Cách Đọc Kết Quả Nén Tĩnh Cọc: Biểu Đồ Tải Trọng, Độ Lún Và Sức Chịu Tải

Cách đọc kết quả nén tĩnh cọc không phải chỉ nhìn vào tải trọng lớn nhất mà kích thủy lực đã đạt rồi kết luận cọc “đạt” hay “không đạt”.

Giá trị thực sự của thí nghiệm nằm ở mối quan hệ giữa tải trọng, chuyển vị và thời gian.

Hai cọc đều có thể được thử tới 200% tải trọng thiết kế nhưng phản ứng hoàn toàn khác nhau.

Một cọc có thể lún tăng đều, tốc độ lún giảm nhanh và phục hồi tương đối tốt sau khi giảm tải.

Cọc khác có thể lún rất ít ở các cấp đầu nhưng bắt đầu tăng chuyển vị nhanh khi tiến gần tải thử lớn nhất.

Nếu chỉ nhìn dòng cuối cùng của bảng số liệu:

Tải lớn nhất: 2.000 tấn

thì gần như chưa đọc được bản chất của phép thử.

Theo TCVN 9393:2012, từ số liệu hiện trường cần xây dựng ít nhất các quan hệ tải trọng – chuyển vị, chuyển vị – thời gian, tải trọng – thời gian và quan hệ tổng hợp chuyển vị – tải trọng – thời gian. Sức chịu tải giới hạn sau đó có thể được xác định từ hình dạng đường cong, chuyển vị giới hạn hoặc tình trạng thực tế của phép thử. TCVN

Bài viết này sẽ đi lần lượt từ những con số cơ bản nhất trong bảng nén tĩnh tới cách hiểu đường cong tải – lún và sức chịu tải của cọc.

1. Báo cáo nén tĩnh cọc thường có những dữ liệu nào?

Trước khi đọc biểu đồ, nên kiểm tra bảng số liệu gốc.

Một báo cáo nén tĩnh thông thường sẽ có các nhóm thông tin như:

mã cọc;

loại cọc;

đường kính hoặc tiết diện;

chiều dài;

ngày thi công;

ngày thí nghiệm;

tải trọng thiết kế;

tải trọng thử lớn nhất;

các cấp tải;

thời gian giữ từng cấp;

số đọc từng chuyển vị kế;

độ lún trung bình;

độ phục hồi khi giảm tải;

và chuyển vị dư sau khi đưa tải về 0.

Ngoài ra báo cáo cần thể hiện sơ đồ hệ thử, thiết bị gia tải, hệ phản lực và phương pháp quan trắc.

TCVN 9393:2012 yêu cầu số liệu được xử lý thành bảng tổng hợp và các biểu đồ quan hệ để phục vụ phân tích. TCVN

Do đó nếu chỉ nhận được một tờ kết luận:

“Cọc thử đạt yêu cầu tải trọng.”

mà không có bảng tải – lún và biểu đồ tương ứng thì người đọc thiếu rất nhiều dữ liệu để tự kiểm tra kết luận.

2. Thông số đầu tiên cần xem là tải trọng thiết kế

Trước khi nhìn độ lún, phải biết cọc đang được so sánh với tải trọng nào.

Ví dụ:

Tải trọng thiết kế: 1.000 tấn

Tải trọng thử lớn nhất: 2.000 tấn

Điều này có nghĩa chương trình thử đã lên tới 200% tải trọng thiết kế.

Nhưng tải 2.000 tấn chưa phải tự động là sức chịu tải giới hạn của cọc.

Nó chỉ là mức tải lớn nhất đã được đưa lên cọc trong chương trình thử.

Nếu cọc chưa xuất hiện trạng thái giới hạn tại 2.000 tấn, dữ liệu chỉ cho thấy cọc đã chịu được tải thử đó trong các điều kiện của chương trình thử.

Muốn nói sức chịu tải giới hạn là bao nhiêu còn phải áp dụng phương pháp đánh giá phù hợp.

Đây là một trong những điểm dễ bị nhầm nhất khi đọc báo cáo.

3. Biểu đồ tải trọng – độ lún là biểu đồ quan trọng nhất

Biểu đồ thường đặt tải trọng P trên một trục và chuyển vị S trên trục còn lại.

Mỗi cấp tải tương ứng với một giá trị chuyển vị của đầu cọc.

Ví dụ:

Chỉ nhìn bảng này đã thấy một điều đáng chú ý.

Ở các tải thấp, mỗi lần tăng thêm 250 tấn chỉ làm cọc lún thêm một lượng nhỏ.

Nhưng từ 1.500 lên 2.000 tấn, mức tăng độ lún ngày càng lớn.

Đường cong bắt đầu uốn rõ hơn.

Đây chính là kiểu biến đổi mà kỹ sư cần theo dõi khi đánh giá mức độ huy động sức kháng của hệ cọc – đất.

TCVN 9393:2012 cho phép sử dụng chính hình dạng đường cong tải trọng – chuyển vị để xác định sức chịu tải giới hạn khi đường cong có điểm thay đổi độ dốc rõ ràng. TCVN

4. Đường cong càng thẳng có phải cọc càng tốt?

Không nên kết luận đơn giản như vậy.

Ở các cấp tải ban đầu, đường tải – lún có thể tương đối gần tuyến tính.

Điều này cho thấy cọc và nền đất đang làm việc trong vùng biến dạng tương đối nhỏ.

