NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG THÍ NGHIỆM SỨC CHỊU TẢI CỌC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT TP HCM
KHOA XÂY DỰNG VÀ CƠ HỌC ỨNG DỤNG

ĐỀ TÀI :

CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU
TẢI CỌC


NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG

NHÓM 8
GVHD: TS. TRẦN VĂN TIẾNG

THÀNH VIÊN:
1. PHẠM XUÂN TRANG
2. PHAN TRƯỜNG SƠN
3. HUỲNH KHA
4. HUỲNH KHẮC KA
5. PHAN THANH PHONG

KHOA XÂY DỰNG VÀ CƠ HỌC ỨNG DỤNG

2


MỤC LỤC

2I

Click

MỞ ĐẦU
to add Title

1
II

Click to add Title
CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

2
III

Click to add Title
ĐÁNH GIÁ CÁC PHƯƠNG PHÁP

I2V

Click
to add
TitleTRÌNH THỰC TẾ
VÍ DỤ
CÔNG

V4
3


I. MỞ ĐẦU
 Hiện nay có nhiều phương pháp xác định sức chịu tải của cọc :
 Lý thuyết :

+ Phương pháp thống kê
+ Phương pháp cường độ đất nền
+ Phương pháp SPT
+ Phương pháp CPT…

 Thí nghiệm:
+ Phương pháp nén thử tĩnh
+ Phương pháp thử động biến dang lớn PDA
+ Phương pháp OSTERBERG…

 Tuy nhiên khi thiết kế thì người kỹ sư thường tính toán theo các công thức theo lý thuyết nên cho kết quả chưa đúng
với thực tế.


II. CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
1. PHƯƠNG PHÁP NÉN THỬ TĨNH.
1.1 GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP.



Cơ sở : xem xét ứng xử của cọc (độ lún) trong điều kiện cọc làm việc như thực tế dưới tải trọng
công trình nhằm mục đích chính là xác định độ tin cậy của cọc ở tải trọng thiết kế, xác định tải trọng
giới hạn của cọc, hoặc kiểm tra cường độ vật liệu của cọc với hệ số an toàn xác định bởi thiết kế.



Mục đích : Dùng để xác định sức chịu tải của cọc và thiết lập biểu đồ quan hệ tải trọng biến dạng.


II. CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

1. PHƯƠNG PHÁP NÉN THỬ TĨNH.
1.1 GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP.


II. CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
1. PHƯƠNG PHÁP NÉN THỬ TĨNH.
1.1 GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP.


II. CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
1. PHƯƠNG PHÁP NÉN THỬ TĨNH.
1.1 GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP.


II. CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
1. PHƯƠNG PHÁP NÉN THỬ TĨNH.
1.1 GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP.


II. CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
1. PHƯƠNG PHÁP NÉN THỬ TĨNH.
1.2 QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM.
1.2.1 THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM.

 Hệ gia tải : kích, bơm và hệ thống thủy lực.
 Hệ đo đạc quan trắc : dụng cụ, thiết bị đo tải trọng chuyển vị, máy thủy chuẩn kỹ thuật, dầm chuẩn và dụng
cụ kẹp đầu cọc

 Tấm đệm đầu cọc và đầu kích.

II. CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
1. PHƯƠNG PHÁP NÉN THỬ TĨNH.
1.2 QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM.
1.2.2 CHUẨN BỊ THÍ NGHIỆM.

1. Gia công đầu cọc và đặt hệ kích
2. Cắt tẩy đầu cọc đến phần bê tông đặc chắc, tạo phẳng bề mặt
3. Lắp đặt hệ kích và căn chỉnh
4. Gia cố nền và lắp đặt gối đỡ, dàn tải trọng
5. Lắp đặt dầm chính, dầm phụ, lắp đặt đối trọng
6. Lắp đặt hệ đồng hồ đo chuyển vị, lắp đặt máy trắc đạc (nếu có yêu cầu)
7. Lắp đặt hệ bơm, đồng hồ thuỷ lực
8. Gia tải theo quy trình và ghi chép số liệu hiện trường


II. CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
1. PHƯƠNG PHÁP NÉN THỬ TĨNH.
1.2 QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM.
1.2.2 QUY TRÌNH GIA TẢI.

