113
H i nghộ ị Khoa h c k nọ ỷ i m 50 năm ngày thành l p Vệ ậ i n KHCN Xâyệ
dựng
V THÍ NGHỀIỆM QUAN TRẮC
SỰ PHÂN B Ố ỨNG SUẤT TRONG C C KHOAN NỌH IỒ
Nguy nễ Anh Dũng*, Nguy nễ Trung
Nghĩa
TÓM T T:Ắ Trong lĩnh vực xây dựng thi t ếbị quan trắc ngày được áp d nụg rộng rãi, trong đó có vi cệ
s ửd nụg để xác định sự phân bố ngứ suất theo chi uề dài cọc khoan nhồi k tế h pợ trong thí nghi mệ
thử tải tĩnh. K tế quả thí nghi m choệ phép người thi tế kế có thêm hi uể bi tế bề sự làm việc tương tác
gi aữ đất và cọc, điều này cũng góp phần xác đ nhị chính xác h n s cơ ứ ch uị tải của cọc và cũng định
hướng cho những nghiên c uứ sâu h nơ về mặt lý thuy t.ế D aự trên việc xem xét k tế quả th cự hi nệ thí
nghi mệ này của chính các tác giả và các đơn v khác,ị một số nhận xét được đ aư ra v iớ mong muốn
đấy là những ý ki n traoế đổi kinh nghi mệ v iớ các nhà Đ aị kỹ thuật trong vi cệ đánh giá k tế quả thí
nghi mệ từ loại hình thí nghi mệ này.
TỪ KHÓA: Thí nghi mệ nén tĩnh cọc, phân bố ngứ
su t.ấ
1 MỞ Đ UẦ
Thí nghi mệ nén tĩnh là lo iạ thí nghi mệ tin c yậ dùng để kiểm tra s cứ chịu tải của c c,ọ
ph cụ v choụ việc thi tế kế cũng như đánh giá ch tấ lượng công trình. Vi cệ áp dụng k tế h pợ đo
sự phân b ngố ứ su tấ trong thân c c,ọ cũng như ma sát bên của c cọ góp ph nầ làm hiễu rõ thêm
đ iố xử c aủ cọc trong đất, mà trước kia khi nói về c c,ọ J.B. Rico [4] bình lu nậ “Hệ số an toàn
c a c củ ọ bao gi cũngờ l n,ớ do sự hi uể bi tế về c cọ còn h nạ ch ”. ếV iớ kết quả thí nghi m nàyệ
mà chi uề dài c u cả ọc cũng như hệ số an toàn sẽ được xem xét h pợ lý h nơ đem l iạ hi uệ quả
kinh tế cho công trình đồng th iờ nó cũng góp ph nầ làm sang tỏ lý thuy tế xác định s cứ ch uị t iả
c aủ cọc. Tuy nhiên k tế quả thí nghi m cũệng có thể đ aư ra nh ungcư hình nahr bất bình thường
c nầ xem xét. Thông qua vi cệ xem xét nh ng k t qu thí nghiữ ế ả ệm, tác giả báo cáo này m nhạ
d n đ a ra ạ ư m t s ý kộ ố i n trao đ i.ế ổ
2 NGUYÊN LÝ
Sự phân bố ngứ su tấ trong thân c c đọ ược d aự trên phương trình cân bằng c aủ m tộ ph nầ tử
cọc trong đ tấ dưới tác d ngụ c aủ t iả trọng đ uầ c cọ (hình 1). Phương trình phân bố ngứ su tấ
trong thân c cọ được vi t.ế Theo phương trình này, ngứ su tấ th ngẳ đ ngứ trong thân c cọ sẽ
gi mả theo độ sâu và phụ thu cộ vào độ l n c aớ ủ giá trị t iả tr ng tácọ d ngụ ở đ uầ c c,ọ cũng như
ma sát bên gi aữ đ tấ và c c. V i pọ ớ hương trình này có th xác để ịnh ng su t tứ ấ ại đ sâu b t ộ ấ kỳ.
Giá trị ma sát bên c a tủhân
c cọ
Phân b ng su t trong thân c c d a trên nh ng gố ứ ấ ọ ự ữ i tảhi t ếsau
đây:
•
Bi n d ng ế ạ tại m tộ m t c t là nh nhau và di nặ ắ ư ệ tích m t c t cặ ắ ọc là h ng s .ằ ố
•
Ma sát bên gi a c c vàữ ọ đ t là không đ i gi a haiấ ổ ữ m t c t ặ ắ l pắ đ t ặthi t ếbị li n nhau.ề
114
•
Quan h gệi a ng su t và bi n d ng tuân theo ữ ứ ấ ế ạ đ nh lu t Hook.ị ậ
*Nguy nễ Anh Dũng, C&E Consultants, dzungcec @
yahoo.co m, +84 903402326, Nguy nễ Trung
Nghĩa, C&E Consultants, nghia1 4 7
@ y
aho o .c o m , +84 903473663
σ = εE (2)
Trong đó: ε là giá tr biị ến d ng đo ạđưc; E là modul đ n h iợ ầ ồ c a v tủ ậ li uệ c c.ọ
Cho đ n nay ngế ư i ta sờ ử d ng hai lụoại c mả bi n đ ph c v cế ể ụ ụ ho lo i thí nạghi mệ
này:
- C mả bi n l p trong bê tông và C mế ắ ả bi n l pế ắ ởc t thép ( nhố ả 1).
