các nghiên cứu trong ngành xây dựng móng cọc tại các vùng đất yếu khác cho thấy kết quả tương đồng, khẳng định tính ứng dụng rộng rãi của các phương pháp này. Việc áp dụng các phương pháp xử lý số liệu thí nghiệm nén tĩnh giúp khắc phục nhược điểm của việc chỉ dựa vào tải trọng thiết kế, đồng thời cung cấp cơ sở khoa học cho việc điều chỉnh thiết kế và thi công móng cọc.

Dữ liệu có thể được trình bày qua các biểu đồ tải trọng - chuyển vị, biểu đồ so sánh tải trọng giới hạn theo các phương pháp khác nhau, và bảng tổng hợp kết quả tính toán, giúp trực quan hóa sự khác biệt và độ tin cậy của từng phương pháp.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng phương pháp thí nghiệm nén tĩnh kết hợp xử lý số liệu theo Davisson hoặc Chin:
   Để đánh giá chính xác khả năng chịu tải của cọc, các chủ đầu tư và nhà thầu nên sử dụng phương pháp nén tĩnh kết hợp với các phương pháp phân tích tải trọng giới hạn đã được chứng minh hiệu quả. Thời gian áp dụng: ngay trong giai đoạn kiểm tra sau thi công.

2. Tăng cường đào tạo và trang bị thiết bị thí nghiệm hiện đại:
   Các đơn vị thi công và kiểm định cần được đào tạo chuyên sâu về kỹ thuật thí nghiệm nén tĩnh và xử lý số liệu, đồng thời đầu tư thiết bị đo lường chính xác để nâng cao chất lượng thí nghiệm. Thời gian thực hiện: trong vòng 12 tháng.

3. Xây dựng quy trình chuẩn đánh giá sức chịu tải cọc tại địa phương:
   Cơ quan quản lý xây dựng nên ban hành quy trình chuẩn áp dụng các phương pháp đánh giá sức chịu tải phù hợp với điều kiện địa chất Đồng Tháp, nhằm đảm bảo tính đồng nhất và chính xác trong kiểm tra chất lượng móng cọc. Thời gian thực hiện: 6-9 tháng.

4. Thực hiện thí nghiệm bổ sung khi tải trọng thí nghiệm chưa đạt tới hạn:
   Trong trường hợp thí nghiệm nén tĩnh không đạt tải trọng phá hoại, cần áp dụng các phương pháp phân tích để ước lượng tải trọng giới hạn, tránh việc kéo dài thời gian thí nghiệm không cần thiết. Chủ thể thực hiện: các đơn vị tư vấn và thi công.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế móng và công trình ngầm:
   Giúp hiểu rõ hơn về các phương pháp đánh giá sức chịu tải cọc, từ đó lựa chọn phương pháp thiết kế và kiểm tra phù hợp với điều kiện địa chất thực tế.

2. Nhà thầu thi công móng cọc:
   Nắm bắt kỹ thuật thí nghiệm nén tĩnh và xử lý số liệu để kiểm soát chất lượng thi công, giảm thiểu rủi ro và chi phí phát sinh.

3. Cơ quan quản lý xây dựng và kiểm định chất lượng công trình:
   Sử dụng luận văn làm cơ sở khoa học để xây dựng quy trình kiểm tra, đánh giá móng cọc, đảm bảo an toàn công trình.

4. Nghiên cứu sinh và sinh viên ngành kỹ thuật xây dựng công trình ngầm:
   Tham khảo các phương pháp thí nghiệm và phân tích số liệu thực tế, nâng cao kiến thức chuyên môn và kỹ năng nghiên cứu.

Câu hỏi thường gặp

1. Phương pháp thí nghiệm nén tĩnh có ưu điểm gì so với các phương pháp khác?
   Thí nghiệm nén tĩnh mô phỏng chính xác tải trọng tĩnh thực tế, áp dụng được cho nhiều loại cọc, không yêu cầu thiết bị phức tạp, cho kết quả tin cậy về sức chịu tải tổng thể của cọc.

2. Tại sao tải trọng thí nghiệm theo thiết kế chỉ gây biến dạng đàn hồi?
   Vì tải trọng thiết kế được chọn để đảm bảo an toàn, không vượt quá giới hạn gây phá hoại móng, nên chỉ tạo ra biến dạng đàn hồi nhỏ, chưa thể đánh giá được tải trọng giới hạn thực tế.

3. Các phương pháp xử lý số liệu thí nghiệm nén tĩnh nào được khuyến nghị?
   Phương pháp Davisson, Chin, Mazurkiewicz và Decourt được đánh giá là phù hợp và cho kết quả chính xác trong việc xác định tải trọng giới hạn của cọc.

