BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI LÊ VĂN MUÔN PHÂN TÍCH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC VÀ MƠ PHỎNG THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CƠNG TRÌNH BỆNH VIỆN ĐA KHOA TỈNH SÓC TRĂNG Chuyên ngành: Mã số: Địa kỹ thuật xây dựng 60-58-02-04 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS HOÀNG VIỆT HÙNG HÀ NỘI, NĂM 2017 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận văn trung thực, không chép từ nguồn hình thức Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Tác giả luận văn Lê Văn Muôn i LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình học tập nghiên cứu trường Đại học Thủy lợi, tác giả nhận nhiều hướng dẫn, giúp đỡ quý báu Quý Thầy, Cô, bạn bè đồng nghiệp Đến tác giả hoàn thành luận văn tốt nghiệp cao học với đề tài "Phân tích sức chịu tải cọc mơ thí nghiệm nén tĩnh-cơng trình Bệnh viện Đa khoa tỉnh Sóc Trăng" Trước tiên, với tất kính trọng lịng biết ơn sâu sắc nhất, tác giả muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Hoàng Việt Hùng, hết lòng hướng dẫn, giúp đỡ, bảo, động viên tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả suốt q trình tìm hiểu nghiên cứu hồn thành luận văn Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Thủy Lợi, Phòng đào tạo sau đại học Trường Đại học Thủy Lợi, đặc biệt là Quý Thầy, Cô Bộ môn Địa kỹ thuật hết lòng truyền đạt kiến thức quý báu, tạo điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành luận văn Cuối tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến người thân gia đình, bạn bè đồng nghiệp động viên, giúp đỡ tác giả thời gian học tập làm luận văn Trong khn khổ luận văn, thời gian, trình độ điều kiện hạn chế nên không tránh khỏi thiếu sót, tác giả mong nhận ý kiến đóng góp q báu Q Thầy, Cơ, đồng nghiệp Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Tác giả luận văn Lê Văn Muôn ii MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ .v DANH MỤC BIỂU BẢNG vii MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ MÓNG CỌC 1.1 Khái niệm móng cọc 1.1.1 Các phận móng cọc 1.1.2 Phân loại móng cọc .4 1.1.3 Tính tốn móng cọc .5 1.2 Thống kê số liệu thí nghiệm cọc trường 39 Kết luận chương 42 CHƯƠNG CƠ SỞ THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC .44 2.1 Quy định chung .44 2.2 Phương pháp xác định sức chịu tải cọc theo thí nghiệm nén tĩnh 46 2.2.1 Cơ sở phương pháp thí nghiệm nén tĩnh 46 2.2.2 Thiết bị thí nghiệm 46 2.2.3 Phương pháp thí nghiệm 47 2.2.4 Kết thí nghiệm nén tĩnh cọc 51 2.2.5 Xác định sức chịu tải cực hạn sức chịu tải cho phép theo TCVN 53 2.2.6 Xác định sức chịu tải cực hạn theo phương pháp Davisson (TCXD 205-1998) 55 2.2.7 Xác định sức chịu tải cực hạn theo phương pháp Davisson từ đường đàn hồi 55 2.2.8 Xác định sức chịu tải cực hạn theo phương pháp De Beer 56 2.2.9 Sức