Lựa chọn thông số hợp lý của cọc hyper mega phù hợp với địa chất thành phố đà nẵng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

LÊ TRUNG HƢNG

LỰA CHỌN THÔNG SỐ HỢP LÝ
CỦA CỌC HYPER MEGA PHÙ HỢP VỚI
ĐỊA CHẤT THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG

Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình

dân dụng và công nghiệp
Mã số : 60.58.02.08

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Đà Nẵng – Năm 2016


Công trình được hoàn thành tại
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Lê Khánh Toàn

Phản biện 1:

TS. Đặng Công Thuật

Phản biện 2:

TS. Phạm Mỹ

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp
thạc sĩ Kỹ thuật Xây dựng công trình dân dụng và công nghiệp họp
tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 06 tháng 08 năm 2016.

* Có thể tìm hiểu luận văn tại:
Trung tâm Thông tin - Học liệu, Đại học Đà Nẵng


1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Một vài năm tr lại đây, tại Việt N m đ cho ph p chuyển
gi o công nghệ và nghi n cứu ứng dụng thi t

, thi công một loại

cọc mới, cọc Hyper -Meg , một trong nh ng công nghệ cọc hiện đại
đ được công ty J p n Pile ứng dụng rộng r i tại Nhật Bản V c
bản, đây vẫn là phư ng án móng cọc m sát, sử dụng cọc b tông li
tâm dự ứng lực Tại thời điểm thi công hạ cọc, lỗ ho n được tạo r
nhờ thi t bị chuy n dụng được phun đầy v

xi măng hò trộn đ u

với đất theo tỉ lệ nhất định tùy thuộc vào cấu tạo đị chất n n và y u
cầu chịu tải củ cọc Cọc được hạ chìm xuống hố ho n, neo gi cố
định cho đ n hi v

xi măng đất xung qu nh đóng rắn hoàn toàn và

đạt được cường độ đảm bảo cho cọc có hả năng chịu tải trọng tr n
công trình truy n xuống
Cọc Hyper-Meg được ứng dụng cho móng củ các công trình
c o tầng Tại Nhật bản, người t đ ứng dụng cho công trình tr n
tầng, chi u sâu hạ cọc tr n

m, đường

nh cọc có thể đạt đ n

Cọc Hyper-Meg đ và đ ng được triển h i
ph

các tỉnh ph

m

Bắc và

N m củ Việt N m Tại Đà Nẵng, Cọc Hyper-Meg cũng đ

được ứng dụng cho h i công trình: công trình hu căn hộ c o cấp Home tr n đường L Thường Kiệt với

tầng

Nghi n cứu ứng xử củ cọc, xác định các thông số hợp l củ
cọc như: đường

nh, chi u dài, tỉ lệ v

xi măng đất,

phù hợp với

đi u iện đị chất tại Việt N m, mà cụ thể là đi u iện đị chất tại
thành phố Đà Nẵng nh m gi p cho chủ đầu tư, các đ n vị tư vấn
thi t

có cái nhìn t ng qu n v cọc Hyper-Meg , t đó quy t định

lự chọn phư ng án móng cọc hợp l cho công trình, là đ tài có t nh


2

thi t thực, m ng nghĩ

ho học và thực tiễn

2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài
- Nghi n cứu ứng xử củ cọc Hyper-Meg

hi chịu tải trọng t

tr n công trình truy n xuống;
- Nghi n cứu ứng xử củ cọc Hyper-Meg
thông số: Đường

hi th y đ i các

nh cọc xi măng đất tư ng ứng với cọc b tông ly

tâm; hệ số m rộng mũi cọc; Hệ số m sát  gi

cọc và n n đất;

chi u dài cọc m rộng; Chi u dày và cường độ háng n n củ v

xi

măng đất đối với sức chịu tải củ cọc nh m lự chọn hợp l các
thông số này trong thi t

.

3. Đối tƣ ng ph m vi nghiên cứu
-

t

c u Cọc Hyper - Mega.
v

cứu: Nghi n cứu cọc Hyper - Meg giới hạn

trong đi u iện đị chất củ một công trình cụ thể tại thành phố Đà
Nẵng
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Nghi n cứu l thuy t: Tìm hiểu các tài liệu, các mô hình t nh

toán cọc Hyper - Meg và các tài liệu chuy n hảo;
- Nghi n cứu ứng dụng phần m m chuy n dụng để hảo sát
ứng xử củ cọc Hyper-Mega.
- Áp dụng t nh toán tr n công trình thực
5. Cấu tr c luận văn
M đầu:
Chư ng : T ng qu n v thi t

và thi công cọc Hyper-Mega

Chư ng : C s l thuy t t nh toán cọc Hyper-Mega
Chư ng : Lự chọn thông số hợp l củ cọc Hyper-Mega
K t luận và i n nghị
Tài liệu th m hảo


3

CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG
CỌC HYPER-MEGA
1.1. TỔNG QUAN VỀ CỌC HYPER-MEGA
1.1.1. Tổng quan về cọc bê tông ly tâm dự ứng lực
Cọc b tông ly tâm ứng suất trước với công nghệ ch tạo t
Nhật Bản Cọc Hyper-Meg đ và đ ng được triển h i
ph

