va rung
Khả năng hạ cọc bằng bỳa rung và va rung đó được thực tế chứng minh, tuy nhiờn để cú được nhiều phương phỏp đưa ra tớnh toỏn hệ bỳa cọc đất, do đặc tớnh đa dạng của hệ nờn những kết quả cũng rất khỏc nhau tuỳ theo loại cọc, đất và cỏc miền thụng số của mỏy, ở trong phần này sẽ giới thiệu một số phương phỏp tớnh khả năng hạ cọc của bỳa rung và va rung cũng như sức chịu tải tới hạn của cọc khi đúng.
Những phương phỏp gần đõy nhất được sử dụng để tớnh toỏn bỳa rung để hạ cọc cho những kết quả khỏ đa dạng. Dựa vào ưu nhược điểm của từng loại ta cú thể chia chỳng thành 5 nhúm chớnh :
1. Phương phỏp thụng số:
Một số đặc tớnh của hệ đó được kiểm tra tương ứng với một số loại chuẩn để xỏc định khả năng hạ cọc của mỏy.
+ Phương phỏp xỏc định lực kớch động của Turkey:
Cơ sở chớnh của phương phỏp này là việc sử dụng cụng thức sau: Fdyn>>s.As
Trong đú :
s – Lực cản thõn cọc trờn một đơn vị diện tớch, kPa As – Diện tớch mặt cắt thõn cọc trong đất, m2
Giỏ trị của (s) được trỡnh bày ở bảng 1.2. Cụng thức này chỉ sử dụng khi biờn độ dao động xmax > 2,38mm, diện tớch mặt cắt thõn cọc vỏn được xỏc định theo cụng thức sau:
As=2,8.l.d1nter
Trong đú :
l – Chiều dài cọc,m
dinter – Chiều rộng của cọc vỏn (tớnh từ mộp đến mộp)
Bảng 1.2 Giỏ trị (s) theo phương phỏp Turker
0-5 0-2 9,86 5-10 2-5 11,87 10-20 5-10 12,83 20-30 10-20 14,84 30-40 20-30 15,8 40 30 16,76
2. Phương phỏp năng lượng:
Khả năng hạ cọc được xỏc định dựa trờn năng lượng truyền cho hệ cú kể đến thành phần tương tỏc với hệ.
3. Phương phỏp thực nghiệm và kiểm tra mụ hỡnh :
Những phương phỏp này được thực hiện bằng cỏch điều chỉnh những kết quả đo trong mụ hỡnh phũng thớ nghiệm, thường là thụng qua những cọc được đúng trong cỏc bồn chứa đất trong phũng thớ nghiệm.
4. Phương phỏp phi tuyến phụ thuộc theo thời gian:
Kết quả tớnh toỏn được tỡm từ phương phỏp tớch phõn số trực tiếp những phương trỡnh vi phõn chuyển động của hệ. Những phương phỏp này bao gồm cả phương trỡnh truyền súng với bỳa va rung.
5.Phương phỏp cho bỳa rung va:
Phương phỏp tớnh cho bỳa va rung của tỏc giả Tseitlin dựa trờn những kết quả kinh nghiệm.
Do đặc điểm cấu tạo của nguyờn lý của bỳa hạ cọc bằng va rung mà việc phõn tớch, tớnh toỏn quỏ trỡnh hạ cọc bằng bỳa va rung phức tạp hơn hạ cọc bằng rung. Hầu hết cỏc phương phỏp tớnh toỏn được trỡnh bày dưới đõy được trớch dẫn từ tài liệu của tỏc giả Tseitlin (phương phỏp thực nghiệm ).
Để tớnh toỏn bỳa va rung, trong trường hợp tổng quỏt chỳng ta cần xỏc định một số đại lượng khụng thứ nguyờn chớnh .