4. Có thể áp dụng các phương pháp này cho các vùng địa chất khác không?
   Các phương pháp này có tính phổ quát và đã được áp dụng thành công ở nhiều vùng đất yếu khác, tuy nhiên cần điều chỉnh tham số phù hợp với đặc điểm địa chất từng khu vực.

5. Làm thế nào để xử lý khi thí nghiệm nén tĩnh không đạt tải trọng phá hoại?
   Có thể sử dụng các phương pháp phân tích tải trọng giới hạn dựa trên đường cong tải trọng - chuyển vị để ước lượng tải trọng phá hoại mà không cần kéo dài thí nghiệm.

Kết luận

• Tải trọng thí nghiệm nén tĩnh theo hồ sơ thiết kế chỉ đủ gây biến dạng đàn hồi, chưa phản ánh được tải trọng giới hạn thực tế của cọc.
• Các phương pháp phân tích như Davisson, Chin, Mazurkiewicz và Decourt cho phép đánh giá tải trọng giới hạn hợp lý dựa trên kết quả thí nghiệm nén tĩnh đến phá hoại.
• Phương pháp nén tĩnh được đánh giá là tin cậy và phù hợp với điều kiện địa chất tại Đồng Tháp, giúp nâng cao độ chính xác trong thiết kế và kiểm tra móng cọc.
• Cần áp dụng kết hợp thí nghiệm và xử lý số liệu khoa học để tối ưu hóa chi phí và thời gian thi công công trình.
• Đề xuất xây dựng quy trình chuẩn và đào tạo chuyên môn nhằm nâng cao chất lượng thí nghiệm và đánh giá sức chịu tải cọc trong thực tế.

Các đơn vị liên quan nên triển khai áp dụng phương pháp thí nghiệm nén tĩnh kết hợp xử lý số liệu theo các phương pháp đã nghiên cứu, đồng thời cập nhật quy trình kiểm tra phù hợp với điều kiện địa phương để đảm bảo an toàn và hiệu quả công trình.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Tính cấp thiết cúa dé tài Do cau tạo địa chất có các lớp đất yếu trên bé mặt nên các công trình có tải trọng vừa và lớn thường được thiết kế với biện pháp móng coc ở khu vực Đồng bang sông Cửu Long trong đó có Đồng Tháp. Tải trọng công trình thông qua cọc truyền xuống các lớp đất tốt bên dưới qua sức chịu tải đầu mũi và ma sát bên giữa cọc và đất. Số liệu tính toán thiết kế móng cọc chủ yếu là các đặc trưng cơ lý được xác định từ thí nghiệm trong phòng hoặc các kết quả thí nghiệm hiện trường và giá trị tải trọng phần bên trên công trình truyền xuống. Tuy nhiên, tính chính xác của kết quả tính toán thiết kế không chỉ phụ thuộc vào các thông số đất nền được cung cấp mà còn phụ thuộc vào công tác thi công cũng như các ứng xử phức tạp của đất nên.

Để đánh giá chính xác khả năng chịu tải của cọc, sau khi thi công, các thí nghiệm hiện trường được thực hiện kiểm tra. Các phương pháp này nhằm kiểm tra độ chính xác của các giá trị thiết kế và chất lượng toàn bộ quá trình thi công tại hiện trường. Hiện nay, phô biến có ba nhóm phương pháp được nghiên cứu và ứng dung, bao gom thí nghiệm tinh, thí nghiệm động và thi nghiệm tinh động. Ở Việt Nam, đặt biệt là khu vực tỉnh Đồng Tháp, trong nhóm thí nghiệm tĩnh, phương pháp nén tĩnh là giải pháp truyền thống được tin cậy sử dụng rộng rãi và là chủ yếu.

Đề tài “Phân tích đánh giá khả năng chịu tải của cọc theo kết quả thí nghiệm nén tinh” được lựa chọn cho luận van nhằm tong hop cac co so danh giá khả năng chịu tai từ thí nghiệm nén tinh, tính toán áp dung va phân tích nhằm lựa chọn phương pháp hợp lý cho điều kiện địa chất khu vực Đồng Tháp. Ngoài ra, đây cũng là cơ sở để phân tích đánh giá mức độ chính xác giá trị sức chịu tải của hồ sơ thiết kế. Giá trị thực tiễn của đề tài Thí nghiệm nén tĩnh kiểm tra sức chịu tải của cọc được thực hiện ở hiện trường nhằm kiểm chứng kết quả khảo sát thiết kế và chất lượng thi công cọc của công trình được tiễn hành trước khi thi công cọc đại trà nhằm xác định các số liệu cần thiết về cường độ, biến dạng và mỗi quan hệ tải trọng — chuyển vi của cọc làm cơ sở cho thiết kế, chọn thiết bị và công nghệ thi công cọc phù hợp. Đây là công tác _2- trực tiếp quyết định chất lượng của móng cọc và của toàn bộ công trình xây dựng.

