Đang tải... (xem toàn văn)
TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI
Công ty CP T vn Xây dng 533 77 Nguyn Du, à nng Mt s vn trong tính toán sc chu ti cc óng theo tiêu chun 22TCN 272-05. Trang:1/5 T S VN TRONG TÍNH TOÁN SC CHU TI C ÓNG THEO TIÊU CHUN 22TCN 272-05 KS. Nguyn Huy Hoàn KS. Nguyn Dng Công ty CP T vn Xây dng 533 Tóm tt: Bài vit tóm tt mt s kinh nghim ca tác gi trong quá trình áp dng tính toán sc chu ti cc óng, qua ó nêu lên nhng khó khn trong vic áp dng tiêu chun 22TCN 272-05 ng thi nghiên cu xut mt s phng pháp và công thc có th áp dng trong tính toán thit k, nhm giúp các k s tr có th tip cn d dàng và làm ch c nhng kt qu tính toán ca mình. Abstract: This paper summarizes some experience in calculation of driven pile’s load bearing capacity, the difficulties in applying the specification 22TCN 272-05 and proposes some methods and formulas for design calculation in order to hepl the young engineers to approach this new specification and control their calculation results. Khái quát chung Vic tính toán sc chu ti (SCT) ca cc theo các tiêu chun trc ây (Quy trình thit k cu cng theo trng thái gii hn 22TCN 18-79; Móng cc tiêu chun thit k 20TCN 21-86; Móng cc tiêu chun thit k TCXD 205-98) thng không gây khó khn nhiu cho ngi thit k. Ni dung tính toán SCT cc theo các tiêu chun này ng in gin và d hiu; tra bng có ma sát n v cng nh cng mi cc ph thuc vào loi t (t sét thì da vào st I, t cát thì cn c vào trng thái t) và sâu lp t phân b ri áp vào công thc tính toán SCT là xong. Tuy nhiên, trong quá trình áp dng tiêu chun 22TCN 272-05 thì mc dù các k s thit k không mc bt k sai sót nào trong thc hin các phép tính toán hc nhng khi tính toán xong vn có cm giác bn khon, trn tr và cha hài lòng vi các kt qu tính toán. Nhng câu hi bn khon ca nhng ngi cha có kinh nghim trong tính toán, kiu nh: “ Không bit ã tính toán úng cha? Tính theo phng pháp này thì không t nhng theo phng pháp khác li tha rt nhiu? Bn khon la chn gia các công thc tính, phng pháp tính”. Vi mong mun làm sáng ta nhng bn khon trên, tác gi ã nghiên cu tip cn h thng quy tình, tiêu chun theo trit lý thit k hin i, tham kho trao i và tip thu kinh nghim tính toán ca mt s n v t vn ln, mt s tác gi vit sách trong và ngoài nc kt hp vi hiu bit ca bn thân thông qua mt s công trình ã thit k, thi công và có kt qu c th. thng nht trong tính toán, ng thi to ra c hi trao i rng rãi ca các ng nghip cng nh vic t vn cho CT hay thuyt phc c Thm nh, bài vit i sâu vào vic phân tích các khó khn khi áp dng 22TCN 272-05 và kin ngh mt s phng pháp, công thc trong tính toán. Cng lu ý rng, trong bài vit này ch cp n SCT ca cc óng theo t nn, còn vic tính toán sc chu ti cc theo vt liu là tng i n gin có th xem iu 5.7.4 ca tiêu chun 22TCN 272-05 1. Nhng khó khn khi áp dng tiêu chun 22TCN 272-05 trong tính toán. 1.1. S lc v sc kháng dc trc ca cc óng theo tiêu chun 22TCN 272-05. Khái quát: Sc kháng ca cc có th c c tính bng cách dùng các phng pháp phân tích hay phng pháp thí nghim hin trng. Sc kháng cc bao gm sc kháng thành bên và sc kháng mi cc. Trong tính toán, t nn c chia Công ty CP T vn Xây dng 533 77 Nguyn Du, à nng Mt s vn trong tính toán sc chu ti cc óng theo tiêu chun 22TCN 