Bắc và ph

N m

các tỉnh

nước t và dần th y th cho cọc vuông ti t

diện đặc hông ứng suất trước truy n thống vì nh ng ưu điểm vượt
trội củ nó như: giảm trọng lượng b tông, giảm được tối đ lượng
cốt th p mà vẫn đảm bảo hả năng chịu lực củ cọc, chịu tải trọng
tốt, t nứt, hả năng chống thấm và chống ăn mòn cốt th p tốt, dễ thi
công Tại Đà Nẵng, Cọc Hyper-Meg cũng đ được ứng dụng cho
h i công trình: Khu căn hộ c o cấp -Home tr n đường L Thường
Kiệt với
với

tầng; dự án Bệnh viện

- Bộ Công n, Quận S n Trà

tầng
1.1.2. Ƣu điểm cọc bê tông ly tâm ứng suất trƣớc
Giảm ti t diện cọc và tăng sức chịu tải củ cọc theo vật liệu;

Cọc có hả năng chống nứt, chống uốn c o, hả năng chống ăn mòn
trong môi trường xâm thực c o...
1.1.3. Nhƣ c điểm
Do cọc được sản xuất theo công nghệ ly tâm, p, bảo dưỡng
h i nước, do vậy chi ph đầu tư dây chuy n sản xuất, lắp đặt thi t bị
lớn, ỹ thuật ch tạo phức tạp đòi hỏi đội ngũ ỹ thuật phải lành
ngh , với chi u dài cọc lớn gây hó hăn cho cẩu lắp, x p ho và
vận chuyển

4

1.2. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ THI CÔNG CỌC
HYPER-MEGA
1.2.1. Công nghệ thi công cọc Hyper-Mega
V c bản, đây vẫn là phư ng án móng cọc m sát, dùng cọc
b tông li tâm ứng suất trước, gồm cọc tr n và cọc có đốt nối lại với
nh u để làm tăng lực m sát và tăng hả năng chịu lực Nhưng biện
pháp hạ cọc thì b o gồm nhi u công đoạn hác nh u Đầu ti n là
ho n tạo lỗ, ti p theo b m v

xi măng theo tỉ lệ th ch hợp và trộn

đ u với đất trong lỗ ho n, s u cùng thả và xo y p cọc xuống hố
ho n, neo gi cọc.
1.2.2. Quy trình thi công
a. Công tác chuẩn bị thi công bao gồm các bước chính sau
b. Trình tự thi công
+ Cẩu hạ cọc và iểm tr cọc tại công trường; Định vị tim cọc;
Kho n tạo lỗ; Chèn v

hông cọc và mũi cọc Hạ cọc BTCT vào lỗ

khoan. Quá trình thi công này có thể tóm tắt

Hì

1.19. Tó tắt quá trì

hình

t

cô

cọc [1]


5

1.3. KẾT LUẬN CHƢƠNG 1
Công nghệ thi công cọc Hyper - Meg với việc sử dụng cọc b
tông ly tâm ứng suất trước, có phần m rộng mũi cọc làm tăng sức
chịu tải cọc, đư vào trong lỗ ho n đ được lấp đầy hỗn hợp v

xi

măng đất Công nghệ thi công này tư ng th ch với mọi i u iện đị
chất, đị tầng, giảm thiểu ảnh hư ng đối với môi trường và công
trình lân cận
Hiện n y tại Việt N m, cả v thi t

và công nghệ thi công

đ u phụ thuộc vào các ti u chuẩn chuyển gi o t ph công ty J p n
Pile Trong phần nghi n cứu ti p theo củ luận văn này, một công
trình nhà nhi u tầng đ được thi t

và thi công với công nghệ cọc

Hyper-Meg sẽ được sử dụng như một v dụ minh họ thực t , Việc
nhi n cứu ứng xử củ cọc, xác định các thông số hợp l củ cọc như:
đường

nh, chi u dài, tỉ lệ v

xi măng đất,

phù hợp với đi u iện

đị chất tại Việt N m, mà cụ thể là đi u iện đị chất tại thành phố
Đà Nẵng nh m gi p cho chủ đầu tư, các đ n vị tư vấn thi t
nhìn t ng qu n v cọc Hyper-Meg , t

có cái

đó quy t định lự chọn

phư ng án móng cọc hợp l cho công trình
CHƢƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN THI CÔNG VÀ NGHIỆM
THU CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP THÔNG THƢỜNG VÀ CỌC
HYPER-MEGA
2.1. MÓNG CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP THƢỜNG: TIÊU
CHUẨN THIẾT KẾ TCVN 10304-2014 [3]
2.1.1. Những nguyên tắc chung
2.1.2. Những chỉ dẫn cơ bản về tính toán
2.1.3. Thiết kế móng cọc

6

* Xác định sức chịu tải củ cọc theo các chỉ ti u c l đất, đá
+ Sức chịu tải củ cọc chống: Rc,u = c qb Ab

(2.6)

+ Sức chịu tải củ cọc treo các loại:
Rc,u = c (cq qb Ab + ucf fi li)
+ Sức chịu tải trọng

(2.7)

o Rt,u, t nh b ng N, củ cọc treo, ể cả

cọc ống có lõi đất, hạ b ng phư ng pháp đóng hoặc p, được xác
định theo công thức:
Rt,u = cucf fi li
* Xác định sức chịu tải củ cọc theo