chịu tải cọc theo thí nghiệm đóng cọc 57 Kết luận chương 58 CHƯƠNG TÍNH TỐN MĨNG CỌC CƠNG TRÌNH BỆNH VIỆN ĐA KHOA TỈNH SÓC TRĂNG 59 3.1 Điều kiện tự nhiên 59 3.2 Phân tích thiết kế móng cọc 61 3.2.1 Xác định sức chịu tải cọc .62 3.2.2 Xác định số lượng cọc tải trọng truyền xuống cọc 64 3.2.3 Tính lún cho móng .64 3.3 Mơ hình tốn ứng dụng 67 iii 3.3.1 Giới thiệu phần mềm dùng tính tốn 67 3.4 So sánh, đánh giá kết nén tĩnh kết mô mô hình 75 Kết luận chương 76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 iv DANH MỤC HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ Hình 1.1: Móng cọc Hình 1.2: Sơ đồ lực đất tác động vào cọc Hình 1.3: Biểu đồ xác định giá trị hệ số λ 11 Hình 1.4: Nền đất xung quanh cọc giai đoạn chịu tải cực hạn 14 Hình 1.5: Sơ đồ chọn chiều dài cọc ngàm vào đất Lb 15 Hình 1.6: Vùng ảnh hưởng cọc làm việc 22 Hình 1.7: Một số cách bố trí cọc 23 Hình 1.8: Xác định móng khối quy ước theo trường hợp nhiều lớp 25 Hình 1.9: Xác định móng khối quy ước theo trường hợp đồng 26 Hình 1.10: Xác định móng khối quy ước theo trường hợp đồng (Có lớp đất yếu) 26 Hình 1.11: Đường cong nén lún (e, ơ) 29 Hình 1.12: Tính tốn biến dạng nén đàn hồi cọc 31 Hình 1.13: Khi mặt bên tháp nén thủng nghiêng 45 o (đáy tháp nén thủng không phủ lên cọc) .34 Hình 1.14: Khi mặt bên tháp nén thủng nghiêng với góc nhỏ 45 o (đáy lớn tháp xuyên thủng ứng với goác xuyên 45 o phủ lên phần cọc) 35 Hình 1.15: lực tác dụng lên tháp xuyên thủng 36 Hình 1.16: Sơ đồ cọc tác dụng lực lên đài 38 Hình 2.1: Sơ đồ chi tiết đo tải tĩnh cọc (A: đối trọng; B: chuyển vị kế đo lún; 47 Hình 2.2: Các bước gia tải thí nghiệm nén tĩnh cọc 48 Hình 2.3: Các bước gia tải thí nghiệm nén tĩnh cọc 49 Hình 2.4: Đường Q-s S-logt thí nghiệm nén tĩnh cọc .51 Hình 2.5: Đường v-Q thí nghiệm nén tĩnh cọc 52 Hình 2.6: Sơ đồ chọn sức chịu tải cho cọc theo thí nghiệm nén tĩnh cọc .52 Hình 2.7: Sơ đồ đường quan hệ tải trọng - chuyển vị 56 Hình 3.1: Phân bố địa tầng cơng trình Bệnh viện Đa khoa tỉnh Sóc Trăng 61 Hình 3.2: Thể mô điều kiện biên toán nén tĩnh cọc với tải trọng nén p=2000 kN, cọc 40x40cm dài 35m cơng trình bệnh viện Đa khoa tỉnh Sóc Trăng Đất gồm lớp, tiêu tính tốn trình bày phần tài liệu địa chất 69 v Hình 3.3: Thể kết mô lưới chuyển vị cọc nén tĩnh, tải trọng nén tĩnh p= 2000 kN (200%), cọc có kích thước 0,4x0,4 dài 35m cơng trình bệnh viện Đa khoa tỉnh Sóc Trăng Chuyển vị cọc lớn 0,055m (5,5 cm) 70 Hình 3.4: Thể kết đường đẳng chuyển vị mô chuyển vị cọc nén tĩnh, tải trọng nén tĩnh p= 2000 kN (200%), cọc có kích thước 0,4x0,4 dài 35m cơng trình bệnh viện Đa khoa tỉnh Sóc Trăng Chuyển vị cọc lớn 0,055m (5,5 cm) 71 Hình 3.5: Là kết lưới mơ chuyển vị cọc nén tĩnh, tải trọng 2000 kN, cọc 0,4x0,4 dài 35m cơng trình bệnh viện Đa khoa tỉnh Sóc Trăng Chuyển vị cọc lớn 0,035m Trường hợp tính có