Báo cáo thí nghiệm nén tĩnh cọc bê tông cốt thép

0
225
 

1.MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM

Thí nghiệm nén tĩnh cọc được thực hiện nhằm đánh giá khả năng chịu tải của cọc thông qua quan hệ giữa chuyển vị và tải trọng thu được trong quá trình thí nghiệm.

Kết quả thí nghiệm là cơ sở để kiểm tra hoặc điều chỉnh lại thiết kế cho phù hợp với điều kiện thực tế của cọc và đất nền trước khi thi công đại trà.

2.VỊ TRÍ VÀ ĐẶC ĐIỂM CỌC THÍ NGHIỆM

Công trình: Nhà ở gia đình  tại địa điểm: Số 11 Liên Trì – Hoàn Kiếm – TP.Hà Nội. Cọc thí nghiệm là loại cọc BTCT 200×200. Đặc điểm cọc thí nghiệm được thể hiện trong bảng 1

Bảng 1:  Đặc điểm của cọc thí nghiệm

STT

Ký hiệu cọc

Ngày thí nghiệm

Chiều dài cọc (m)

Tải trọng thiết kế (Tấn)

Tải trọng thí nghiệm (tấn )

1

61

3/11/2018

13

22

55

3.PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

Thí nghiệmnén tĩnh được thực hiện dựa theo tiêu chuẩn TCVN 9393 – 2012: Cọc – phương pháp thí nghiệm hiện trường bằng tải trọng tĩnh. Theo tiêu chuẩn này thí nghiệm được tiến hành bằng phương pháp dùng tải trọng tĩnh ép dọc trục sao cho dưới tác dụng của lực ép, cọc lún sâu thêm vào đất nền. Tải trọng tác dụng lên đầu cọc được thực hiện bằng kích thuỷ lực với phản lực là dàn gia tải. Các số liệu về tải trọng, chuyển vị biến dạng thu được trong quá trình thí nghiệm là cơ sở để phân tích, đánh giá sức chịu tải và mối quan hệ tải trọng – chuyển vị của cọc trong đất nền.

Cọc thí nghiệm đến tải trọng thí nghiệm lớn nhất 55 tấn (250% tải trọng thiết kế).

4.THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM

Thiết bị  thí nghiệm bao gồm hệ gia tải, hệ phản lực và hệ đo đạc.

4.1.Hệ gia tải

Hệ gia tải gồm kích, bơm và hệ thống thủy lực đư­ợc nối với nhau đảm bảo không bị rò rỉ, hoạt động an toàn d­ưới áp lực không nhỏ hơn 100% áp lực làm việc. Kích thuỷ lực đảm bảo các yêu cầu sau:

  • Có sức nâng đáp ứng tải trọng lớn nhất theo dự kiến;
  • Có khả năng gia tải, giảm tải với cấp tải trọng phù hợp với yêu cầu thí nghiệm;
  • Có khả năng giữ tải ổn định không ít hơn 24 giờ;
  • Có hành trình đủ để đáp ứng chuyển vị đầu cọc lớn nhất theo dự kiến cộng với biến dạng của hệ phản lực;
  • Khi sử dụng nhiều kích, các kích nhất thiết phải cùng chủng loại, cùng đặc tính kỹ thuật và phải đư­ợc vận hành trên cùng một máy bơm.

Các thông số kỹ thuật của kích, máy bơm thuỷ lực như­ sau:

  • Tên kích               : KN 100-150
  • Nước sản xuất      : Việt Nam;
  • Sức nâng lớn nhất: 100 tấn;
  • Hành trình tối đa  : 150 mm;
  • Số lượng               : 01.

4.2.Tấm đệm đầu cọc và đầu kích

Tấm đệm đầu cọc và đầu kích bằng thép bản có đủ cường độ và độ cứng đảm bảo phân bố tải trọng đồng đều của kích lên đầu cọc.

  • Vật liệu                 : Thép tấm;
  • Kích thư­ớc  : (700 x 700 x 40) mm;
  • Số l­ượng     : 02.

4.3.Hệ đo đạc quan trắc

Hệ đo đạc quan trắc bao gồm thiết bị, dụng cụ đo tải trọng tác dụng lên đầu cọc, đo chuyển vị của cọc, máy thủy chuẩn, dầm chuẩn và dụng cụ kẹp đầu cọc.

Tải trọng tác dụng lên đầu cọc đư­ợc đo bằng đồng hồ áp lực lắp đặt sẵn trong hệ thống thủy lực. Đồng hồ áp lực nên đ­ược hiệu chỉnh với độ chính xác đến 5%.