(2.8)
t quả th nghiệm hiện

trường: Sức chịu tải củ cọc có thể xác định ngoài hiện trường theo
các phư ng pháp th nghiệm thử cọc b ng tải tĩnh, th nghiệm thử
cọc b ng tải động và th nghiệm xuy n đất
* Tính toán cọc và móng cọc theo bi n dạng: T nh toán độ l n
củ móng cọc (theo trạng thái giới hạn thứ h i) cho ph p thực hiện

với các s đồ t nh toán dự tr n mô hình n n bi n dạng tuy n t nh,
nhưng phải thỏ m n đi u iện :
Đối với cọc chịu n n: Nc, d 
Đối với cọc chịu

o: Nt ,d 

R
0
Rcd ; Rc , d  c , k
n
k

(2.19)

R
0
Rt ,d ; Rt ,d  t ,k
n
k

(2.20)

Độ l n t nh toán củ móng cọc hông được vượt quá giới hạn
theo đi u iện: S ≤ Sgh.
2.2. CỌC HYPER-MEGA: TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CỌC BÊ
TÔNG LY TÂM ULT THEO TCVN 7888:2014
2.2.1. Phân lo i
Theo chủng loại và m
lượng c l ; Theo hình dạng và

hiệu sản phẩm; Theo chỉ ti u chất
ch thước đường

nh ngoài.


7

2.2.2. Hình d ng kích thƣớc cơ bản và kí hiệu
Hình dạng,

ch thước c bản:

- Cọc PC, PHC có hình trụ tròn rỗng và các

ch thước c bản

được thể hiện tr n Hình

Ch dẫn:
L - C ều dà cọc; t - C ều dày t à
D - Đường

Hì

cọc; CTb - Mũ cọc oặc đầu

.

nh ngoài cọc; CTa - đầu cọc hoặc đầu mối nối;

2.1. Cọc b tô

ly tâ

lực tr ớc C, HC [4]

- Cọc NPH có đốt tr n thân cọc, ti t diện cắt ng ng m rộng
tại các vị tr đốt và các

ch thước c bản được thể hiện

Hình

Ch dẫn;
L - Chi u dài cọc;

Dk - Đường

D - Đường

t - Chi u dày thành cọc;

nh ngoài cọc;

nh ngoài đốt cọc;

a, b, c, d-Các ch thước củ đốt cọc; Khoảng cách gi

Hì

2.2. Cọc b tô

tâm đốt là m

lực tr ớc Nodular (NPH) [4]

2.2.3. Yêu cầu kĩ thuật
Y u cầu v vật liệu; Y u cầu v b tông; Y u cầu v
thước và mức s i lệch

ch

ch thước; Yêu cầu ứng suất h u hiệu củ


8

cọc; Y u cầu độ b n thân cọc; Y u cầu củ mối nối:
2.2.4. Thiết kế cọc bê tông ly tâm ứng suất trƣớc:
a. Tiết diện và vật liệu cọc
Ti t diện cọc b tông ly tâm ứng suất trước được mô tả như
Hình 2.3

Hì

2.3. T ết d ệ cọc b tô

ly tâ

suất tr ớc [4]

b. Tính toán cọc
Ứng suất căng b n đầu củ th p chủ pi (MP ) quy đinh:


 pi  0,8 py


 pi  0,7 pu

(2.21) [4]

Ứng suất căng t nh toán củ th p pt (MPa):

 pt

k
(1  ) pi
2

A
1  n '( p )
Ao

(2.22) [4]

Ứng suất tác dụng vào b tông cpt (MPa):

 cpt 

( pt  Ap )
Ao

( MPa)

(2.23) [4]

T n thất ứng suất li n qu n đ n hiện tượng t bi n và co ngót:


9

 p 

n    cpt  E p   s


1  n  cpt  (1  0.5  )
 pt

( MPa)

(2.24) [4]

T n thất ứng suất li n qu n đ n việc chùng ứng suất củ th p
chủ r (MPa):

1

 r  k pt ( MPa)
2

(2.25) [4]

Ứng suất h u hiệu trong th p chủ pe (MPa):

 pe   pt   p   r (MPa)

(2.26) [4]

Ứng suất h u hiệu trong b tông ce (MPa):

 ce 

 pe  Ap
Ao

( MPa)

(2.27) [4]

Mô men quán t nh củ ti t diện Ie (mm4):

Ie 



n
 (ro4  ri 4 )   Ap  rp2

4
2

(2.28) [4]

Mômen háng uốn củ ti t diện Ze (mm3)
Ze 

Ie
(mm3 )
ro

(2.29) [4]
'

T nh toán hả năng chịu uốn nứt củ cọc M cr (kNm) :

M cr'  Ze ( bt   ce ) (kNm)

(2.30) [4]

M br' (kNm) mô men gây g y cọc M br'  1,5M cr' (kNm)
T nh toán hả năng chịu cắt củ cọc
Q

2tI
2tI 1

*
( ce  2 t )2   ce2 (kN ) (2.31) [4]

S1
S1 2


10

Tính toán hả năng chịu

o củ cọc:

Ts   ce  Ao

(2.32) [4]

c. Tính toán sức chịu tải cọc
+ S c c ịu tả của cọc t eo vật l ệu được xác định theo công
thức củ Nhật Bản [ ] như s u:
Sức chịu tải dài hạn củ cọc:

1
PaL  ( cu -  ce ) Ac (kN )
4

1
Sức chịu tải ngắn hạn củ cọc: PaS  ( cu -  ce ) Ac (kN )
2
+ S c c ịu tả của cọc t eo đất ề : Đối với cọc b tông ly
tâm được thi công theo phư ng pháp Hyper-Meg có hoặc hông sử
dụng cọc Nodul r và m rộng chân cọc Công thức xác định sức chịu
tải t nh toán cho cọc được xác định b ng công thức s u:

