Luận văn Thạc sĩ Kinh tế: Nghiên cứu giải pháp hiệu quả thay thế cọc bê tông thường bằng cọc bê tông ly tâm ứng dụng gia cố nền móng cho công trình trên địa bàn huyện Thạnh Hóa, tỉnh Long An

Chia sẻ: ViJiji ViJiji | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:70

Thêm vào BST

Báo xấu

39
lượt xem 11
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn được nghiên cứu với mục tiêu nhằm tính toán chi phí sản xuất , thi công, hoàn thiện cọc bê tông cốt thép thường và so sánh với giá của cọc bê tông ly tâm ứng lực trước mà nhà sản xuất đưa ra. Tính toán cụ thể về sức chịu tải của cọc bê tông ly tâm ứng lực trước và cọc bê tông cốt thép thường trong cùng một địa chất và có độ sâu ép cọc .

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kinh tế: Nghiên cứu giải pháp hiệu quả thay thế cọc bê tông thường bằng cọc bê tông ly tâm ứng dụng gia cố nền móng cho công trình trên địa bàn huyện Thạnh Hóa, tỉnh Long An

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN ---------------------------------------------------------------- TRẦN MINH TUẤN NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP HIỆU QUẢ THAY THẾ CỌC BÊ TÔNG THƯỜNG BẰNG CỌC BÊ TÔNG LY TÂM ỨNG DỤNG GIA CỐ NỀN MÓNG CHO CÔNG TRÌNH TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN THẠNH HÓA, TỈNH LONG AN LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Mã số: 8.58.02.01 Long An, năm 2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ CÔNG NGHIỆP LONG AN ---------------------------------------------------------------- TRẦN MINH TUẤN NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP HIỆU QUẢ THAY THẾ CỌC BÊ TÔNG THƯỜNG BẰNG CỌC BÊ TÔNG LY TÂM ỨNG DỤNG GIA CỐ NỀN MÓNG CHO CÔNG TRÌNH TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN THẠNH HÓA, TỈNH LONG AN LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật xây dựng Mã số: 8.58.02.01 Người hướng dẫn khoa học: TS. ĐỖ ĐẠI THẮNG Long An, năm 2020
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, và kết quả trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong các tạp chí khoa học và công trình nào khác. Các thông tin số liệu trong luận văn này đều có nguồn gốc và được ghi chú rõ ràng./. Tác giả TRẦN MINH TUẤN
ii LỜI CẢM ƠN Xin cám ơn Thầy TS. Đỗ Đại Thắng, Thầy đã đưa ra gợi ý đầu tiên để hình thành nên ý tưởng của đề tài và đã làm tôi mạnh dạn tiếp cận với hướng nghiên cứu đồng thời, thầy là người đã tận tụy giúp tôi hệ thống hóa lại kiến thức quản lý và định lượng phân tích và hiểu biết thêm về nhiều điều mới trong quá trình nghiên cứu luận văn này. Để hoàn thành luận văn này, ngoài sự cố gắng và nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ của tập thể và các cá nhân. Tôi xin tỏ lòng biết ơn đến tập thể và các cá nhân đã dành cho tôi sự giúp đỡ quý báu đó. Tôi xin chân thành cảm ơn Quý Thầy Cô thuộc Phòng đào tạo sau đại học trường Đại Học Kinh tế Công nghiệp Long An đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá trình học và nghiên cứu khoa học tại đây. Đề cương Luận văn thạc sĩ đã hoàn thành trong thời gian quy định với sự nỗ lực của bản thân, tuy nhiên không thể không có những thiếu sót. Kính mong Quý Thầy Cô chỉ dẫn thêm để tôi bổ sung những kiến thức và hoàn thiện bản thân mình hơn. Xin trân trọng cảm ơn! Tác giả TRẦN MINH TUẤN
iii NỘI DUNG TÓM TẮT Hiện nay, các công trình xây dựng được đầu tư đưa vào sử dụng tại địa bàn huyện Thạnh Hóa mau bị hư hỏng, biểu hiện qua các hiện tượng: công trình xây dựng ở các khu vực như Trụ sở UBND xã Thạnh Phú, Thuận Nghĩa Hòa…trên vùng đất yếu với móng trên nền đất tự nhiên dễ bị lún và nứt. Tất cả các hiện tượng này gây mất an toàn và tốn kinh phí thực hiện công tác duy tu sửa chữa thường xuyên hàng năm. Vài năm gần đây, nhiều công trình dân dụng trên địa bàn tỉnh Long An bắt đầu sử dụng phương pháp sử dụng cọc bê tông để xây dựng các dự án công trình dân dụng, đặc biệt nhiều là ở một số khu mới như huyện Thạnh Hoá, vốn là đất hồ ao lấp đi xây nhà nên độ lún rất cao. Hầu hết các công trình ở đây đều ép cọc bê tông chống lún, công trình nào không ép đều bị lún, nứt. Trong thi công các cọc bê tông thì cọc bê tông ly tâm ứng suất trước vẫn đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật và có giá thành thấp nhất do sử dụng ít vật liệu. Cọc bê tông ly tâm ứng suất trước có độ cứng lớn hơn cọc bê tông cốt thép thường nên có thể đóng sâu vào nền đất hơn tận dụng khả năng chịu tải của đất nền dẫn đến sử dụng ít cọc trong một đài móng hơn. Chi phí xây dựng móng giảm dẫn đến có lợi về kinh tế.