272-05. Trang:2/5 làm 2 nhóm chính là t dính (các loi t sét) và t ri (các loi t cát, bùn không do). Các h s sc kháng tng ng c ly theo bng 10.5.5-2 ca tiêu chun, cng trong bng này cn chú ý n h s λ v ph thuc vào bin pháp thi công và kim tra cc ngoài hin trng, giá tr ca λ v thay i t 0,80 n 1,00 Phng pháp phân tích lý thuyt (c tính na thc nghim): Phng pháp này c tính toán da trên s liu ng kháng ct không thoát nc ca t Su, xác nh bng thí nghim nén 3 trc không c kt – không thoát nc theo tiêu chun ASTM D2850 hoc AASHTO T234. Phng pháp này ch áp dng cho t dính, sc kháng là hàm ca S u . V sc kháng thành bên tiêu chun a ra 3 phng pháp (chi tit tng phng pháp tham chiu tiêu chun) là phng pháp α, phng pháp β, phng pháp λ. Phng pháp hin trng (da trên các thí nghim hin trng): Phng pháp này s dng kt qu SPT hoc CPT và ch áp dng cho t ri. 1.2. Mt s khó khn khi áp dng tiêu chun trong tính toán. Mt s bt cp: Nhn thy, theo tiêu chun thì phng pháp na thc nghim ch dùng c cho t dính, còn phng pháp thc nghim ch dùng c cho t ri nh vy trong mt công trình cn phi có c s liu thí nghim S u và va phi có s liu thí nghim SPT thì mi tính toán c; iu này nh hng n giá thành công trình. Nh vy nu d án không có s liu S u t thí nghim mà ch có s liu SPT thì vic tính toán cho lp t dính theo tiêu chun s phi quy i t SPT sang S u (công thc tham kho tài liu [5], [6] và mt s sách nc ngoài) iu này dn n kt qu không còn chính xác na. Mt s khó khn trong tính toán: Phng pháp α ch ra trong tiêu chun 22TCN 272-05 (theo Tomlinson 1987), theo phng pháp này thì h s α ph thuc vào S u , các lp a cht và chiu sâu ngàm cc trong tng chu lc. Xác nh α da vào 3 trng hp trong hình 10.7.3.3.2a-1 (theo Tomlison 1987) ca [1] là rt khó khn, nhiu khi mang tính ch quan và ph thuc nhiu vào quan nim ca tng ngi thit k. Mt s khó khn có th k n nh sau: Th nht là vic quan nim các lp t sao cho úng, trong thc t cc thng xuyên qua s lp t nhiu hn hai lp; nhng trng hp này u phi quy v mt trong ba trng hp ca Tomlison (ây chính là mt hn ch mà [1] không ch ra, cng theo [7] thì iu kin bt buc khi s dng phng pháp α – Tomlinson là s lp t < 2 (lp) và lp t di mi cc phi là lp t sét cng), vy iu kin a cht Vit Nam còn có mt s trng thái t khá ph bin nh sét na cng, do cng hay á sét thì sao? Th hai là trong ba trng hp ca Tomlinson thì giá tr α ch ph thuc vào giá tr S u vi ba trng hp c th ca D B là D B <10D, D B = 20D và D B >40D, vi D B là chiu dài on cc ngàm trong tng chu lc, D là ng kính hay b rng ca cc óng; còn các trng hp trung gian thì [1] cng không nêu rõ. Vn này tác gi cng ã cp vi ngi vit tài liu [5] và có câu tr li là “các giá tr trung gian thì ni suy”, tuy nhiên vic ni suy ây là rt khó khn, thiu chính xác và mang tính ch quan bi vì ng cong ca Tolinson là ng cong thc nghim, các giá tr ph thuc không phi là tuyn tính. Cn lu ý rng, bn thân Tomlinson tác gi cun sách Pile design and construcstion practice cng ã vit rng qua h α và Su là có xu hng bo th (nguyên vn: tend to conservative results), tài liu [5] dùng t “rt k d” cp ti vn này. Công ty CP T vn Xây dng 533 77 Nguyn Du, à nng Mt s vn trong tính toán sc chu ti cc óng theo tiêu chun 22TCN 272-05. Trang:3/5 2. Mt s phng pháp và công thc tính toán ngoài