Tổng hợp tìm hiểu sức chịu tải của cọc

Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007

TỔNG HP CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH
SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC
Tác giả: Nguyễn Trần Bích Ngọc
Bùi Quốc Khải – X03A3
Bùi Hải Minh – X03A3
Nguyễn Quốc Trung – X03A3
CH
NG 1 : Phân tích đánh giá s c ch u t i c a c c theo lý thuy t
I.Theo đ b n c a v t li u
C c đ c tính nh thanh b nén trung tâm b i l c d c tr c (Ngồi ra, c c BTCT đ c ki m tra theo
s t o v t n t do tr ng l ng b n thân khi c u l p)
1.C c BTCT hình l ng tr ch t o s n ti t di n đ c, ch u nén
PV = ϕ (Rb Fb + Ra Fa )
(1)
2.C c ng ch u nén
ltt
< 12 : PV = ϕ (Rb Fb + Ra Fa + 2.5 Rax Fax )
(2)
d
ltt
> 12 : khơng ch u nh h ng c a c t xo n, tính theo (1): PV = ϕ (Rb Fb + Ra Fa )
d
3.C c nh i ch u nén:
PV = ϕ (m1 m2 Rb Fb + Ra Fa )
(3)
m1- H s đi u ki n làm vi c, đ i v i c c đ c nh i bêtơng qua ng d ch chuy n th ng đ ng
m1 = 0.85
m2- H s đi u ki n làm vi c, k đ n nh h ng c a ph ng pháp thi cơng c c
Khi thi cơng trong đ t sét v i ch s ch y/ s t cho phép khoan l và nh i bêtơng khơng c n ng

ch ng vách trong th i gian thi cơng m c n c ng m th p h n m i c c m2 = 1.0
Thi cơng trong các lo i đ t c n ph i dùng ng ch ng vách và n c ng m khơng xu t hi n trong l
(nh i bêtơng khơ) m2 = 0.9
Thi cơng trong các lo i đ t c n dùng ng ch ng vách và đ bêtơng d ng phù huy n sét m2 = 0.7

II.Theo c

ng đ đ t n n

A.Theo ch tiêu c lý c a đ t n n
n

P = Km( R tc F + u ∑ f i tc l i )
i =1

k và m: H s đ ng nh t c a đ t và h s đi u ki n làm vi c; đ i v i c c dúc s n thì km=0.7,
đ i v i c c ng và c c nh i thì km=0.5
Rtc- c ng đ tiêu chuu n c a đ t n n mp m i c c, l y theo b ng sau. i v i c c đóng
đúc s n m i t a trên đá, đ t hòn l n có cát l p l r ng thì l y Rtc=2000t/m2.
sâu
trung
bình
c a
l p
đ t(m)
1
2
3
4
5

Ma sát bên c a c c, ftc, T/m2
c a đ t cát ch t v a
thơ và thơ v a

Mn

B i

C a đ t sét v i ch s s t IL b
0.2
3.5
4.2
4.8
5.3
5.6

0.3
2.3
3
3.5
3.8
4

0.4
1.5
2.1
2.5
2.7
2.9

0.5
1.2
1.7
2
2.2
2.4

0.6
0.5
1.2
1.1
1.6
1.7

ng

0.7
0.4
0.7
0.8
0.9
1

0.8
0.4
0.5
0.7
0.8
0.8

0.9
0.3
0.4
0.6
0.7
0.7

1
0.2
0.4
0.5
0.5
0.6

149




6
8
10
15
20
25
30
35

5.8

6.2
6.5
7.2
7.9
8.6
9.3
10

C

4.2
4.4
4.6
5.1
5.6
6.1
6.6
7

3.1
3.3
3.4
3.8
4.1
4.4
4.7
5

2.5
2.6

2.7
2.8
3
3.2
3.4
3.6

1.8
1.9
1.9
2
2
2
2.1
2.2

1
1
1
1.1
1.2
1.2
1.2
1.3

ng đ tiêu chu n Rtc c a đ t n n
C

d

Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007
0.8 0.7 0.6
0.8 0.7 0.6
0.8 0.7 0.6
0.8 0.7 0.6
0.8 0.7 0.6
0.8 0.7 0.6
0.9 0.8 0.7
0.9 0.8 0.7

