MA SÁT ÂM TRONG SỰ LÀM VIỆC CỦA CỌC - Đại Học Đại Nam

Đại học Đại Nam

• Giới thiệu
  • Sứ mệnh - Tầm nhìn - Giá trị cốt lõi
  • Chiến lược phát triển
  • 05 trách nhiệm của trường Đại học Đại Nam
  • Cơ sở vật chất
  • Lịch sử phát triển
  • Sơ đồ tổ chức
  • Đội ngũ giảng viên
  • Hội đồng khoa học
  • Hội đồng trường
  • Ban giám hiệu
  • Hệ sinh thái học tập của SV Đại Nam
  • Brochure ĐH Đại Nam 2024
• Tuyển sinh
• Phòng
  • Trung tâm Việc làm và Khởi nghiệp sinh viên
  • Phòng Đào Tạo
  • Phòng Hành Chính Quản Trị
  • Phòng Tài Chính Kế Toán
  • Phòng Công tác Sinh Viên
  • Phòng Quản lý khoa học và Hợp tác phát triển
  • Phòng Khảo thí
• Khoa
  • Khối Sức khỏe
    • Khoa Y
    • Khoa Dược
    • Khoa Điều dưỡng
  • Khối Kỹ thuật - Công nghệ
    • Khoa Công nghệ thông tin
    • Khoa Công nghệ kỹ thuật ô tô
    • Khoa Khoa học máy tính
    • Khoa Công nghệ bán dẫn
    • Khoa Kinh tế và Quản lý xây dựng
    • Khoa Công nghệ sinh học
    • Công nghệ kỹ thuật điện, điện tử
  • Khối Kinh doanh & Kinh tế
    • Khoa Quản trị kinh doanh
    • Khoa Logistics và Quản lý chuỗi cung ứng
    • Khoa Kinh tế và Marketing Thể thao
    • Khoa Kế toán
    • Khoa Tài chính ngân hàng
    • Khoa Luật
    • Khoa Thương mại điện tử và Kinh tế số
  • Khối khoa học xã hội và nhân văn
    • Khoa Ngôn ngữ Anh
    • Khoa Ngôn ngữ và Văn hóa Trung Quốc
    • Khoa Ngôn ngữ và Văn hóa Hàn Quốc
    • Khoa Ngôn ngữ và Văn hóa Nhật Bản
    • Khoa Truyền thông
    • Khoa Du lịch
    • Khoa Nghệ thuật và Thiết kế
    • Khoa Tâm lý và Khoa học Giáo dục
  • Khoa Đào tạo và Phát triển kỹ năng mềm
  • Khoa chính trị, quốc phòng và thể chất
• Sau ĐH
  • Viện Sau đại học
  • Khoa Sau đại học Khối ngành sức khỏe
• Đào tạo
  • Chương trình đào tạo
  • Kế hoạch năm học
  • Thời khóa biểu
  • Lịch thi
  • Thông báo
  • Các quy trình đào tạo
  • Quy chế đào tạo tín chỉ
  • Tra cứu thông tin văn bẳng, chứng chỉ
  • Mẫu Văn bằng tốt nghiệp, Chứng chỉ
• Sinh viên
  • Hoạt động sinh viên
  • Đoàn thanh niên/Hội sinh viên
  • Sinh viên tiêu biểu
  • Sổ tay sinh viên
  • Quy trình một cửa
  • Cổng thông tin sinh viên
  • Mẫu văn bản
  • Thư viện số
  • Đóng góp ý kiến
• KHCN - HTĐT
  • Thông tin KHCN - HTĐT
  • Đối tác hợp tác
  • Công trình, đề tài
  • Hội nghị hội thảo
  • Tạp chí khoa học
• Ba công khai
  • Báo cáo ba công khai
  • Báo cáo chuẩn đầu ra
  • Danh mục các ngành đào tạo
  • Sổ tay đảm bảo chất lượng
  • Tỷ lệ sinh viên có việc làm
• Mở rộng
  • Các hoạt động xã hội
  • Thư viện hình ảnh và video
  • Báo chí nói về Đại Nam
  • Văn bản quản lý
  • Thông tin tuyển dụng
  • Đảm bảo chất lượng
  • Kiểm định chất lượng
  • Văn bản đảm bảo chất lượng
  • Liên hệ

03/04/2017

21355

Ma sát âm trong sự làm việc của cọc Sức chịu tải của cọc là tải trọng lớn nhất mà cọc có thể tiếp nhận và đảm bảo công trình vẫn làm việc trong điều kiện bình thường. Trong đất, sức chịu tải của cọc được tạo ra là nhờ ma sát tác dụng lên bề mặt xung quanh cọc và phản lực của đất nền tác dụng lên mũi cọc