1
Ru   N AP  (  N s Ls   qu Lc )  (kN) (2.35) [1]
s
Sức chịu tải củ cọc tại phần mũi m rộng:

 Pp  Ppf  Ppp

b
   p   f  a  c

q p  Pp / Ap ; q pp  Ppp / Ap

(2.37) [1]

2.3. GIỚI THIỆU CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CỦA
PHẦN MỀM ABAQUS ỨNG DỤNG ĐỂ NGHIÊN CỨU ỨNG
XỬ CỦA CỌC HYPER-MEGA
2.3.1. Tổng quan về ABAQUS
2.3.2. Các bƣớc giả lập một bài toán trong chƣơng trình
ABAQUS/CAE


11

2.4. KẾT LUẬN CHƢƠNG 2
Chư ng

này đ giới thiệu các ti u chuẩn thi t

củ

loại

cọc: cọc Hyper-Mega theo TCVN 7888 - 2014 và cọc b tông cốt
th p đ c sẵn TCVN 10304: 2014.
Hiện n y tại Việt N m, đối với cọc Hyper-Mega cả v thi t
và công nghệ thi công đ u phụ thuộc vào các ti u chuẩn chuyển gi o
t ph công ty J p n Pile Mặc dù năm
ti u chuẩn TCVN 7

-

, Nhà nước đ b n hành

4 li n qu n đ n cọc b tông ly tâm ứng

lực trước, nhưng ti u chuẩn này chỉ tập trung vào c s t nh toán hả
năng chịu lực cũng như th nghiệm iểm tr đối với cọc b tông ly
tâm ứng lực trước, tuy nhi n việc thi t

và thi công hiện n y vẫn

thuộc độc quy n củ nhà cung cấp
Để xác định các thông số hợp l củ cọc như: đường
chi u dài, tỉ lệ v

xi măng đất,

trong nội dung

nh,

chư ng , tác giả

sẽ ti n hành t nh toán sức chịu tải củ cọc theo công thức củ Nhật
Bản K t quả t nh toán sẽ được so sánh với

t quả th nghiệm PDA

tư ng ứng với cọc đó và sử dụng phần m m Ab qus để mô phỏng sự
làm việc củ cọc Hyper-Meg nh m đánh giá độ tin cậy củ
th nghiệm cũng như

t quả

t quả t nh toán b ng công thức thực nghiệm

được đ xuất t J p n Pile là c s cho việc đ xuất các thông số hợp
l

hi thi t

cọc Hyper-Mega.
CHƢƠNG 3

LỰA CHỌN THÔNG SỐ HỢP LÝ CỦA CỌC HYPER-MEGA
3.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Như đ giới thiệu trong chư ng , cọc Hyper-Meg thực chất
là cọc b tông li tâm ứng lực trước được thi công theo phư ng pháp

12

Hyper-Meg b ng cách “nh ng” cọc b tông li tâm ứng lực trước vào
hỗn hợp v

xi măng đất thi công tư ng tự như việc thi công cọc xi

măng đất Nh ng thông số ảnh hư ng đ n sức chịu tải củ loại cọc
này gồm nhi u đại lượng hác nh u Trong huôn h luận văn, tác
giả sẽ sử dụng phần m m Ab qus để mô phỏng sự làm việc củ cọc
Hyper-Meg và hảo sát ảnh hư ng củ một số thông số đ n sức
chịu tải củ cọc Các thông số hảo sát đ xuất gồm:
- Tỉ lệ xi măng/đất n n .
- Đường

nh cọc xi măng đất tư ng ứng với đường

nh củ

cọc b tông li tâm Đại lượng hệ số m sát thành  sẽ được hảo sát
để đánh giá sức chịu tải củ cọc theo thông số đường
- Theo cấu tạo cọc đường

nh đoạn m rộng (được biểu diễn

qu hệ số m rộng mũi cọc -  là tỉ số gi
rộng và đường

nh cọc

đường

nh đoạn m

nh cọc), chi u dài đoạn m rộng

- Mũi cọc được đặt trong lớp đất có hả năng chịu lực nhất
định Thông số cường độ đất n n dưới mũi cọc sẽ được hảo sát chi
ti t để đánh giá sức chịu tải củ cọc Hyper-Meg , đây là c s để
thi t

quy t định độ sâu đặt mũi cọc ứng với t ng đi u iện đị

chất cụ thể củ công trình
Trong giới hạn củ đ tài li n qu n đ n đị chất dưới n n các
công trình tại thành phố Đà Nẵng, các nghi n cứu dưới đây sẽ sử
dụng các thông số đị chất củ công trình chung cư c o cấp -Home
tại Đà Nẵng
3.2. GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH
Dự án căn hộ -Home, là công trình dân dụng cấp I, được xây
dựng gồm: 7 tầng, trong đó:

tầng n i,

tầng lửng và

tầng

hầm Diện t ch đất dự án: 4105 m , t ng diện t ch sàn xây
2

dựng: 78.000 m2, t ng số căn hộ:

căn


13

3.3. CÁC THÔNG SỐ CỌC HYPER-MEGA
3.3.1. Thông số cọc bê tông li tâm
Công trình sử dụng cọc Hyper-Meg gồm h i đoạn hác nh u:
cọc tr n và cọc Nodul r Trong nghi n cứu này sẽ sử dụng các thông
số củ cọc th nghiệm làm c s để so sánh gi