Khi tải tăng, sức kháng dọc thân và sức kháng mũi tiếp tục được huy động.

Đường cong có thể bắt đầu uốn.

Điều quan trọng không phải là đường cong phải luôn thẳng, mà là:

độ lún tăng với tốc độ như thế nào khi tải tăng

và

tại đâu quan hệ này thay đổi rõ rệt.

Một cọc chịu tải tốt vẫn có chuyển vị.

Không có nguyên tắc:

“Cọc tốt thì không được lún.”

Nếu cọc hoàn toàn không dịch chuyển thì sức kháng đất cũng khó được huy động theo đúng nghĩa của một phép thử tải.

5. Điểm uốn trên biểu đồ tải – lún là gì?

Đây là một trong những khái niệm quan trọng nhất khi đọc kết quả.

Ở vùng tải thấp, đường cong có thể có độ dốc nhỏ.

Độ lún tăng từ từ khi tăng tải.

Tới một mức nào đó, nếu tăng thêm một lượng tải nhỏ nhưng độ lún tăng nhanh hơn rõ rệt, độ dốc đường cong bắt đầu thay đổi.

Vùng chuyển đổi này thường được gọi là điểm uốn theo cách diễn giải đồ thị.

TCVN 9393:2012 quy định rằng khi đường cong tải trọng – chuyển vị biến đổi nhanh và có điểm thay đổi độ dốc rõ, sức chịu tải giới hạn có thể lấy bằng tải trọng tương ứng với điểm đường cong bắt đầu thay đổi độ dốc đột ngột. TCVN

Ví dụ:

Tới 1.500 tấn, độ lún tăng khá đều.

Từ khoảng 1.600 đến 1.800 tấn, đường cong bắt đầu bẻ xuống rõ rệt.

Khi đó khu vực này cần được phân tích như vùng cọc đang tiến gần trạng thái giới hạn.

Nhưng điểm uốn không phải lúc nào cũng rõ.

6. Nếu biểu đồ không có điểm uốn rõ thì làm thế nào?

Đây là tình huống rất thường gặp.

Một số cọc không tạo ra đường cong có “gãy khúc” đẹp như hình minh họa trong giáo trình.

Đường tải – lún có thể thay đổi từ từ.

Khi đó không nên cố dùng mắt chọn một điểm rồi gọi đó là sức chịu tải giới hạn.

TCVN 9393:2012 nêu rõ nếu đường cong thay đổi chậm và khó xác định chính xác điểm uốn thì cần căn cứ quy trình gia tải và áp dụng phương pháp xác định sức chịu tải phù hợp. Phụ lục E của tiêu chuẩn giới thiệu nhiều phương pháp đồ thị khác nhau. TCVN

Trong đó tiêu chuẩn đề cập các phương pháp như:

De Beer;

Chin;

80% Brinch Hansen;

Davisson;

Fuller và Hoy;

Butler và Hoy.

Việc sử dụng phương pháp nào phụ thuộc vào quy trình thử, dạng đường cong và điều kiện của cọc.

Do đó không nên lấy một phương pháp trên Internet rồi áp cho mọi báo cáo.

7. Tiêu chí chuyển vị bằng 10% đường kính cọc có nghĩa gì?

TCVN 9393:2012 cho phép xác định sức chịu tải giới hạn bằng tải trọng tương ứng với chuyển vị bằng 10% đường kính hoặc chiều rộng tiết diện cọc, trong đó có lưu ý tới biến dạng đàn hồi của cọc. TCVN

Ví dụ:

Cọc D1000.

10% đường kính là:

100 mm.

Điều này không có nghĩa:

“Cọc lún dưới 100 mm là đạt.”

Đây là một sai lầm rất lớn.

Mốc 10%D là một tiêu chí dùng để xác định sức chịu tải giới hạn trong một phương pháp đánh giá, không phải độ lún cho phép trong khai thác của mọi công trình.

Độ lún sử dụng cho thiết kế công trình phải được xem xét theo yêu cầu thiết kế móng và giới hạn biến dạng của kết cấu.

Không nên lấy 10%D làm tiêu chí nghiệm thu độ lún vận hành.

8. Biến dạng đàn hồi PL/EA là gì?

Khi đầu cọc chịu tải, bản thân thân cọc cũng bị nén đàn hồi.

Không phải toàn bộ chuyển vị đo tại đầu cọc đều đến từ việc cọc “chui xuống đất”.

Một phần là do thân cọc bị ngắn lại dưới lực nén.

TCVN 9393:2012 đưa ra biểu thức biến dạng đàn hồi:

ΔL = PL / EA

Trong đó:

P là tải trọng tác dụng;

L là chiều dài cọc;

E là mô đun đàn hồi của vật liệu cọc;

A là diện tích tiết diện cọc. TCVN

Điều này đặc biệt đáng chú ý với cọc dài và tải trọng lớn.

Ví dụ cọc dài 60 m chịu vài nghìn tấn tải.

Một phần chuyển vị đầu cọc có thể là biến dạng nén của chính thân cọc.

Vì vậy khi sử dụng một số tiêu chí xác định tải giới hạn, cần phân biệt biến dạng đàn hồi của cọc với chuyển vị tương đối của cọc trong nền.

9. Cách đọc độ lún theo thời gian tại từng cấp tải

Không chỉ có biểu đồ P-S.