im ic c

ng đ tiêu chu n Rtc (t/m2) c a đ t cát
có d ch t trung bình

chi u
sâu
đóng
c ck
t m t
đ t

cát s i
<0

0.1

3

750/700

650/400

300

290/200

4

830

660/510

380

5

880

670/620

7
10
15
20
25
30
35

970

1050
1170
1260
1340
1420
1500

690
730
750
820
880
940
1000

cát to

-

cát v a

cát nh

cát b i

-

0.5

0.6

180/120

120/100

60

300/250

190/160

125

70

400

310/280

200

123

80

430
500
460
620
680

740
800

330
350
400
450
500
550
600

220
240
280
310
340
370
400

140
150
160
170
180
190
200

85
90
100

110
120
130
140

c a đ t sét có ch s s t B
0.2
0.3
0.4

B.Theo k t qu thí nghi m trong phòng
1.C c ch ng: Pđ = mRF
(4)
Trong đó:
m- h s đi u ki n làm vi c c a c c trong đ t m=1
F- di n tích ti t di n ngang c a chân c c
R- c ng đ tính tốn c a đ t đá d i m i c c ch ng.
i v i c c có m i t lên đá c ng, đ t hòn to (nh cu i, s i, d m, s n) l n cát, và khi t lên đ t lo i
sét tr ng thái c ng (tr đ t hồng th và đ t có tính tr ng n ) R=200000KPa
i v i c c nh i, có đ bêtơng lòng ng, đ c ngàm vào đá c ng nh h n 0.5m thì xác đ nh theo
cơng th c sau:
⎞
R ⎛h
R = n ⎜⎜ n + 1.5 ⎟⎟
K đ ⎝ hd
⎠
Trong đó:
Rn: tr s tiêu chu n c a c ng đ ch u nén t m th i m t tr c c a m u đá khi nén trong đi u ki n
bão hòa n c.
Kđ: h s an tồn đ i v i đ t l y Kđ = 1.4

hn: đ sâu tính tốn ngàm c c vào đá
dn: đ ng kính ngồi c a ph n c c ngàm vào đá.
i v i c c ng t lên b m t đá c ng mà m t đá đ c ph b i m t l p đ t khơng xói l có chi u
dày khơng nh h n 3 l n đ ng kính c c ng, xác đ nh theo cơng th c:
R
R= n
Kđ
150




Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007

2.C c ma sát (c c treo):
a)Theo ph ng pháp th ng kê:
n
⎛
⎞
Pđ = m⎜ m R RF + U ∑ m fi f i l i ⎟
(5)
i =1
⎝
⎠
m- h s đi u ki n làm vi c c a c c trong đ t
i v i c c đóng ti t di n vng đ c ho c r ng, c c nh i, c c ng đ ng kính d ≤ 0.8m (lo i c c
th nh t) m=1
i v i c c nh i, c c ng có d > 0.8m và c c khoan nh i đ ng kính l n (lo i c c th hai)
Khi m i c c t lên l p đ t sét ph v i m c đ bão hòa n c Sc < 0.85 và trên đ t hồng th m = 0.8
Trong các tr ng h p khác m = 1.0

mR, mf- h s đi u ki n làm vi c c a đ t, chúng k đ n nh h ng c a ph ng pháp thi cơng c c đ i
v i c ng đ tính tốn c a đ t d i chân c c và xung quanh c c.
i v i lo i c c th nh t: mR và mf : tra b ng 5.4
i v i lo i c c th hai: mf tra b ng 5.6 và mR = 1
Lo i có m r ng chân đ b ng ph ng pháp n mìn mR = 1.3
C c có b u m r ng mà bêtơng b u đ d i n c mR = 0.9
F- di n tích ti t di n ngang m i c c
li- chi u dày c a l p đ t th i ti p xúc v i c c
U- chu vi ti t di n ngang c c, c c nh i thì l y b ng chu vi ti t di n l khoan ho c ng thi t b
fi- c ng đ tính tốn c a ma sát thành l p i v i b m t xung quanh c c (KPa) tra b ng 5.3
R- c ng đ tính tốn c a đ t d i m i c c (KPa)
i v i c c th nh t: tra b ng 5.2
i v i c c th hai:
C c nh i t o l b ng cách đóng ng thi t b có m i b t b ng nút bêtơng mà nút đó đ l i trong đ t
khi đ bêtơng và rút ng lên, c c nh i d p, rung thi cơng b ng cách khoan l ho c đóng ng thi t b
b ng ng có m i vát nh n mà trên ng này có g n máy rung th ng dùng đ h c c: tra b ng 5.3
C.Xác đ nh theo s c ch u t i c a c c theo k t qu xun
1. Theo k t qu xun t nh
• Theo 20TCN 21-86: K t qu là s c c n m i và t ng ma sát thành tr riêng c a s c ch u t i gi i
h n t i đi m xun
P = β 1 q c F + Uhβ 2 f Z
qc- s c c n trung bình m i xun trong kho ng 1d phía trên và 4d phía d i m i c c
fZ- tr s trung bình c a ma sát thành đ n v đ t xung quanh xun
1- h s tra b ng ph thu c lo i c c
2- h s tra b ng ph thu c qZ
Khi bi t ma sát thành đ n v và qc (s c c n m i cơn)
n

