I. Tổng quan về ma sát âm
Ma sát âm là hiện tượng xảy ra khi lớp đất yếu xung quanh thân cọc lún nhanh hơn tốc độ lún của cọc, tạo ra lực kéo xuống làm giảm sức chịu tải cọc. Hiện tượng này thường xuất hiện trong đất yếu do quá trình cố kết chưa hoàn tất. Ma sát âm không chỉ ảnh hưởng đến khả năng chịu tải mà còn gây ra các vấn đề về độ ổn định của công trình. Các yếu tố như sự thay đổi tải trọng cọc, đặc tính địa chất xây dựng, và phương pháp thi công đều có thể ảnh hưởng đến hiện tượng này.
1.1 Định nghĩa và cơ chế
Theo TCXD 205:1998, ma sát âm được định nghĩa là lực do đất tác dụng lên thân cọc cùng chiều với tải trọng, làm giảm khả năng chịu tải. Hiện tượng này xảy ra khi đất nền lún nhanh hơn cọc, tạo ra lực kéo xuống. Cơ chế này thường xuất hiện trong đất yếu do quá trình cố kết chưa hoàn tất hoặc do sự thay đổi tải trọng cọc.
1.2 Các yếu tố ảnh hưởng
Các yếu tố ảnh hưởng đến ma sát âm bao gồm: đặc tính địa chất xây dựng, phương pháp thi công, và sự thay đổi tải trọng cọc. Đất yếu có độ lún lớn và quá trình cố kết chậm là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng này. Ngoài ra, việc thay đổi chiều cao đắp đất cũng làm tăng ma sát âm.
II. Cơ sở lý thuyết và phương pháp phân tích
Chương này trình bày các phương pháp tính toán sức chịu tải của cọc có xét đến ma sát âm. Các phương pháp bao gồm: phương pháp thống nhất của Fellenius, TCVN 10304-2014, và mô phỏng bằng phần mềm Plaxis 2D. Các phương pháp này giúp xác định vị trí mặt phẳng trung hòa và đánh giá ảnh hưởng của ma sát âm đến sức chịu tải cọc.
2.1 Phương pháp thống nhất của Fellenius
Phương pháp này sử dụng để xác định sức chịu tải cọc có xét đến ma sát âm. Nó dựa trên việc phân tích lực kéo xuống và vị trí mặt phẳng trung hòa. Phương pháp này được so sánh với kết quả từ TCVN 10304-2014 và mô phỏng Plaxis 2D để đánh giá độ chính xác.
2.2 Mô phỏng bằng Plaxis 2D
Phần mềm Plaxis 2D được sử dụng để mô phỏng ảnh hưởng của ma sát âm do sự thay đổi tải trọng cọc. Kết quả mô phỏng giúp xác định độ lún của đất nền và cọc, cũng như vị trí mặt phẳng trung hòa. Phương pháp này cung cấp cái nhìn trực quan về hiện tượng ma sát âm.
III. Phân tích ảnh hưởng của ma sát âm
Chương này tập trung vào việc phân tích ảnh hưởng của ma sát âm đến sức chịu tải cọc trong đất yếu. Các kết quả tính toán từ TCVN 10304-2014 và phương pháp thống nhất của Fellenius được so sánh để đánh giá mức độ ảnh hưởng của ma sát âm. Kết quả cho thấy sự thay đổi tải trọng cọc làm tăng đáng kể ma sát âm, từ đó giảm sức chịu tải cọc.
3.1 Kết quả tính toán theo TCVN 10304 2014
Kết quả tính toán theo TCVN 10304-2014 cho thấy sự thay đổi sức chịu tải cọc khi xét đến ma sát âm. Các thông số như chiều cao đắp đất và đặc tính địa chất xây dựng được sử dụng để tính toán. Kết quả cho thấy ma sát âm làm giảm đáng kể sức chịu tải cọc.
3.2 So sánh với phương pháp thống nhất
Kết quả từ phương pháp thống nhất của Fellenius được so sánh với TCVN 10304-2014. Sự khác biệt về sức chịu tải cọc được đánh giá, cho thấy mức độ ảnh hưởng của ma sát âm trong các phương pháp tính toán khác nhau.
IV. Mô phỏng và đánh giá kết quả
Chương này trình bày kết quả mô phỏng bằng Plaxis 2D để đánh giá ảnh hưởng của ma sát âm đến sức chịu tải cọc. Kết quả mô phỏng cho thấy sự thay đổi độ lún của đất nền và cọc, cũng như vị trí mặt phẳng trung hòa. Các kết quả này được so sánh với tính toán lý thuyết để đánh giá độ chính xác.
4.1 Kết quả mô phỏng Plaxis 2D
Kết quả mô phỏng bằng Plaxis 2D cho thấy sự thay đổi độ lún của đất nền và cọc khi có ma sát âm. Vị trí mặt phẳng trung hòa được xác định rõ ràng, cho thấy mức độ ảnh hưởng của ma sát âm đến sức chịu tải cọc.
4.2 So sánh với tính toán lý thuyết
Kết quả mô phỏng được so sánh với tính toán lý thuyết từ TCVN 10304-2014 và phương pháp thống nhất của Fellenius. Sự khác biệt về sức chịu tải cọc và vị trí mặt phẳng trung hòa được đánh giá, cho thấy độ chính xác của các phương pháp tính toán.