Biểu đồ S-t, tức chuyển vị theo thời gian, cũng rất quan trọng.

Giả sử tại cấp 1.500 tấn:

sau 5 phút: 9,5 mm;

sau 15 phút: 10,3 mm;

sau 30 phút: 10,8 mm;

sau 60 phút: 11,0 mm;

sau 90 phút: 11,1 mm.

Có thể thấy tốc độ lún giảm dần.

Cọc đang tiến tới trạng thái ổn định quy ước.

Trong một trường hợp khác:

sau 5 phút: 9,5 mm;

sau 15 phút: 11 mm;

sau 30 phút: 13 mm;

sau 60 phút: 17 mm;

sau 90 phút: 23 mm.

Mặc dù cùng bắt đầu tại 9,5 mm, phản ứng hoàn toàn khác.

Cọc thứ hai vẫn tiếp tục chuyển vị đáng kể trong khi tải không đổi.

Đó là lý do số liệu thời gian không được bỏ qua.

TCVN 9393:2012 yêu cầu theo dõi độ lún theo các khoảng thời gian quy định và chỉ chuyển cấp khi đáp ứng điều kiện ổn định quy ước hoặc thời gian của quy trình thử. THƯ VIỆN PHÁP LUẬT

10. Tốc độ lún cho biết điều gì?

Tốc độ lún giúp hiểu nền đất còn tiếp tục biến dạng hay đã tương đối ổn định dưới cấp tải đang giữ.

Hai cọc có cùng độ lún cuối cấp nhưng thời gian đạt độ lún đó khác nhau có thể thể hiện hai phản ứng khác nhau.

Ví dụ:

Cọc A đạt 12 mm sau 20 phút rồi gần như ổn định.

Cọc B sau 20 phút mới 8 mm nhưng tiếp tục lún đến 12 mm, 15 mm rồi 18 mm khi giữ tải lâu hơn.

Nếu chỉ lấy số đo tại phút thứ 20, người đọc có thể đánh giá sai.

Đây là lý do cách đọc kết quả nén tĩnh cọc luôn phải đặt độ lún cạnh thời gian.

11. Tại sao phải xem số liệu của từng chuyển vị kế?

Thông thường đầu cọc được đo bằng nhiều chuyển vị kế đặt đối xứng.

Ví dụ:

Đồng hồ A: 12,10 mm.

Đồng hồ B: 12,24 mm.

Đồng hồ C: 12,17 mm.

Đồng hồ D: 12,20 mm.

Các giá trị khá gần nhau.

Số trung bình có ý nghĩa tốt.

Nhưng nếu:

A: 10 mm;

B: 11 mm;

C: 19 mm;

D: 20 mm,

thì không nên chỉ lấy trung bình 15 mm rồi tiếp tục như không có gì xảy ra.

Chênh lệch lớn giữa các phía có thể liên quan tới:

tải lệch tâm;

đầu cọc nghiêng;

hệ đo có vấn đề;

dầm chuẩn bị dịch chuyển;

hoặc một nguyên nhân hiện trường khác.

Dữ liệu cần được kiểm tra trước khi đưa vào kết luận cuối cùng.

12. Độ lún lớn nhất khác chuyển vị dư như thế nào?

Giả sử tại tải thử lớn nhất cọc lún:

30 mm.

Sau khi giảm toàn bộ tải về 0, cọc phục hồi lên và chuyển vị còn lại:

12 mm.

Khi đó có thể hiểu:

30 mm là chuyển vị lớn nhất tại tải cao;

12 mm là chuyển vị dư sau khi dỡ tải;

khoảng 18 mm là phần chuyển vị đã phục hồi theo quá trình giảm tải.

Đây là ví dụ đơn giản.

Trong thực tế cách đánh giá cần căn cứ số liệu theo thời gian sau giảm tải.

Chuyển vị dư cho thấy cọc không quay trở lại hoàn toàn vị trí ban đầu sau một chu kỳ chịu tải.

Đây là phản ứng bình thường của hệ cọc – đất khi đã huy động biến dạng không hồi phục.

Điều cần quan tâm là mức độ và tiêu chí của đề cương thử.

13. Chuyển vị dư càng nhỏ có phải cọc càng tốt?

Thông thường độ phục hồi lớn và chuyển vị dư nhỏ có thể là thông tin tích cực, nhưng không nên sử dụng nó như một tiêu chí độc lập.

Một cọc có chuyển vị dư nhỏ nhưng chưa được huy động đến mức tải đủ cao không thể đem so trực tiếp với một cọc đã được thử gần trạng thái giới hạn.

Ngược lại, một cọc thử thăm dò tới tải phá hoại đương nhiên có thể có chuyển vị dư lớn.

Do đó phải đặt chuyển vị dư trong bối cảnh:

tải lớn nhất;

mục tiêu thử;

loại cọc;

đường cong tải – lún;

và tiêu chí của thiết kế.

Không có một con số chuyển vị dư duy nhất dùng để kết luận mọi cọc trên mọi công trình.

14. Đường giảm tải trên biểu đồ cho biết điều gì?

Khi giảm tải, đường cong không nhất thiết đi ngược chính xác đường gia tải.

Sự khác biệt này tạo thành một vòng biến dạng.

Đường giảm tải cho thấy khả năng phục hồi của hệ cọc – đất.