-

Gia tải từng cấp :
+ Gia tải trước 5% và giảm về 0
+ Mỗi cấp gia tải lấy 10%, 15%, hoặc 20% và không
lớn hơn 25%

-

Gia tải theo chu kỳ :
+ chu kỳ 1 : gia tải đến tải trọng quy định (thường 100%)
và giảm tải về 0
+ chu kỳ 2 : gia tải lại đến cấp tải trọng cuối cùng của chu
kỳ 1, và tiếp tục gia tải từng cấp…


II. CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
1. PHƯƠNG PHÁP NÉN THỬ TĨNH.
1.2 QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM.
1.2.2 QUY TRÌNH GIA TẢI.


II. CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
1. PHƯƠNG PHÁP NÉN THỬ TĨNH.
1.3 XỬ LÝ KẾT QUẢ.

Phương pháp đồ thị dựa vào đường cong quan hệ tải trọng - chuyển vị:
- Trường hợp đường cong biến đổi nhanh, thể hiện rõ tại đó độ dốc thay đổi đột ngột (xuất hiện điểm uốn
trên đồ thị), sức chịu tải giới hạn bằng tải trọng tương ứng với điểm đường cong bắt đầu biến đổi độ dốc.
- Nếu đường cong biến đổi chậm, khó hoặc không thể xác định chính xác điểm uốn thì căn cứ vào cách
gia tải và quy trình thí nghiệm để chọn phương pháp hợp lý xác định sức chịu tải giới hạn


II. CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
1. PHƯƠNG PHÁP NÉN THỬ TĨNH.
1.4 ƯU NHƯỢC ĐIỂM

 Ưu điểm :
 Thiết bị đơn giản, không cần thiết bị hiện đại

 Phương pháp đơn giản, dễ dàng thực hiên không cân chuyên gia kỹ thuật cao.
 Cho kết quả chính xác
 Nhược điểm :
 Mặt bằng rộng lớn
 Đối trọng lớn
 Khó thực hiện dưới nước
 Tốn nhiều thời gian


II. CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
2. BIẾN ĐỘNG BIẾN DẠNG LỚN PDA.
2.1 CƠ SỞ CỦA PHƯƠNG PHÁP.



Nguyên lý : dựa trên nguyên lý thuyết truyền sóng ứng suất trong bài toán va chạm của cọc, với đầu vào
là các số liệu đo gia tốc và biến dạng thân cọc dưới tác dụng của quả búa. Các đặc trưng động theo Smith
là đo sóng của lực và sóng vận tốc (tích phân gia tốc) rồi tiến hành phân tích thời gian thực đối với hình
sống (bằng các phép tính lặp) dựa trên lý thuyết truyền sóng ứng suất thanh
cứng và liên tục do va chạm dọc trục tại đầu cọc gây ra.



Cơ sở :
+ Phương trình truyền sóng trong cọc
+ Phương pháp case
+ Mô hình hệ búa - cọc - đất của Smith
+ Phần mềm CAPWAPC
+ Hệ thống thiết bị phân tích đóng cọc PDA

II. CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
2. BIẾN ĐỘNG BIẾN DẠNG LỚN PDA.
2.1 CƠ SỞ CỦA PHƯƠNG PHÁP.

-

Phương pháp thí nghiệm: đo được năng lượng của búa và thông số cọc trong quá trình đóng cọc là thiết bị PDA.
Thiết bị này kết hợp với đầu đo gia tốc và đầu đo biến dạng được phát triển để thực hiện phân tích theo phương
pháp CASE, dễ dàng đưa ra ngay lập tức một số đại lượng sau mỗi nhát búa: 
     •    Sức chịu tải theo phương pháp CASE
     •    Năng lượng lớn nhất
     •    Sức nén lớn nhất và lực kéo trong quá trình đóng cọc
     •    Hệ số đồng nhất của cọc


II. CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
2. BIẾN ĐỘNG BIẾN DẠNG LỚN PDA.
2.2 PHẦN MỀM.
2.2.1. Phần mềm CAPWAP
Phân tích dựa trên các số liệu đo của lực và vận tốc rồi mô hình hoá cọc như là
một chuỗi các đoạn nhỏ để tính toán sức kháng của đất nền xung quanh dọc
theo thân cọc và tại mũi cọc.
Tính chính xác hệ số giảm chấn jc giúp cho việc hiệu chỉnh kết
quả thí nghiệm PDA theo CASE.
Ngoài ra chương trình còn cho phép xây dựng biểu đồ tương quan Lực - Biến
dạng giống như biểu đồ nén tĩnh.
Dùng phương pháp phần tử hữu hạn để giải bài toán búa - cọc - đất, cọc được
chia làm nhiều phân đoạn, sức cản đất sử dụng mô hình của Smith.

