CHƯƠNG 3 ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT TRONG KHU VỰC VÀ PHÂN TÍCH SỨC CHỊU
3.3 Phân tích s ức chịu tải công trình Chi cục thuế tỉnh
3.3.2 Phân tích s ức chụi tải cực hạn cọc phần ma sát và chống mũi
Tỷ lệ thành phần ma sát và chịu mũi trong sức chịu tải của cọc theo đất nền tùy thuộc vào sức chống cắt của đất nền. Nhưng hầu hết các công thức tính sức chịu tải của cọc theo đất nền đều cộng hai thành phần ma sát cực hạn và chịu mũi cực hạn thành sức chịu tải cực hạn cọc theo đất nền Qu. Việc cộng hai giá trị cực hạn này lại không thực sự hợp lý khi cọc chịu tải cực hạn, do đó có khuynh hướng điều chỉnh sai số này bằng cách chia cho hệ số an toàn ma sát FSs và chống mũi FSp khác nhau.
Sức chịu tải từ biến hay sức chịu tải giới hạn đàn hồi Qc được định nghĩa là điểm cuối cùng của giai đoạn tuyến tính trên đường tải-độ lún của thí nghiệm nén tĩnh cọc.
Trong chiều hướng thành phần ma sát phát triển nhanh hơn thành phần chịu mũi, một Qu=300T
19
cách hợp lý hệ số an toàn cho ma sát FSs được chọn nhỏ hơn hệ số an toàn cho thành phần chịu mũi FSp.
Khi lực từ công trình truyền dần vào cọc theo tiến độ thi công các điều kiện sau đây cần thỏa:
- Qlàm việc= Qs+Qp
- Qs+Qp làm phát sinh do độ lún tức thời của cọc so với đất nền xung quanh do biến dạng cắt và dưới mũi cọc là do biến dạng nén.
- Cường độ biến dạng cắt làm sinh ứng suất cắt fs tương ứng và cường độ biến dạng nén mũi cọc gây ra ứng suất nén tương ứng sức chịu mũi σ= qp
Để biết được cơ chế chịu lực cọc do Qs và Qp như các điều kiện trên. Khi tiến hành thử tĩnh cọc người ta tiến hành gắng các thiết bị đo biến dạng ở nhiều độ sâu khác nhau dọc thân cọc để biết được biến dạng εz theo độ sâu. Lực dọc trục Qz trong thân cọc có thể tính theo công thức Qz=E.Ap. εz .
Hình 3.7 Cơ chế chịu lực của cọc Lực dọc trục cọc Q(z)
Q2
Qp1 Qp2
Q1
20
Trong bài toán này dùng kết quả mô phỏng bằng phần mềm Plaxis, từ kết quả nén tĩnh bằng plaxis vẽ biểu đồ P-S tìm được sức chịu tải cực hạn Qu=300T.
Chọn phase tải cực hạn 300T dùng mặt cắt dọc theo chiều dài cọc từ đầu cọc đến mũi cọc. Mặt cắt tại vị trí mũi cọc tính được phần chịu tải cực hạn phần mũi Qp=34T.
Phần ma sát cực hạn Qs=Qu-34T=300-34=266T
Ngoài ra sức chịu tải do ma sát còn có thể tính được từ lực cắt tại phần tử tiếp xúc interface của cọc, dùng mặt cắt sát mép cọc chạy dài từ đầu cọc đến mũi cọc. Lực ma sát của cọc sẽ là lực cắt trung bình dọc thân cọc nhân với diện tích xung quanh của cọc.
Bảng 3.3.1 Bảng tọa độ lực cắt dọc trục cọc từ mô phỏng Plaxis x (m) y(m) τ (KN/m2)
0.245 9.667 47.842 0.245 9.944 104.216 0.245 9.944 102.705
. . .
. . .
0.245 49.699 6.535 0.245 49.699 6.887 0.245 50.000 3.843 Trung bình τ 46.98
Ma sát Qs 2706 (KN)
21
Vẽ đường Qz theo độ sâu ta có đường truyền lực trong cọc tương ứng với tác động Q. Từ đây biết được thành phần chịu mũi và thành phần ma sát.
Hình 3.7 Biểu đồ cơ chế chịu tải cực hạn cọc
Từ biểu đồ trên ta nhận thấy trong thân cọc khi chịu tải thì ở những độ sâu khác nhau các thớ bê bông chịu tải khác nhau. Phần bê tông đầu cọc tiếp nối với đài cọc sẽ chịu nén lớn nhất và mũi cọc chịu nén bé nhất. Do đó trong khi tính toán cọc cần chú ý gia cường cốt thép chịu nén trong khu vực này, đặc biệt trong trường hợp cọc nhồi.
22
Từ các kết quả trên ta thấy sức chịu tải cọc chủ yếu do phần ma sát Qs chịu tỷ lệ đến 89% sức chịu tải cực hạn Qu của cọc tùy theo phương pháp tính và với phương pháp mô phỏng trên plaxis ta biết sức chịu mũi cọc không đạt cực đại trong quá trình thử tĩnh, do đó trong tính toán sức chịu tải cho phép Qa cọc theo các công thức giải tích thì sức chịu mũi cực hạn chia cho hệ số an toàn FSp=3 là hợp lý.