Nếu giảm tải từ 2.000 tấn xuống 0, người đọc cần xem:

ở 1.500 tấn khi giảm tải cọc phục hồi bao nhiêu;

ở 1.000 tấn phục hồi bao nhiêu;

ở 500 tấn phục hồi bao nhiêu;

và ở 0 còn dư bao nhiêu.

Thông tin này giúp hiểu rõ hơn thành phần biến dạng đàn hồi và không hồi phục.

Không nên bỏ đường giảm tải khỏi biểu đồ chỉ vì mục tiêu chính là kiểm tra sức chịu tải.

15. Cọc thử lên 200% mà độ lún vẫn nhỏ thì kết luận thế nào?

Ví dụ:

Tải thiết kế: 1.000 tấn.

Tải thử lớn nhất: 2.000 tấn.

Độ lún tại 2.000 tấn: 18 mm.

Đường cong vẫn tương đối ổn định và không xuất hiện điểm uốn rõ.

Trong tình huống này, điều có thể nói chắc chắn trước hết là:

Cọc đã được thử tới 2.000 tấn và tại mức tải đó ghi nhận chuyển vị khoảng 18 mm theo điều kiện của phép thử.

Không nên tự động viết:

“Sức chịu tải giới hạn của cọc là 2.000 tấn.”

Nếu cọc chưa tới trạng thái giới hạn thì 2.000 tấn chỉ là tải lớn nhất đã thử.

TCVN cho phép xử lý trường hợp sức chịu tải giới hạn không biểu hiện rõ bằng các phương pháp đồ thị hoặc tiêu chí chuyển vị phù hợp. TCVN

Đây là sự khác biệt rất quan trọng giữa:

maximum test load

và

ultimate capacity.

16. Tải lớn nhất có phải luôn bằng sức chịu tải giới hạn?

Không.

Có ba trường hợp khác nhau.

Trường hợp 1: Cọc phá hoại trước tải dự kiến

Khi đó sức chịu tải giới hạn có thể được xác định từ đường cong hoặc cấp tải trước phá hoại tùy tình huống.

Trường hợp 2: Cọc đạt tải thử lớn nhất nhưng chưa phá hoại

Tải lớn nhất chỉ cho biết mức đã thử.

Cần phương pháp đánh giá khác nếu muốn suy ra Pgh.

Trường hợp 3: Phép thử buộc phải dừng do giới hạn hệ thống

TCVN có trường hợp cho phép lấy tải trọng lớn nhất khi buộc phải dừng thử sớm do điều kiện gia tải hạn chế, nhưng đây là trường hợp cụ thể của phương pháp đánh giá, không nên áp dụng tùy tiện. TCVN

Do đó đọc báo cáo phải biết vì sao phép thử kết thúc.

17. Sức chịu tải giới hạn Pgh là gì?

Sức chịu tải giới hạn thường được hiểu là mức tải tương ứng với trạng thái giới hạn của hệ cọc – nền theo tiêu chí được lựa chọn.

TCVN 9393:2012 cho phép xác định Pgh bằng nhiều hướng.

Một là dựa trên điểm uốn rõ của đường cong tải – chuyển vị.

Hai là dựa trên chuyển vị giới hạn, trong đó có tiêu chí 10%D.

Ba là căn cứ vào trạng thái thực tế của quá trình thử và cọc thử.

Ngoài ra Phụ lục E cung cấp các phương pháp đồ thị khác cho những trường hợp đường cong khó xác định trực tiếp. TCVN

Chính vì có nhiều phương pháp nên hai kỹ sư sử dụng hai tiêu chí khác nhau có thể thu được Pgh hơi khác nhau.

Tiêu chuẩn cũng lưu ý giá trị sức chịu tải giới hạn xác định theo các phương pháp khác nhau có thể khác nhau. TCVN

18. Phương pháp De Beer dùng để làm gì?

De Beer là một trong những phương pháp đồ thị được nêu trong Phụ lục E của TCVN 9393:2012.

Nó được sử dụng trong những trường hợp đường cong tải – lún không thể hiện điểm phá hoại rõ ràng bằng mắt.

Theo tiêu chuẩn, De Beer, Chin và phương pháp 80% Brinch Hansen thuộc nhóm có thể phù hợp với dữ liệu thử theo quy trình gia tải tốc độ chậm. TCVN

Điểm quan trọng với SEO kỹ thuật là không nên viết:

“De Beer là cách chuẩn duy nhất để xác định sức chịu tải.”

Không đúng.

Đây là một trong nhiều phương pháp có thể được sử dụng.

Lựa chọn cuối cùng cần phù hợp với quy trình thử và yêu cầu thiết kế.

19. Phương pháp Chin là gì?

Phương pháp Chin cũng được sử dụng để xử lý đường cong tải – chuyển vị trong trường hợp muốn ngoại suy tải giới hạn từ hình dạng số liệu.

TCVN 9393:2012 liệt kê Chin trong nhóm phương pháp tham khảo ở Phụ lục E. TCVN

Vì đây là bài dành cho người đọc báo cáo, điều quan trọng cần hiểu là:

Nếu báo cáo ghi:

“Sức chịu tải giới hạn xác định theo Chin”

thì người đọc nên kiểm tra:

dữ liệu đầu vào nào được sử dụng;

đường fitting có phù hợp không;

giá trị Pgh được suy ra ở đâu;

và thiết kế có chấp nhận phương pháp đó không.

