Công Thức Xác Định Sức Chịu Tải Của Vesic

PHẦN II: NỘI DUNG ĐỀ TÀI LUẬN VĂN

CHệễNG 2 THIẾT KẾ CỌC KHOAN NHỒI

2. KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC KHOAN NHỒI ĐƠN THEO CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA ĐẤT NỀN (theo công thức lý thuyết)

2.2. SỨC CHỊU TẢI CỦA CKN THEO MỘT SỐ QUAN ĐIỂM RIÊNG

2.2.2. Công Thức Xác Định Sức Chịu Tải Của Vesic

Vesic đã đề nghị khả năng chịu tải ở mũi cọc Qp như sau:

Qp = Ab.qp = Ab.(c.Nc* +   3 2

1 K0 q’.N*) (2.1)

K0 = (1 - sin): hệ số áp lực đất ở trạng thái nghỉ.

Như vậy ta có:

0

*

*

2 1

. 3

K

N Nq

 

 . (2.2)

Mặt khác ta có quan hệ: N*c = (N*q-1).ctg. (2.3) Theo Versic: N*q = f(Irr).

Trong đó: Irr =

r r

I I

.

1 là chỉ số độ cứng suy giảm với chỉ số độ cứng Ir như sau:

  cE qtg c qGtg

Ir ' '

1

2  



  (2.4)

: biến dạng thể tích trung bình trong vùng biến dạng dẻo bên dưới mũi cọc. Đối với những điều kiện không có sự thay đổi thể tích thì:  = 0 và Irr = Ir.

: hệ số poission của đất.

E: modul đàn hồi của đất.

G: modul cắt của đất.

Versic đã thiết lập bảng giá trị N*c, và N* phụ thuộc vào Irr và góc ma sát .

Ưùng với =0, tương ứng với điều kiện không thoát nước do đó:

N*c =   1

1 2 3 ln

4   

Irr (2.5)

Giá trị Ir có thể ước lượng từ kết qủa thí nghiệm nén ba trục hoặc nén cố kết tương ứng với những giá trị ứng suất nén khác nhau, hoặc tham khảo các giá trị tổng kết thực nghiệm sau:

Loại đất Ir

Cát 70 150

Silt và sét (không thoát nước) 50 100

Sét (có thoát nước) 100 200

Khả năng chịu tải của do ma sát hông cũng tính như trường hợp tổng quát trong cát nhưng theo ông, vd sẽ tăng đến giá trị Hc = 15.d.

Tóm lại, khả năng chịu tải của cọc nhồi trong cát:

Qu = (Qp + Qs) x FS

1 (2.6)

Trong đó:

Qp xác định theo (2.1).

Qs = C.hi.fi (2.7)

C: chu vi mặt cắt mgang của thân cọc.

hi : chiều dầy lớp thứ i.

fsi : sức chịu ma sát hông đơn vị.

2.2.3. Sức Chịu Tải Theo SNIP 2.02.03.85 (TCXD 205:1998 giống SNIP 2.02.03.85) Hiện nay các đơn vị thiết kế thường dùng SNIP 2.02.03.85 để tính sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền. Công thức SNIP 2.02.03.85 qui định tính sức chịu tải tiêu chuẩn tính toán theo đất nền của cọc khoan như sau:

a) Sức chịu tải tiêu chuẩn của CKN

Qtc = m.(mR.qp.Ap + u.mf.fi.li) (3.1) Trong đó:

- m: hệ số điều kiện làm việc của cọc, trong điều kiện tựa lên đất sét có độ no nước G < 0.85 lấy m = 0.8 còn trong các trường hợp còn lại lấy m = 1.

- mR : hệ số điều kiện làm việc của phản lực đất nền dưới mũi cọc, lấy mR = 1 trong mọi trường hợp trừ cọc mở rộng đáy bằng nổ mìn. Cọc mở rộng đáy thi công bằng phương pháp đổ bê tông dưới nước thì mR = 0.9

- qp: Cường độ chịu nén giới hạn của đất nền dưới mũi cọc (T/m2) được tính như sau:

+ Đối với đất hòn lớn có chất độn là cát và đối với đất cát trong trường hợp cọc nhồi có và không có mở rộng đáy.