-


II. CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
2. BIẾN ĐỘNG BIẾN DẠNG LỚN PDA.
2.2 PHẦN MỀM.
2.2.1. Phần mềm PDAPC
- PDAPC là phần mềm giúp chuyển số liệu từ máy tính chính sang máy tính, cho phép xử lý, tính toán và in kết quả theo
nhiều yêu cầu khác nhau.
2.2.2 Thiết bị
- Có thể dùng búa hơi, búa Diesel có trọng lượng bằng 1 -2% sức chịu
tải cọc, cấu tạo của thiết bị phân tích búa đập – PDA sử dụng trong phương pháp thử động biến dạng lớn bao gồm:
+ Đầu đo ứng suất (2 đầu đo)
+ Máy tính điện tử có gắn bộ biến đổi số liệu


II. CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
2. BIẾN ĐỘNG BIẾN DẠNG LỚN PDA.
2.3. QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM
1. Các cọc thí nghiệm là các cọc đã đóng (khoan) tới độ sâu thiết kế.
2. Đầu đo gia tốc và 2 đầu đo biến dạng được gắn vào 2 bên đối diện thân cọc bằng tắckê với khoảng cách từ 1.5D-2D
(tính từ đầu cọc).
3. Các đầu đo này được nối với thiết bị PDA model PAX bằng các cáp và giắc nối
4. Tín hiệu được ghi sau mỗi nhát búa và kết thúc khi thu được tín hiệu chuẩn.


II. CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
2. BIẾN ĐỘNG BIẾN DẠNG LỚN PDA.
2.3. QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM

II. CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
2. BIẾN ĐỘNG BIẾN DẠNG LỚN PDA.
2.3. QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM


II. CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
2. BIẾN ĐỘNG BIẾN DẠNG LỚN PDA.
2.3. KẾT QUẢ ĐO ĐƯỢC

 Sức chịu tải của cọc: sức chịu tải của cọc tại từng nhát búa đập, sức chịu tải của cọc tại từng cao độ ngập đất của
cọc, ma sát thành bên và sức kháng của mũi cọc.

 Ứng suất trong cọc: ứng suất nén lớn nhất, ứng suất kéo lớn nhất và ứng suất nén tại mũi cọc.
 Sự hoạt động của búa: năng lực truyền lớn nhất của búa lên đầu cọc, lực tác dụng lớn nhất lên đầu cọc, độ lệch tâm
giữa búa và cọc, hiệu suất hoạt động của búa, tổng số nhát búa, số nhát búa trong 1 phút và chiều cao rơi búa hoặc
độ nảy của phần va đập.

 Tính nguyên dạng hoặc hư hỏng của cọc: xác định mức độ hoặc vị trí hư hỏng của cọc.


II. CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
2. BIẾN ĐỘNG BIẾN DẠNG LỚN PDA.
2.3. ƯU NHƯỢC ĐIỂM

 Ưu điểm :
 Thời gian thực hiện nhanh
 Thực hiện được nhiều cọc trong ngày
 Ít gây ảnh hưởng đến hoạt động ở công trường
 Đánh giá được cường đọ và đọ đòng nhất của bê tông

 Thực hiên đươc tren cạn lãn dưới nước
 Nhươc điểm :
 Gây ồn ào, chấn động công trình lân cận
 Thiết bị máy móc hiện đại
 Kết quả không chính xac bằng nén thử tĩnh


II. CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM
3. THỬ TẢI TĨNH BẰNG HỘP TẢI TRỌNG OSTERBERG
3.1 GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP

 Phương pháp OSTERBERG là phương pháp thử tải tĩnh, vì thế tải trọng thử sẽ phản ánh trực tiếp trạng thái
chịu lực của cọc trong mỗi bước thử. Tải trọng tĩnh dùng để thử được tạo ra bởi hộp tải (The Osterberg Cell) đặt sẵn
trong cọc khi thi công.

 Hộp tải thực chất là một bộ kích thủy lực hoạt động nhờ áp lực của bơm thủy lực đặt trên mặt đất truyền theo ống
dẫn vào trong hộp tải. Hộp tải hoạt động theo 2 chiều đối nhau : đẩy phần cọc trên hộp tải lên trên phá sức kháng cắt
của đất nền quanh thân cọc của phần cọc này; đẩy phần cọc dưới hộp tải xuống dưới phá sức kháng nén của đất nền
dưới mũi cọc cùng với sức kháng cắt của đất nền quanh thân cọc của phần cọc này