iv ABSTRACT Currently, the construction works invested and used in Thanh Hoa district are quickly damaged, manifested by the phenomena: construction works in areas such as the headquarters of the People's Committee of Thanh Phu Commune, Thuan Nghia Hoa ... on soft ground with foundations on natural ground that are easy to subside and crack. All of these phenomena are unsafe and costly to carry out regular repair and maintenance work every year. In recent years, many civil works in Long An province have started using the method of using concrete piles to build civil engineering projects, especially in some new areas such as Moc district. Hoa, which is used to build houses and ponds, makes the settlement very high. Most of the works here have forced concrete piles to prevent subsidence, the works that were not pressed were sunk or cracked. In the construction of concrete piles, prestressed centrifugal concrete piles still meet the technical requirements and have the lowest cost due to the use of less material. Prestressed centrifugal concrete piles have a hardness greater than ordinary reinforced concrete piles, so they can be driven deeper into the ground than take advantage of the load capacity of the ground, resulting in fewer piles in a foundation. Reduced foundation construction costs lead to economic benefits.
v MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................ DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU, BIỂU ĐỒ ........................................................ PHẦN MỞ ĐẦU .......................................................................................................... CHƯƠNG 1: CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP THƯỜNG. 1.1 Giới thiệu chung .................................................................................................. 16 1.2 Phương Pháp tính toán. ........................................................................................ 17 1.3 Phương pháp thi công cọc BTCT ......................................................................... 24 1.4 Đánh giá chi phí và thi công cọc BTCT ............................................................... 26 CHƯƠNG 2: CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP LY TÂM ỨNG LỰC TRƯỚC. 2.1 Giới thiệu chung .................................................................................................. 27 2.2 Phương Pháp tính toán cọc ly tâm ULT ............................................................... 28 2.3 Phương pháp thi công cọc ly tâm ULT ................................................................. 32 2.4 Đánh giá chi phí và thi công cọc ly tâm ƯLT ....................................................... 39 CHƯƠNG 3: SO SÁNH HAI PHƯƠNG ÁN CỌC BTCT VÀ CỌC BTCT LY TÂM ỨNG LỰC TRƯỚC. 3.1 Ưu khuyết điểm các phương pháp cọc.................................................................. 41 3.2 Đánh giá so sánh chi phí và phương pháp thi công cọc ........................................ 41 3.3 Đề xuất giải pháp tối ưu lựa chọn cọc .................................................................. 46 CHƯƠNG 4: VÍ DỤ TINH TOÁN VỀ SỨC CHỊU TẢI CỦA CÁC LOẠI CỌC TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN THẠNH HÓA VÀ SO SÁNH CÁC KẾT QUẢ. 4.1. Khái quát về điều kiện tự nhiên và những yếu tố tác động đến sự phát triển kinh tế xã hội tỉnh Long An ................................................................................................... 47 4.2. Tổng quan về những điều kiện tự nhiên huyện Thạnh Hoá .................................. 48 4.3. Điều kiện địa chất khu vực huyện Thạnh Hoá ..................................................... 48 4.4 Ứng dụng cọc ly tâm tại công trình trên địa bàn huyện......................................... 51 4.5. Kết luận đánh giá hiệu quả kinh tế giữa các biện pháp ........................................ 60 KẾT LUẬN .................................................................................................................. KIẾN NGHỊ ................................................................................................................. DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................... PHỤ LỤC .....................................................................................................................