t nh toán b ng các

công thức theo Ti u chuẩn Nhật Bản, mô phỏng b ng phần m m
Ab qus và

t quả th nghiệm PDA hiện trường củ cọc

Cọc b tông li tâm ứng suất trước theo thi t

gồm

đoạn

như Hình

§o¹n Nudolar, D800-600; L=7000

3 ®o¹n D800A; L=33000

100
100

100
900

800

800

600

1050

100

§o¹n §K khoan më réng De=1050; Lkhoan=14000

500

Hì

§o¹n §K khoan th-êng D900; L=26000

3.2. Cấu t o cọc Hyper-Mega

3.3.2. Thông số lỗ khoan cọc
Đường
đoạn này là
nh

nh lỗ ho n đoạn hông m rộng là

, chi u dài

m Đoạn m rộng thân cọc có chi u dài 4m, đường

m đoạn mũi cọc dài

m có đường

) T ng chi u dài lỗ ho n là 4

nh là

(xem Hình

m

3.3.3. Thông số địa chất lỗ khoan
Hồ s

hảo sát địa chất gồm nhi u lỗ khoan. Trong nghiên cứu

này sẽ sử dụng thông số địa chất lỗ ho n HK được giới thiệu trong
Bảng 3.1 và Mặt cắt địa chất lỗ ho n HK được biểu diễn trên Hình

3.3
3.3.4. Kết quả thí nghiệm PDA
K t quả thu được tại hiện trường được phân t ch b ng phần


14

m m CAPWAP cho
gồm

t quả v

hả năng chịu tải tĩnh củ cọc b o

thành phần sức háng m sát và sức háng tại mũi cọc như

Bảng
Bả

3.3. Tổ

p s c c ịu tả của các cọc [7]

T ng sức chịu

Sức chịu m

Sức chống

tải Ru (tấn)

sát Rs (tấn)

mũi Rb (tấn)

PB61

765.8

592.3

173.5

2

PC79

751.0

579.1

171.9

3

PC106

772.5

596.1

176.3

4

PA ’

813.7

627.7

186.0

5

PA ’

763.1

580.8

182.3

6

PA36

758.0

569.3

188.7

7

PA 7’

782.3

589.0

193.3

8

PA39

777.2

600.3

176.9

9

PA135

760.4

574.6

185.8

STT

T n cọc

1

K t luận: Sức chịu tải củ các cọc th nghiệm đ u nhỏ h n
tấn; Phạm vi sức chịu tải củ cọc đại trà trong hoảng t 7
đ n

tấn

7 tấn

3.4. TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO VẬT LIỆU
VÀ THEO ĐẤT NỀN (theo công thức của Nhật Bản)
Trước hi hảo sát các thông số củ cọc Hyper-Meg b ng
phần m m Ab qus, tác giả sẽ ti n hành t nh toán sức chịu tải củ cọc
theo công thức củ Nhật Bản đ giới thiệu chi ti t trong chư ng
K t quả t nh toán sẽ được so sánh với

t quả th nghiệm PDA tư ng

ứng với cọc đó nh m đánh giá độ tin cậy củ
cũng như

t quả th nghiệm

t quả t nh toán b ng công thức thực nghiệm được đ xuất


15

t J p n Pile Sử dụng thông số đị chất n n củ hố ho n HK tại
công trình F-Home Đà Nẵng để nghi n cứu
3.4.1. Sức chịu tải của cọc theo vật liệu
Sức chịu tải củ cọc theo vật liệu được xác định theo công
thức như s u:

1
Sức chịu tải dài hạn củ cọc: PaL  ( cu   ce ). Ac (kN)
4


1
85 - 4,32   273,6 103  5519 103 N  5519( kN )
4

1
Sức chịu tải ngắn hạn củ cọc: Pas  ( cu  ce ). Ac (kN)
2


1
85 - 4,32   273,6 103  11037 103 N  11037( kN )
2

3.4.2. Sức chịu tải của cọc theo đất nền
Sức chịu tải cho phư ng án cọc b tông ly tâm ứng suất trước
có m rộng mũi cọc cho công trình nhà -Home có số liệu thi t
như Hình

Sức chịu tải đứng củ cọc theo đất n n được xác định:

Ru   NAP  ( N s Ls   qu Lc )  (kN)
Sức chịu tải củ

cọc theo đất n n trường hợp dùng cọc

Nodul r pile có m rộng mũi, với hệ số m rộng mũi ω = ,
Pms = 3.006,36 + 3.286,01 = 6.292,37 (kN)
Sức chịu tải d nh nghĩ củ cọc là:
R  Pms  Pmc  6.292,37  6.601,54  12.893,91(kN )

Sức chịu tải t nh toán củ cọc là:

Ru 

R 12.893,91

 4.297,97(kN )
s
3

là:

16

K t luận: Với đi u iện đị chất tại lỗ ho n HK , sử dụng
cọc Hyper-Meg r có đường
tải t nh toán là 4

nh

và có m rộng mũi thì sức chịu

7, 7( N) h y 4

cọc đại trà trong hoảng t 7

(tấn) nhỏ h n sức chịu tải củ

tấn đ n

7 tấn (theo bảng 3.3)

3.4.3. Khảo sát sức chịu tải của cọc theo thông số mở rộng
mũi cọc
Như đ định nghĩ trong chư ng , việc m rộng mũi cọc tại
đoạn cọc Nodul r dưới mũi cọc được đặc trưng b i hệ số m rộng
mũi cọc ω Theo quy định củ nhà cung cấp và thi t

thi công cọc

Hyper-Meg , hệ số m rộng mũi cọc ω th y đ i trong đoạn   2.
Dưới đây sẽ ti n hành hảo sát sức chịu tải củ cọc theo sự th y đ i

