Thành phần ma sát bên đơn vị

2.2. TÁC ĐỘNG CỦA DUNG DỊCH KHOAN ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỌC

2.2.1. Thành phần ma sát bên đơn vị

2.2.1.1. Một số nghiên cứu về thành phần ma sát bên của cọc

Nhìn chung, các nghiên cứu về tính tốn thành phần ma sát bên đơn vị của cọc chủ yếu theo hai phương pháp:

- Phương pháp thiết kế dựa trên kết quả CPT (thí nghiệm xuyên tĩnh) theo bảng 2-1 - Phương pháp phân tích thiết kế theo bảng 2-2

Bảng 2-1 :Phương pháp thiết kế dựa trên kết qủa CPT

Phương pháp Ma sát bên đơn vị

Schmertmann (1975) fs = K.fsc

Sét: (0,25  K  1,25) Cát: (0,25  K  1,25)

European (1979)

(DeRuiter and Beringen, 1979)

Sét: fs = .cu = 0,05..qc

 = 1 (đất sét NC),  = 0,5 (đất sét OC) Cát: fs = min (fsc, qc/300)

French (1982)

(Bustamente and Gianeselli, 1982)

fs = Kqc J Meyerhof (1976, 1983) fs = 2fsc

fs = qc/2 Tumay & Fakhroo (1981) fs = Kfsc

K = 0,5 + 9,5e-90fs (fs tính theo MPa) Eslami-Fellenius (1997)

(Phương pháp E-F)

fs = Cs.qE (qE = qt – u2)

Cs = 0,004-0,008 phụ thuộc vào loại đất Prince and Wardle (1982) fs = .fsc ( = 0,53 cho cọc đóng) Aoki and De Alencar (1975) fs = 1.qc/Fs2 (fs  120 kPa)

1 = 1,4 – 6% phụ thuộc vào loại đất, Fs2 = 3,5 Philipponnat (1980) fs = .qc/Fs ( = 1,25 cho cọc đóng) Fs = 50-200 phụ thuộc vào dạng đất Jardine et al. (2005) (Phương pháp ICP) Cát: fs = ’rf tan cv Sét: fs = ’rf tan f

Bảng 2-2: Phương pháp phân tích thiết kế

Phương pháp Ma sát bên đơn vị

Burland (1973) fs = (K.tan).’v

Fellenius fs = .’v

Theo kết quả nghiên cứu, sự phân bố ma sát theo độ sâu được tính theo các phương pháp khác nhau. Cần lưu ý rằng, các kết quả khác biệt đáng kể do phương pháp tính khác biệt chứ khơng phải là sự khác biệt trong tính chất của đất ở các lớp.

2.2.1.2. Ma sát bên đơn vị từ thí nghiệm đo biến dạng thân cọc

Phương pháp thí nghiệm đo biến dạng cọc được áp dụng nhằm xác định các giá trị biến dạng và chuyển vị của bê tông và cốt thép dọc theo chiều dài cọc, đưa ra các số liệu liên tục về sự làm việc của cọc dưới tác dụng của lực nén dọc trục tác dụng tại đỉnh cọc. Từ các số liệu trên, ta tính tốn được ma sát bên đơn vị.

Nguyên lý thí nghiệm của phương pháp này là sử dụng các đầu đo chuyên dụng để xác định giá trị biến dạng trong khối bê tông. Đầu đo được gắn sẵn trong cọc trước khi đổ bê tông. Dưới tác dụng của tải trọng dọc trục cọc và các đầu đo cùng bị biến dạng dọc theo chiều dài nhờ vào lực dính giữa bê tơng và đầu đo. Các đầu đo được cấu tạo để có thể xác định được các thay đổi trong bê tông và cốt thép và chuyển về máy chủ nhờ cáp tín hiệu. Dựa vào các cơng thức quan hệ giữa ứng suất giữa ứng suất và biến dạng có thể dễ dàng xác định được nội lực phát sinh trong cọc tại các vị trí đầu đo.

Quy trình ghi số liệu của thí nghiệm đo biến dạng - Kiểm tra nghiệm thu thiết bị, máy móc trước khi lắp đặt. - Kiểm tra vị trí lắp đặt và tín hiệu đầu đo trước khi hạ lồng thép. - Kiểm tra số đọc của đầu đo sau khi đổ bê tông 3 ngày.

- Kiểm tra số đọc đầu đo trước khi thí nghiệm.

- Trong quá trình gia tải và giảm tải, các số đọc biến dạng được ghi lại cho mỗi cấp tăng tải và giảm tải theo khoảng thời gian 10 phút một lần bởi bộ đọc tự động.

Trình tự thí nghiệm của thí nghiệm đo biến dạng cọc bao gồm :

Lắp đặt đầu đo: Các đầu đo được cố định vào thép chủ (hình 2.1). Việc cố định cáp sẽ được thực hiện song song với công tác hạ lồng thép. Vị trí và số lượng các đầu đo được xác định dựa vào chiều dài cọc. Cáp phải được bó gọn gàng và phải được bảo vệ cận thận trong quá trình thi cơng bê tơng.

Hình 2-1: Lắp đặt sensor trong thí nghiệm biến dạng thân cọc

Tiến hành thí nghiệm: Thí nghiệm được tiến hành ngồi cơng trường cùng công tác nén tĩnh theo các bước sau:

- Kết nối thiết bị ghi số liệu với các đầu đo để sẵn trong cọc. - Kiểm tra tình trạng cáp tín hiệu và đầu đo.

- Khai báo các số liệu đầu vào trước khi thí nghiệm

- Gia tải và ghi lại số liệu về biến dạng trong lúc tăng và giảm tải bằng bộ đọc tự động.

Kết quả thí nghiệm được xử lý trong phịng. Từ các số liệu về biến dạng thu thập tại hiện trường có thể xác định được các giá trị nội lực xuất hiện trong cọc ứng với từng cấp tải tại các vị trí đặt đầu đo. Sơ bộ mơ tả được phân bố ma sát bên dọc theo chiều sâu cọc dựa vào các phương trình cân bằng lực.

Phương pháp tính tốn:

1 , 1 i i i i xq P P f S     (2.8)

Với Pi = εi.E.A, Sxq=2. .R.Li,i-1 Trong đó :

R - bán kính cọc. E - mô đun đàn hồi cọc. εi - chuyển vị tại vị trí i.

Phân bố ứng suất đáy cọc được tính theo cơng thức :

b

P b

A

 (2.9)

Với Pb : Lực tính tại vị trí đầu đo đáy cọc, A là tiết diện cọc

Trên cơ sở số liệu tính tốn các vị trí dọc theo thân cọc, ta đánh giá và phân tích thành phần ma sát bên đơn vị trong sức kháng ma sát thành của cọc theo tải trọng cũng như theo chiều sâu (Hình 2-2), từ đó thể hiện tải trọng phân bố dọc theo thân cọc (Hình 2-3).

Hình 2-2: Quan hệ ma sát đơn vị và tải trọng thí nghiệm (Hình minh họa)