vi DANH MỤC BẢNG BIỂU BẢNG BIỂU TÊN BẢNG BIỂU TRANG Bảng 1.1 Hệ số uốn dọc 19 Bảng 2.1 Kích thước cọc 30 Bảng 2.2 Bảng quy định sai lệch kích thước của cọc PC, PHC 31 DANH MỤC ĐỒ THỊ VÀ HÌNH VẼ ĐỒ THỊ VÀ TÊN ĐỒ THỊ VÀ HÌNH VẼ TRANG HÌNH VẼ Hình 1.1 Phương án cọc trước truyền thống 17 Hình 1.2 Phương án cọc BTCT 18 Hình 1.3 Biểu đồ nén tĩnh cọc, quan hệ S = f (P) 20 Hình 2.1 Cọc BT ứng lực trước PC, PHC 30 Hình 2.2 Máy sàn cát 34 Hình 2.3 Máy rửa đá 34 Hình 2.4 KCS kiểm tra thép 34 Hình 2.5 KCS kiểm tra nòng thép 34 Hình 2.6 Căng dự ứng lực 35 Hình 2.7 Đúc cọc ống theo phương pháp ly tâm 35 Hình 2.8 KCS kiểm tra phân loại cọc ngay khi tháo khuôn 35 Hình 2.9 Máy ép tĩnh theo phương pháp cổ điển 36 Hình 2.10 Máy đóng cọc 36 Hình 2.11 Máy khoan tạo lỗ cọc 37 Hình 2.12 Máy Robot đóng cọc 38 Hình 2.13 Mối nối cọc ly tâm dự ứng lực có bản mã 40 Hình 3.1 Máy bị lún nghiêng do mặt bằng yếu 43 Hình 3.2 Máy bị lún do mặt có nước 43 Hình 4.1 Bản đồ hành chính tỉnh Long An 48 Hình 4.2 Trường THPT Thạnh Hóa 53 Hình 4.3 Qúa trình triển khai thi công 53 Hình 4.4. Mặt cắt địa chất công trình 54
vii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT TIẾNG VIỆT STT TỪ VIẾT TẮT VIẾT ĐẦY ĐỦ 1 CĐT Chủ đầu tư 2 BQLDA Ban quản lý dự án 3 UBND Ủy ban nhân dân Ban quản lý các công trình xây dựng 4 BQL các CTXD 5 BCH Bảng câu hỏi 6 CCS Các cộng sự 7 TVTK/GS Tư vấn thiết kế/giám sát. 8 VĐKT Vải Địa Kỹ Thuật 9 LĐKT Lưới Địa kỹ thuật 10 CXMĐ Cọc xi măng đất DANH MỤC VIẾT TẮT TIẾNG ANH STT TỪ VIẾT TẮT VIẾT ĐẦY ĐỦ 1 AFTA ASEAN Free Trade Area 2 SPSS Statistical Package for the Social Sciences Essential for geotechnical professionals. 2D & 3D finite 3 PLAXIS element software for geotechnical analysis of deformation and stability of soil structures. SLOPE /W V.5 là một trong 6 phần mềm Địa kỹ thuật trong 4 SLOPE bộ GEO –SLOPE
1 PHẦN MỞ ĐẦU 1.Sự cần thiết của đề tài: Nền móng của các công trình xây dựng nhà ở, đường sá, đê điều, đập chắn nước và một số công trình khác trên nền đất yếu thường đặt ra hàng loạt các vấn đề phải giải quyết như sức chịu tải của nền thấp, độ lún lớn và độ ổn định của cả diện tích lớn. Việt Nam được biết đến là nơi có nhiều đất yếu, đặc biệt lưu vực sông Mê Kông. Nhiều thành phố và thị trấn quan trọng được hình thành và phát triển trên nền đất yếu với những điều kiện hết sức phức tạp của đất nền, dọc theo các dòng sông và bờ biển. Thực tế này đã đòi hỏi phải hình thành và phát triển các công nghệ thích hợp và tiên tiến để xử lý nền đất yếu. Khi xây dựng các công trình dân dụng, cầu đường, thường gặp các loại nền đất yếu, tùy thuộc vào tính chất của lớp đất yếu, đặc điểm cấu tạo của công trình mà người ta dùng phương pháp xử lý nền móng cho phù hợp để tăng sức chịu tải của nền đất, giảm độ lún, đảm bảo điều kiện khai thác bình thường cho công trình. Đối với đồng bằng Nam Bộ. Ngoại trừ trầm tích Đệ tứ khu vực, vùng cao phía đông bắc, bắc có nền tầng đất cứng vì chúng là hệ trầm tích phù sa Pleistocen gồm có: các tầng sét, sét cát, cát bột sét. Ví dụ như Mộc Hóa, Đức Hòa, Đức Huệ (Long An), một phần Tây Ninh và quận 1, 3, 10, 12, Phú Nhuận, Tân Bình, Gò Vấp, . . .(TP. Hồ Chí Minh); còn lại, hầu hết đất có độ cao 0 - 1m so mặt biển là đất nền hơi yếu, yếu, thậm chí rất yếu. Vì chúng nằm hầu hết trên vùng đầm lầy biển cũ, chiều sâu phẫu diện xuống 30 – 40m vẫn là lớp bùn nhão lẫn hữu cơ rừng lầy ngọt.