ω K t quả được t ng hợp trong bảng 7 như s u:
Bảng 3.7. S c chịu tải tính toán của cọc (đơ vị:kN)
ω

1

1,1

1,2

1,3

1,4

Sức háng b n

2.097,46

2.168,07

2.238,64

2.309,25

2.379,82

Sức háng mũi

1.657,92

1.888,47

2.127,61

2.375,00

2.630,37

T ng cộng

3.755,38

4.056,54

4.366,25

4.684,25

5.010,19

ω

1,5

1,6

1,7

1,8

1,9

2

Sức háng b n

2.450,43

2.521,00

2.591,62

2.662,19

2.732,80

2.803,37

Sức háng mũi

2.893,37

3.163,76

3.441,29

3.725,75

4.016,94

4.314,71

T ng cộng

5.343,81

5.684,77

6.032,91

6.387,93

6.749,74

7.118,08

3.5. KHẢO SÁT ỨNG XỬ CỦA CỌC HYPER-MEGA BẰNG
PHẦN MỀM ABAQUS
3.5.1. Mô tả thông số đầu vào
a. Thông số về nền đất:
b. Thông số về cọc:


17

c. Thông số về lỗ khoan:
d. Thông số về vữa xi măng đất:
3.5.2. Mô hình hóa cọc Hyper-Mega trong Abaqus
a. Đất nền:
b. Lớp vữa xung quanh cọc và cọc hyper-mega:

3.5.3. Khảo sát ảnh hƣởng của các thông số đến ứng xử của
cọc
a. Khảo sát ứng xử của cọc khi thay đổi các tham số đường
kính cọc, hệ số mở rộng mũi cọc và cường độ đất nền dưới mũi cọc
K t quả khảo sát cho thấy với sự tăng đường kính cọc bên
cạnh sự tăng cường độ n n thì sức háng mũi của cọc tăng hông
đ u cho mỗi loại đường kính cọc và đường kính cọc đ xuất để phù
hợp cho sử dụng thi t k móng nhà cao tầng là D≥

mm

V th y đ i hệ số m rộng mũi cọc : K t quả còn cho thấy,
ω tăng thì sức háng mũi tăng, và tăng nh nh t ω= , ÷ ,4 và tăng
chậm khi ω> ,4 nguy n nhân do phạm vi ảnh hư ng của cọc đ n b
rộng vùng m rộng mũi cọc Do đó trong thi t k cọc có m rộng
mũi thì lấy ω= ,4
b. Khảo sát ứng xử của cọc khi thay đổi các tham số đường
kính cọc, loại đất nền mũi cọc và hệ số ma sát  giữa cọc và nền
đất
Các biểu đồ cho thấy một cách rõ ràng h n: hi tăng hệ số m
sát =0,15 ,

tư ng ứng với t ng đường

nh cọc thì sức háng

b n tăng gần như tuy n t nh Khi tăng hệ số m sát =0,350,55
tư ng ứng với t ng đường

nh cọc thì sức háng b n tăng nh nh,

biểu đồ có điểm g y có thể qu n sát rõ ràng Như đ lập luận ph
tr n, với đi u iện đị chất tại Đà Nẵng (hố ho n HK ), phân t ch
số cho trường hợp cọc li tâm có đường

nh

mm so sánh với

t


18

quả th nghiệm PDA, hệ số lấy trong hoảng β= , ÷ ,4

Như vậy,

sức háng b n củ cọc phụ thuộc vào đường

cũng như

chất lượng m sát gi
là, hi tăng mác v

cọc v

nh cọc v

và n n đất xung qu nh Vấn đ đặt r

xi măng đất, h y nói cách hác là tăng tỉ lệ xi

măng/đất có gi p cho việc tăng hệ số m sát thành - tăng m sát
thành l n h y hông? Y u tố tăng tỉ lệ xi măng /đất có thể ảnh hư ng
đ n hiệu quả inh t (tốn xi măng h n), ảnh hư ng đ n ti n độ thi
công (tốn thời gi n h n), tăng hả năng d nh bám củ cọc b tông li
tâm đối với cọc v

 tăng sức chịu tải củ cọc theo vật liệu

c. Khảo sát ứng xử của cọc khi thay đổi các tham số hệ số
mở rộng mũi cọc, chiều dài đoạn mở rộng và hệ số ma sát thành
- Khi hệ số m sát β tăng, ứng với chi u dài đoạn m rộng
tăng thì sức kháng bên của cọc thuộc đoạn m rộng tăng (cho tất cả
các đường kính cọc) Hình

đ n Hình 3.24 cho thấy trong khoảng

chi u dài đoạn m rộng L=(25)m, sức kháng bên của cọc (ma sát
b n) trong đoạn m rộng tăng gần như tuy n tính. Xét theo giá trị
tư ng đối cho thấy, khi hệ số m sát thành β càng c o thì tốc độ tăng
của ma sát thành phần cọc m rộng càng lớn và ngược lại.
- Khi chi u dài đoạn m rộng L=(5  )m tư ng ứng với t ng
đường kính cọc, t ng hệ số m rộng thì sức kháng b n tăng nh nh
h n
d. Khảo sát ảnh hưởng của chiều dày và cường độ kháng
nén của vữa xi măng đất đối với sức chịu tải của cọc
Trong khảo sát này chúng ta thực hiện trên mô hình cọc hypermeg có đường kính 

với hệ số m rộng đầu cọc  = 1,2. Việc

khảo sát được thực hiện b ng cách tăng chi u dày lớp v a bao quanh
cọc Hyper-Mega t

mm đ n 80mm với bước tăng

mm K t quả

cho thấy hi tăng b dày lớp v a thi sức chịu tải của cọc tăng hông


19

đáng ể Đi u này cho thấy b dày lớp v a không có ảnh hư ng lớn
đ n sức chịu tải của cọc. Trong thi t k để đảm bảo v mặt cấu tạo
và đảm bảo v mặt kinh t thì b dày của lớp v