Không nên chỉ lấy con số cuối mà bỏ phương pháp tính.

20. Davisson có phải lúc nào cũng sử dụng được không?

Không.

TCVN 9393:2012 liệt kê Davisson cùng Fuller và Hoy, Butler và Hoy trong nhóm các phương pháp đồ thị có thể phù hợp hơn với những chương trình thử tải nhanh. TCVN

Trong thực tế quốc tế, Davisson được sử dụng khá phổ biến nhưng không phải một tiêu chí tự động bắt buộc cho tất cả cọc.

Việc chọn phương pháp cần bám hồ sơ dự án.

Đây cũng là lý do một báo cáo tốt nên ghi rõ:

“Sức chịu tải giới hạn được xác định theo phương pháp…”

thay vì chỉ ghi một con số.

21. Sức chịu tải cho phép được xác định thế nào?

Sau khi xác định sức chịu tải giới hạn, bước tiếp theo có thể là xác định sức chịu tải cho phép của cọc.

TCVN 9393:2012 quy định sức chịu tải cho phép của cọc đơn thẳng đứng được xác định từ sức chịu tải giới hạn chia cho hệ số an toàn. Hệ số cụ thể do tư vấn thiết kế lựa chọn tùy mức độ quan trọng của công trình, điều kiện nền đất, phương pháp thử và cách xác định Pgh. TCVN

Phụ lục E nêu hệ số an toàn thường dùng có thể là:

Fs = 2

nhưng không phải mọi trường hợp đều bắt buộc chính xác bằng 2. TCVN

Ví dụ:

Pgh = 3.000 tấn.

Nếu thiết kế chọn Fs = 2:

Pallow = 1.500 tấn.

Nhưng đây chỉ là minh họa.

Hệ số cuối cùng thuộc trách nhiệm thiết kế.

22. Khi nào hệ số an toàn có thể lớn hơn 2?

Phụ lục E của TCVN 9393:2012 nêu một số trường hợp có thể sử dụng hệ số an toàn lớn hơn 2.

Ví dụ khi:

đường cong tải – lún phát triển chậm và khó xác định điểm uốn;

cọc ma sát nằm trong đất dính mềm;

cọc thử thăm dò khác về chủng loại, kích thước hoặc chiều dài so với cọc sử dụng thực tế;

hoặc một số trường hợp khác mà độ không chắc chắn cao hơn. TCVN

Điều này cho thấy hệ số an toàn không chỉ là phép tính toán học.

Nó phản ánh mức độ tin cậy của dữ liệu và điều kiện thiết kế.

23. Tải thiết kế có phải bằng sức chịu tải cho phép không?

Hai khái niệm có liên quan nhưng không nên tự động coi là giống nhau trong mọi hồ sơ.

Tải trọng thiết kế dùng trong chương trình thử là thông số được thiết kế quy định cho cọc.

Sức chịu tải cho phép có thể được xác định từ kết quả thử và hệ số an toàn.

Sau đó thiết kế cần so sánh các giá trị để xem cọc có phù hợp với yêu cầu công trình hay không.

Người đọc báo cáo thí nghiệm không nên tự thay vai trò của tư vấn thiết kế bằng cách:

Pallow lớn hơn tải thiết kế nên ký “đạt” trong mọi trường hợp.

Vẫn cần xem các tiêu chí về chuyển vị và hồ sơ phê duyệt của dự án.

24. Độ lún tại 100% tải thiết kế có ý nghĩa gì?

Đây là một thông số thường được chủ đầu tư và tư vấn chú ý.

Nó cho biết cọc chuyển vị bao nhiêu khi chịu mức tải tương ứng tải thiết kế.

Ví dụ:

100% Ptk = 1.000 tấn.

S100 = 5,4 mm.

Con số này hữu ích để hiểu mức biến dạng của cọc ở vùng tải thiết kế.

Nhưng không nên tự đặt một ngưỡng chung kiểu:

“Dưới 10 mm là đạt.”

trừ khi hồ sơ thiết kế hoặc tiêu chuẩn áp dụng của dự án quy định như vậy.

Độ lún chấp nhận được còn liên quan đến công trình phía trên, loại móng, kết cấu và yêu cầu sử dụng.

25. Độ lún tại 150% hoặc 200% dùng để làm gì?

Mức tải cao hơn tải thiết kế giúp quan sát hệ cọc – đất khi sức kháng được huy động mạnh hơn.

Ví dụ cọc có:

S100 = 5 mm;

S150 = 8 mm;

S200 = 12 mm.

So với cọc:

S100 = 5 mm;

S150 = 18 mm;

S200 = 60 mm.

Hai cọc có cùng độ lún tại tải thiết kế nhưng phản ứng ở vùng tải cao hoàn toàn khác nhau.

Đường cong thứ hai cho thấy độ mềm tăng rất nhanh khi tải vượt tải thiết kế.

Đây là lý do chương trình thử thường gia tải cao hơn mức sử dụng thông thường.

26. Tại sao không nên chỉ nhìn tỷ lệ lún so với đường kính?

Độ lún tuyệt đối và tỷ lệ với D đều hữu ích nhưng mỗi cái có bối cảnh riêng.

Ví dụ:

Cọc D600 lún 20 mm.

Cọc D2000 cũng lún 20 mm.

Theo tỷ lệ với đường kính, hai giá trị rất khác nhau.