P = 0.5q c F + U ∑ β i f Zi hi

(6)

i =1

fZi: ma sát thành đ n v trung bình c a l p đ t th i lên m t xung quanh c a xun
i- h s tra b ng ph thu c đ sâu l p đ t và qc
S c ch u t i nén c a c c đóng và c c vít:
n

Px =

∑P
i =1

Z

(7)
nK đ
•
Theo 20TCN 112-84 và 20TCN 174-89 (theo tài li u Pháp) quy đ nh ch dùng s c c n m i
xun t nh đ tính s c ch u t i c a c c khi dùng b t c lo i xun t nh nào.
151




Kyỷ yeỏu Hoọi nghũ Sinh vieõn NCKH 2007

S c c n phỏ ho i c a c c ma sỏt:
n

P ' = Pm + Pxq = q c F + u q si hi

(8)

i =1

T i tr ng cho phộp tỏc d ng xu ng c c:
Theo 20 TCN 112-84 thỡ:
Pxq
P
Px = m +
3
2
Theo 20 TCN 174-89 thỡ:
Pxq
P
Px = m +
2ữ3 2
V i:
Pm i = qpF s c c n phỏ ho i c a t m i c c

(9)

(10)

n

Pxq = U q si hi - s c c n phỏ ho i c a t

ton b thnh c c

i =1

qp = kqc s c c n phỏ ho i c a t chõn c c
qc s c c n m i xuyờn trung bỡnh c a t trong ph m vi 3d phớa trờn v 3d phớa d
k h s ph thu c lo i t, lo i c c: tra b ng 5.9
ồ h s chuy n t s c c n m i xuyờn phỏ ho i sang s c c n m i c c phỏ ho i
q
q si = ci

i chõn c c

i

qci s c c n m i xuyờn trung bỡnh c a l p t th i, tra theo b ng qc ho c th qc c a k t qu
xuyờn t nh.
ng phỏp thi cụng c c v b m t c tớnh thnh c c:
i h s ph thu c lo i t, tr ng thỏi t, ph
tra b ng 5.9
2.Theo k t qu xuyờn tiờu chu n SPT
Theo Meyerhof 1976, s c ch u t i c a c c trong t r i (tớnh b ng KN):
(11)
P = mNF + n N Fs
m = 400 cho c c úng
m = 120 cho c c khoan nh i
N: s SPT c a t chõn c c; N : s SPT c a t trong ph m vi chi u di c c
n = 2 cho c c úng; n = 1 cho c c khoan nh i
F: di n tớch ti t di n ngang chõn c c; Fs: di n tớch m t xung quanh c c
T i tr ng cho phộp tỏc d ng xu ng c c:

P
(12)
P' =
K
V i K: h s an ton K = 4
D.S c ch u t i theo k t qu th t i tr ng ng
Theo 20 TCN 21-86 thỡ s c ch u t i c a c c P l:
Pghtc
P=m
K
Trong ú:
m- h s i u ki n lm vi c m=1
K- h s an ton i v i t
S l ng c c th <6 K = 1

(13)

152




Kyỷ yeỏu Hoọi nghũ Sinh vieõn NCKH 2007

S l ng c c th 6 th ng kờ
Pghtc - tr tiờu chu n c a s c ch u t i gi i h n c a c c
S l

ng c c th <6 Pghtc = Pgh min

S l ng c c th 6 th ng kờ
A. S c ch u t i theo k t qu th t i tr ng t nh:
Sau khi h c c n sõu thi t k , th i gian cho t n n ph c h i
i v i t cỏt 3 ngy
i v i t sột 6 ngy
ồ ch t t i xỏc nh s c ch u t i, chi u di th c t c a c c
S l ng c c th 0.5%, c th :
2 c c khi s l ng c c 50 c c
3 c c khi s l ng c c 100 c c
V trớ c c th t i: do ng i thi t k ch nh ( i di n cho ton b khu v c v

n i cú t i tr ng l n)

