Chương 7 — Móng sâu: Sức chịu tải dọc trục¶

7.1 Phương trình sức chịu tải¶

Sức chịu tải dọc trục cực hạn của một cọc đơn là tổng sức kháng thành bên và sức kháng mũi:

\[Q_{ult} = Q_s + Q_p - W\]

trong đó \(Q_s\) là sức kháng thành bên (ma sát), \(Q_p\) là sức kháng mũi, và \(W\) là trọng lượng cọc (thường bỏ qua). Sức chịu tải cho phép là \(Q_{ult}\) chia cho hệ số an toàn, và cũng phải thỏa mãn tiêu chí lún.

7.2 Sức kháng thành bên trong sét¶

Trong sét, sức kháng thành bên thường được tính bằng phương pháp ứng suất tổng (α):

\[Q_s = \alpha \, c_u \, A_s\]

trong đó \(c_u\) là sức kháng cắt không thoát nước, \(A_s\) là diện tích thành bên, và \(\alpha\) là hệ số dính bám (thường ~0,5, giảm khi \(c_u\) tăng). Phương pháp ứng suất hữu hiệu (β) cũng được dùng, đặc biệt cho điều kiện dài hạn.

7.3 Sức kháng thành bên trong cát¶

Trong cát, sức kháng thành bên được tính bằng phương pháp ứng suất hữu hiệu (β):

\[Q_s = \beta \, \sigma'_v \, A_s = K \tan\delta \, \sigma'_v \, A_s\]

trong đó \(\sigma'_v\) là ứng suất hữu hiệu thẳng đứng, \(K\) là hệ số áp lực đất ngang, và \(\delta\) là góc ma sát cọc–đất. Phương pháp λ và α là các lựa chọn thay thế cho điều kiện cụ thể.

7.4 Sức kháng mũi¶

Sức kháng mũi phụ thuộc việc mũi cọc tựa trên đá, cát chặt hay sét:

Trong sét: \(Q_p = 9 \, c_u \, A_p\) (với \(c_u\) ở mũi).
Trong cát: \(Q_p = q'N_q A_p\) (hoặc tương quan SPT/CPT), có giới hạn để kể tới độ sâu hữu hạn mà áp lực mũi huy động.
Trên đá: sức chịu tải từ cường độ nén một trục của đá với các hệ số giảm.

7.5 Sức chịu tải từ thí nghiệm tại chỗ¶

Phân tích tĩnh được kiểm tra và thường hiệu chuẩn theo thí nghiệm hiện trường:

Tương quan SPT và CPT — sức chịu tải ước lượng từ sức kháng xuyên.
Thử tải cọc tĩnh — phép đo xác định nhất, tải gia tăng theo cấp và ghi lún.
Thử động (PDA) — thử động biến dạng cao trong khi đóng cho sức chịu tải và tính toàn vẹn.
Thử tải Statnamic và tải nhanh — thay thế khi thử tĩnh bất khả thi.

7.6 Thử tải có lắp thiết bị¶

Các thử tải nhiều thông tin nhất là có lắp thiết bị: cảm biến đo biến dạng (strain gauge) hoặc thanh thép đo biến dạng phụ (sister bar) dọc thân cọc và thanh truyền chuyển vị (telltale) hay thiết bị đo biến dạng sâu (extensometer) đo phân bố tải giữa thành bên và mũi, tách trực tiếp hai thành phần (xem tài liệu FHWA, Chương 8, và ví dụ Phụ lục D).

7.7 Hệ số an toàn và LRFD¶

Thiết kế theo ứng suất cho phép dùng hệ số an toàn trên sức chịu tải cực hạn (thường 2,5–4 cho tải làm việc). LRFD thay vào đó áp hệ số sức kháng riêng cho thành bên và mũi, phản ánh độ tin cậy khác nhau của chúng.

7.8 Các điểm then chốt cần ghi nhớ¶

\(Q_{ult} = Q_s + Q_p\) — ma sát thành bên cộng sức kháng mũi.
Dùng phương pháp α/β/λ cho thành bên, và 9\(c_u\) / \(q'N_q\) cho mũi.
Hiệu chuẩn phân tích tĩnh bằng thử tải, tương quan SPT/CPT và thử động.
Thử tải có lắp thiết bị tách thành bên khỏi mũi — chuẩn vàng.
Ứng suất cho phép dùng hệ số an toàn; LRFD dùng hệ số sức kháng.