Sự phân bố về mặt định lượng các thành phần kháng bên và kháng mũi của cọc khoan nhồi trong quá trình cọc chịu tải

Trong bài báo này, phân tích định lượng phân bố dung tích và điểm của da cọc khả năng của cọc khoan nhồi trong khi cọc mang tải nén. Các tính toán được thực hiện tại Van Địa điểm tòa nhà Quan (tỉnh Hatay) và tòa nhà chung cư Đại Kim (Hà Nội) với sự trợ giúp của phần mềm PLAXIS.

Trần Văn Tư, Cơ sở khoa học phân vùng dự báo lũ quét sườn Tạp chí KH Trái Đất, chuyên san 2005 - Sự phân bố mặt định lượng thành phần kháng bên kháng mũi cọc khoan nhồi q trình cọc chịu tải Vũ cơng ngữ1 Nguyễn hùng sơn1 Distribution of pile skin resistance capacity and point capacity of bored piles carrying compressive loads Abstract: In this paper the authors quantitatively analyze distribution of pile skin capacity and point capacity of bored piles while the piles carry compressive loads The computations are carried out at Van Quan building place (Hatay province) and Dai Kim apartment building (Hanoi) with help of PLAXIS software I Mở đầu Sức chịu tải cực hạn cọc theo đất qui định hai thành phần sức kháng bên sức kháng mũi cọc Nhiều thí nghiệm trường, [3] với cọc khoan nhồi cho thấy huy động hai thành phần cọc chịu tải trọng dọc trục không Ngay tác dụng tải trọng lên cọc, sức kháng bên huy động toàn tải trọng sức kháng bên tiếp nhận Nếu tải trọng tiếp tục tăng phần tải trọng tiếp nhận sức kháng mũi cọc Khi sức chịu tải cực hạn cọc khoan nhồi tính tổng sức kháng bên cực hạn sức kháng mũi cực hạn cọc Trong nhiều trường hợp khác với loại đất/đá giảm yếu có biến dạng lớn, dịch chuyển nhỏ đó, sức kháng bên cọc đạt giá trị cực hạn, cọc tiếp tục dịch chuyển xuống giá trị sức kháng bên lại giảm sức kháng mũi cọc tăng lên Lúc để xác định sức chịu tải cực hạn cọc, cần nghiên cứu, đánh giá riêng thành phần kháng bên kháng mũi cọc phạm vi dịch chuyển giới hạn cọc Để nghiên cứu phân bố đánh giá định lượng thành phần kháng bên kháng mũi cọc khoan nhồi trình cọc chịu tải Trong báo này, tác giả sử dụng phương pháp Phần tử hữu hạn với trợ giúp phần mềm PLAXIS, [4] để tính toán cho số trường hợp cụ thể II Sơ đồ số liệu tính tốn Bài tốn xác định định lượng phân bố thành phần kháng bên kháng mũi cọc khoan nhồi suốt trình cọc chịu tải mơ tả sơ đồ hình sơ đồ tính tốn chọn sơ đồ đối xứng trục (Axisymmetry) Trường Đại học Xây dựng 55 Đường Giải Phóng, Hà Nội Tel: 8699649 Email: cttc@fpt.vn Mơ hình đất dùng tính tốn mơ hình Morh Coulomb, số liệu tính tốn tác giả lựa chọn số vùng khu vực Văn Quán (Yên Phúc, Hà Tây) khu Hình Sơ đồ tính tốn (Khu Văn Quán) vực Đại Kim (Định Công , Hà Nội) Một số tính chất đất dùng cho tính tốn thể bảng bảng Bảng Các