Nhưng đối với kết cấu phía trên, độ lún tuyệt đối cũng có ý nghĩa.

Vì vậy không nên biến mọi thứ thành một tỷ lệ duy nhất.

Tiêu chí cuối cùng phải dựa trên mục tiêu thiết kế.

27. Cách đọc một ví dụ kết quả nén tĩnh hoàn chỉnh

Giả sử:

Cọc D1200.

Tải thiết kế Ptk = 1.200 tấn.

Tải thử lớn nhất = 2.400 tấn.

Số liệu:

Sau khi giảm tải về 0:

chuyển vị dư = 10,2 mm.

Cách đọc ban đầu:

Cọc được thử đủ đến 200% tải thiết kế.

Tại Ptk, độ lún khoảng 6 mm.

Tại Pmax, độ lún khoảng 28,7 mm.

Đường cong có xu hướng tăng độ dốc khi tải lên cao nhưng cần xem biểu đồ chi tiết để xác định có điểm uốn rõ hay không.

Sau giảm tải, cọc phục hồi khoảng:

28,7 − 10,2 = 18,5 mm.

Nhưng từ đây chưa nên tự động tuyên bố Pgh = 2.400 tấn.

Nếu đề cương yêu cầu xác định sức chịu tải giới hạn, cần tiếp tục áp dụng phương pháp tương ứng.

Đây là cách đọc đúng thứ tự.

28. Ví dụ đường cong có dấu hiệu phá hoại rõ

Giả sử dữ liệu:

1.000 tấn → 8 mm.

1.200 tấn → 11 mm.

1.400 tấn → 15 mm.

1.600 tấn → 22 mm.

1.700 tấn → 40 mm.

1.800 tấn → 85 mm.

Đường cong thay đổi rất nhanh từ khoảng 1.600–1.700 tấn.

Trong tình huống này, vùng điểm uốn có thể được nhận diện rõ hơn.

TCVN cho phép sử dụng tải tương ứng với điểm đường cong bắt đầu thay đổi độ dốc đột ngột để xác định sức chịu tải giới hạn. TCVN

Tuy nhiên kỹ sư vẫn phải xem số liệu S-t và tình trạng cọc trước khi đưa ra con số cuối.

29. Ví dụ cọc chưa được thử tới phá hoại

Giả sử:

Pmax = 2.000 tấn.

Độ lún tại Pmax chỉ 12 mm.

Đường cong vẫn gần tuyến tính.

Hệ phản lực chỉ được thiết kế tới 2.000 tấn nên phải dừng.

Trong trường hợp này không có bằng chứng trực tiếp rằng:

Pgh = 2.000 tấn.

Thực tế Pgh có thể lớn hơn.

Báo cáo phải trình bày trung thực giới hạn của chương trình thử.

Nếu thiết kế cần sức chịu tải phá hoại thực tế, có thể phải sử dụng phương pháp đánh giá phù hợp hoặc một chương trình thử có khả năng gia tải cao hơn.

30. Một cọc đạt 200% có chắc chắn đạt yêu cầu không?

Không nên kết luận chỉ từ tỷ lệ tải.

Cần xem thêm:

độ lún tại các cấp;

tốc độ lún;

đường cong P-S;

chuyển vị dư;

tình trạng cọc;

và tiêu chí nghiệm thu đã được phê duyệt.

Có thể tồn tại trường hợp cọc đạt tới 200% nhưng độ lún đã tăng quá nhanh hoặc vượt tiêu chí của đề cương.

Ngược lại, cọc chưa thử tới phá hoại nhưng hoàn toàn đáp ứng mục tiêu kiểm tra ở mức tải đã quy định.

Do đó câu:

“Cọc lên được 200% nên đạt.”

là chưa đủ về mặt kỹ thuật.

31. Cọc không gãy có phải đạt không?

Không.

Nén tĩnh không phải phép thử phá cường độ bê tông.

Mục tiêu chính là tương tác của cọc với nền đất.

Một cọc có thể không nứt, không gãy nhưng vẫn lún quá mức do nền đất không đủ sức kháng.

Ngược lại, nếu vật liệu cọc bị phá hoại trước khi đất đạt trạng thái giới hạn, tải trọng trước cấp gây phá hoại vật liệu cũng trở thành dữ liệu quan trọng trong xác định sức chịu tải giới hạn theo TCVN. TCVN

32. Vì sao địa chất phải được đọc cùng kết quả nén tĩnh?

Một đường cong tải – lún không tồn tại độc lập với nền đất.

Hai cọc cùng kích thước nhưng đặt trong hai địa tầng khác nhau sẽ phản ứng khác nhau.

Một cọc có thể chủ yếu huy động ma sát thân.

Một cọc khác có mũi đặt trên lớp đất hoặc đá có sức kháng cao.

Đường cong, tốc độ lún và mức tải giới hạn vì vậy có thể khác biệt.

TCVN yêu cầu báo cáo thí nghiệm thể hiện điều kiện địa kỹ thuật và các dữ liệu khảo sát gần cọc thử. TCVN

Đọc kết quả mà không xem địa chất giống như đọc biểu đồ mà thiếu một nửa câu chuyện.

33. Nén tĩnh có cho biết ma sát thành và sức kháng mũi riêng biệt không?

Một phép nén tĩnh đầu cọc thông thường chủ yếu cho biết phản ứng tổng của hệ cọc – đất.