Chuyển vị của cọc đư­ợc đo bằng 2 đồng hồ đo chuyển vị với hành trình dịch chuyển là 50 mm, độ chính xác đến 0,01mm. Các đồng hồ đ­ược lắp cố định trên dầm chuẩn đặt đối xứng qua hai bên cọc với khoảng cách đến cọc là bằng nhau.

Các thiết bị đo tải trọng và chuyển vị phải đ­ược kiểm định và hiệu chỉnh định kỳ. Các chứng chỉ kiểm định thiết bị phải trong thời gian hiệu lực.

Các bộ phận dùng để gá lắp thiết bị đo chuyển vị gồm dầm chuẩn, dụng cụ kẹp đầu cọc phải đảm bảo ít bị biến dạng do thời thiết.

Các thông số kỹ thuật của đồng hồ đo chuyển vị, dầm chuẩn, đồng hồ áp lực nh­ư sau:

  1. Đồng hồ đo chuyển vị
  2. N­ước sản xuất      : Trung Quốc ;
  3. Độ chính xác                  : 0.01 mm;
  4. Hành trình tối đa  : 50 mm;
  5. Số lư­ợng               : 02.
  6. Đồng hồ áp lực
  7. N­ước sản xuất      : Trung Quốc;
  8. Độ chính xác                  : đạt cấp độ chính xác 1.5;
  9. Khả năng đo                  : 0 – 60 MPa
  10. Số lư­ợng               : 01.

4.4. Hệ đối trọng

Hệ đối trọng là một hệ cọc neo guồng xoắn xuống đất làm phản lực.

Hệ thống dầm được chế tạo bởi thép cường độ cao chịu tải tối đa 200 tấn. Các dầm chính và dầm phụ được ghép với nhau thành một hệ để tiếp nhận phản lực từ kích.

SƠ ĐỒ BỐ TRÍ CỌC THÍ NGHIỆM

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP 1

Hình 1. Gia tải bằng kích thủy lực, dùng hệ cọc neo guồng xoắn làm phản lực

4.5.Công tác chuẩn bị

Những cọc sẽ tiến hành thí nghiệm cần đ­ược kiểm tra chất l­ượng theo các tiêu chuẩn hiện hành về thi công và nghiệm thu cọc.

Đầu cọc được gia công để đảm bảo các yêu cầu sau:

  • Khoảng cách từ đầu cọc đến dầm chính phải đủ để lắp đặt kích và thiết bị đo;
  • Mặt đầu cọc đư­ợc làm phẳng đảm bảo mặt phẳng đầu cọc vuông góc với trục cọc. Phải đảm bảo bê tông đầu cọc chất lượng tốt, có c­ường độ như­ thiết kế quy định, khi cần thiết phải gia cư­ờng đầu cọc để không bị phá hoại cục bộ d­ưới tác dụng của tải trọng thí nghiệm lớn nhất theo dự kiến.

Hệ kích phải đặt trực tiếp trên tấm đệm đầu cọc, chính tâm so với tim cọc.

Hệ phản lực đ­ược lắp đặt theo nguyên tắc cân bằng, đối xứng qua trục cọc, bảo đảm truyền tải trọng dọc trục, chính tâm lên đầu cọc, đồng thời tuân thủ các quy định sau:

  • Dầm chính và hệ dầm chịu lực phải đ­ược kê lên các trụ đỡ hoặc các gối kê;
  • Các dầm chính đ­ược liên kết cứng với nhau bằng cáp đảm bảo truyền tải trọng đồng đều lên đầu cọc;
  • Khi lắp dựng xong, đầu cọc không bị nén trư­ớc khi thí nghiệm.

Các dầm chuẩn đ­ược đặt song song hai bên cọc thí nghiệm, các trụ đỡ dầm đ­ược chôn chặt xuống đất. Chuyển vị kế đư­ợc lắp đối xứng hai bên đầu cọc và đư­ợc gắn ổn định lên các dầm chuẩn, chân của chuyển vị kế đư­ợc tựa lên dụng cụ kẹp đầu cọc hoặc tấm đệm đầu cọc (hoặc có thể lắp ngư­ợc lại).

Khoảng cách lắp dựng thiết bị đ­ược quy định như­ sau:

  • Từ cọc thí nghiệm đến điểm gần nhất của các gối kê: trong mọi tr­ường hợp không nhỏ hơn 3D (D là đư­ờng kính hoặc chiều rộng tiết diện cọc), tối thiểu là1.5m;
  • Từ cọc thí nghiệm đến các gối đỡ dầm chuẩn: >1.5m;
  • Từ mốc chuẩn đến cọc thí nghiệm và gối kê dàn chất tải: >5D nh­ưng trong mọi trường hợp không nhỏ hơn 2.5 m.