III.Theo thớ nghi m hi n tr ng
A.D a vo k t qu thớ nghi m t i tr ng t nh hi n tr ng
So v i cỏc ph ng phỏp khỏc, ph ng phỏp xỏc nh s c ch u t i c a c c d a vo k t qu thớ
nghi m t i tr ng t nh hi n tr ng l chớnh xỏc nh t, b i vỡ i u ki n lm vi c c a c c lỳc thớ
nghi m t ng t nh khi ch u t i tr ng th c c a cụng trỡnh. Theo kinh nghi m thỡ s l ng c c thớ
nghi m khụng nh h n 2 c c, cũn i v i cụng trỡnh cú c c nh i thỡ s l ng thớ nghi m l y b ng
2% t ng s c c thi t k trong múng v khụng ớt h n 2 c c,
Thi t b thớ nghi m t i tr ng t nh bao g m h th ng ch t t i v truy n t i xu ng c c v cỏc
d ng c o bi n d ng.Hi n nay nhi u n c c ng nh
n c ta th ng dựng kớch th y l c k t h p
v i h th ng d m c ng v2 c c neo ho c ch t v t n ng t o ra t i tr ng tỏc d ng lờn c c thớ nghi m
kớch th y l c t trờn u c c. N ng l c c a kớch ph i l n h n t i tr ng phỏ ho i m ta d ki n cho
c c.
Trỡnh t thớ nhi m t i tr ng t nh nh sau:
1. úng c c n sõu d tớnh.
2.L p cỏc thi t b thớ nghi m v d ng c o lỳn
3.Ch t t i tr ng.

T i tr ng thớ nghi m c chia lm nhi u c p, m i c p cú giỏ tr vo kho ng
1 1
( ) t i tr ng gi i h n d nh thụng th ng m i c p t ng kho ng 1,25; 2.5; 5 ho c 10t. Giai
15 10
1 1
o n u m i c p t ng kho ng
c a t i tr ng gi i h n, giai o n sau t i tr ng t ng gi m d n
5 2 .5
1 1
v m i c p ch t ng kho ng
t i tr ng gi i h n d tớnh. Sau khi t t i tr ng tựy theo t n n

15 10
m c 5-20 phỳt l i ghi lỳn 1 l n cho t i khi ng ng lỳn m i thụi. Tiờu chu n ng ng lỳn c a c c
thớ nghi m i v i m i c p t i tr ng nh sau: lỳn kho ng 60 phỳt cu i cựng ( i v i t cỏt) v
trong kho ng 120 phỳt cu i cựng ( i v i t sột) khụng v t quỏ 0,1mm. Sau m i giai o n, i
cho ng ng lỳn r i t t i tr ng k ti p v c lm nh v y t i t i tr ng phỏ ho i. N u th a món 1
trong nh ng i u ki n d i õy thỡ coi nh l t t i t i tr ng phỏ ho i
a)
lỳn t ng c ng c a c c v t quỏ 40 mm v lỳn c a giai o n sau l n h n ho c
b ng 5 l n lỳn giai o n tr c.
b) M c dự lỳn giai o n sau m i ch quỏ 2 l n lỳn c a giai o n tr c, nh ng qua 1
ngy 1 ờm v n ti p t c lỳn.
D t i tr ng .
Sau khi ó t t i t i tr ng phỏ ho i, mu n nghiờn c u bi n d ng n h i c a t ta d t i tr ng.M i
c p d t i tr ng b ng 2 l n c p t ng t i tr ng. N u c p t ng t i tr ng l s l thỡ c p d t i u tiờn
153

Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007

b ng 3 l n c p t ng t i tr ng cu i cùng. Sau khi d t i tr ng c n ghi k t qu d ng c đo: hai l n đ u
c cách 15 phút ghi. R i sau đó thêm đ 1 đ n 3 l n nh ng c cách 30 phút đ c 1 l n, sau đó có th
d t i tr ng c p sau.
V đ ng quan h gi a đ lún và t i tr ng đ xác đ nh t i tr ng phá ho i. T đó xác đ nh t i tính
tốn c a c c.
S c ch u t i c a c c tính theo cơng th c
P=k.m.Ptc
K: h s đ ng nh t c a đ t n n l y 0.8
m: h s đi u ki n làm vi c b ng 1
Ptc: s c ch u t i tiêu chu n c a c c l y b ng t i tr ng gi i h n Pgh xác đ nh trên bi u đ quan h
gi a đ lún và t i tr ng khi thí nghi m c c.
CHƯƠNG 2
PHÂN TÍCH Đ C ĐIỂM CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA
CỌC TỪ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH DỌC TRỤC TẠI HIỆN TRƯỜNG
1. Tính sức chòu tải của cọc theo kết quả nén tónh dọc trục
Cho đến nay việc xác đònh sức chòu tải của cọc từ thí nghiệm nén tónh dọc trục vẫn là
phương pháp đáng tin cậy nhất và là phương án bặt buộc trong qui phạm của nhiều nước. Thí
nghiệm này cho phép kiểm nghiệm lại các phương pháp tính toán sức chòu t i theo lý thuyết cho
cọc và để chọn giá trò chòu tải chính xác của cọc.
Thiết bò thí nghiệm bao gồm:
- Các bộ phận tạo điểm tựa như đối trọng hoặc neo và các cọc xung quanh cọc thử. Thông
thư ng đối trọng là các khối bêtông đúc sẵn.
- Bộ phận tạo lực nén như kích và các tấm cứng làm điểm tựa.
- Các thiết bò đo lực tác động và đo chuyển vò của cọc.
Phương pháp thí nghiệm: là tăng tải từng cấp lên cọc thử và đo độ lún ổn đònh tương ứng
tới lúc đạt giá trò cực hạn của tải tác động, giá trò này chính là sức chòu tải cực hạn của cọc Qu.
Phương pháp thí nghiệm bằng tải trọng tónh nén dọc trục cho trò số xác đònh thực nhất khả