Tải từ đầu cọc được truyền qua cả:

ma sát thân;

và sức kháng mũi.

Nếu muốn phân tách chính xác hơn, cần các hệ đo hoặc chương trình thử chuyên biệt như cọc có gắn thiết bị đo biến dạng dọc thân hoặc phương án tải Osterberg Cell trong những trường hợp phù hợp.

Do đó không nên nhìn đường P-S thông thường rồi tự chia:

70% ma sát, 30% mũi

nếu không có dữ liệu đo đủ cơ sở.

34. Nén tĩnh và PDA cho kết quả khác nhau thì đọc thế nào?

Trước hết phải nhớ chúng không đo theo cùng nguyên lý.

Nén tĩnh tạo tải từ từ và đo quan hệ tải – chuyển vị.

PDA tạo tải động trong thời gian rất ngắn, đo lực và vận tốc rồi suy ra sức kháng huy động thông qua phân tích động.

Kodentest.vn hiện đã có các bài riêng về PDA, trong đó giải thích rõ sức kháng tĩnh từ PDA là kết quả được suy ra từ dữ liệu động chứ không phải phép đo tải tĩnh trực tiếp. Kodentest

Vì vậy nếu hai kết quả khác nhau, không nên lập tức nói một thiết bị “sai”.

Cần kiểm tra:

thời điểm thử;

mức huy động của PDA;

điều kiện đất;

phương pháp phân tích;

và tiêu chí xác định sức chịu tải từ nén tĩnh.

35. Những lỗi phổ biến khi đọc kết quả nén tĩnh cọc

Lấy tải thử lớn nhất làm sức chịu tải giới hạn

Đây là lỗi phổ biến nhất.

Pmax và Pgh không nhất thiết giống nhau.

Thấy thử tới 200% rồi kết luận đạt

Phải xem chuyển vị và tiêu chí đề cương.

Lấy 10%D làm độ lún cho phép

10%D trong TCVN là một tiêu chí có thể dùng xác định sức chịu tải giới hạn, không phải giới hạn độ lún khai thác chung cho mọi công trình. TCVN

Chỉ nhìn đường P-S mà bỏ S-t

Tốc độ lún theo thời gian chứa thông tin rất quan trọng.

Không xem đường giảm tải

Khi đó mất thông tin về khả năng phục hồi và chuyển vị dư.

Dùng một hệ số an toàn cố định cho mọi dự án

TCVN giao tư vấn thiết kế lựa chọn hệ số phù hợp; Fs=2 chỉ là giá trị thường dùng trong Phụ lục tham khảo. TCVN

Không kiểm tra phương pháp xác định Pgh

Hai báo cáo có thể dùng De Beer và Chin và cho kết quả khác nhau.

Phương pháp phải được ghi rõ.

36. Checklist đọc nhanh một báo cáo nén tĩnh

Khi nhận báo cáo, bạn có thể kiểm tra theo thứ tự:

1. Cọc nào được thử?

Đúng mã cọc không?

2. Tải thiết kế bao nhiêu?

Đây là mốc cơ sở.

3. Tải thử lớn nhất bao nhiêu?

150%, 200%, 250% hay mức khác?

4. Độ lún tại 100% tải thiết kế bao nhiêu?

Xem phản ứng ở vùng làm việc.

5. Độ lún tại Pmax bao nhiêu?

Xem mức chuyển vị lớn nhất.

6. Đường P-S có điểm uốn không?

Nếu có, nó nằm khoảng tải nào?

7. Độ lún còn tiếp tục tăng khi giữ tải không?

Xem đường S-t.

8. Sau giảm tải còn dư bao nhiêu?

Xem khả năng phục hồi.

9. Pgh được xác định bằng phương pháp gì?

Điểm uốn, 10%D, De Beer, Chin hay phương pháp khác?

10. Sức chịu tải cho phép được tính với hệ số an toàn nào?

Và hệ số đó do ai phê duyệt?

Nếu trả lời được 10 câu hỏi này, bạn đã hiểu phần lớn một báo cáo nén tĩnh.

37. Câu hỏi thường gặp về cách đọc kết quả nén tĩnh cọc

Tải thử lớn nhất có phải sức chịu tải của cọc không?

Không nhất thiết. Tải thử lớn nhất chỉ là tải cao nhất được đưa lên cọc. Sức chịu tải giới hạn cần được xác định bằng phương pháp phù hợp theo TCVN 9393:2012. TCVN

Nén tĩnh tới 200% mà cọc không phá hoại có phải đạt không?

Cần xem tiêu chí của đề cương, độ lún, tốc độ lún và chuyển vị dư. Không nên kết luận chỉ từ việc đã đạt 200% tải thiết kế.

Độ lún 10%D có phải giới hạn nghiệm thu không?

Không nên hiểu như vậy. TCVN sử dụng 10%D như một trong các tiêu chí xác định sức chịu tải giới hạn. TCVN

Điểm uốn trên biểu đồ là gì?

Là vùng đường tải – chuyển vị bắt đầu thay đổi độ dốc rõ rệt, tức một lượng tăng tải nhỏ hơn bắt đầu tạo ra mức tăng chuyển vị lớn hơn trước.

Nếu không có điểm uốn thì xác định sức chịu tải thế nào?

Có thể sử dụng tiêu chí chuyển vị hoặc các phương pháp đồ thị khác như những phương pháp được TCVN giới thiệu trong Phụ lục E. TCVN

Sức chịu tải cho phép tính thế nào?