tiêu chun. khc phc nhng bt cp và khó khn ã nêu trên, tác gi ngh mt s phng pháp và công thc tính toán mi có th tham kho áp dng trong quá trình tính toán làm c s so sánh, rút ra kt lun cn thit và ôi khi là phng pháp không th thay th. 2.1. Phng pháp lý thuyt. Phng pháp α-Tomlinson 1980: Trong nhiu trng hp (có nhiu lp t xem kp nhau ln ln) có th áp dng phiên bn c ca Tomlinson (1980), trong phiên bn này Tomlinson ch a ra mt trng hp duy nht, (khác vi Tomlinson 1987 có 3 trng hp) xem phn 2.5.1.1 ca tài liu [5]. Phng pháp a–API (American Petrolium Institute): ây là phng pháp ca Vin du khí Hoa K, phng pháp này s dng c ng sut tng và ng sut hu hiu. Ta vn dùng phng trình tính toán nh ca Tomlinson 1987 nhng h s α c tính toán bng công thc nh sau: α = 0.5 ψ -0.5 nu ψ < 1.0; α = 0.5 ψ -0.25 nu ψ > 1.0 và α max =1 Vi ψ = S u /δ’ v ; δ’ v (hay p’) là ng sut hu hiu ti im gia phân t cc ang xét. Tuy phng pháp α–API ít c mi ngi bit n nh phng pháp α- Tomlinson, nhng nó có nhng u im nh sau: phng pháp α-API n gin, d lp trình (vì có dng công thc, không phi ni suy nên vic tính giá tr α là khá d dàng); qua so sánh vi thí nghim nén tnh cho thy α-API có tin cy cao hn α- Tomlinson; c bit nu ta biu th quan h α và f i = α.S u trên th vi nhng giá tr ng sut hu hiu nht nh thì không còn thy “im k d” nh ca α-Tomlinson, iu này phn ánh úng thc t hn. 2.2. Phng pháp hin trng. Trong phng pháp hin trng, bài vit ch cp n s dng kt qu xuyên tiêu chun SPT, vì ây là phng pháp ph bin hin nay hay dùng. Trong tiêu chun 22TCN 272-05 cp ti vn này nhng ch dành cho t ri (xem iu 10.7.3.4). Di ây, tác gi xin trình bày thêm v phng pháp ca Meyerhof ã c tp th nhiu tác gi (Schmertmanm, Lai, Graham, Mac Veight…) sa i b sung liên tc trong hn 10 nm qua áp dng cho mi loi cc úc sn, trong mi loi t và vi tin cy cao hn. Cách tính này ban u c t tên là SPT91, SPT94 ri SPT97; t nay thng nht ngi ta gi là Cách tính Schmertmanm Sc kháng thành bên và sc kháng mi ca cc c d báo trên kt qu thí nghim N 60 , N 60 là s nhát p ng SPT i c 30cm ã hiu chnh v 60% nng lng hu ích trong thí nghim xuyên tiêu chun SPT; N 60 = N.C E vi: N là tr s SPT, C E = E h /60; E h là t l phn trm nng lng hu ích ca thit b SPT (thng E h =30-:-60). Chú ý vi N 60 < 5 thì ly N 60 = 0 (b qua ma sát thành bên khi t yu) và N 60 > 60 thì ly N 60 = 60 t nn c chia làm 4 nhóm: Nhóm 1 là t sét; nhóm 2 là hn hp sét bi cát, cát có nhiu bi, bi; nhóm 3 là cát và nhóm 4 là á vôi mm, cát ln nhiu v sò, v hn (vic phân nhóm t nn chi tit hn so vi [1] ch có t dính và t ri). Sc kháng là hàm ca tr s SPT N 60 (xem bng 1 và bng 2). Sc kháng mi cc c ly Công ty CP T vn Xây dng 533 77 Nguyn Du, à nng Mt s vn trong tính toán sc chu ti cc óng theo tiêu chun 22TCN 272-05. Trang:4/5 giá tr trung bình ca 2 im cách phía trên mi cc mt on là 8D và cách phía di mi cc mt on là 3,5D; vi D là ng kính hay b rng ca cc. Lu ý, theo cách tính Schmertmanm thì không dùng c h s sc kháng nh bng 10.5.5-2 ca tiêu chun [1], cng theo phng pháp này có thêm khái nim sc chu ti huy ng. Sau khi tính c sc kháng thành bên n v q s và sc kháng mi n v q p , ta nhân vi din tích thành bên A s và din tích mi cc A p ta c tng sc kháng thành bên Q s và tng sc kháng mi cc Q p . Khi