II. THIẾT KẾ VÀ KIỂM TRA CẤU KIỆN NÚT(THEO API) 1 Lý thuyết tính toán
2. Thiết kế móng cọc chịu tải trọng dọc trục
Thiết kế móng chịu tải trọng dọc trục,tức là xác định sức chịu tải của cọc để đảm bảo rằng cọc đã đóng đủ sâu để huy động sức chịu tải cần thiết vượt qua các tải trọng tác động trong mọi tổ hợp nguy hiểm.
Chiều sâu thực tế của cọc trong đất: chiều sâu thực tế của cọc trong đất không phải là chiều sâu từ đáy biển xuống đến mũi cọc, mà là chiều sâu tồn tại giữa ma sát đất và thân cọc. Điều này kể đến các yếu tố sau:
Chiều sâu do xói mòn đáy biển: chiều sâu do xói thường giả thiết là một lần đường kính cọc( yếu tố này không ảnh hưởng nhiều trong bài toán dọc trục nhưng rất đáng kể trong bài toán cọc chịu tải trọng ngang)
b. Sức chịu tải của cọc chịu nén dọc trục
Sức chịu tải của cọc trong đất là sức kháng ma sát thành cọc và sức kháng tải của mũi cọc.
• Trong đó:
Q- là sức chịu tải của cọc chịu nén
Tổng sức kháng ma sát của thành cọc bên ngoài f0:là ma sát đơn vị của thành ngoài cọc của cọc và đất L: chiều dài cọc trong đất
U: là diện tích tiếp xúc của cọc với đất
Q1=qp.Ap Sức kháng mũi của cọc với giả thiết đầu cọc được bịt kín
• Trong đó qp là sức kháng mũi đơn vị
Ap=Awp+Asp Tổng diện tích đầu cọc Awp là diện tích mặt cắt thành cọc Asp là diện tích phần lõi trong cọc
• Nếu Qp1<Qp2 cọc được coi là bịt đầu.
• Nếu Qp1>Qp2 cọc được xem là không bịt đầu. c. Khả năng chịu tải của cọc chịu kéo
Sức chịu tải tổng thể của cọc chịu kéo: Qd = Qf + W’’
Trong đó:
W’’: trọng lượng cọc đã trừ đi đẩy nổi cộng với toàn bộ lõi đất trong cọc. d. Xác định các đại lượng: • Lực ma sát đơn vị giữa thành cọc và nền đất Đối với đất dính; f = α.Cu Trong đó: α: hệ thống không thứ nguyên
Cu: cường độ kháng nén không thoát nước
Hệ số không thứ nguyên α được xác định theo công thức sau:
Điều kiện khống chế α<1 (nếu α>1 thì lấy α=1)
Tính cho điểm đang xét
Trong đó:
σ’v: là áp lực đất hiệu quả tại vị trí tính toán γs: trọng lượng riêng đẩy nổi của đất
Hi: chiều dày lớp đất thứ i
Với đất dính thì ma sát đơn vị trong thành cọc và ngoài thành cọc bằng nhau(fi = fo).
Đối với đất rời: f= K. σ’v.tgδ
Trong đó:
K: hệ số áp lực ngang của đất vào cọc, với cọc đóng không bịt đầu k= 0.8; với cọc đóng bịt đầu k = 1.
σ’v: áp lực hiệu quả tại điểm đang xét δ: góc ma sát giữa thành cọc và đất.
Có thể tính sơ bộ:δ = φ – 50 ( φ: là góc ma sát trong của đất)
• Lực kháng mũi đơn vị tại đầu cọc.
Trường hợp cọc chịu nén.
Đối với đất dính q= 9.Cu
Trong đó:
Cu: cường độ kháng nén không thoát nước
Đối với đất rời: q= σ’v.Nq
Trong đó
δ(độ) Nq 15 8 20 12 25 20 30 40 Trường hợp cọc chịu nhổ:
Cách tính tương tự với cọc chịu nén nhưng không kể đến lực chống đầu cọc.