TCVN quy định sức chịu tải cho phép được xác định từ sức chịu tải giới hạn chia cho hệ số an toàn phù hợp. TCVN

Hệ số an toàn có phải luôn bằng 2?

Không. Phụ lục TCVN nêu Fs=2 là giá trị thường dùng nhưng hệ số cuối cùng do thiết kế quyết định tùy điều kiện dự án. TCVN

Chuyển vị dư có phải càng nhỏ càng tốt?

Không nên đánh giá riêng một chỉ tiêu. Phải xem nó cùng tải trọng đã huy động và toàn bộ đường cong tải – lún.

Nén tĩnh có xác định riêng sức kháng mũi không?

Thử tải đầu cọc thông thường chủ yếu đánh giá phản ứng tổng của hệ cọc – đất. Muốn phân tách thành phần cần hệ đo hoặc phương pháp bổ sung phù hợp.

38. Kết luận

Cách đọc kết quả nén tĩnh cọc đúng không bắt đầu bằng câu hỏi:

“Máy đã nén được bao nhiêu tấn?”

Mà nên bắt đầu bằng:

“Cọc chuyển vị như thế nào khi tải tăng?”

Sau đó tiếp tục xem:

độ lún tại tải thiết kế;

độ lún tại tải thử lớn nhất;

diễn biến chuyển vị theo thời gian;

đường giảm tải;

chuyển vị dư;

và hình dạng toàn bộ đường cong tải trọng – chuyển vị.

TCVN 9393:2012 cho phép sức chịu tải giới hạn được xác định theo nhiều phương pháp, bao gồm điểm thay đổi độ dốc của đường cong, tiêu chí chuyển vị giới hạn và các phương pháp đồ thị phù hợp khi điểm phá hoại không thể hiện rõ. TCVN

Điểm quan trọng nhất là phân biệt ba giá trị:

Tải trọng thiết kế là tải được sử dụng làm mốc cho chương trình thử.

Tải thử lớn nhất là tải cao nhất thực tế đưa lên cọc.

Sức chịu tải giới hạn là giá trị được xác định từ kết quả thí nghiệm theo phương pháp kỹ thuật phù hợp.

Ba giá trị này không mặc định giống nhau.

Sau khi Pgh được xác định, sức chịu tải cho phép còn phải xét hệ số an toàn do tư vấn thiết kế lựa chọn. TCVN nêu Fs=2 là giá trị thường dùng trong tài liệu tham khảo nhưng không biến nó thành con số bắt buộc duy nhất cho mọi trường hợp. TCVN

Do đó một báo cáo nén tĩnh đáng tin cậy không nên chỉ kết luận:

“Cọc đạt 200% tải trọng thiết kế.”

Mà phải cho người đọc thấy đầy đủ:

tải đã được đưa lên như thế nào, cọc lún bao nhiêu, độ lún diễn biến theo thời gian ra sao, cọc phục hồi thế nào sau giảm tải và sức chịu tải cuối cùng được xác định theo phương pháp nào.

Khi những dữ liệu này được trình bày rõ ràng, thí nghiệm nén tĩnh mới thực sự trở thành cơ sở kỹ thuật để đánh giá khả năng làm việc của hệ cọc – đất thay vì chỉ là một con số tải trọng trong hồ sơ nghiệm thu.

Cam kết của Koden Test Việt Nam

Chúng tôi hiểu rằng “Móng có vững, nhà mới bền”. Vì vậy, mỗi dự án đều được thực hiện với tinh thần trách nhiệm cao nhất, giá thành cạnh tranh và thời gian hoàn thành nhanh chóng.

Koden Test VN – Chuyên gia thí nghiệm cọc khoan nhồi

Liên hệ ngay để được tư vấn miễn phí và nhận báo giá ưu đãi:

📞 Hotline: 0963886661
📧 Email: contact@kodentest.vn
🌐 Website: kodentest.vn
📍 Địa chỉ: 82 Phương Trạch – Vĩnh Thanh – Hà Nội

KODEN TEST VIỆT NAM – LAS-XD : Chất Lượng Khẳng Định Bằng Công Nghệ Và Uy Tín.

Bài viết liên quan trên Koden Test VN

Nén Tĩnh Cọc Là Gì? Thí Nghiệm Sức Chịu Tải Cọc Theo TCVN 9393:2012

https://kodentest.vn/nen-tinh-coc/

Quy Trình Nén Tĩnh Cọc: 10 Bước Theo TCVN 9393:2012

https://kodentest.vn/quy-trinh-nen-tinh-coc/

Quy Trình Thí Nghiệm PDA Test: 10 Bước Theo TCVN 11321:2016
https://kodentest.vn/quy-trinh-thi-nghiem-pda-test/

Nguyên Lý PDA Test: Cách Đo Sức Chịu Tải Cọc Bằng Sóng Ứng Suất
https://kodentest.vn/nguyen-ly-pda-test/

PDA Test Sức Chịu Tải Cọc: Quy Trình, Kết Quả Và Tiêu Chuẩn
https://kodentest.vn/pda-test-suc-chiu-tai-coc/

Siêu Âm Hố Khoan: Nhận Diện Khuyết Tật Vách Đất Và Kiểm Soát Rủi Ro Trước Khi Đổ Bê Tông
https://kodentest.vn/sieu-am-ho-khoan/