ó sc chu ti huy ng s c tính theo công thc: Q = Q s + Q p /3 : i vi cc bê tông và cc thép ch H Q = Q s + Q p /2 : i vi cc ng thép Và sc chu ti cho phép c coi là: [Q] = Q /2 ; nh vy có th thy h s sc kháng thành bên ϕ s = 1/2 và sc kháng mi ϕ p = 1/6 i vi cc óng bê tông. Bng 1: Sc kháng thành bên f i hay q s (kPa), cách tính Schmertmanm SPT Ký hiu Loi t Cc Bê tông Cc thép ch H Cc ng thép 1 t sét 2.N(110-N)/41,84 2.N(110-N)/55,72 18,58+20,93Ln(N) 2 Hn hp sét- bi-cát; cát có nhiu bi; bi 2.N(110-N)/47,86 -2,17+3,16N- 0,044N 2 +2,36.10 -4 N 3 23,27+10,08Ln(N) 3 Cát 1,82.N 1,11.N 5,55+14,56Ln(N) 4 á vôi mm; cát ln nhiu v sò, hn 0,96.N 0,73.N 1,72+12,83Ln(N) Bng 2: Sc kháng mi cc q p (kPa), cách tính Schmertmanm SPT Ký hiu Loi t Cc Bê tông và cc thép ch H Cc thép ch H 1 t sét 67.N 46.N 2 Hn hp sét-bi-cát; cát có nhiu bi; bi 153.N 92.N 3 Cát 306.N 126.N 4 á vôi mm; cát ln nhiu v sò, hn 345.N 184.N (Chú ý: trong bng 1 và bng 2, cho gn khi trình by, N 60 c vit là N) Công ty CP T vn Xây dng 533 77 Nguyn Du, à nng Mt s vn trong tính toán sc chu ti cc óng theo tiêu chun 22TCN 272-05. Trang:5/5 t lun và kin ngh. i vi ngi làm công tác thit k nn móng cn thu trit mt lun im rng mi tính toán móng cc theo lý thuyt u ch là d tính, kt qu phi c kim nghim qua thc t th ti hin trng vì thc t sc chu ti ca cc ph thuc nhiu vào tng v trí xây dng, nh hng ca quá trình thi công; cng nh tính chính xác ca các s liu thit k. Trong quá trình tính toán, thit k cn kt hp tính bng nhiu phng pháp, nhiu công thc khác nhau qua ó có th so sánh các kt qu và rút ra kt lun cn thit. Trong tính toán c bit lu ý ti th nguyên ca các i lng nêu trong công thc. Vì tm quan trng ca h s sc kháng ct không thoát nc (S u ) khi thit k móng cc trong t dính theo h thng tiêu chun mi nên trong công tác kho sát a k thut cng nh khi tin hành các thí nghim trong phòng phi c bit coi trng phng pháp thí nghim và tính bt buc phi có cng nh tính chính xác ca thông s này. Tài liu tham kho [1] – Tiêu chun thit k cu 22TCN 272-05; B GT VT [2] – Quy trình thit k cu cng theo trng thái gii hn 22TCN 18-79; B GT VT [3] – Móng cc tiêu chun thit k 20TCN 21-86 [4] – Móng cc tiêu chun thit k TCXD 205-98; B Xây Dng. [5] – Móng cc phân tích và thit k; Gs Ts. V Công Ng/ Ts. Nguyn Thái, Nhà XB Khoa hc và k thut, nm 2006 [6] – Thí nghim t hin trng và ng dng trong phân tích nn móng; Gs Ts. V Công Ng/ Ts. Nguyn Thái, Nhà XB Khoa hc và k thut, nm 2003. [7] - Thông tin kho sát thit k s 4 nm 2005; TEDI. [8] – Foundation analysis and design; fourth edition, Joseph E. Bowles. [9] - National Cooperative Highway Research Program; report 507, Load and Resistance Factor Design for Deep Foundations, Washington D.C. 2004 . calculation results. Khái quát chung Vic tính toán sc chu ti (SCT) ca cc theo các tiêu chun trc ây (Quy trình thit k cu cng theo trng thái gii hn 22TCN 18-79; Móng cc tiêu chun thit. tính toán. Cng lu ý rng, trong bài vit này ch cp n SCT ca cc óng theo t nn, còn vic tính toán sc chu ti cc theo vt liu là tng i n gin có th xem iu 5.7.4 ca. thit k TCXD 205-98) thng không gây khó khn nhiu cho ngi thit k. Ni dung tính toán SCT cc theo các tiêu chun này ng in gin và d hiu; tra bng có ma sát n v cng nh