PGS.TS. ĐÀO VĂN TOẠI

Hình 1

Sức chịu tải của cọc là tải trọng lớn nhất mà cọc có thể tiếp nhận và đảm bảo công trình vẫn làm việc trong điều kiện bình thường. Trong đất, sức chịu tải của cọc được tạo ra là nhờ ma sát tác dụng lên bề mặt xung quanh cọc và phản lực của đất nền tác dụng lên mũi cọc Trong điều kiện bình thường, dưới tác dụng của tải trọng, cọ sẽ dịch chuyển xuống phía dưới nhiều hơn là xung quanh cọc và khi đó lực ma sát của đất xung quanh cọc sẽ xuất hiện để ngăn cản sự dịch chuyển đó của cọc và hướng lên phía trên – ma sát đó được gọi là ma sát dương – nó tạo nên sức chịu tải của cọc. Lực ma đó ở một phân đoạn thứ i nào đó bằng (u*li*fsi). Với: u là chu vi tiết diện ngang của cọc; li – là chiều dài đoạn cọc nằm trong phân đoạn thứ i; fsi – sức kháng ma sát tính toán trung bình của đất trong phân đoạn đó (hình 1).

Hình 2

Tuy nhiên, trong thực tế không phải lúc nào sự làm việc của cọc cũng xãy ra một cách êm xuôi như vậy, mà trong không ít trường hợp ở một số phân đoạn của cọc, đất xung quanh cọc, vì các lý do khác nhau lại dịch chuyển xuống phía dưới nhiều hơn cọc. Khi đó đất không muốn mình tụt xuống nhiều hơn nên “níu kéo” cọc, lực “níu kéo” đó chính là ma sát âm – nó hướng xuống phái dưới. Ma sát âm làm giảm sức chịu tải của cọc (hình 2). Ma sát âm xuất hiện vào giai đoạn nảo? Dĩ nhiên là ma sát âm xuất hiện trong thời kỳ khai thác công trình. Còn trong giai đoạn thi công thì dù hạ bằng đóng hay ém thì sự dịch chuyển của cọc xuống dưới cũng nhanh hơn gấp nhiều lần dịch chuyển của đất nên không thể có chuyện xuất hiện ma sát âm được. Vậy trong thực tế, các yếu tố nào là nguyên nhân tạo nên ma sát âm? Đó là tất cả các yếu tố làm cho đất xung quanh cọc lún nhiều hơn độ lún bản thân cọc. Đặc biệt, khi trong các lớp đất mà cọc xuyên qua có lớp đất yếu, khi đó ma sát âm dễ dàng xuất hiện trong đoạn cọc từ lớp đất yếu trở lên. Cụ thể ma sát âm xuất hiện khi: - Trên bề mặt đất xung quanh cọc chịu them một phụ tải có cường độ q ≥ 20kN/m2 (hình 3).

Hình 3

- Chiều dày lớp san nền ≤ 1m. - Do hạ thấp mực nước ngầm. Hiện nay, việc khai thác nước ngầm trong các đô thị đang diễn ra với cường độ cao, do vậy mực nước ngầm đã hạ thấp nhiều. Khi đó trong vùng mực nước ngầm hạ thấp này trọng lượng bản thân hiệu dụng đất tang them xấp xỉ 10kN/m3 – nó đóng vai trò như một tải trọng phụ tiếp tục làm cho đất lún thêm và tạo ra ma sát âm . - Do tải trọng công trình bên cạnh mới xây dựng làm cho đất nền của ccoong trình cũ lún thêm. - Do đất mới xây dựng công trình chưa kết thúc quá trình cố kết… Như đã nói ở trên, lực ma sát âm lảm giảm sức chịu tải của cọc. Tùy theo độ lớn của lực này mà nó có thể: nhẹ thì làm cho công trình bị lún sụt, công trình bị nứt nẻ, nặng thì làm cho liên kết giữa cọc với đài cọc bị giảm yếu hoặc bị phá hoại hoàn toàn, thậm chí kéo đứt cọc và tùy theo mức độ hư hại mà sẽ dẫn đến các sự cố công trình khác nhau. Để tránh các sự cố không mong muốn đối với công trình do ma sát âm gây ra mà vấn đề này đã được nhiều nhà khoa học nghiên cứu và nêu ra các kiến nghị, các trường hợp phải xét đến ma sát âm. Dưới đây chỉ xin nêu ra điều kiện nêu ra trong “Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế” – TCVN 10304-2014. - Lớp đất đắp san nền dày hơn 1,0m; - Chất tải hữu ích lên nền nhà kho vượt quá 2kN/m2; - Đặt thiết bị có tải trọng hữu ích từ thiết bị trên 100 kN/m2 lên sàn kề bên móng; - Tăng ứng suất hiệu quả, loại bỏ tải trọng đẩy nổi của nước do hạ mực nước ngầm trong đất; - Cố kết đất thuộc trầm tích cận đại và trầm tích nhân tạo chưa kết thúc; - Làm chặt các đất rời bằng tải trọng động; - Lún sụt nước do ngập nước; - Khi xây dựng công trình mới gần công trình có sẵn Vậy khi có ma sát âm thì việc tính toán sẽ tiến hành ra sao? Về vấn đề này cho đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu và đã đề xuất các phương pháp tính toán. Có thể kể ra các phương pháp của Joseph E.Bowler (1996), G.H.Poulos & E.H.Davis (1980), Braja M.Das (2007), Terzaghi and Peck (1967), Brinch Hansen (1968)… Cũng như trong tiêu chuẩn thiết kế của Việt Nam, Nhật Bản, Hoa Kỳ, của cộng đồng Châu Âu (Eroucode7)… Dưới đây xin giới thiệu phương pháp của Braja M.Das. Tác giả phân biệt 2 trường hợp sau: Trường hợp 1:

Hình 4

Lớp đất đắp là đất sét nằm trên lớp đất rời (hình 4). Lực ma sát âm đơn vị tác dụng lên cọc: (1) Trong đó: - hệ số áp lực ngang của đất, =K0=1-sinj’; - Ứng suất hiệu dụng theo phương đứng do trọng lượng bản thân gây ra tại độ sâu z; d’ - Góc ngoại ma sát giữa đất và cọc ( d’ » (0,5÷0,7) j’; Tổng lực ma sát tác dụng lên cọc là: Pn = (2) Trong đó: Hf – Chiều cao lớp đất đắp; - Trọng lượng đơn vị thể tích hiệu quả của đất đắp; u - Chu vi tiết diện ngang của cọc; Trường hợp 2: Lớp đất đắp là lớp cát nằm trên lớp đất sét (hình 5) Trong trường hợp này ma sát âm xuất hiện trên đoạn cọc từ z=0 đến mặt phẳng trung hòa(*[1]). Độ sâu mặt phẳng trung hòa, theo Bowler (1982): (3) (*[1]) Mặt phẳng nằm ở độ sâu z=L1 không tồn tại chuyển dịch tương đối giữa cọc và đất được gọi là mặt phẳng trung hòa. Phần cọc nằm trên mặt phẳng trung hòa chịu lực ma sát âm còn phần phía dưới chịu ma sát dương. Trong đó: - tương ứng lần lượt là trọng lượng đơn vị thể tích hiệu quả của đất cát đắp và đất sét. Lực ma sát âm đơn vị cũng được xác định theo (1), nhưng Tổng lực ma sát âm tác dụng lên cọc là: Pn = (4) Để giảm nhỏ ảnh hưởng của ma sát âm có thể thực hiện bằng các biện pháp sau:

Hình 5

- Làm giảm góc ngoại ma sát d’ giữa đất – cọc bằng quét lên bề mặt đoạn cọc chịu ma sát âm lớp bitum, Để bảo vệ lớp bitum này trong quá trình hạ cọc thì có thể thực hiện bằng khoan dẫn hoặc dùng đai để tách đất ra. - Cắt bớt độ lún của nền đất trước khi thi công cọc bằng các giải pháp nén chặt đất như đầm nén, giảm tải trước kết hợp các vật thoát nước thẳng đứng để tang nhanh tốc độ cố kết, rút ngắn thời gian gia tải. - Cách ly cọc với đất nền bằng lồng cọc vào một đoạn ống có đường kính lớn hơn và nhờ vậy mà lực ma sát âm không trực tiếp tác động lên cọc. Biện pháp này khá tốn kém và phức tạp, đơn giản và hiệu quả hơn cả là biện pháp bôi trơn. Kết luận: Do phụ thuộc vào nhiều yếu tố nên việc kể đến ảnh hưởn ma sát âm trong tính toán thiết kế công trình là bài toán phức tạp. Mặc dù đã được nghiên cứu khá nhiều nhưng vẫn cần được tiếp tục hoàn thiện. Ma sát âm có thể gây ra các sự cố nghiêm trọng cho công trình, vì vậy khi tính toán, thiết kế công trình nằm trên các vùng đất yếu mà chiều dày lớp đất san nền lớn thì phải đặc biệt quan tâm. Tài liệu tham khảo 1. R. Whitlow, cơ học đất, NXB GD, Hà Nội 1997; 2. Braja M.Dá, Principles ò Foundatio Engineering, the USA, 2007; 3. C.B.Yxob…, cơ học đất, nền và móng, NXB ACB, Moscow, 1994; 4. Nguyễn Ngọc Thanh, phân tích và đánh giá hiệu quả của giải pháp làm giảm ma sát âm của cọc trong vùng địa chất yếu. Luận văn thạc sỹ, 2016; 5. TCVN 10304-2014. Móng cọc và tiêu chuẩn thiết kế, Hà Nội, 2014.