Chỉ tiến hành thí nghiệm khi cọc đã đủ thời gian nghỉ (thời gian từ khi kết thúc thi công đến khi thí nghiệm) theo quy định (> 21 ngày đối với cọc khoan nhồi, > 7 ngày đối với các loại cọc khác).

4.6.Quy trình gia tải

  1. Kiểm tra thiết bị

Trước khi thí nghiệm chính thức, tiến hành gia tải trước nhằm kiểm tra hoạt độngcủa thiết bị thí nghiệm và tạo tiếp xúc tốt giữa thiết bị và đầu cọc. Gia tải trước bằng cách tác dụng lên đầu cọc khoảng 5% tải trọng thiết kế, giữ 10 phút sau đó giảm về 0, theo dõi hoạt động của thiết bị thí nghiệm.

  1. Quy trình gia tải

Thí nghiệm được thực hiện theo quy trình gia tải từng cấp theo quy định của thiết kế. Quy trìnhgia tải của các cọc thí nghiệm được thực hiện theo các bảng sau:

Bảng 2.   Quy trình thí nghiệm ( 34 Tấn)

Tải trọng thiết kế: 17 tấn                            Tải trọng thí nghiệm: 34 tấn

Bước tải % TTTK

Tải trọng (tấn)

Thời gian giữ tải (phút)

Khoảng thời gian ghi số liệu

(phút)

Gia tải thử

5% TTTK

4.0

10

1-10

25%

20.0

60

1 – 10 – 20 – 30 – 45 – 60

50%

40.0

60

1 – 10 – 20 – 30 – 45 – 60

75%

60.0

60

1 – 10 – 20 – 30 – 45 – 60

100%

80.0

60

1 – 10 – 20 – 30 – 45 – 60

50%

40.0

30

1 – 10 – 20 – 30

0%

0

30

1 – 10 – 20 – 30

100%

80.0

360

1 – 10 – 20 – 30 – 45 – 60 – 120 – 180 – 240 – 300 – 360

125%

100.0

60

1 – 10 – 20 – 30 – 45 – 60

150%

120.0

60

1 – 10 – 20 – 30 – 45 – 60

175%

140.0

60

1 – 10 – 20 – 30 – 45 – 60

200%

160.0

1440

1 – 10 – 20 – 30 – 45 – 60 – 120 – 180 – 240 – 300 – 360 – 420 – 480 – 540 – 600 – 660 – 720

150%

120.0

30

1 – 10 – 20 – 30

100%

80.0

30

1 – 10 – 20 – 30

50%

40.0

30

1 – 10 – 20 – 30

0%

0

60

1 – 10 – 20 – 30 – 60

Ghi chú: Cấp tải mới chỉ được tăng khi tốc độ lún nhỏ hơn hoặc bằng 0.1mm/1 giờ nhưng không quá 2 giờ.

4.7.Quy định về thời gian đọc đồng hồ đo chuyển vị

Trong quá trình gia tải và giảm tải, tiến hành theo dõi và đọc đồng đo chuyển vị đầu cọc ngay sau khi gia tải hoặc giảm tải và theo các khoảng thời gian quy định, cụ thể: 0’ – 10’ – 20’ – 30’ – 45’ – 60’ – 120’ – 180’ – 240’– 300’ – 360’ – 420’ – 480’ – 540’ – 600’ – 660’ – 720’, 1 giờ mỗi lần đọc tiếp theo

5.Kết quả thí nghiệm

Kết quả thí nghiệm được trình bày theo hai mẫu biểu sau đây:

5.1.Biểu ghi số liệu

Kết quả thí nghiệm hiện trường được ghi lại trong bảng số liệu. Qua phân tích kết quả thí nghiệm của các cọc được tổng hợp trong các bảng dưới đây:

Bảng 3: Tổng hợp số liệu thí nghiệm cọc 17 (Ptn = 34 tấn)

Chu kỳ

Tải trọng

Thời gian giữ tải (phút)

Độ lún                            (mm)

(% TK)

(Tấn)

Chu kỳ 1

25

4.25

60

0.41

50

8.5

60

0.85

75

12.75

60

1.56

100

17.0

60

2.32

50

8.5

30

1.78

0

0

30

0.82

Chu kỳ 2

100

17.0

360

2.60

125

21.25

60

3.18

150

25.5

60

3.70

175

29.75

60

4.42

200

34.0

720

5.29

150

25.5

30

4.72

100

17.0

30

4.16

50

8.5

30

3.43

0

0

60

2.44

Bảng 4: Tổng hợp số liệu thí nghiệm cọc 80(Ptn = 34 tấn)

Chu kỳ

Tải trọng

Thời gian giữ tải (phút)

Độ lún                            (mm)

(% TK)

(Tấn)

Chu kỳ 1

25

4.25

60

0.46

50

8.5

60

1.00

75

12.75

60

1.51

100

17.0

60

2.29

50

8.5

30

1.70

0

0

30

0.87

Chu kỳ 2

100

17.0

360

2.70

125

21.25

60

3.66

150

25.5

60

4.61

175

29.75

60

5.65

200

34.0

720

7.15

150

25.5

30

6.47

100

17.0

30

5.71

50

8.5

30

4.68

0

0

60

2.44

5.2.Biểu đồ quan hệ

Từ số liệu thí nghiệm, xây dựng các biểu đồ sau đây (xem phần phụ lục):

  • Tải trọng – Độ lún
  • Độ lún – Thời gian
  • Tải trọng – Độ lún – Thời gian.