Vì vậy, cần lựa chọn có phân tích một phương pháp đánh giá, kiểm tra hiệu quả nhất. Hiện nay, phương pháp thì nghiệm nén tĩnh được áp dụng rộng rãi ở Việt Nam. Do đó, yêu cầu cần phải phân tích chi tiết hơn về phương pháp này. Việc phân tích kết quả thí nghiệm nén tĩnh nhăm rút ra các nhận xét để khắc phục các nhược điểm của việc xử lý kết quả thí nghiệm, góp phần xây dựng phương pháp kiểm tra sức chịu tải của cọc ở hiện trường để có độ tin cậy cao.

Mục đích nghiên cứu của đề tài: Đề tài được thực hiện với các mục đích chính như sau: = Ứng dụng phương pháp thí nghiệm nén tĩnh xác định sức chịu tải của cọc tại một số công trình trong khu vực tỉnh Đồng Tháp. = Tính toán và đánh giá xác định sức chịu tải của cọc từ kết quả nén tinh. = Đánh giá độ tin cậy của phương pháp thí nghiệm tĩnh với điều kiện địa chất ở địa phương theo kết quả nén tĩnh. Phương pháp nghiên cứu của đề tài: Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm: = Nghiên cứu tong quan các phương pháp thí nghiệm xác định sức chịu tải của cọc ở hiện trường.

= Nghiên cứu lý thuyết phương pháp đánh giá tải trọng giới hạn từ kết qua thí nghiệm nén tinh. = Tham gia công tác thí nghiệm và thu thập số liệu hiện trường xác định sức chịu tải của cọc băng phương pháp thí nghiệm nén tĩnh tại công trình trong khu vực tỉnh Đồng Tháp. = Sử dụng phần mềm Excel xử lý kết qua tính toán sức chịu tải của cọc theo từng mô hình của phương pháp nén tĩnh. Kết qua dự kiến của dé tai: Đánh giá độ tin cậy của phương pháp thí nghiệm nén tĩnh trong điều kiện địa chất khu vực tỉnh Đồng Tháp và lân cận.

Phạm vi nghiên cứu của Luan văn _3- Tiến hành nghiên cứu cơ sở lý thuyết phương pháp thí nghiệm nén tĩnh và việc áp dụng phương pháp thí nghiệm nén tĩnh trong điều kiện địa chất khu vực tỉnh Đông Tháp. Luận văn nghiên cứu phương pháp xác định sức chịu tải của cọc dựa trên các kết quả thí nghiệm nén tĩnh, chưa tiễn hành phân tích các phương pháp thiết kế hợp lý để đánh giá khả năng chịu tải của cọc. TONG QUAN CAC PHUONG PHAP THI NGHIEM XAC DINH SUC CHIU TAI CUA COC O HIEN TRUONG VA THI NGHIEM KIEM TRA 1. Cac phương pháp tính toán đánh gia kha nang chịu tải Sức chịu tải của cọc theo các hé sơ thiết kế được xác định chủ yếu theo TCXD 205- 1998 và hiện nay là TCVN 10304-2014.

Sức chịu tải dọc trục của cọc theo vật liệu Cọc làm việc như một thanh chịu nén đúng tâm, lệch tâm hoặc chịu kéo (khi cọc bi nhồ) va sức chịu tải của cọc theo vật liệu có thé được tính theo công thức sau: Q = PA, Ry O đây: Q,, - sức chiu tải cua coc theo vat liệu A, - diện tích tiết diện ngang của coc Ry - cường độ chịu nén tính toán của vật liệu lam cọc o- hệ số ảnh hưởng bởi độ mảnh của cọc Cọc làm việc trong nên đất chịu tác động của áp lực nén của đất xung quanh, nên thông thường không xét đến ảnh hưởng của uốn dọc. Ngoại trừ các trường hợp đặc biệt như cọc quá mảnh hoặc do tác động của sự rung động gây ra sự triệt tiêu áp lực xung quanh hay cọc đi qua lớp đất bùn loãng. Ảnh hưởng của độ mảnh phải được xét đến trong sức chịu tải của cọc theo vật liệu. Với cọc bê tông cốt thép, sức chịu tải cực hạn của coc 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.A) Ở đây: Ra - sức chịu kéo hay nén cho phép của thép. Ra- sức chịu nén cho phép của bê tông. @ - hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc phụ thuộc độ mảnh và theo thực nghiệm lây theo [1], [7]. Ngoài ra, sức chịu tải cua cọc theo vật liệu còn xác định theo kinh nghiệm xây dựng ở một số quốc gia: QO =kxmx Rgn _5- Ở đây: k= 0.7 - hệ số đồng nhất.