điều chỉnh modun biến dạng đất lên gấp đôi giá trị tài liệu khảo sát (bảng 3.1) 72 Hình 3.6: Thể kết đường đẳng chuyển vị mô chuyển vị cọc nén tĩnh tải trọng 2000 kN, cọc 0,4x0,4 dài 35m cơng trình bệnh viện Đa khoa tỉnh Sóc Trăng Chuyển vị cọc lớn 0,035m Trường hợp tính có điều chỉnh modun biến dạng đất lên gấp đôi giá trị tài liệu khảo sát 73 Hình 3.7: Là kết đường đẳng chuyển vị mô chuyển vị cọc nén tĩnh tải trọng 2000 kN, cọc 0,4x0,4 dài 35m cơng trình bệnh viện Đa khoa tỉnh Sóc Trăng Chuyển vị cọc lớn 0,035m Trường hợp tính có điều chỉnh modun biến dạng đất lên gấp 2,5 lần giá trị tài liệu khảo sát 74 Hình 3.8: Kết đường đẳng chuyển vị mô chuyển vị cọc nén tĩnh tải trọng 2000 kN, cọc 0,4x0,4 dài 35m cơng trình bệnh viện Đa khoa tỉnh Sóc Trăng Chuyển vị cọc lớn 0,025m Trường hợp tính có điều chỉnh modun biến dạng đất lên gấp lần giá trị tài liệu khảo sát 75 vi DANH MỤC BIỂU BẢNG Bảng 1.1: Hệ số độ mảnh φ .6 Bảng 1.2: Hệ số độ mảnh φ theo Jacobson Bảng 1.3: Giá trị Ks [1] Bảng 1.4: Giá trị α 10 Bảng 1.5: Giá trị α [1] (theo Peck, 1974) 10 Bảng 1.6: Giá trị Ir, N *c N*q 16 Bảng 1.7: Ma sát lực dính đất cọc 17 Bảng 1.8: Ma sát lực dính đất cọc K s tgϕ a 18 Bảng 1.9: Bảng xác định hệ số k0 29 Bảng 1.10: Bảng xác định giá trị Cp 32 Bảng 1.11: Xác định hệ số α 37 Bảng 1.12: Tổng hợp số liệu thí nghiệm cọc .40 Bảng 3.1: Các tiêu lý lớp đất mà móng cọc qua 60 Bảng 3.2: Xác định sức chịu tải cọc theo đất 63 Bảng 3.3: Kết nén tĩnh cọc cơng trình Bệnh viện Đa khoa tỉnh Sóc Trăng 72 vii 3.2.2 Xác định số lượng cọc tải trọng truyền xuống cọc Diện tích đế đài: 2,00 m x 2,88 m = 5,76 m2; hđ = 1,35 m Trọng lượng đài đất đài: Nđtt = n.Fđ.h.γtb = 1,1 x 5,76x 2,85 x = 36,12 (T) Lực dọc tính tốn xác định đến cốt đế đài: Ntt = N0tt + Nđtt = 354,636 +36,12 = 390,76 (T); Ntc = 390,76/1,2 = 325,63 (T) Momen tính tốn xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện cọc đế đài: Mxtt = Moxtt + Qoytt.h = 6,215 + 2,85 x 7,333 = 27,11 (Tm) Mytt = Moytt + Qoxtt.h = 6.162 + 2,85 x 6,648 = 25,11 (Tm) (h: Chiều sâu từ đế đài đến cốt -2.700m = 2,85m) Xác định số lượng cọc cần thiết: n = Ntt/ Pđtt = 390,76/120 = 3,3 cọc → Chọn cọc Lực truyền xuống cọc dãy biên: Pttmax/min = Ntt / n ± Mxtt ymax / n ∑ yi2 ± Mytt xmax / xi2 = i =1 i =1 = n ∑ 27,11x1,04 25,11x0,6 390,76 ± ± = 78,15 ± 6,52 ± 10,46 x1,04 x0,6 Pttmax = 95,13 (T) kiểm tra chịu nhổ 3.2.3 Tính lún cho móng Tính tốn với HK4 hố khoan bất lợi Độ lún móng cọc tính theo độ lún khối móng quy ước có mặt cắt abcd Trong đó: α = ϕtb / 64 ϕtb = (ϕ1.h1 + ϕ2.h2 + + ϕn.hn) / (h1 + h2 + + hn) =(20 28’x10,0+30 26’x5,1+180 29’x19,4)/ (10,0+5,1+19,4) = 400,710 / 34,5 =11,610 → α = 11,61 / = 2,900 Chiều dài đáy móng khối quy ước = cạnh bc = LM LM = (2,88-0,40)+2x 34,5x tg2,900 = 5,98 (m) Bề rộng đáy móng khối quy ước: BM = (2,00-0,40)+2x 34,5x tg2,900 = 5,10 (m) Chiều cao khối móng quy ước HM = 36,5 (m) * Xác định trọng lượng khối móng quy ước: Trong phạm vi từ đé đài trở lên xác định theo cơng thức: N1tc = LM.BM.h.