CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÁC CỌC BÊ TÔNG, CỌC BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC BÊ TÔNG ỨNG LỰC TRƯỚC
1.4. Các phương pháp kiểm tra khả năng chịu tải của cọc đơn
1.4.1. Phương pháp tra bảng thống kê:
Phương pháp này dựa trên quy phạm của Liên Xô
Sức chịu tải của cọc đơn được dùng là.
tc a
at
Q Q
= K (1.5) Trong đó:
Kat – hệ số an toàn được lấy (khi xét đến hiệu ứng của nhóm) là.
Kat = 1,4 cho móng trên 21 cọc.
Kat = 1,55 cho móng từ 11 đến 20 cọc.
Kat = 1,65 cho móng từ 6 đến 10 cọc.
Kat = 1,75 cho móng dưới cọc.
Qtc – xác định gồm 2 thành phần là khả năng chịu mũi và khả năng bám trượt bên hông.
. . . .
tc R m c f si i
Q = m q F + u ∑ m f L (1.6)
Trong đó:
mR– hệ số điều kiện làm việc tại mũi cọc, lấy mR = 0,7 cho sét, mR = 1 cho cát.
mf – hệ số điều kiện làm việc của đất bên hông, lấy mf = (0,9 ÷ 1) cho cọc.
mf = 0,6 cho cọc khoan nhồi.
qm – khả năng chịu tải mũi cọc, tra bảng.
fsi – khả năng ma sát xung quanh cọc.
Fc – tiết diện cọc.
Li, u – chiều dài phân đoạn và chu vi cọc.
Đối với cọc trong đất yếu với độ sệt B < 0,6 và cát có Df < 0,33 (trạng thái rời) thì quy phạm khuyến cáo nên xác định bằng phương pháp nén tĩnh.
B: Độ sệt.
Df : độ chặt tương đối.
Riêng đối với cọc khoan nhồi, trị số qm được xác định thep phương pháp sau.
Trường hợp trong cát.
q = 0,75. .( '.D.Am β γ ok +α γ. . .1 L Bko) (1.7) Trong đó:
A ,ok Bko- tra theo bảng ϕo
γ ',γ1 - dung trọng của đất nền dưới và trên mũi cọc.
L, D – chiều dài cọc và đường kính cọc.
Trường hợp trong sét.
Trị số qm được tra bảng theo độ sệt B.
1.4.2. Phương pháp tính theo cường độ:
S P S S P P
S
S P S P
Q Q A F A F
Q = FS + FS = FS + FS (1.8)
Với FSs là hệ số an toàn cho thành phần ma sát FSs = 2.
FSp là hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc FSp = 3.
1.4.2.1 Thành phần ma sát xung quanh cọc Qs.
Qs = fs As = ∑ fsi. Ui. Li (1.9) Trong đó:
U – Là chu vi cọc (cm).
fsi = Ca+ Ks σ 'v tanϕa .
1 )
(
Ks= −sinϕ OCR
1.4.2.2 Sức chịu tải của mũi cọc (qp).
a. Theo phương pháp Terzaghi:
qp =1,3.C.Nc +σ'v.Nq +0,6. γ .R. Nγ (đối với cọc tròn). (1.10) qp =1,3.C.Nc +σ 'v.Nq +0,4. γ .b. Nγ (đối với cọc vuông). (1.11) Nc , Nq , Nγ. Tra bảng 3.5 trang 174 sách Nền Móng của TS. Châu Ngọc Ẩn [1]
b. Theo phương pháp Meyerhof:
qp= C. Nc + q. Nq (1.12)
Tra biểu đồ 3.28 trang 178. sáchNền Móng của TS. Châu Ngọc Ẩn [1]
c. Theo TCVN 205-1998:
Qp= C. Nc+σ'v. Nq+γ. R. Nγ (1.13)
1.4.3. Phương pháp tính từ kết quả thí nghiệm xuyên động (SPT).
Xuyên động (SPT) được thực hiện bằng ống tách đường kính 5,1cm, dài 45cm, đóng bằng búa rơi tự do nặng khoảng 63,5kg, với chiều cao rơi là 76cm. Đếm số búa để đóng chotừng 15cm ống lún trong đất (3 lần đếm), 15cm đầu không tính, chỉ dùng giá trị số búa cho 30cm sau là N (búa), được xem như là số búa tiêu chuẩn N.
Quy phạm (TCXD 205- 1998) cho phép dùng công thức của Meyerhof (1956).
Qu= K1. N. Ac+ K2. Ntb. u. Lc (1.14) Trong đó:
K1 = 400 cho cọc đóng và K1 = 120 cho cọc khoan nhồi.
K2 = 2 cho cọc đóng và K2 = 1 cho cọc khoan nhồi.