m = I - hệ số điều kiện làm việc. Rạ - sức chịu tải giới hạn của vật liệu làm coc. Với cọc bê tông cốt thép thì dùng công thức: Qy = kx mx (RF, + RaFt) Khi cọc làm việc chịu nhé thì sức chịu kéo căng của cọc bề tông cốt thép theo vật liệu: On, VL= kxmx RaFa 1. Sức chịu tải dọc trục của cọc theo đất nền Sức chịu tải cực han của cọc Q, bao gom sức khang bên Q, va suc khang mỗi Qp.

Qu = Qs + Qp hoặc Qy = Agf, + App O day: A, - dién tich xung quanh coc tiép xúc với đất. A, - diện tích tiết diện ngang mũi cọc. Gp - sức kháng mũi don vi. Sức chịu tải cho phép của cọc.

Q, - Q 2: FS k FS one, FS Với FS, FS,, FS, - lần lượt là hệ số an toàn cho mũi và thân coc, thường được chọn từ 2 đến 3, tùy theo loại tổ hop tải trọng. Sức chịu tải của cọc theo đất nền có thể được dự đoán theo các phương pháp chính sau: Theo chỉ tiêu cơ học của đất nên: chỉ tiêu chỗng cắt và trọng lượng riêng còn gọi là phương pháp tĩnh. - Theo chỉ tiêu cường độ của đất nên. - Theo chỉ tiêu trạng thái còn gọi là phương pháp thống kê.

- Theo thí nghiệm cọc tại hiện trường. Xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu co học của đất nền Sức khang mii cua cọc Q, _6- Phương pháp cô điển nhất ước lượng sức chịu mũi do Terzaghi va Peck dé nghị sử dụng là các công thức bán thực nghiệm, được phát trién trên co sở các công thức sức chịu tải của móng nông, với sơ đồ mặt trượt của đất dưới mũi cọc tương tự như sơ đồ trượt của đất dưới móng nông. Q,= TR | (1,3cN, + yD,N, + 0,6yR,N,,) cho cọc tron bán kính R, Q, =B,(,3cN, +yD,N, +0,4yB,N,) cho cọc vuông cạnh B, Terzaghi dé nghi su dung ngay cac hé số sức chịu tải Nụ, Ny, Nu, được thiét lập cho móng nông tiết diện tròn hoặc vuông có dạng: e2x/4-9/2)1øb N, =cot go -] 2cos” Ệ + 3 L 4 2 2cos” 19] — 2\€05°0 4 2 Ở đây: K; - hệ số áp lực bị động của đất tác động lên mặt nghiêng của nêm nén chặt dưới đáy móng. Sức chịu tải của nền đất dưới mũi cọc phương pháp Meyerhof sẽ lớn hơn cách tính của Terzaghi xem như là móng nông do ảnh hưởng của độ sâu đặt móng.

Có rất nhiều tác giả đã nghiên cứu ảnh hưởng này và điều chỉnh các hệ số sức chịu tải của nền No, Nụ, Nụ. Đối với phần đất năm dưới đáy các móng sâu và móng cọc, công thức có xét đến hình dạng và chiêu sâu chôn móng thường được diễn tả dưới dạng: q,=q, =eN +qN, Sức chịu tải cực hạn đất nền ở mũi cọc có thé viết dưới dạng: Q, =A,q, =A,(cN, +qN,) Phương pháp Meyerhof xác định các hệ số N,, N,> sức chịu tải ở mỗi coc trong đất nền, đặc biệt là cát, gia tăng theo chiều sâu cọc chôn trong lớp cát chịu tải ; L, và đạt cực hạn khi tỉ số —2=|—2 |. Sơ đô chọn chiêu dài cọc ngàm vào đất L Ở đây: Ly - chiều sâu cọc cam trong đất tốt và D là cạnh cọc ở độ sâu mũi cọc. Trong cách tính sức chịu tải đất nên dưới mũi cọc theo Meyerhof, các thông số chống cắt c và œ tương ứng với trạng thái ứng suất hữu hiệu và Gp xác định theo công thức: q,=eN,+qN, với N.

Vesic dé nghị một phương pháp xác định sức chịu tải của đất nền ở mũi coc ¬.