tiêu đất dùng cho tính tốn khu vực Văn Qn, [1] Lớp Dung trọng đất MNN (kN/m3) 19.1 Dung trọng đất MNN (kN/m3) 14.4 Lớp 20 Lớp Lớp Lớp Lớp Tính chất lớp đất Mơ đun biến dạng E0 (kN/m2) Lực dính đơn vị c (kN/m2) Góc ma sát đất ( (độ) Bề dày lớp đất (m) 8050 31 13.2 4,4 16 10500 30 13,2 20 18.2 20 16 14.1 16 22000 9500 35000 41 35 11.4 35 18,5 10,4 8,5 20 16 100000 35 - Bảng Các tiêu đất dùng cho tính tốn khu vực Đại Kim, [2] Tính chất lớp đất Dung trọng đất MNN (kN/m3) Dung trọng đất MNN (kN/m3) Mô đun biến dạng E0 (kN/m2) Lực dính đơn vị c (kN/m2) Góc ma sát đất ( (độ) Bề dày lớp đất (m) Lớp 19,2 14,6 12000 22 12,4 5,5 Lớp 18,6 13,7 11000 16 10 Lớp 16,1 10 1300 6 2,5 Lớp 17,1 11,4 1100 6 11,5 Lớp 17,9 12,7 5000 6,5 Lớp 19,3 14,8 8800 18 Lớp 18,8 14 10000 16 11 Lớp 19,3 14,8 15400 24 15 4,5 Lớp 18,9 14,2 10200 16 11 1,5 Lớp 10 20 16 25000 30 Lớp 11 20 17 45000 35 Lớp 12 20 17 60000 35 - Cọc khoan nhồi cọc bê tơng cốt thép mác bê tơng 300#, mơ hình mơi trường đàn hồi khơng có lỗ rỗng với mô đun đàn hồi E = 2,9.107 kN/m2, hệ số poisson ( = 0,17 trọng lượng riêng ( = 25kN/m3 Các tính tốn thực cho trường hợp sau: Tại khu vực Văn Qn, tính tốn cho cọc đường kính 1200mm, dài 56m, Tại khu vực Đại Kim, tính tốn cho cọc đường kính 1000mm, dài 42m Để đánh giá khả chịu tải mũi cọc, nghiên cứu thành phần ứng suất theo phương thẳng đứng điểm A tâm tiết diện mũi cọc Coi ứng suất thẳng đứng phân bố mũi cọc đều, hồn tồn xác định thành phần lực ma sát bên cọc từ điều kiện sau: Rs = (N+W) - A.(yy đó: Rs - sức kháng bên cọc, N –lực nén tác dụng lên đỉnh cọc W –trọng lượng thân cọc (yy –ứng suất theo phương thẳng đứng vị trí mũi cọc A – diện tích tiết diện ngang cọc III Các kết tính tốn Sau tính tốn phân tích kết thu được, hồn tồn đánh giá định lượng thành phần sức kháng mũi kháng bên mà cọc huy động thêm có tải trọng tác dụng Các đánh giá thể bảng Bảng Đánh giá thành phần lực kháng cọc khu vực Văn Quán Kích thước cọc Cọc nhồi đường kính 1200mm, dài 56m Cường độ áp lực nén phân bố đỉnh cọc (kPa) 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 Thành phần lực kháng mũi Thành phần lực kháng bên Lực nén tác dụng đỉnh cọc (kN) (kN) (%) (kN) (%) 1130,4 2260,8 3391,2 4521,6 5652 6782,4 7912,8 9043,2 10173,6 11304 12434,4 13564,8 252 458,4 707,5 1036 1720,5 2385,3 3333,8 4355,1 5559,2 6687,4 7909,3 9089,1 22,3 20,2 20,9 22,9 30,4 35,2 42,1 48,2 54,6 59,2 63,6 67 878,4 1802,4 2683,7 3485,6 3931,5 4397,1 4579 4688,1 4614,4 4616,6 4525,1 4475,7 77,7 79,7 79,1 77,1 69,6 64,8 57,9 51,8 45,4 40,8 36,4 33 Hình Các thành phần sức kháng cọc khu vực Văn Quán Hình Các thành phần sức kháng cọc khu vực Đại Kim Bảng Đánh giá thành phần lực kháng cọc