γtb = 5,98x 5,10x 2,85x = 173,84 (T) Trọng lượng lớp đất khối móng quy ước đáy đài (trừ phần thể tích cọc chiếm chỗ): γtb=(1,73x10,0+1,72x5,1+1,96x19,4)/ 34,5 =1,86 T/m3 N2tc = (5,98x5,10 - 5x 0,40x 0,40)x1,86x 34,5 = 1905,7 (T) Trọng lượng cọc: N3tc = 5x 0,40x 0,40x 2,5x 34,5 = 69,0 (T) → Tổng trọng lượng khối móng quy ước: Nqưtc = Ntc + N1tc + N2tc + N3tc = 325,63+173,84+1905,7+69 = 2474,17 (T) Momen tương ứng với trọng tâm đáy khối quy ước: 65 Mxtt = Moxtt + Qoytt.h = 27,11 (Tm) Mytt = Moytt + Qoxtt.h = 25,11 (Tm) (Mơ men đáy móng quy ước lấy gần moomen đáy đài “giả thiết Tính tốn móng cọc - Lê Đức Thắng; Ví dụ 5.1 trang 161 Nền móng - Lê Đức Thắng”) [7] Mxtc=27,11/1,1=24,6 (Tm) Mytc=25,11/1,1=22,8 (Tm) Wx= 5,10x 5,982/6 =30,40 m3 Wy= 5,98x 5,102/6 =25,92 m3 Ptcmax/min = Ntc / Fm ± Mxtc /Wy ± Mytc /Wx = 2474,17/ 30,50 ± 24,6 / 25,92 ± 22,8 / 30,40 = 81,12 ± 0,95± 0,75 với Fm = BM xLM = 5,10 x 5,98 = 30,50 → Ptcmax = 82,82 (T/m2) Ptcmin = 79,42 (T/m2) Ptctb = 81,12 (T/m2) Cường độ tính tốn đất đáy khối quy ước: RM = m.(A.BM + B.HM) γ + D.C m = 0,8 Từ ϕ = 18,480 tra bảng → A = 0,45 ; B = 2,80 ; D = 5,39 γ = 1,96 (T/m3) ; C = 1,94 (T/m2) → RM = 0,8x (0,45x 5,10+ 2,80x 36,5)x 1,96 + 5,39x1,94 = 174,30(T/m2) Thỏa mãn điều kiện: Ptcmax = 82,82 (T/m2) < RM = 174,30(T/m2) Ta tính tốn độ lún theo quan niệm biến dạng tuyến tính 66 Áp lực thân đáy khối quy ước: σbt = 1,86x 34,5 + 2,85x2,0 = 69,87 (T/m2) Ứng suất gây lún đáy khối quy ước: σgl z=0 = Ptbtc - σtb = 81,12 – 69,87 = 11,25 (T/m2) < 0,2xσbt = 14,0T/m2 → Móng thỏa mãn điều kiện lún Nhận xét: Có nhiều cơng thức xác định sức chịu tải cọc, chênh lệch giá trị sức chịu tải cọc theo phương pháp chênh khoảng 20% Kết thí nghiệm nén tĩnh cho thấy sức chịu tải cọc cịn dư nhiều Vậy tính tốn thiên an tồn tiêu đất tính tốn thiên bất lợi dẫn đến kích thước cọc q lớn Để đánh giá sơ yếu tố ảnh hưởng, sử dụng phần mềm GEOSTUDIO 2004 để mô đất cọc nén tĩnh, tìm hiểu thơng số đất ảnh hưởng đến sức chịu tải cọc 3.3 Mô hình tốn ứng dụng 3.3.1 Giới thiệu phần mềm dùng tính tốn Hiện có hai chương trình máy tính thơng dụng thường để giải toán địa kỹ thuật phần mềm GEO-SLOPE Canada phần mềm PLAXICS Hà Lan Cả hai phần mềm hoàn hảo giao diện lẫn công Tuy nhiên xét cách tổng thể phần mềm PLAXICS thiên tính ứng suất biến dạng, cịn phần mềm GEO-SLOPE thiên tính thấm ổn định mái dốc Trong nội dung nghiên cứu giới thiệu phần mềm GEO-SLOPE (GEO-STUDIO-2004) dùng đánh giá ổn định mái dốc, bờ dốc điều kiện tự nhiên khác 3.3.1.1 Giới thiệu phần mềm GEO-SLOPE GEO - SLOPE phần mềm chương trình máy tính để giải tốn địa kỹ thuật, công ty GEO-SLOPE International