SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC BÊ TÔNG

Sức chịu tải của cọc bê tông là sức chịu tải nhỏ nhất theo đất nền (Pđn) và theo vật liệu (Pvl). Sức chịu tải theo đất nền là khả năng chịu tải của sức kháng thành cộng với sức kháng mũi cọc. Sức chịu tải theo vật liệu là khả năng chịu tải của vật liệu làm cọc trong quá trình chịu lực và thi công, có xét tới các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng cọc (trong quá trình thi công) và sự tương tác của nền đất xung quanh cọc (làm tăng khả năng ổn định của cọc).
Sức kháng đỡ của cọc bê tông có thể được ước tính bằng cách dùng các phương pháp phân tích hay phương pháp thí nghiệm hiện trường. Trong tính toán, đất nền được chia làm 2 nhóm chính là đất dính (các loại đất sét) và đất rời(các loại đất cát, bùn không dẻo).

Chú ý: cần xét tới ma sát âm (nếu có) khi tính toán sức chịu tải cọc.

Quan hệ giữa Pvl và Pđn

Trong các tài liệu nền móng thường nói rằng cần chọn Pđn ≈ Pvl thi càng tiết kiệm với điều kiện là Pđn ≤ Pvl

Tuy nhiên khi thiết kế cọc đóng hoặc cọc ép thì sức chịu tải của cọc Pvl tính ra luôn phải lớn hơn rất nhiều sức chịu tải của đất nền Pđn vì các lí do sau :

Để cọc không bị phá hoại khi bị máy đóng hoặc ép tác dụng vào nó.

Để cọc đủ cứng để thắng lại ma sát đất nền thì cọc mới đóng xuống đựơc.

Chịu tải trọng công trình truyền xuống

Ghi chú:

Đối với trường hợp sau ta cần chú ý sức chịu tải của cọc có thể nhỏ hơn sức chịu tải của nền đất :

Cọc có khoan đẫn ( thông thường cũng ít xảy ra )

Lớp đất trên là bùn cực yếu , ngay phía dưới có lớp đất đá cực cứng , trường hợp này cọc tựa hoàn toàn trên đá . đối với trường hợp này nhất thiết phải có biện pháp sử lý sao cho cọc được ngàm vào lớp đất đá đó.

Các phương pháp xác định sức chịu tải đứng của cọc bê tông.

Trong lịch sử phát triển của ngành nền móng đã có nhiều phương pháp được đề xuất để xác định sức chịu tải của cọc. Sau đây là một số phương pháp:

Phương pháp dựa trên lý thuyết cân bằng giới hạn.

Phương pháp này tìm mối liên hệ giữa Qp và Qf với tính chất của đất nền (c,φ) theo lý thuyết cân bằng giới hạn (vật liệu rời) với mô hình Colomb

Bước 1. Giả thiết hình dáng các mặt trượt do cắt ở đất nền khi nền bị phá hoại.

Bước 2. Phân tích lực ở trạng thái cân bằng cực hạn (tức là ở thời điểm phá hoại)

Bước 3. Dựa trên điều kiện cân bằng lực để tính ra sức chịu tải cực hạn.

Có nhiều quan điểm khác nhau về giả thiết mặt trượt:

-Giả định mặt trượt xuất hiện ngay ở mũi cọc bê tông, giống sức chịu tải móng nông: Prandtl, Reisner, Caquot, Buisman,

-Giả định mặt trượt mở rộng lên trên: Terzaghi, Debeer, Jaky, Meyerhof

-Giả định mặt trượt mở rộng xuống dưới: Berezantzev, Yaroshenko, Vesic

-Giả định mặt trượt dạng xuyên thủng cắt:Vesic, Kishida, Takano

Nhược điểm: không chính xác, thường chỉ chính xác với đất rời. Ít được sử dụng.

Phương pháp dựa trên bán thực nghiệm (có điều chỉnh dựa trên số liệu)

Phương pháp này kết hợp giữa phương pháp cân bằng giới hạn và kết hợp điều chỉnh số liệu theo thực nghiệm gồm có các tác giả kinh điển: Meyerhof,Versíc,Terzaghi: hiện nay ít còn được dùng.

Dựa trên mô hình nền (đường cong t-z)

Có thể thí nghiệm nhiều mô hình khác nhau, có thể dùng trong bài toán mô hình hóa sự làm việc đồng thời của cọc-đài-công trình.

Dựa trên trực tiếp kết quả thí nghiệm xuyên chuẩn SPT

Phương pháp này đã được đưa vào một số tiêu chuẩn, có cả của Việt Nam: Meyerhof, Công thức Shioi và Fukui (các tác giả Nhật Bản): Được thực tế xác nhận, sử dụng rộng rãi.

Dựa trên sự truyền sóng (động)

Phương pháp này ứng dụng ở phép thử cho cọc đóng, liên quan đến dựng mô hình tính tương tác nền cọc bê tông và cần những phép đo gia tốc và suất biến dạng động nên rõ ràng phức tạp hơn các phương pháp khác. (Xem thêm Thí nghiệm biến dạng lớn (PDA), Thí nghiệm biến dạng nhỏ (PIT))

Phương pháp hiện trường (dựa trên các thí nghiệm hiện trường): Phương pháp này sử dụng kết quả SPT hoặc CPT và chỉ áp dụng cho đất rời.