( Trích số liệu hồ sơ địa chất thuỷ văn Tp.HCM – 2002, Viện thuỷ lợi Miền Nam). Đất mềm yếu nói chung là loại đất có khả năng chịu tải nhỏ (áp dụng cho đất có cường độ kháng nén quy ước dưới 0,50 daN/ cm2), có tính nén lún lớn, hệ số rỗng lớn (e >1), có môđun biến dạng thấp (Eo < 50 daN/cm2), và có sức kháng cắt nhỏ. Khi xây dựng công trình trên đất yếu mà thiếu các biện pháp xử lý thích đáng và hợp lý thì sẽ phát sinh biến dạng thậm chí gây hư hỏng công trình. Nghiên cứu xử lý đất yếu có mục đích cuối cùng là làm tăng độ bền của đất, làm giảm tổng độ lún và độ lún lệch, rút ngắn thời gian thi công và giảm chi phí đầu tư xây dựng. Với các đặc điểm của đất yếu như trên, muốn đặt móng xây dựng công trình trên nền đất này thì phải có các biện pháp kỹ thuật để cải tạo tính năng xây dựng của nó. Nền đất sau khi xử lý gọi là nền nhân tạo.
2 Việc xử lý khi xây dựng công trình trên nền đất yếu phụ thuộc vào nhiều điều kiện như: đặc điểm công trình, đặc điểm của nền đất.v.v. Với từng điều kiện cụ thể mà người thiết kế đưa ra biện pháp xử lý hợp lý. Thực hiện Chương trình mục tiêu Quốc Gia về xây dựng Nông thôn mới giai đoạn 2016-2020 của Thủ Tướng Chính Phủ được ban hành kèm theo Quyết định số 1600/QĐ-TTg ngày 16/8/2016, ban hành kèm theo các quy định, hướng dẫn đối với các tiêu chí xây dựng Nông thôn mới áp dụng thực hiện trên địa bàn tỉnh Long An (đối với các công trình dân dụng kiểu mẫu và cầu đường giao thông nông thôn). Hiện nay, các công trình xây dựng được đầu tư đưa vào sử dụng tại địa bàn huyện Thạnh Hóa mau bị hư hỏng, biểu hiện qua các hiện tượng: công trình xây dựng ở các khu vực như Trụ sở UBND xã Thạnh Phú, Thuận Nghĩa Hòa…trên vùng đất yếu với móng trên nền đất tự nhiên dễ bị lún và nứt. Tất cả các hiện tượng này gây mất an tòan và tốn kinh phí thực hiện công tác duy tu sửa chữa thường xuyên hàng năm. Vài năm gần đây, nhiều công trình dân dụng trên địa bàn tỉnh Long An bắt đầu sử dụng phương pháp sử dụng cọc bê tông để xây dựng các dự án công trình dân dụng, đặc biệt nhiều là ở một số khu mới như huyện Mộc Hoá, vốn là đất hồ ao lấp đi xây nhà nên độ lún rất cao. Hầu hết các công trình ở đây đều ép cọc bê tông chống lún, công trình nào không ép đều bị lún, nứt. Hầu như các công trình xây dựng trước kia vẫn thường sử dụng cọc bê tông cốt thép thông thường và đã có rất nhiều các sự cố công trình mà nguyên nhân là do nền móng của công trình không đảm bảo khả năng chịu tải. Việc gia cố và sửa chữa gặp rất nhiều khó khăn cũng như tốn rất nhiều kinh phí. Hiện nay đã và đang phát triển cọc bê tông ly tâm ứng lực trước có nhiều ưu điểm vượt trội hơn so với cọc bê tông côt thép thường. Với việc ứng suất trước trong cọc đã làm cho cọc cứng hơn, khả năng chịu kéo của bê tông tăng nên làm cho cọc không nứt vì thếtăng khả năng ăn mòn và do cọc sử dụng cốt thép cường độ cao nên tiết diện cốt thép giảm dẫn đến giảm chi phí. Mặt khác cọc có khả năng đóng sâu vào nền đất hơn cọc bê tông cốt thép thường vì thế tận dụng được khả năng chịu tải của đất nền nên sẽ làm giảm số lượng cọc trong đài, sẽ làm giảm kích thước đài dẫn đến giảm chi phí sản suất cọc cũng như chi phí thi công ép cọc. Trong các công trình xây dựng lúc giaiđoạn khảo sát thi công phục vụ cho công tác thiết kế, trong đó có liên quan đến phần thiết kế móng đưa ra quyết chọn loại cọc nào cho phù