năng mang tải của cọc vì nó phù hợp với mô hình làm việc cọc-đất nền. Vì thế đối với hầøu hết
các công trình có sử dụng móng cọc nhất thiết phải tiến hành thí nghiệm thử tónh tải vì:
+ Nếu việc thí nghiệm tiến hành trong giai đoạn thiết kế cơ sở thì kết quả thí nghiệm sẽ
được lấy làm sức chòu tải của cọc trong hồ sơ thiết kế kỹ thuật.
+ Nếu móng cọc được thiết kế trước khi thí nghiệm thì kết quả thí nghiệm được dùng để
kiểm tra và chỉnh sửa lại thiết kế. Nếu thí nghiệm cho kết quả sức chòu tải tính toán của cọc nhỏ
hơn giá trò tính toán trong thiết kế thì bắt buộc phải tăng số lượng cọc trong móng, tăng chiều dài
của cọc hoặc tăng tiết diện của cọc. Nếu thí nghiệm cho kết quả sức chòu tải tính toán của cọc
lớn hơn trò số đã dùng trong thiết kế thì giải quyết theo hướng ngược lại.
+ Với một số công trình lớn và quan trọng thì phương pháp thí nghiệm này còn được dùng
trong quá trình thi công cọc đại trà, mục đích là để kiểm tra khả năng mang tải của từng cọc đơn
trong nhóm cọc, qua đó có thể bổ sung thêm cọc nếu cần thiết.
1.1. Qui trình thí nghiệm
Hiện nay có rất nhiều qui trình gia tải khác nhau như: gia tải với thời gian không đổi,
phương pháp gia tải nhanh, phương pháp gia tải với số gia chuyển vò không đổi, phương pháp gia
tải với tốc độ chuyển vò không đổi, …
154




Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007

1.1.1. Phương pháp gia tải nhanh
Bao gồm các bước chính sau đây:
+ Tải trọng tác dụng lên cọc được tăng theo 20 bước và tăng tới 300% tải trọng thiết kế.
+ Giữ mỗi nấc tải trọng này trong 5 phút và cứ 2,5 phút lại đọc số liệu 1 lần.
+ Dùng kích để bổ sung tải nhằm duy trì được mức tải thí nghiệm hoặc phải tăng bổ sung
để đạt đến mức tải thí nghiệm.
+ Sau khoảng 5 phút khi đã đạt được tải trọng thí nghiệm, tiến hành giảm tải chia làm 4