được chọn là

mm để thi t k là hợp lý nhất.
Một khảo sát hác là th y đ i cường độ kháng nén của v a xi
măng đất đối với sức chịu tải của cọc. T cường độ kháng nén của
v

xi măng ch ng t có thể xác định được tỷ lệ/hàm lượng xi măng

trong hỗn hợp xi măng đất thông qua quan hệ được cho trong Hình
3.9.
T k t quả phân tích trên chúng ta thấy r ng việc th t k cấp

phối mác v a trong việc thi công cọc hyper-meg được chia làm hai
cấp phối khác nhau. Việc thi t k một mác v

xi măng đất tốt h n

được dùng để thi công trong đoạn cọc nodul r vì như đ phân t ch
trên ứng suất tập trung trong vỏ lớp v a bao
nhất. Một thi t k mác v

đoạn nodular là lớn

xi măng đất thấp h n được dùng để thi

công trong đoạn cọc tr n nh m để mang lại một hiệu quả kinh t
trong quá trình thực hiện dự án Nhưng vẫn đảm bảo v khả năng
chịu lực v mặt vật liệu của cọc
3.6. KẾT LUẬN CHƢƠNG 3
Chư ng

đ ti n hành khảo sát ứng xử của cọc Hyper-Mega

chịu tác dụng của tải trọng t trên công trình truy n xuống khi có sự
th y đ i của các thông số như: đường kính cọc bê tông li tâm ứng
suất trước; cường độ đất n n dưới mũi cọc; hệ số m sát thành tư ng
ứng với ma sát xung quanh cọc với n n đất; hệ số m rộng mũi cọc;
chi u dài và đường
đ n cường độ v

nh đoạn m rộng; tỉ lệ xi măng/đất liên quan

xi măng đất. K t quả khảo sát cho thấy:

Cường độ đất n n

mũi cọc có ảnh hư ng lớn đ n sức chịu

tải của cọc. Cùng một loại đất, cường độ đất n n mũi cọc càng cao,


20

sức háng mũi của cọc càng c o, nghĩ là sức chịu tải của cọc càng
c o Đặc biệt, trường hợp có m rộng mũi cọc, cả sức kháng bên và
sức háng mũi của cọc tăng hi cường độ đất n n mũi cọc tăng Sự
tăng sức chịu tải của cọc theo cường độ đất n n rõ rệt ứng với đường
kính cọc t 800 tr lên.
Như vậy việc lựa chọn lớp đất n i đặt mũi cọc có nghĩ qu n
trọng có ảnh hư ng đ n sức chịu tải của cọc. Ngoài việc lựa chọn
loại đất tốt, cần qu n tâm đ n cường độ của loại đất n i đặt mũi cọc.
2. Hệ số m rộng mũi cọc ω, là đại lượng không thứ nguyên
được tính b ng tỉ số gi

đường kính phần lỗ khoan m rộng

đoạn

mũi cọc và đường kính lỗ kho n thông thường, được khảo sát cho
thấy: cọc có ω càng lớn, sức chịu tải của cọc càng tăng Giới hạn
th y đ i của ω được quy định trong khoảng ≤ ω ≤2, trong khoảng
này có thể nhận thấy, khi ω ≥

thì sức chịu tải tăng l n rõ rệt. K t

luận này cho thấy, trong thi t k , n u không thể tăng chi u sâu hay
đường kính cọc, hay sử dụng phư ng án cọc chống thì cần m rộng
mũi cọc để tăng hiệu quả sức chịu tải cho cọc.
3. Chi u dài đoạn m rộng mũi cọc có ảnh hư ng lớn đ n sức
kháng bên củ đoạn m rộng mũi cọc. Chi u dài càng lớn, sức chịu tải
của cọc càng tăng Khảo sát với các hệ số ma sát thành khác nhau cho
thấy: hệ số ma sát thành càng lớn (ứng với ma sát gi a cọc và n n đất
càng lớn) thì sức chịu tải của cọc càng tăng Như vậy với cùng hệ số
ma sát thành như nh u, hi tăng hệ số m rộng mũi cọc và chi u dài
đoạn m rộng, sức chịu tải của cọc tăng Đi u này cho thấy, trong
nh ng trường hợp cụ thể, khi không thể tăng được chi u sâu cọc có thể
m rộng mũi cọc và tăng chi u dài đoạn m rộng. Chi u dài đoạn m
rộng nên lớn h n hoặc b ng chi u dài đoạn cọc có đốt Nodul r để tận
dụng tối đ hiệu quả chịu lực củ đoạn cọc này.