) . . . .

. ( . 75 ,

0 1' p k0 1 k0

p d A LB

q     . (3.2)

Trong đó:

+ Các trị , A0k, , B0k hệ số không thứ nguyên lấy theo bảng của tiêu chuẩn theo góc nội ma sát 1.

+ '1: dung trọng đất nền dưới mũi cọc (T/m3), khi đất no nước có kể đến sự đẩy nổi trong nước).

+ 1: dung trọng bình quân lớp đất trên mũi cọc (T/m3).

+ dp: đường kính cọc nhồi (m).

+ L: chiều dài cọc (m).

+ Đối với đất sét, cọc nhồi có hoặc không có mở rộng đáy thì giá trị qp (T/m2) lấy theo bảng của tiêu chuẩn.

- Ap : diện tích tựa của mũi cọc lên đất (m2) - u: chu vi mặt cắt ngang thân cọc (m).

- mf : hệ số làm việc mặt bên của cọc lấy theo bảng của tiêu chuẩn, đối với cọc đổ bê tông dưới nước hoặc dung dịch sét thì mf = 0.6.

- fi : lực ma sát giới hạn của các lớp đất (T/m2) lấy theo bảng của tiêu chuẩn.

- li -bề dày các lớp đất riêng rẽ mà cọc xuyên qua (m).

b) Sức chịu tải cho phép của cọc đơn theo đất nền được tính như sau:

Qa =

tc tc

k

Q (3.3)

Trong đó: ktc = 1.6 hệ số an toàn.

c) Ví dụ: (so sánh kết qủa tính theo SNIP 2.02.03.85 và nén tỉnh công trình thực tế)

Teân coâng trình

Đường kính

cọc (mm)

Chieàu dài cọc (m)

Keỏt quỷa neựn tổnh Theo SNIP 2.02.03.85 Độ

luùn (mm)

Tải trọng Qu(T)

Tải trọng Qa(T)

Chòu muõi Qp (T)

Chòu ma sát Qs(T)

Tải trọng Qu (T)

Tải trọng Qa (T)

Sai soá

% Caàu ẹieọn

Bieân Phuû

1000 39.6 21.75 840 700 334.41 568.25 902.66 563 19.57 Caàu Thò

Ngheứ 2

1000 37 12.66 600 500 324.99 505.85 830.84 518 -3.60

d) Nhận xét: tính toán sức chịu tải theo SNIP 2.02.03.85 có một số tồi tại sau:

1. Chưa có tham số phản ảnh bề dày mùn khoan lắng đọng dưới đáy lỗ, hệ số mR

= 1 là chưa hợp lý vì mùn khoan dày làm giảm khả năng chịu lực mũi của cọc khoan nhồi, hiện nay các biện pháp làm sạch mùn khoan dưới đáy hố là chưa đáng tin cậy.

2. Dùng lực ma sát giới hạn của cọc đóng nhân với hệ số điều kiện làm việc để chuyển thành lực cản mặt bên của cọc khoan nhồi là chưa xét tới đặc điểm chịu lực của cọc khoan.

3. Độ cứng của cọc khoan L/d cũng ảnh hưởng tới phản lực đất nền dưới mũi cọc, chưa có tham số xét nhân tố này.

4. Các hệ số , A0k, , B0k đều phụ thuộc vào góc nội ma sát 1 mà thay đổi rất nhiều. Thí nghiệm cắt trực tiếp để xác định  và c, với góc1 từ 29o lên 31o phản lực đất nền dưới mũi cọc có thể chênh tới 44%, nên các vấn đề này cần được nghiên cứu theâm.

5. Trong SNIP 2.02.03.85 việc xác định sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc không thấy đề cập tới trọng lượng bản thân của cọc, đây là 1 đại lượng có ảnh hưởng đến khả năng chịu tải của cọc khá lớn.