nấc bằng nhau và mỗi nấc duy trì 5 phút.
1.1.2 Phương pháp gia tải với tốc độ xuyên không đổi
Bao gồm các bước chính sau:
+ Tác dụng lực lên đầu cọc để có độ lún 1,25mm/phút
+ Lực tác dụng cần phải tạo ra tốc độ xuyên ghi được.
+ Thí nghiệm cần phải được tiến hành để có độ xuyên tổng cộng từ 50mm-75mm
Phương pháp thí nghiệm này nhanh và chi phí thấp, thời gian thí nghiệm chỉ từ 2 đến 3 giờ.
Phương pháp này chỉ có thể dùng cho cọc ma sát mà không dùng được cho cọc chống vì như vậy
đòi hỏi lực tác động phải rất lớn để xuyên tầng đất cứng.
1.1.3. Phương pháp gia tải chậm
Đây là qui trình được sử dụng phổ biến hiện nay ở Việt Nam, bao gồm các bước chính
sau:
+ Trước khi thí nghiệm cần phải có thời gian cho cọc nghỉ, thường từ 7-60 ngày tuỳ loại
đất nền nhằm tránh ảnh hưởng đến kết quả sức chòu tải của cọc, bởi hiện tượng xúc biến cho đất
thoát nước kém và hiện tượng chùng ứng suất cho đất thoát nước nhanh.
+ Trước khi thí nghiện chính thức cần gia tải trước nhằm kiểm tra hoạt động của thiết bò
thí nghiệm cũng như tạo ra mặt tiếp xúc tốt giữa đầu cọc và thiết bò. Gia tải trước bằng cách tác
dụng lên đầu cọc khoảng 5% tải trọng thiết kế, sau đó giảm tải về 0.
+ Thí nghiệm được thực hiện theo quy trình gia tải và giảm tải từng cấp, tính bằng % tải
trọng thiết kế, thường thì mỗi cấp tải bằng 25% tải trọng thiết kế. Cấp tải mới được tăng lên hoặc
giảm đi khi độ lún hoặc độ phục hồi đầu cọc đạt ổn đònh quy ước hoặc đủ thời gian theo quy đònh.
Quy trình gia tải giảm có thể 2 hoặc 3 chu kì, thường là theo 2 chu kì như sau:
+ Chu kì 1: Gia tải đến tải trọng qui đònh (thông thường đến 100% tải trọng thiết kế), sau
đó giảm tải về 0, mỗi cấp gia tải không được vượt quá 25% tải trọng thiết kế. Cấp tải mới chỉ
được tăng khi tốc độ lún đầu cọc đạt ổn đònh qui ước nhưng không quá 2 giờ. Giữ cấp tải lớn nhất
cho đến khi độ lún đầu cọc đạt ổn đònh quy ước hoặc 24 giờ. Sau thời gian duy trì yêu cầu lại
giảm tải từng nấc về 0.
+ Chu kì 2: Gia tải lại đến cấp tải cuối của chu kì thứ nhất, thời gian giữ tải mỗi cấp là 30
phút. Sau đó gia tải đến cấp tải cuối của chu kì thứ 2 (thông thường đến 200% tải trọng thiết kế).
Giữ cấp tải lớn nhất cho đến khi độ lún đầu cọc đạt ổn đònh quy ước hoặc 24 giờ, sau đó giảm tải

về 0.
Cọc được xem là ổn đònh quy ước nếu tốc độ chuyển vò đầu cọc đạt các giá trò sau:
+ Không quá 0,25mm/h đốùi với cọc chống vào lớp đất hòn lớn, đất cát hoặc đất sét từ dẻo
đến cứng.
+ Không quá 0,1mm/h đối với cọc ma sát trong đất sét dẻo mềm đến chảy.
Điều kiện ngừng gia tải và kết thúc thí nghiệm:
+ Tổng chuyển vò đầu cọc vượt quá 10% đường kính hay cạnh cọc có kể đến biến dạng
đàn hồi của cọc.
155




Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007

+ Dưới tác động của cấp tải trọng nào đó, độ lún của cọc lớn hơn hay bằng 5 độ lún dưới
tác động của cấp tải trước đó.
+ Dưới tác động của cấp tải trọng nào đó, độ lún của cọc lớn hơn 2 lần độ lún dưới tác
động của cấp tải trước đó, nhưng 24 giờ vẫn chưa đạt độ ổn đònh qui ước.
+ Vật liệu cọc bò phá hoại.
Đây được xem như là phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn trong quy phạm của nhiều nước và
được dùng phổ biến trong việc thí nghiệm hiện trường trước khi có quyết đònh cuối cùng về sức
chòu tải của cọc và thi công cọc đại trà, nhược điểm chính của phương pháp thí nghiệm này là tốn
nhiều thời gian và kinh phí.
1.2. Khai thác kết quả thí nghiệm
1.2.1. Xác đònh sức chòu tải giới hạn theo chuyển vò quy ước
Kết quả thí nghiệm nén tónh được khai thác theo 2 hướng :
+ Quan hệ tổng độ lún St- tải Q
+ Quan hệ độ lún thật (ròng) của cọc S=(St-Sc) -tảiQ
Theo đề nghò tiêu chuẩn TCXD190-1996 sức chòu tải cho phép của cọc từ thí nghiệm nén