5.1. Thụng số đầu tiờn cần chỳ ý đối với loại bỳa này là số lần va đập sau một vũng quay của bỳa, đú là tỉ số của tần số vũng quay bỏnh lệch tõm (chớnh là tần số của động cơ) trờn tần số va đập :
i=θ/θI (1) Trong đú :
i - Là tỉ số của số lần va trờn tần số quay của đầu bỳa
θ - Là số va đập trong một giõy (tần số va đập)
θI - Tần số dao động của bỳa hay tần số quay của bỏnh lệch tõm (Hz).
Với phần lớn cỏc loại bỳa va rung thỡ cỏc đầu tạo lực kớch thường được treo trờn khung thụng qua hệ lũ xo. Như vậy chỳng ta cần xỏc định tỉ số của tần số dao động riờng trờn tần số của va đập cú nghĩa là cần xỏc định :
i1 = θn/θI (2) Trong đú:
i1 - Tỉ số của tần số dao động riờng của bộ phận tạo lực kớch trờn tần số của va đập .
θn- Tần số dao động riờng của bộ phận tạo kớch là số chu kỳ trong một giõy, (Hz).
5.2. Lực cản lờn cọc khụng thứ nguyờn cũng được xỏc định như sau: f=F/Fdyn (3) và γ=R/Fdyn
Trongđú :
f - Tỉ lệ ma sỏt thõn cọc trờn lực động do phần lệch tõm tạo ra. F – Là lực cản ma sỏt lờn thõn cọc , kN
γ - Là tỉ lệ lực cản lờn mũi cọc trờn lực động do phần lệch tõm tạo ra. R – Là lực cản mũi cọc, kN.
5.3. Cuối cựng là xỏc định gúc lệch pha của va đập α: Thụng thường nờn lấy gúc lệch pha nằm trong khoảng từ 170đến 300
5.4. Vận tốc khụng thứ nguyờn của bộ phận tạo kớch : Được xỏc định bằng thực nghiệm
- (6,188-15,434x1+10,616x12)sin2α
Trong đú :
Y1’ – Là vận tốc khụng thứ nguyờn X1 - Độ lỳn một lần va chạm
Xỏc định vận tốc va đập của phần va như sau :
v = ω. ' 1 1.Y m K Trong đú :
ω - Là tốc độ gúc của đĩa lệch tõm, rad/s m1 – Là khối lượng đầu bỳa, kg
Y1’ – Là tốc độ khụng thứ nguyờn
K - Là hệ số xỏc định từ thực nghiệm. Theo Giỏo Sư Bayman v ≤ 2 m/s
Độ lỳn khụng thứ nguyờn của cọc được tớnh nh sau: Yn=(0,137- 0,02.(f+γ)2.Y1’
Trong đú :
Yn - Độ lỳn khụng thứ nguyờn
Từ đõy độ lỳn thực tế được xỏc định nh sau: (Theo Tseilin)
Xcọc = n Y m K . 1 Trong đú : xcọc – Là độ lỳn của cọc ,m m1 - Là khối lượng đầu bỳa,kg
Để đảm bảo cọc lỳn sõu vào trong đất, cú nghĩa khi cọc lỳn làm đất bị nộn và biến dạng đàn hồi cho tới một giỏ trị tới hạn gọi là độ chối, đất bị phỏ hỏng.
Khi đú điều kiện để cọc lỳn vào trong đất là: D1<1000xpt
Trong đú :
D1- Giỏ trị dịch chuyển tới hạn của Perkov-Shaevich (mm) được cho ở bảng 1.10.
Bảng 1.10. Dịch chuyển tới hạn của Perkov-Shaevich dựng cho bỳa va rung : Loại đất Giỏ trị dịch chuyển nhỏ nhất , mm
Cỏt no nước cú kớch thước và độ chặt trung bỡnh 1.6 Cỏt ít ẩm cú kớch thước và độ chặt trung bỡnh 4.6
Cỏt ẩm cú kớch thước và độ chặt trung bỡnh 2.2
Á sột đặc sệt và dẻo quỏnh 3.2
Á cỏt cú kớch thước cỡ cục lớn , độ cứng cao 2.8