Ltd Canađa sản xuất Cho đến thời điểm nay, chương trình 100 nước giới sử dụng đánh giá chương trình mạnh nhất, gồm có MODUL sau: 67 MODUL (SEEP/W): Phân tích thấm mơi trường đất MODUL (SIGMA/W): Phân tích ứng suất - Biến dạng MODUL (SLOPE/W): Phân tích ổn định mái dốc MODUL (STRAN/W): Phân tích vận chuyển vật nhiễm MODUL (TEMP/W): Phân tích địa nhiệt MODUL (QUAKE/W): Phân tích tốn động đất MODUL (VADOSE/W): Phân tích bốc Trong phần nội dung nghiên cứu sử dụng MODUL (SIGMA/W) GEO-STUDIO để tính ổn định cho trường hợp chọn SIGMA/W phần mềm dùng lý thuyết phần tử hữu hạn để phân tích tốn ứng suất biến dạng mơi trường đất Mơ tốn khối đắp, móng cọc, móng nơng, tích hợp với mơ đun để phân tích ổn định mái dốc, thấm, phân tích địa nhiệt 3.3.1.2 Các trường hợp phân tích Để mơ thí nghiệm nén tĩnh mơ hình tốn, tiến hành mơ cọc theo số liệu địa chất nguyên gốc Các bước điều chỉnh độ cứng đất để thử dần tìm giá trị chuyển vị cho sát thực đo 68 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 00 00 00 00 0 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Hình 3.2: Thể mơ điều kiện biên toán nén tĩnh cọc với tải trọng nén p=2000 kN, cọc 40x40cm dài 35m cơng trình bệnh viện Đa khoa tỉnh Sóc Trăng Đất gồm lớp, tiêu tính tốn trình bày phần tài liệu địa chất 69 a) Kết tính với số liệu bảng 3.1 -0.045 -0.055 -0.025 -0.015 -15 -0.0 05 -25 -0.01 Khoang cach (m) -0.035 -5 -35 15 25 35 45 55 Cao (m) Hình 3.3: Thể kết mô lưới chuyển vị cọc nén tĩnh, tải trọng nén tĩnh p= 2000 kN (200%), cọc có kích thước 0,4x0,4 dài 35m cơng trình bệnh viện Đa khoa tỉnh Sóc Trăng Chuyển vị cọc lớn 0,055m (5,5 cm) 70 -0.045 -0.055 -0.025 -0.015 -15 -0.0 05 -25 -0.01 Khoang cach (m) -0.035 -5 -35 15 25 35 45 55 Cao (m) Hình 3.4: Thể kết đường đẳng chuyển vị mô chuyển vị cọc nén tĩnh, tải trọng nén tĩnh p= 2000 kN (200%), cọc có kích thước 0,4x0,4 dài 35m cơng trình bệnh viện Đa khoa tỉnh Sóc Trăng Chuyển vị cọc lớn 0,055m (5,5 cm) Nhận xét: Với tải trọng nén tĩnh 200 Tấn, kết mô cho thấy cọc chuyển vị lớn 1,2m Trong nén tĩnh trường với tải trọng độ lún thực tế 9,1mm 71 Bảng 3.3: Kết nén tĩnh cọc cơng trình Bệnh viện Đa khoa tỉnh Sóc Trăng Tên cơng trình/ Địa điểm STT Số tim Tải trọng thử tĩnh thiết kế (Tấn) Độ lún Tải trọng cho phép thử (Tấn) (mm) Bệnh viện Đa khoa tỉnh Sóc Trăng/ 01 02 phường 9, thành phố 100 Độ lún thực tế (mm) 40 9,1 40 8,7 200 Sóc Trăng b) Kết tính tốn với trị số mô đun biến dạng tăng gấp đôi trị số bảng 3.1 -0.035 -0.025 -15 -0.015 Khoang cach (m) -5 -0 005 -0.01 -25 -35 15 25 35 45 55 Cao (m) Hình 3.5: Là kết lưới mô chuyển vị cọc nén tĩnh, tải trọng 2000 kN, cọc 0,4x0,4 dài 35m cơng trình bệnh viện Đa khoa tỉnh Sóc Trăng Chuyển vị cọc lớn 0,035m Trường hợp tính có điều chỉnh modun biến dạng đất lên gấp đôi giá trị tài liệu khảo sát (bảng 3.1) 72 -0.035 -0.025 -15 -0.015 Khoang cach (m) -5 -0.0 05 -0.01 -25 -35 15 25 35 45 55 Cao (m) Hình 3.6: Thể kết đường đẳng chuyển vị mô chuyển vị cọc nén tĩnh tải trọng 2000 kN, cọc 0,4x0,4 dài 35m cơng trình bệnh viện Đa khoa tỉnh Sóc Trăng Chuyển vị cọc lớn 0,035m Trường hợp tính có điều chỉnh modun biến dạng đất lên gấp đôi giá trị tài liệu khảo sát 73 c) Kết tính tốn điều chỉnh mô đun biến dạng gấp 2,5 lần giá trị khảo sát -0.035 -0.025 -15 -0.015 Khoang cach (m) -5 -0.01 05 -0.0 -25 -35 15 25 35 45 55 Cao (m) Hình 3.7: Là kết đường đẳng chuyển vị mô chuyển vị cọc nén tĩnh tải trọng 2000 kN, cọc 0,4x0,4 dài 35m cơng trình bệnh viện Đa khoa tỉnh Sóc Trăng Chuyển vị cọc lớn 0,035m Trường hợp tính có điều chỉnh modun biến dạng đất lên gấp 2,5 lần giá trị tài liệu khảo sát 74 d) Kết tính tốn điều chỉnh mô đun biến dạng gấp 3,0 lần giá trị khảo sát -0.015 -15 -0.01 Khoang cach (m) -0.0 25 -5 -0.00 -25 -35 15 25 35 45 55 Cao (m) Hình 3.8: Kết đường đẳng chuyển vị mô chuyển vị cọc nén tĩnh tải trọng 2000 kN, cọc 0,4x0,4 dài 35m cơng trình bệnh viện Đa khoa tỉnh Sóc Trăng Chuyển vị cọc lớn 0,025m Trường hợp tính có điều chỉnh modun biến dạng đất lên gấp lần giá trị tài liệu khảo sát 3.4 So sánh, đánh giá kết nén tĩnh kết mơ mơ hình - Tải trọng thiết kế P=100 tấn, chiều dài cọc 35m, kích thước cọc 0,4x0,4 - Kết nén tĩnh với tải trọng 200 tấn, độ lún cọc 9,1mm - Kết mô phần mềm cho thấy độ lún cọc 55mm tính với mơ đun biến dạng đất cho tài liệu - Độ lún cọc 35mm (nhỏ độ lún giới hạn 40mm) tính với mơ đun biến dạng đất gấp đôi số liệu tài liệu 75 - Độ lún cọc 25mm tính với mơ đun biến dạng đất gấp ba số liệu tài liệu Kết luận chương Qua kết tính tốn trực tiếp biểu thức giải tích theo quy phạm, nhận thấy sức chịu tải cọc thay đổi lớn tùy thuộc vào biểu thức tính tốn - Kết tính thử với số liệu điều kiện tải trọng cơng trình bệnh viện Đa khoa tỉnh Sóc Trăng cho thấy sức chịu tải cọc tính thừa nhiều đơn vị tư vấn sử dụng hệ số K=2,1 lớn hệ số TCVN 10304-2014 quy định - Theo tiêu chuẩn này, với móng cọc có số lượng cọc nhỏ cọc, hệ số K=1,75 - Cọc thiết kế với tải trọng P=100 tấn, nhiên nén với tải trọng 200 tấn, độ lún thực tế đo 9,1mm Mới 25% độ lún giới hạn sức chịu tải cọc dư nhiều - Kết tính tốn mơ cho thấy, tính với thơng số đất theo tài liệu khảo sát (số liệu thực) Cho thấy độ lún cọc 55 mm Tuy nhiên điều chỉnh mô đun biến dạng đất lên gấp lần độ lún cọc 25 mm Khá sát với thực tế nén tĩnh Vậy thấy, số liệu đánh giá mơ đun biến dạng đất khoảng cách xa với thực tế 76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết đạt luận văn - Luận văn tổng kết phương pháp tính tốn sức chịu tải cọc, từ thấy sức chịu tải cọc phụ thuộc nhiều yếu tố Vì để lựa chọn cơng thức tính đánh giá sức chịu tải cọc hợp lý, người thiết kế cần có phân tích tải trọng cơng trình, đặc thù làm việc cơng trình