khu vực Đại Kim Kích thước cọc Cọc nhồi đường kính 1000mm, dài 42m Cường độ áp lực nén phân bố đỉnh cọc (kPa) 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000 Thành phần lực kháng mũi Thành phần lực kháng bên Lực nén tác dụng đỉnh cọc (kN) (kN) (%) (kN) (%) 785 1570 2355 3140 3925 4710 5495 6280 7065 7850 8635 9420 218,1 410,4 1132 1960,1 2764,3 3537,5 4540,8 5421,6 6082 6947,1 7910,5 8845,5 27,8 26,1 48,1 62,4 70,4 75,1 82,6 86,3 86,1 88,5 91,6 93,9 566,9 1159,6 1223 1179,9 1160,7 1172,5 954,2 858,4 983 902,9 724,5 574,5 72,2 73,9 51,9 37,6 29,6 24,9 17,4 13,7 13,9 11,5 8,4 6,1 Các hình hình thể mối quan hệ thành phần kháng bên kháng mũi cọc theo cấp tải trọng nén lên đầu cọc Theo số liệu tính tốn thống kê bảng 3, 4, từ hình 2, rút vài nhận xét sau :  điều kiện địa chất khác phân bố thành phần khơng giống nhau, chúng có điểm chung cấp tải trọng tác dụng nhỏ hầu hết tải trọng tiếp thu sức kháng bên cọc Sức kháng bên huy động tới mức độ giảm dần ảnh hưởng lúc sức chịu tải cọc tăng lên nhờ vào sức kháng mũi  Kết thu hình tương đối phù hợp với kết thực nghiệm thu nói tài liệu [3] Ngay chất tải, sức kháng bên cọc tăng nhanh tiếp thu toàn tải trọng đặt lên đỉnh cọc Sức kháng bên chiếm tới gần 80% giá trị tải trọng đặt lên đỉnh cọc Nhưng sau đạt giá trị cực đại, sức kháng bên không tăng thêm mà giữ nguyên  Đây tính tốn bước đầu, cách định tính kết hợp lý mặt định lượng chưa chắn Việc mơ tương tác đất – cọc cần làm rõ thêm để ứng dụng chương trình Plaxis vào phân tích làm việc cọc dựng Mỏ Địa chất Báo cáo kết thí nghiệm nén Tài liệu tham khảo: tĩnh cọc khoan nhồi Cơng trình Nhà cao tầng CT3, Công ty Tư vấn triển khai công nghệ xây Văn Quán – Yên Phúc- Hà Tây 7/2004 Trường Đại học Mỏ địa chất, Trung tâm nghiên cứu Địa kỹ thuật Báo cáo kết khảo sát địa chất cơng trình khu thị Đại Kim, Định Cơng, Hà Nội 2002 Drilled shafts: Construction Procedures and Design Methods FHWA-IF-99-025 Vermeer P.A., Brinkgreve R.B.J (Eds), PLAXIS - finite element code for soil and rock analyses Plaxis user's Manual v.7.Balkema/ Rotterdam/ Brookfiled/ 1998 1 ... định lượng thành phần sức kháng mũi kháng bên mà cọc huy động thêm có tải trọng tác dụng Các đánh giá thể bảng Bảng Đánh giá thành phần lực kháng cọc khu vực Văn Quán Kích thước cọc Cọc nhồi. .. 36,4 33 Hình Các thành phần sức kháng cọc khu vực Văn Quán Hình Các thành phần sức kháng cọc khu vực Đại Kim Bảng Đánh giá thành phần lực kháng cọc khu vực Đại Kim Kích thước cọc Cọc nhồi đường... tâm tiết diện mũi cọc Coi ứng suất thẳng đứng phân bố mũi cọc đều, hoàn toàn xác định thành phần lực ma sát bên cọc từ điều kiện sau: Rs = (N+W) - A.(yy đó: Rs - sức kháng bên cọc, N –lực nén