I. Sức chịu tải cọc khoan nhồi
Sức chịu tải cọc khoan nhồi là yếu tố quan trọng trong thiết kế móng cọc, bao gồm hai thành phần chính: sức chịu tải mũi và sức chịu tải ma sát bên. Khi cọc làm việc, sức chịu tải bên được huy động trước, sau đó sức chịu tải mũi được huy động ở các mức độ khác nhau. Theo O’NEILL và REESE, sức kháng bên của cọc khoan nhồi đạt chậm hơn so với cọc đóng do đặc điểm bề mặt cọc nhám. Sức chịu tải mũi của cọc khoan nhồi chỉ đạt được khi độ lún tương đối của mũi cọc rất lớn, điều này không phù hợp với yêu cầu thực tế của các công trình xây dựng.
1.1. Sức chịu tải bên
Sức chịu tải bên của cọc khoan nhồi phụ thuộc vào ma sát giữa bề mặt cọc và đất nền. Theo nghiên cứu, sức kháng bên của cọc khoan nhồi đạt chậm hơn so với cọc đóng, đặc biệt trong đất rời. Điều này là do hiện tượng chảy cát xuống đáy hố khoan, làm tiết diện cọc phình ra. Sức kháng bên đạt cực hạn khi chuyển vị của cọc trong khoảng 3-6mm đối với đất dính và 4-8mm đối với đất rời.
1.2. Sức chịu tải mũi
Sức chịu tải mũi của cọc khoan nhồi chỉ đạt được khi độ lún tương đối của mũi cọc rất lớn, thường từ 30-60mm trong đất dính và 40-100mm trong đất rời. Điều này không phù hợp với yêu cầu thực tế của các công trình xây dựng, vì độ lún lớn có thể gây ảnh hưởng đến kết cấu công trình. Do đó, việc sử dụng hoàn toàn sức chịu tải mũi của cọc khoan nhồi là không khả thi.
II. Thí nghiệm biến dạng bê tông
Thí nghiệm biến dạng bê tông là phương pháp quan trọng để xác định sức chịu tải cọc khoan nhồi. Phương pháp này sử dụng các đầu đo biến dạng gắn dọc thân cọc để đo biến dạng dọc thân cọc dưới tác dụng của tải trọng nén. Kết quả thí nghiệm giúp xác định sự phân bố tải trọng dọc thân cọc, sức kháng ma sát đơn vị, và sức kháng mũi. Từ đó, có thể xây dựng đường cong quan hệ giữa tải trọng và chuyển vị, hỗ trợ đánh giá hiệu quả của cọc khoan nhồi.
2.1. Chuẩn bị thí nghiệm
Thí nghiệm biến dạng bê tông đòi hỏi chuẩn bị kỹ lưỡng, bao gồm việc lắp đặt các đầu đo biến dạng dọc thân cọc. Các đầu đo này được gắn vào thanh thép chủ của cọc để đảm bảo độ chính xác khi đo biến dạng dọc thân cọc. Thiết bị đo biến dạng như Extensometer được sử dụng để thu thập dữ liệu trong quá trình thí nghiệm.
2.2. Tiến hành thí nghiệm
Quá trình thí nghiệm bao gồm việc gia tải tĩnh lên đầu cọc và đo biến dạng dọc thân cọc tại các tiết diện khác nhau. Dữ liệu thu được giúp xác định sự phân bố tải trọng dọc thân cọc, sức kháng ma sát đơn vị, và sức kháng mũi. Kết quả thí nghiệm được sử dụng để xây dựng đường cong quan hệ giữa tải trọng và chuyển vị, hỗ trợ đánh giá hiệu quả của cọc khoan nhồi.
III. Phân tích sức chịu tải cọc khoan nhồi
Phân tích sức chịu tải cọc khoan nhồi dựa trên kết quả thí nghiệm biến dạng bê tông giúp xác định cơ chế truyền tải trọng dọc trục của cọc vào đất nền. Phương pháp này cho phép xác định sức kháng ma sát cực hạn và sức kháng mũi của cọc, từ đó đề xuất hệ số an toàn hợp lý trong thiết kế nền móng. Kết quả phân tích cũng giúp xây dựng đường cong T-Z, mô tả quan hệ giữa tải trọng và chuyển vị dọc thân cọc.
3.1. Xác định ma sát cực hạn
Ma sát cực hạn của các lớp đất được xác định dựa trên kết quả thí nghiệm biến dạng bê tông. Phương pháp này giúp xác định sức kháng ma sát đơn vị của từng lớp đất, từ đó đánh giá hiệu quả của cọc khoan nhồi trong việc truyền tải trọng vào đất nền.
3.2. Xây dựng đường cong T Z
Đường cong T-Z được xây dựng dựa trên kết quả thí nghiệm biến dạng bê tông, mô tả quan hệ giữa tải trọng và chuyển vị dọc thân cọc. Đường cong này giúp dự báo sức chịu tải cọc và độ lún của cọc ở các cấp tải khác nhau, hỗ trợ thiết kế nền móng hiệu quả.