21

4 Tăng đường kính lỗ ho n, đồng nghĩ với với việc tăng hệ
số ma sát thành của cọc với n n đất xung qu nh Đường kính lỗ
khoan phụ thuộc cào đường kính cọc bê tông li tâm. Nghiên cứu sử
dụng các thông số quy định b i J p n Pile [ ] đường kính lỗ khoan =
đường kính cọc bê tông li tâm + 10cm. Hệ số m sát thành β của cọc
được khảo sát với các giá trị d o động xung quanh giá trị của cọc thí
nghiệm. K t quả thí nghiệm cho thấy khi hệ số m sát thành tăng thì
sức chịu tải của cọc cũng tăng Tăng hệ số ma sát b ng cách tăng
đường kính cọc, tăng sự dính bám của v

xi măng đất với n n đất.

Mối quan hệ gi a hệ số m sát thành β với các thông số như đường
kính cọc v , cường độ v

xi măng đất s u hi đạt cường độ thi t

k cần được nghiên cứu sâu để thấy được ảnh hư ng của tham số này
đ n sức kháng bên của cọc.


22

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
Luận văn đ cung cấp một cái nhìn t ng qu n v cọc và công
nghệ thi công cọc theo phư ng pháp Hyper-Meg , đây là công nghệ
thi công cọc củ Nhật Bản mới được đư vào sử dụng tại Việt N m
trong một vài năm tr lại đây
Quy trình thi t

loại cọc này do nhà cung cấp công nghệ

thực hiện với việc áp dụng các công thức, ti u chuẩn củ Nhật Bản
Các hệ số inh nghiệm trong các công thức t nh toán sức chịu tải củ
cọc Hyper-Meg được lấy t các

t quả thực nghiệm đối với nhi u

loại n n đất hác nh u củ Nhật Bản, thực t chư hoàn toàn phản
ánh đ ng đi u iện đị chất củ Việt N m nói chung cũng như

Đà

Nẵng nói ri ng Do đó hi áp dụng t nh toán sức chịu tải củ cọc vẫn
còn nh ng s i lệch nhất định gi

thông số thi t

và thông số thu

được t th nghiệm thực t hiện trường
Luận văn đ ti n hành theo h i bước: Khảo sát và tính toán
theo các công thức thực nghiệm do nhà cung cấp đ nghị và so sánh
với

t quả th nghiệm, áp dụng các đi u iện đị chất tại thành phố

Đà Nẵng K t quả t nh toán cho thấy, hi chư x t đ n hệ số n toàn
lớn h n

t quả th nghiệm PDA hiện trường xấp xỉ

Khảo sát ảnh hư ng củ các thông số: đường

lần
nh cọc b tông

li tâm, hệ số và chi u dài đoạn m rộng mũi cọc, cường độ đất n n

mũi cọc và ảnh hư ng củ hệ số m sát thành đ n sức chịu tải củ
cọc b ng phần m m Ab qus cho thấy r ng các thông số tr n đ u ảnh
hư ng đáng ể đ n sức chịu tải củ cọc Các

t luận r t r t nghi n

cứu:
- Cường độ củ đất n n mũi cọc có ảnh hư ng đ n sức chịu tải
củ cọc, do đó hi thi t

cần ch

lự chọn lớp đất hợp l để đặt


23

mũi cọc Có thể đặt mũi cọc trong n n đất có cường độ c o như đất
s t cứng h y đất cát H i loại đất này đ u có trong đi u iện đị chất
Đà nẵng, cụ thể tại công trình chung cư -Home.
- Việc m rộng mũi cọc làm gi p tăng đáng ể sức háng mũi,
qu đó tăng sức chịu tải củ cọc Khảo sát cho thấy, hi m rộng mũi
cọc đồng thời đảm bảo hợp l chi u dài đoạn m rộng thì hả năng
chịu tải

mũi cọc tăng t

, đ n , lần so với việc hông m rộng

mũi cọc K t quả phân t ch cho thấy sức háng mũi phụ thuộc vào

cường độ v

xi măng đất tại mũi cọc, b rộng vùng m rộng củ

mũi cọc, chi u dài đoạn m rộng mũi cọc, lớp đất mà mũi cọc tự
vào Do đó, tùy vào y u cầu sức chịu tải củ cọc mà t đi u chỉnh các
thông số v tỉ lệ xi măng/đất, đường

nh cọc,

ch thước m rộng

mũi để sức chịu tải củ cọc theo đất n n hông ch nh lệch quá nhi u
so với hả năng chịu tải củ cọc theo vật li u nh m ti t iệm vật liệu
và thời gi n thi công cọc
- Sức háng b n củ cọc phụ thuộc vào diện t ch ti p x c gi
cọc với n n đất được biểu diễn qu hệ số m sát β, ngoài r còn phụ
thuộc vào chi u dài đoạn m rộng mũi cọc cũng như hệ số m rộng
mũi cọc Với đi u iện đị chất tại Đà Nẵng và
thì hệ số m sát được lấy β= ,
β= , ÷ ,

÷ ,4

t quả phân t ch số

hi cọc qu đất cát và

hi cọc qu đất y u Đối với đi u iện n n đất tại Đà

Nẵng (mà cụ thể tại -Home) thì chi u dài đoạn cọc m rộng được
huy n cáo lấy t L= ÷4m là hợp l

Khi chi u dài đoạn m rộng

mũi cọc lớn h n đoạn đ nghị, mặc dù gi p tăng sức chịu tải củ cọc
mạnh nhưng gây hó hăn cho việc thi công, nhất là hi ho vào
các lớp đất đá cứng
2. Kiến nghị
Luận văn đ trình bày quy trình t nh toán và thi công cọc theo