115
•
T iạ b tấ cứ chi uề dài nào c aủ cọc, l cự tác d ngụ và n iộ l cự được tuân theo phương trình
cân b ng ằtĩnh theo tr cụ c c (hình 1):ọ
n
P + ∑ f s * u * Li
+
σ Z * A =
0
1
(1)
Trong đó: P là ngo iạ l cự tác d ngụ ở đỉnh c c;ọ fs là l cự ma sát tác d ngụ trong kho ngả chi uề dài
Li;
u là chu vi c c;ọ Li chi uề dài c cọ gi aữ hai m tặ c tắ li nề nhua lắp thi tế bị quan trắc; n là số m tặ
c tắ
n mằ trên mặt c t pắhân tích; σZ là giá tr ng suị ứ ất ởm t c t xem xét.ặ ắ
Hình 1. S đ phân b ơ ồ ố l c trên ựm t đo n c c.ộ ạ ọ
3 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH K T QẾU .Ả
3.1 Phương pháp thí nghiêm.
Để các định ngứ su tấ trong thân cọc, ngưiờ ta sử d ngụ các c mả bi nế đo bi nế dạng, bố trí
trên nhi u ềm t c t theo cặ ắ hi uề dài c c. Giá tr ng suọ ị ứ ất đưc xác đợ ịnh d a trênự định luật Hook
[5]:
nh 1Ả. Cảm bi n đo biế ến d ng trong bê tông, thép và l p đạ ắ ặt thiết b đo trong l ng thép.ị ồ
Tuy l pắ 2 lo iạ khác nhau, nh ngư giá trị bi nế dạng ph iả là như nhau (theo giả thiết khi ch uị
nén, bê tông và thép có cùng bi n d ng).ế ạ Thông thường giá trị modul đàn h iồ sử d ng làụ c aủ bê
tông hay giá trị tưngơ đưngơ c aủ thép + bê tông. Tuy nhiên lượng c tố thép là rất nh so v iỏ ớ
di n tích ph n bê tông nên nệ ầ gưi ta thờ ư ng sờ ử d ng giá trụ ị modul đàn h i c aồ ủ bê tông.
3.2 Phân tích k tế
qu .ả
Để xác định giá trị ngứ su tấ trong thân c cọ ngưiờ ta áp dụng bi uể th cứ (2), giá trị bi nế d ngạ
đã có, v n đ làấ ề s d ng giá tr ử ụ ị modul nh th nào.ư ế
Có hai cách xác định modul bi n dế ạng đi kèm v i các giớ ả thiết như
sau:
a. Cách 1: Modul đàn h iồ từ thí nghi m épệ mẫu trong phòng, m uẫ tương ngứ v iớ lo iạ bê tông
s d ngử ụ cho thi công c c. Nhọ ư v yậ c c ọđưcợ thiết kế v iớ m tộ mác bê tông, thì c c chọ ỉ có m tộ
giá tr modulị đàn h iồ duy nhất. M tặ c tắ c a c củ ọ đưcợ coi là như nhau theo su tố chi uề dài. Với
cách này, l cự tác dụng đ uầ c cọ (tại m tặ c tắ quy ưc)ớ là không cân bằng v iớ k tế quả xác
định từ bi nế d ng đo ạđưc v iợ ớ di n tích ệmặt c tắ c cọ và modul đàn h i tồ ừ phòng thí nghiệm.
Ftest ≠ εEA (3)
Trong đó Ftest là giá trị l cự tác d ngụ trong quá trình thí nghiệm; A là di nệ tích m tặ c tắ c c;ọ E
là modul đàn h i c aồ ủ bê tông l y t k t ấ ừ ế qu thí ngảhi mệ trong phòng; ε là giá tr ịbi n dế ạng đo
đưc. ợb. Cách 2: Modul đàn h iồ đưcợ xác định d aự trên đi uề kiện cân b ngằ ở m tặ c tắ trên
cùng có b tríố thi tế b .ị V iớ g aỉ thiết coi toàn bộ l cự ngoài tác dụng không bị t nổ th tấ theo
chi uề sâu từ m t trên cặ ọc đ nế v tịrí l p ắđặt. Nh v y phư ậ ư ng trình cân b ng ơ ằ đưc viợ ết:
F = A σ = εEA (4)
Trong đó: F là giá tr tị ải tr ng thí nghi mọ ệ (ở m t c p t i).ộ ấ ả
T ( 4 ), E = F/( ừεA) (5)
Trong cách này, giá trị modul đàn h iồ c aủ c cọ sẽ thay đ iổ theo c pấ t iả tr ngọ thí nghiệm. M tặ
c t c c cũng ắ ọ đưc coi là khôngợ đ i theoổ chi u dài cề ọc.
Giá tr ịmodul dàn h i trồong hai cách trên đưc coi là h ng s cho sợ ằ ố u t chốiều dài
c c.ọ
3.3 K t quế ả thí
nghi mệ
K t qu thí nghi mế ả ệ có th x y ra hai trể ả ường
hợp:
- Bi n d ng gế ạ i mả đ u theo đ sâu (hình 2).ề ộ
- Bi n d ng cóế ạ đi mể đ t bi n (hình 3).ộ ế