3 hợp. Trong trường hợp thiết kếmóng có nhiều phương án thiết kế cần cân nhắc kỹ trước khi đưa ra quyết định sử dụng cọc Barrette, khoan nhồi, cọc bê tông cốt thép thường hoặc cọc bê tông ly tâm ứng lực trước Trong thi công các cọc bê tông thì cọc bê tông ly tâm ứng suất trước vẫn đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật và có giá thành thấp nhất do sử dụng ít vật liệu. Nếu làm bảng so sánh giá giữa cọc bê tông đúc tại công trường và bê tông ly tâm ứng suất trước sẽ có sự chênh lệch giá khoảng 20% giá trị (bê tông ly tâm ứng suất trước rẻ hơn, trích bài báo “so sánh chi phí cọc bê tông của nhà máy bê tông Phan Vũ – 2015” ). 2.Mục tiêu nghiên cứu: 2.1 Mục tiêu chung - Tính toán chi phí sản xuất , thi công, hoàn thiện cọc bê tông cốt thép thường và so sánh với giá của cọc bê tông ly tâm ứng lực trước mà nhà sản xuất đưa ra. - Tính toán cụ thể về sức chịu tải của cọc bê tông ly tâm ứng lực trước và cọc bêtông cốt thép thường trong cùng một địa chất và có độ sâu ép cọc . 2.2 Mục tiêu cụ thể Sau khi thu thập tài liệu, tiêu chuẩn trong và ngoài nước. Tác giả đã tiến hành nghiên cứu về cọc bê tông ly tâm ứng lực trước về khả năng chịu tải của cọc bê tông ly tâm ứng lực trước và cọc bê tông cốt thép thường trên các công trình ở địa bàn huyện Thạnh Hóa. Từ đó so sánh và đưa ra những nhận xét lợi ích về khả năng chịu tải cũng như lợi ích về kinh tế. 3.Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu: So sánh ứng dụng cụ thể phương pháp và hiệu quả của hai loại cọc bê tông cốt thép thường và bê tông ly tâm ứng lực trước cho các công trình xây dựng dân dụng trên đia bàn huyện Thạnh Hóa. 4. Phạm vi nghiên cứu 4.1 Phạm vi về không gian địa điểm: Các công trình xây dựng dân dụng trên địa bàn huyện Thạnh Hóa sử dụng cọc bê tông cốt thép thường và cọc bê tông ly tâm. 4.2 Phạm vi về thời gian: Nghiên cứu các công trình đã và đang xây dựng trên địa huyện Thạnh Hóa từ năm 2016 -2019 có sử dụng phương án cọc bê tông thường và cọc bê tông ly tâm.
4 5. Câu hỏi nghiên cứu - Cọc đóng vào cùng địa chất với cùng một độ sâu thì khả năng chịu tảicủa cọc bê tông nào tốt hơn ? - Các công trình ở khu vực nào của huyện Thạnh Hóa sử dụng phương án móng cọc là hiệu quả ? -Chi phí cho 1m cọc bê tông cốt thép thường chênh lệch bao nhiêu với 1m cọc bê tông ly tâm ULTmà nhà máy đưa ra ? - Khả năng chịu kéo của bê tông trong cọc bê tông ly tâm ULT sovới bê tông trong cọc BTCT thường ? 6.Những đóng góp mới của luận văn 6.1 Đóng góp về phương diện khoa học Trong các công trình xây dựng sử dụng cọc bê tông cốt thép thường có các mặt hạn chế. Việc xuất hiện sớm các vết nứt trong cọc bê tông cốt thép thường do biến dạng không tương thích giữa thép và bê tông. Khi cọc chịu kéo và uốn, phần bê tông trong cọc phát sinh các vết nứt làm giảmkhả năng chống ăn mòn của cọc, từ đó làm giảm tuổi thọ của cọc, nhất là trong cácmôi trường ăn mòn mạnh. Để khắc phục các hạn chế của cọc bê tông cốt thép thường thi ta sử dụng cọc bê tông ly tâm ứng suất trước vì có các ưu điểm đã đưa ra. Bê tông được nén trước ở điều kiện khai thác phần bê tông không suất hiện ứng suất kéo (hoặc nếu có suất hiện thì giá trị nhỏ không gây nứt).Do bê tông được ứng suất trước, kết hợp với quay ly tâm đã làm cho cọc đặcchắc chịu được tải trọng cao không nứt, tăng khả năng chống thấm, chống ăn mòn cốt thép, ăn mòn sulphate. Do sử dụng bê tông và thép cường độ cao nên tiết diện cốt thép giảm dẫn đếntrọng lượng của cọc giảm. Thuận lợi cho việc vận chuyển, thi công Cọc bê tông ly tâm ứng suất trước có độ cứng lớn hơn cọc bê tông cốt thépthường nên có thể đóng sâu vào nền đất hơn tận dụng khả năng chịu tải của đất nềndẫn đến sử dụng ít cọc trong một đài móng hơn. Chi phí xây dựng móng giảm dẫn đến có lợi về kinh tế. Địa chất huyện Thạnh Hoá chủ yếu là trầm tích phù sa non trẻ, nên vấn đề sử dụng phương án thiết kế cọc BTCT là điều thiết yếu. Nhưng trước đây các công trình thường hay sử dụng cọc BTCT vuông đổ tại chỗ như Uỷ ban nhân dân huyện Thạnh Hoá, Trường THPT Thạnh Hoá,… Cọc BTCT đổ tại chỗ có khuyết điểm là khó kiểm
