QA: cọc Thí nghiệm có cần tăng mác bê tông?

 

Tại sao có QA

Vì vấn đề này rất thường gây tranh cãi giữa các bên: tư vấn thiết kế, thẩm tra, cơ quan thẩm định. Hơn hết, vấn đề này liên quan đến túi tiền của chủ đầu tư, vì tăng vật liệu là tăng tiền💶.

Đầu tiên nói về Tiêu chuẩn. TCVN 10304:2014 mục 7.1.6 Tất cả các phép tính toán cọc, móng cọc và nền móng phải dùng các đặc trưng tính toán của vật liệu và đất nền. Từ đó dẫn tới quan điểm nghe rất hợp lý là: cường độ tính toán của bê tông Cọc nhồi lại phải nhân với hệ số điều kiện làm việc 0,85.0,7, kể đến đổ bê tông trong dung dịch bentonite, … Dẫn tới sức chịu tải vật liệu không thể nào với tới tải trọng thí nghiệm 2 lần tải cọc đại trà nếu giữ nguyên mác bê tông. Thậm chí nhiều dự án đã bị cơ quan thẩm định yêu cầu tăng vật liệu ví dụ cọc thí nghiệm mác 600, cọc đại trà mác 400 (💶).

Thực tế thì ngược lại: Từ bao đời trước khi TCVN 10304 ra đời, cọc thí nghiệm vẫn làm cùng mác cọc đại trà và nén thử hầu như không bị vỡ. Trừ một số hiếm trường hợp do bê tông lỗi, …

Có cần tăng vật liệu lên: dùng bê tông mác cao hơn, nhiều cốt thép hơn không?

Để giải thích rõ vấn đề này cần

mổ xẻ các loại cường độ:

Khi xác định cường độ bê tông, người ta nén đến phá hoại các mẫu thử (vỡ mẫu). Mẫu thử được đúc từ xe bê tông đổ trực tiếp, mỗi mẻ đúc ít nhất 3 mẫu. Hình dạng mẫu thử phổ biến ở Việt Nam là mẫu lập phương kích thước cạnh a=150mm. Mẫu thử phổ biến ở phương Tây là mẫu hình trụ, như hình vẽ.

Mẫu thử cường độ nén bê tông

Cường độ bằng lực nén khi phá hoại mẫu chia cho diện tích nén (hình vuông hay hình tròn), đơn vị bằng lực / diện tích. Theo TCVN 5574:2018 về kết cấu bê tông, có mấy loại cường độ như sau:

💎 Cường độ trung bình Rm, bằng trung bình cộng cường độ của các mẫu thử lập phương. Đây chính là mác bê tông M dân gian quen dùng, là cường độ trung bình ở đơn vị kG/cm2.

💎 Cường độ đặc trưng: Tiêu chuẩn xuất phát từ công tác thống kê, để chắc chắn loại trừ xác suất có mẫu bị hỏng. Nên ngoài chuyện lấy trung bình, sinh ra loại cường độ được xác định theo xác suất đảm bảo 95%, gọi là cường độ đặc trưng. Giá trị này ở đơn vị MPa (N/mm2) chính là cấp độ bền chịu nén B của bê tông. Quan hệ xác suất dẫn tới công thức:

B = Rm (1 - 1,64ν) với ν=0,135

💎 Cường độ tiêu chuẩn: thực nghiệm cho thấy cường độ thu được khi nén mẫu lập phương lớn hơn cường độ mẫu trụ. Vấn đề là mẫu trụ mô tả đúng sự làm việc của bê tông trong kết cấu hơn. Do đó phải quy đổi về nén trong kết cấu là cường độ tiêu chuẩn Rbn. Công thức của tiêu chuẩn:

Rbn = (0,77-0,001B)B ≥ 0,72B

Nghĩa là cường độ bê tông trong kết cấu nhỏ hơn khoảng 0,8 lần cường độ của mẫu lập phương.

Chốt lại, khi bê tông trong kết cấu bị phá hoại, nó đạt đến cường độ tiêu chuẩn.

💎 Cường độ tính toán Rb là cường độ tiêu chuẩn chia cho hệ số an toàn (hệ số độ tin cậy γb=1,3 theo tiêu chuẩn). Ý nghĩa Rb là cho trạng thái giới hạn thứ nhất (ttgh1), đảm bảo cho kết cấu không bị phá hoại.

Như vậy về bản chất làm việc của kết cấu:

- cọc Đại trà: số lượng lớn, không cho phép bị phá hoại, theo ttgh1, nên dùng cường độ tính toán là đúng rồi. Đã là cường độ tính toán thì phải nhân thêm các hệ số điều kiện làm việc

- cọc Thí nghiệm: số lượng ít, vì không thể thí nghiệm tất cả các cọc. Điều kiện làm việc là nén tới phá hoại, theo cả đất nền (cọc bị lún quá mức) và vật liệu: bê tông bị nén vỡ. Khi đó bê tông đạt tới cường độ tiêu chuẩn, chứ không phải cường độ tính toán. Vì không dùng cường độ tính toán nên không có các hệ số điều kiện làm việc giảm đi nữa. Lý luận tương tự cho cốt thép.

Kết luận

SCT vật liệu cọc thí nghiệm tính theo Cường độ tiêu chuẩn. Do đó chỉ cần giữ vật liệu y như cọc đại trà, về mác bê tông , cốt thép, là chịu được tải thí nghiệm gấp 2 lần. Không tin thì thử thực tế có bị nén vỡ không.

Chúc các bạn bảo vệ được túi 💶 đầu tư trong trường hợp xung đột quan điểm như thế này.