điều kiện đất để lựa chọn cơng thức tính cho phù hợp Luận văn tổng hợp quy trình thí nghiệm nén tĩnh để thử tải cọc, nhằm tổng hợp, đánh giá giá trị tải trọng thực tế lý thuyết để thi cơng cọc hàng loạt điều chỉnh thiết kế cho phù hợp điều kiện kinh tế - Kết mơ tốn sức chịu tải cọc mơ hình tốn cho thấy, số liệu đất yếu tố ảnh hưởng lớn đến sức chịu tải cọc Số liệu đất thực tế có xu hướng thấp nhiều so với giá trị thực - Kết kiểm tra tốn tính cọc biểu thức giải tích cho thấy, đơn vị tư vấn sử dụng hệ số an toàn lớn, dẫn đến thiên an toàn nhiều Sức chịu tải cọc chọn dùng sức chịu tải tính theo điều kiện đất chia hệ số 1,75 với móng có số lượng cọc Tuy nhiên đơn vị thiết kế chia cho 2,1 lớn Tồn - Bài tốn mơ tốn phẳng - Các số liệu tính với mơ hình Morh-Coulomb mơ hình đơn giản - Sử dụng kết thí nghiệm nén tĩnh để so sánh với kết mô GEOSLOPE Nên sử dụng kết thí nghiệm trường khác thí nghiệm PDA thử tĩnh cọc có lắp thiết bị đo biến dạng nhiều độ sâu khác dọc thân cọc để có sở so sánh tỷ lệ sức chịu tải cực hạn phần ma sát phần mũi cọc Kiến nghị Cần điều chỉnh lại thiết kế sau nén tĩnh để đảm bảo tính kinh tế cơng trình 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Châu Ngọc Ẩn, Nền móng, Nhà xuất Đại học quốc gia THCM - 2012 [2] Tiêu chuẩn Việt Nam 10304-2014, Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế, 2014 [3] Võ Phán, Hoàng Thế Thao, Phân tích tính tốn móng cọc - Nhà xuất Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh - 2012 [4] Tiêu chuẩn Việt Nam 9393-2012, Cọc - Phương pháp thử nghiệm trường tải trọng tĩnh ép dọc trục - 2012 [5] Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam 269 - 2002, Cọc-phương pháp thí nghiệm tải trọng tĩnh ép dọc trục - 2002 [6] Hồ sơ khảo sát địa chất cơng trình xây dựng Bệnh viện Đa khoa tỉnh Sóc Trăng, phường 9, thành phố Sóc Trăng, tỉnh Sóc Trăng [7] Lê Đức Thắng, Tính tốn móng cọc - Nhà xuất xây dựng - 1998 [8] Võ Phán, Các phương pháp khảo sát trường thí nghiêm đất phịng, Nhà xuất Đại học quốc gia Tp Hồ Chí Minh - 2012 [9] Cao Văn Chí - Trịnh Văn Cương - 2003 - Cơ học Đất - Nhà xuất Xây dựng 2003 [10] Phan Trường Phiệt (1976), Tính tốn loại cơng trình thủy lợi theo trạng thái giới hạn - Nhà xuất Nông thôn -1976 78 ... khác sức chịu tải cọc tính tốn sức chịu tải cọc ngồi thực tế Nhiệm vụ đề tài: Phân tích phương pháp tính tốn sức chịu tải cọc, phân tích hồ sơ thiết kế móng cọc cơng trình bệnh viện Đa khoa Sóc Trăng, ... 2.4: Đường Q-s S-logt thí nghiệm nén tĩnh cọc .51 Hình 2.5: Đường v-Q thí nghiệm nén tĩnh cọc 52 Hình 2.6: Sơ đồ chọn sức chịu tải cho cọc theo thí nghiệm nén tĩnh cọc .52 Hình 2.7:... L - chiều dài cọc, r - bán kính cạnh cọc 1.1.3.2 Sức chịu tải cọc theo đất a/ Sức chịu tải cọc theo tiêu học đất - Sức chịu tải cực hạn cọc: Sức chịu tải cực hạn cọc Qu gồm tổng sức chống cắt