5 tra chất lượng, độ bền cơ học kém, cho nên tác giả nghiên cứu đề xuất sử dụng cọc BTCT ly tâm ứng lực trước nhằm giải quyết những khó khăn đó. Nhằm đem lại chất lượng cho các công trình chuẩn bị thi công trên đại bàn huyện có các phương án ứng dụng công nghệ khả thi. 6.2 Đóng góp về phương diện thực tiễn Trên cơ sở khảo sát thực tế và các kết quả nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước về bê tông ứng lực trước. Chúng ta vận dụng vào cọc bê tông ly tâm ứng lực trước. Thay thế cọc bê tông cốt thép thường bằng cọc bê tông ly tâm ứng lực trước chocác công trình xây dựng trên địa bàn tỉnh Long An. Bằng các ứng dụng công nghệ hiện đại vào cọc bê tông ly tâm ứng lực trước vàđiều kiện thi công thực tế để sử dụng cọc bê tông ly tâm ứng lực trước đạt hiệu quảcao. 7.Phương pháp nghiên cứu: Để nghiên cứu đề tài trên, tác giả dự kiến sử dụng một số phương pháp như sau: - Phương pháp giải tích. - Phương pháp khảo sát thực tế. - Phương pháp so sánh. 1.Về sức chịu tải thì có các phương pháp kiểm tra khả năng chịu tải của cọc gồm: - Phương pháp tra bảng thống kê - Phương pháp tính theo cường độ. - Phương pháp tính từ kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh. - Phương pháp xác định từ thí nghiệm nén tĩnh cọc. - Phương pháp xác định từ thí nghiệm thử động. 2.Về lợi ích kinh tế : Tính toán chi phí sản xuất cọc bê tông cốt thép thường và so sánh với giá của cọc bê tông ly tâm ứng lực trước mà nhà sản xuất đưa ra. 8. Tổng quan các công trình nghiên cứu trước 8.1 Các nghiên cứu trong nước: Các bài báo như : “ nghiên cứu cọc bê tông ly tâm ứng lực trước” Do tác giả Lê Văn Sắc & Phạn Văn Hiệp có đề xuất việc sử dụng cọc bê tông ly tâm ứng lực trước thay thế cọc bê tông cốt thép thường cho các công trình xây dựng. Từ đó giảm giá thành xây dựng cho các côngtrình mang lại lợi ích kinh tế cao.
6 Đề tài nghiên cứu “phương pháp tính toán và thiết kế móng cọc xi măng - đất kết hợp với móng bè cho công trình cao tầng loại I“ Do tác giả Nguyễn Thạc Vũ đề tài nghiên cứu và đưa ra phương pháp tính toán móng cọc xi măng – đất kết hợp với móng bè cho các công trình dân dụng vừa và cao tầng loại 1 (9-16 tầng) trên cơ sở kết hợp lý thuyết tính toán của các tác giả trong, ngoài nước và ứng dụng phần mềm etabs v9.14 . kết quả nghiên cứu nếu được mở rộng và áp dụng vào thực tế sẽ góp phần hạ thấp giá thành xây dựng công trình và giải tỏa được cơn sốt giá cả nguyên vật liệu hiện nay. Đề tài “Giới thiệu cọc bê tông ly tâm ứng lực trước”Do tác giả Nguyễn Văn Tiếng Nghiên cứu về các loại cọc dùng trong xây dựng và ứng dụng của cọc bê tông ly tâm ULT. Các đề tài có nghiên cứu sơ lược, nhưng vấn đề sử dụng tối ưu hoá cụ thể so sánh cho vùng đất cụ thể như trên địa bàn huyện Thạnh Hóa là chưa có tác giả nghiên cứu. Cho nên đề tài “ nghiên cứu giải pháp tối ưu cọc bê tông ly tâm và cọc bê tông thường ứng dụng gia cố nền móng cho công trình trên địa bàn huyện Thạnh Hóa” là đề tài mới. 8.2 Các nghiên cứu ở nước ngoài “Nghiên cứu Ứng dụng cọc ly tâm cho công trình cao tầng – Nhật Bản”.Do cọc được sản xuất theo tiêu chuẩn nhật bản Jiss 5373: 2004; nên thường sản xuất trước trong nhà máy rất nhiều các loại chiều dài đểtổhợp cho linh hoạt ngoài công trường lên có thểthay đổi tổhợp khi ép cọc nhanh chóng ngay tức thì cho tiết kiệm vật liệu các khu vực đất cứng cọc không xuống được hết chiều dài theo thiết kế ban đầu hoặc có thểkéo dài tổ hợp với các khu vực cọc xuống sâu hơn thiết kế.