STT

Số hiệu

cọc thí nghiệm

Kích thước cọc

(mm)

Tải trọng thí nghiệm max

(tấn)

Độ lún đo được lớn nhất

(mm)

Ghi chú

1

17

250×250

34

5.29

2

80

250×250

34

7.15

Theo phụ lục E, E-1 của tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 9393:2012 “Cọc – Phương pháp thí nghiệm bằng tải trọng tĩnh ép dọc trục” phần xác định sức chịu tải giới hạn theo chuyển vị giới hạn quy ước. Nếu chuyển vị giới hạn quy ước lớn hơn 10%D (>10%*D250=25mm, trong đó D là cạnh hoặc đường kính cọc = 250mm) thì cọc được gọi là phá hoại. Ngược lại  nếu chuyển vị giới hạn nhỏ hơn  10%D thì cọc được coi là ổn định.

Theo kết quả thí nghiệm thu được thì cho thấy kết quả sau: Tại vị trí các cọc thí nghiệm có số hiệu 17, 80 đều có độ lún lớn nhất đo được S<25mm. Như vậy theo phụ lục E, E-1 của tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 9393:2012 thì các cọc trên đều có chuyển vị giới hạn quy ước nhỏ hơn 10%D và đều được coi là ổn định.

6.KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Qua kết quả thử tải cọc chúng tôi có một số kết luận và kiên nghị như sau:

– Công tác thử tải cọc đã hoàn thành theo đúng quy phạm hiện hành và đảm bảo theo đúng yêu cầu của bên Chủ đầu tư, Ban QLDA.

– Theo kết quả thí nghiệm chúng tôi thấy:

+ Tại vị trí tất cả các cọc thí nghiệm 17, 80 khi gia tải đến 200% tải trọng thiết kế (34 tấn) thì chuyển vị của cọc đều không vượt quá chuyển vị cho phép (10%D = 25mm) và đều được coi là ổn định.

Sức chịu tải tính toán của cọc đơn theo phụ lục E: E-3 trong tiêu chuẩn Việt Nam “TCVN 9393:2012 “Cọc – Phương pháp thí nghiệm bằng tải trọng tĩnh ép dọc trục– Phần Xác định sức chịu tải cho phép, tính theo công thức tính toán như sau:

Pcp= Pgh/Fs

Trong đó:               Pcp là sức chịu tải cho phép

Pgh là sức chịu tải giới hạn hoặc tải trọng phá hoại

Fs là hệ số an toàn (Thông thường chọn Fs=2.0)

Tùy thuộc vào mức độ quan trọng của công trình, điều kiện đất nền, đặc điểm cọc, phương pháp thí nghiệm và phương pháp xác định sức chịu tải giới hạn mà Tư vấn thiết kế quyết định áp dụng hệ số an toàn cao hơn hoặc thấp hơn cho phù hợp trong từng trường hợp cụ thể.

Ở đây theo hồ sơ thiết kế chúng tôi xác định sức chịu tải giới hạn thí nghiệm là 34 tấn và dự kiến hệ số an toàn Fs=2.0.

Kết quả tính toán sức chịu tải cho phép được các giá trị như sau:

STT

Số hiệu

cọc thí nghiệm

Pgh

(Tấn)

Fs

Pcp

(Tấn)

Ptk

(Tấn)

1

17

34.0

2.0

17

17

2

80

34.0

2.0

17

17

Căn cứ vào số liệu theo dõi thí nghiệm bằng tải trọng tĩnh ép dọc trục tại các điểm thí nghiệm được chỉ định trong hồ sơ thiết kế kỹ thuật thi công đã được phê duyệt chúng tôi nhận thấy:

+ Tại các điểm cọc thí nghiệm 17, 80 đều đạt độ ổn định quy ước.

+ Qua các kết quả thí nghiệm thu được, đề nghị Tư vấn thiết kế có phương án cụ thể để các bên căn cứ thực hiện trước khi tiến hành thi công đại trà.

 
Bạn không biết Tải Tài Liệu như thế nào ? Xem Cách Tải