tónh cọc có thể được xác đònh theo ba cách sau:
+ Tải trọng tương ứng với chuyển vò đầu cọc là 8mm, chia cho hệ số 1,25
+ Tải trọng tương ứng với chuyển vò đầu cọc bằng 10% bề rộng cọc.
+ Tải trọng lớn nhất có được trong quá trình thử cọc chia cho hệ số an toàn FS=1,2
Trong khi đó theo tiêu chuẩn TCXD269-2002 sức chòu tải cực hạn của cọc được xác đònh
như sau: trên đường cong quan hệ tải trọng - chuyển vò, sức chòu tải giới hạn Qu là tải trọng quy
ước ứng với chuyển vò giới hạn quy ước, mức chuyển vò giới hạn quy ước lại được đề nghò khác
nhau theo từng tác giả, cụ thể như bảng dưới đây:
Chuyển vò giới hạn
Điều kiện áp dụng
Tác giả đề nghò
10%D
Các loại cọc
Tiêu chuẩn Pháp DTU 13-2
Tiêu chuẩn Anh BS8004-86
Tiêu chuẩn Nhật JSF1811-93
2Smax
Qu ứng với 1/2Sgh
Brinch Hansen
Smax ứng với 0,9Q
Th Điển
2,5%D
Cọc khoan nhồi
DeBeer
(3%-6%)D
Cọc khoan nhồi chống
Trng Quốc
40-60mm
Cọc có L/D>80-100
40-60mm hoặc (PL/3AE)+20mm

2. Đặc điểm phương pháp xác đònh sức chòu tải của cọc bằng thí nghiệm nén tónh dọc trục
Việc xác đònh tải trọng cực hạn từ kết quả thí nghiệm nén tónh cọc tại hiện trường hiện
nay vẫn còn tồn tại nhiều vấn đề:
Sức chòu tải của cọc chưa được hiểu rõ, ví dụ trong TCVN190-1996 xem tải trọng tương
ứng chuyển vò đầu cọc là 8mm là tải trọng giới hạn đồng thời cũng xem chuyển vò đầu cọc bằng
10% chiều rộng cọc là tải trọng giới hạn. Trong khi đó theo tiêu chuẩn TCXD269-2002 xác đònh
sức chòu tải cực hạn của cọc Qu là tải trọng quy ước ứng với chuyển vò giới hạn quy ước, mà giới
hạn quy ước thì rất khác nhau tuỳ theo tiêu chuẩn được áp dụng.
Trong các phương pháp đánh giá sức chòu tải của cọc bằng đồ thò thì phương pháp của
Davisson được xem là hợp lý hơn cả.
Các bước xác đònh tải trọng phá hoại bằng phương pháp này gồm có
156




Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007

- Vẽ đường quan hệ tải trọng - chuyển vò
- Xác đònh chuyển vò đàn hồi theo công thức:
PL
Δ=
EA
Trong đó:
P: tải trọng tác dụng lên đầu cọc
L: chiều dài cọc
A: diện tích tiết diện cọc
E: mun đàn hồi của vật liệu làm cọc
Δ: chuyển vò của cọc
- Từ chuyển vò đàn hồi tính được vẽ đường chuyển vò đàn hồi, đường này sẽ đi qua gốc toạ độ

- Đường Davisson là đường song song với đường đàn hồi, cách đường đàn hồi một đoạn là:
3,8+B/20(mm) với B là đường kính hoặc cạnh cọc.
- Giao điểm của đường Davisson với đường tải trọng-chuyển vò là sức chòu tải giới hạn của cọc
- Phương pháp Davisson dễ dùng phù hợp với cả quy trình thí nghiệm nén tónh nhanh và chậm.

Chương 3
TỔNG HP, PHÂN TÍCH CÁC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI
CỦA CỌC VÀ SO SÁNH VỚI KẾT QUẢ THỬ TĨNH TẢI CỌC
1. Bảng thống kê số liện đòa chất
Công trình : cao ốc văn phòng WASECO-Tân Bình
Dùng cọc khoan nhồi loại cọc: đường kính D1000, chiều dài cọc 38,5m
Lớp
đất

Chiều sâu
(m)

Bề
dày
(m)

Tên đất

Chỉ số
sệt
(IL)

Dung
trọng
(γw)

g/cm3

Đất sét lẫn
bột, dẻo
cứng
Sét pha cát
lẫn sỏi sạn
nữa cứng
Cát mòn chặt
vừa
Đất sét lẫn
sỏi sạn, nữa
cứng
Cát mòn lẫn
bột chặt vừa
đất sét lẫn
bột trạng
thái cứng

0.22

0,09

Từ

đến

1

0.0

2.5

2.5

2

2.5

6.8

4.3

3

6.8

8.3

1.5

4

8.3

12

3.7

5

12

33.9

21.9

6

33.9

50

16.1

<0

<0

Góc
ma sát
( )
độ

Bề
dày
(m)