7 CHƯƠNG 1: CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP THƯỜNG. 1.1 Giới thiệu chung cọc bê tông cốt thép (BTCT) Hiện nay, người ta đã dần bỏ qua cọc gỗ và các phương pháp xử lý nền móng khác và thay bằng cọc bê tông. Nó có những ứng dụng rất tốt trong việc đảm bảo chất lượng công trình hay tiết kiệm chi phí thi công . Chi phí đóng cọc bê tông thì lại rẻ hơn bởi nó tiết kiệm được thời gian và công sức. Bên cạnh đó, cọc gỗ ngày nay không còn đáp ứng được những yêu cầu của nền móng nữa.Chi phí của cọc bê tông có thể thay đổi dựa trên tải thiết kế, kích thước và chiều dài yêu cầu; Nhận được tải trọng công suất cần thiết mà không có phí tổn vật liệu lãng phí. Hình 1.1a Phương án cọc tre truyền thống Nhờ có độ bền cao, khả năng chịu tải trọng lớn từ công trình truyền xuống, nên cọc bê tông cốt thép được ứng dụng rộng rãi trong các công trình dân dụng và công nghiệp. Là loại vật liệu không thể thiếu ở những ngôi nhà có diện tích lớn hay nhà nhiều tầng, nhà công nghiệp có tải trọng lớn, cọc bê tông cốt thép đúc sẵn có khả năng chống lại sự xâm thực của hóa chất hòa tan trong nước dưới nền. Mặt khác, cọc bê tông cốt thép đúc sẵn là loại cọc được sử dụng phổ biến nhất hiện nay trong các loại móng sâu và có khả năng chịu lực ngang rất tốt. Mặt khác, độ lún của cọc bê tông cốt thép đúc sẵn rất nhỏ, gần như không đáng kể nên ít gây biến dạng cho công trình, không gây ảnh hưởng đến công trình bên cạnh nên
8 bạn có thể dùng ở các dự án trong nội thành, có mật độ xây dựng dày đặc cũng không vấn đề gì. Hình 1.1b Phương án cọc BTCT Sử dụng cọc bê tông cốt thép đúc sẵn trong thi công móng còn giúp giá thành hạ xuống, tiết kiệm chi phí đáng kể. Đồng thời, nhà thầu có thể thi công nhanh chóng, đảm bảo tiến độ, chất lượng công trình, ít phụ thuộc vào yếu tố thời tiết nên dù dự án lớn đến đâu cọc bê tông cốt thép đúc sẵn vẫn có thể đáp ứng. Khi tải trọng công trình không nhỏ, và các lớp đất gần bề mặt không tốt thì giải pháp móng nông sẽ có độ lún lệch lớn, hơn nữa để đảm bảo điều kiện an toàn về sức chịu tải thì kích thước móng phải rất lớn. Khi giải móng nông trên nền thiên nhiên tỏ ra không hiệu quả thì ta có thể gia cố nền tuy nhiên giải pháp gia có nền vẫn chưa tỏ ra hiệu quả hoặc quá tốn kém thì giải pháp móng cọc là một sự lựa dễ dàng. Cọc bê tông cốt thép thường có mác bê tông là mác 250 đến mác 350. Với loại cọc này tiết diện cọc chủ yếu nằm trong loại cọc nhỏ, là loại nhỏ hơn 45x45cm sức chịu tải của cọc theo vật liệu vì vậy cũng không lớn. Cọc nhỏ thường là giải pháp tối ưu cho công trình có tải trọng không lớn, khi tải trọng chân cột lớn, đòi hỏi nhiều cọc trong một nhóm cọc do đó đài cọc rất lớn và việc bố trí đài cọc trong công trình ngầm cũng gặp khó khăn. Về quy cách phải đáp ứng như : Loại cọc, cấu tạo cọc; Chiều dài cọc, cao độ mũi cọc, cao độ đầu cọc; Số lượng cọc; Sức chịu tải của từng cọc và tỷ lệ % cọc cần thí nghiệm kiểm tra tại hiện trường; Lớp bảo vệ cốt thép cho cọc để chống ăn mòn do xâm thực. 1.2 Phương Pháp tính toán Cọc bê tông cốt thép thường có dạng hình vuông. Cạnh cọc thường gặp ở Việt