N – số búa dưới mũi cọc.
Ntb – số búa trung bình suốt chiều dài cọc.
Hệ số an toàn áp dụng cho công thức trên là 2,5 ÷ 3,0.
1.4.4. Phương pháp tính từ kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh.
Xuyên tĩnh được thực hiện bằng mũi côn tiết diện 10cm2, góc đỉnh 60o, xuyên trong đất để đo sức chống xuyên Rp cho từng 20cm độ sâu dưới đất.
Từ giá trị Rp này, quy phạm cho phép tính qm và fs như sau:
Khả năng chịu tải mũi cọc.
qm = Kr.Rp (1.15) Trong đó:
Rp – khả năng chống xuyên tại mũi cọc.
Kr – hệ số tra theo loại đất và loại cọc, được lấy trung bình Kr = 0,5 cho cọc thường và Kr = 0,3 cho cọc khoan nhồi.
Hệsố an toàn cho mũi cọc được lấy FS = 3.
Khả năng ma sát xung quanh.
pi S
i
f R
= α (1.16)
Được tính cho từng lớp i mà cọc xuyên qua tương ứng với Rpi, hệ số α trong trường hợp này thay đổi khá lớn.
Cọc bê tông α = (30 ÷ 40) cho sét từ yếu đến cứng. α = 150 cho cát.
Cọc khoan nhồi α = (15 ÷ 35) cho sét từ yếu đến cứng. α = (80 ÷ 120) cho cát.
Hệ số an toàn cho ma sát được lấy FS = 2.
1.4.5. Phương pháp xác định từ thí nghiệm nén tĩnh cọc.
Đây là phương pháp chính xác nhất để xác định khả năng chịu tải của cọc đơn, tuy nhiên phương pháp này thực hiện phức tạp và tốn kém nhiều kinh phí.
Quy định đòi hỏi số lượng cọc phải tiến hành công tác thử nén tĩnh (3 ÷ 5)% số lượng cọc thiết kế.
Mỗi cấp gia tải thực hiện lấy bằng 1/10 Qu theo thiếtkế.
Tương quan độ lún S theo lực nén P cho ta xác định giá trị phá hoại sức chịu tải cực hạn của cọc Qu.
Trong điều kiện đất yếu, biểu đồ thể hiện đường cong đều thì giá trị Qu có thể được chọn tại độ lún ∆ = 0,1.[Sgh].
Trong trường hợp tải trọng của cọc quá lớn không thể thực hiện để đạt đến giá trị xác định tải trọng giới hạn thì ta có thể dùng phương pháp của Davisson như sau:
Qu được xác định tại giao điểm của biểu đồ với đường thẳng S có phương trình biểu diễn.
0, 0038 . 0, 0038 .
120 . 120
c c
L
D D
S P m
δ E F
= + + = + +
(1.17)
δ − độ biến dạng đàn hồi của cọc dưới tác dụng của cấp tải P.
1.4.6. Phương pháp xác định từ thí nghiệm thử động:
Công tác thử động được thực hiện cho trường hợp thi công bằng búa đóng. Búa được chọn để có thể tương quan với khả năng chịu tải giới hạn của cọc.
Năng lượng búa: Eb* ≥25Qu Và thỏa điều kiện: b* b c
W W
E K
= + (1.18)
Trong đó:
Wb – Trọng lượng búa.
Wc – Trọng lượng cọc và mũ chụp đầu cọc.
K – hệ số (tra bảng 1.2)
Bảng 1.2: Hệ số các loại búa
Loại Búa Cọc gỗ Cọc thép Cọc bê tông
Loại búa song động 5,0 5,5 5,0
Loại búa đơn động 3,5 4,0 5,0
Búa trọng lực 2,0 2,5 5,0
Đối với đất sét do đặc tính nhạy nên các màng nước bao xung quanh hạt sẽ bị phá hoại khi đóng búa, làm cho đất bị phá hoại cấu trúc và trở nên yếu đi, do đó càng đóng búa nhanh trong đất sét cọc càng dễ xuống, độ chối tăng lên, người ta gọi là độ chối giả. Ngưng lại một thời gian, đóng tiếp cọc khó xuống hơn do đất sét có khả năng phục hồi.
Ngược lại trong đất cát, càng đóng nhanh cọc càng khó xuống do ứng suất bị dồn nén ngay tại mũi cọc trở nên rất cứng và cản trở cọc khó xuống được, ta cũng có độ chối giả. Ngưng lại thời gian để cát ở dưới mũi cọc giãn ra cọc đóng sẽ xuốngđược
Để thử độ chối của cọc khi đóng cọc ta cần phải nghỉ một thời gian như sau: 3 ngày cho cát và 5 - 7 ngày cho đất sét.