1.925

Lực
dính
(C)
KG/c
m2
0.173

9

9

1.975

0.31

16

30

1.984

0.032

31

25

2.007

0.42

15

30

1.932

0.027

26

14

2.05

0.674

16

40

157




Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007

2. Tính toán theo chỉ tiêu cơ lý
Sức chòu tải tiêu chuẩn của cọc:

n

Qtc = m(mr q p Ap + u ∑ m f f si li )
i =1

m=1
mr = 1
mf = 0,6
Lực chòu mũi : qp = 432 T/m2
Lực ma sát
Lớp
1
11
2
21
22
5.65
3
31
4
41
42
11.15
5
51
52
53
54
55
56

57
58
59
510
511
6
61
62

Phân lớp
1.25
3.5
2.3
7.55
9.30
1.7
13.0
15.0
17.0
19
21
23
25
27
29
31
32.95
34.9
37.2

Độ sâu
2.5
2.0
5.73
1.5
2.0
6.66
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
1.9
2.0
2.6

li
3.44
5.05
13.18
4.36
6.40
11.32
4.90
5.1

5.3
5.5
5.7
5.9
6.1
6.3
6.5
6.68
6.84
9.99
10
237.43

fsi lifsi
8.59
10.1
6.53
12.79
9.80
10.2
10.6
11
11.4
11.8
12.2
12.6
13
13.36
12.99
19.97

26

Sức chòu tải tiêu chuẩn (T) : 786,7
3. Tính toán theo chỉ tiêu cường độ
- Sức chòu tải cực hạn của cọc: Qu = Qs + Qp = Asfs + Apqp
Lực chòu mũi : qp = 1,3cNc + 'vpNq + 0,6γRpNγ
+ Nc = 13.6T
+ 'vp = 43.748 T/m2
+ Nq = 4.9T
+ γ = 1.05 T/m3
+ Nγ = 3.0
+ Rp = 0.5m
qp = 335.5 T/m2
Lực ma sát : fsi = (1-sin ) 'vtg i + ci
Lớp
Độ sâu
Li
γ'
'v
ci
i
fsi
1
1.3
2.5
1.93 2.406
1.73 9
2.051
2
4.7

4.3
1.98 9.059
3.1
16
4.982
3
7.6
1.5
0.98 14.043
0.32 31
4.412
4
10.2
3.7
1.01 16.644
4.2
15
7.5
5
23
21.9 0.93 28.712
0.27 26
8.135
6
36.2
4.6
1.05 41.333
6.74 16
15.325
158

Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007

lifi = 309,6 T/m2
Sức chòu tải cực hạn : 1236,1T
4. Tính toán theo kết quả xuyên tiêu chuẩn
Theo công thức Meyerhof:
Sức chòu tải cực hạn của cọc:
Qu = qpAp + fsAs
Sức chòu mũi: qp = 480 T/m2
Lực ma sát : lifsi = Ntbli = 34.41
Sức chòu tải cực hạn : 484,9T
5. Bảng tổng hợp kết quả thử tónh tải cọc
Cọc số 1: cọc D1000 dài 38,5m
Chu kì thí nghiệm
Tải thí nghiệm (T)
Thời gian thử
tải(ph)
Chu kì 1
0
0
100
60
200
60
300
60

400
60
500
30
chu kì 2
0
360
200
30
400
30
500
60
600
60
700
120
800
1440
600
30
400
30
200
30
0
360

Chuyển vò đầu cọc
0

0.64
1.49
2.21
2.95
2.31
0.56
1.6
2.73
3.76
5.3
7.95
28.44
28
27.26
26.06
24.02

Cọc số 2: Cọc D1000 dài 38,5m
hu kì thí nghiệm
Tải thí nghiệm (T) Thời gian thử tải(ph) Chuyển vò đầu cọc
Chu kì 1
0
0
0
100
60
0.42
200
60
1.07

300
60
1.96
400
60
3.29
500
30
2.71
chu kì 2
0
360
1.1
200
30
2.25
400
30
3.65
500
60
4.96
600
60
7.35
159

Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007

700
120
12.05
800
1440
52.97
600
30
52.51
400
30
51.49
200
30
50.1
0
360
47.28
Sức chòu tải cục hạn của cọc số 1: 800T
Sức chòu tải cực hạn của cọc số 2: 750T
Sức chòu tải tính toán trung bình: 775T
6. Nhận xét và so sánh các kết quả tính toán sức chòu tải
STT
Các phương pháp tính toán sức chòu tải cực Sức chòu tải cực hạn của cọc
hạn của cọc
(T)
1
Theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền

786,7
2
Theo chỉ tiêu cường độ đất nền
1236,1
3
Theo kết quả xuyên tiêu chuẩn
484,9
4
Theo kết quả nén tónh cọc tại hiện trường
775

160