9 Nam hiện nay là 0,2 ÷0,4m, chiều dài cọc thường nhỏ hơn 12m vì chiều dài tối đa của 1 cây thép là 11,7m. Bê tông dùng cho cọc có mác từ 250 ÷350 (tương đương cấp độ bền (B20 ÷B25). Khả năng chịu tải theo vật liệu cọc BTCT thường được tính theo công thức: (1.1) Trong đó: Rb – cường độ chịu nén của bê tông. Ac – diện tích mặt cắt ngang cọc. Rs – cường độ chịu nén của thép. – hệ số uốn dọc. Tra bảng 1.1 As – diện tích của cốt thép bố trí trong cọc. Bảng 1.1 Hệ số uốn dọc Trong đó: b: Là cạnh cọc vuông. d: Đường kính cọc tròn. Ltt : chiều dài tính toán của cọc, không kể phần cọc nằm trong lớp đất yếu bên trên. 1.2.1 Các phương pháp kiểm tra khả năng chịu tải của cọc đơn. 1.2.1.1 Phương pháp tra bảng thống kê Phương pháp này dựa trên quy phạm CHNΠ2.02.03.85 của Liên Xô Sức chịu tải của cọc đơn được dùng là. (1.5) Trong đó: Kat – hệ số an toàn được lấy (khi xét đến hiệu ứng của nhóm) là. Kat = 1,4 cho móng trên 21 cọc.
10 Kat = 1,55 cho móng từ 11 đến 20 cọc. Kat = 1,65 cho móng từ 6 đến 10 cọc. Kat = 1,75 cho móng dưới cọc. Qtc – xác định gồm 2 thành phần là khả năng chịu mũi và khả năng bám trượt bên hông. (1.6) Trong đó: mR – hệ số điều kiện làm việc tại mũi cọc, lấy mR = 0,7 cho sét, mR = 1 cho cát. mf – hệ số điều kiện làm việc của đất bên hông, lấy mf = (0,9 ÷1) cho cọc, mf = 0,6 cho cọc khoan nhồi. Qm – khả năng chịu tải mũi cọc, tra bảng. fsi – khả năng ma sát xung quanh cọc. Fc – tiết diện cọc. Li, u – chiều dài phân đoạn và chu vi cọc. Đối với cọc trong đất yếu với độ sệt B < 0,6 và cát có Df < 0,33 (trạng thái rời) thì quy phạm khuyến cáo nên xác định bằng phương pháp nén tĩnh. B: Độ sệt. Df: độ chặt tương đối. Riêng đối với cọc khoan nhồi, trị số qm được xác định thep phương pháp sau. Trường hợp trong cát. (1.7) Trong đó: A,B - tra bảng γ ‘,γ - dung trọng của đất nền dưới và trên mũi cọc. L, D – chiều dài cọc và đường kính cọc. Trường hợp trong sét. Trị số qm được tra bảng theo độ sệt B.
11 1.2.1.2 Phương pháp tính theo cường độ. (1.8) Với FSs là hệ số an toàn cho thành phần ma sát FSs = 2. FSp là hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc FSp = 3. 1.2.2 Thành phần ma sát xung quanh cọc Qs. 1.2.2.1 Sức chịu tải của mũi cọc (qp). a. Theo phương pháp Terzaghi. (1.9) (1.10) b. Theo phương pháp Meyerhof c. Theo TCVN 205-1998. 1.2.3. Phương pháp tính từ kết quả thí nghiệm xuyên động (SPT). Xuyên động (SPT) được thực hiện bằng ống tách đường kính 5,1cm, dài 45cm, đóng bằng búa rơi tự do nặng khoảng 63,5kg, với chiều cao rơi là 76cm. Đếm số búa để đóng cho từng 15cm ống lún trong đất (3 lần đếm), 15cm đầu không tính, chỉ dùng giá trị số búa cho 30cm sau là N (búa), được xem như là số búa tiêu chuẩn N. Quy phạm (TCXD205-1998) cho phép dùng công thức của Meyerhof (1956).