Sức chịu tải cực hạn Rch,2 của cọc theo đất nền là : Rch,2 = Qb + Qf = qbAb +u∑ fili Trong đó :
Ab=0,09m2 là diện tích tiết diện ngang mũi cọc. u =1,2m là chu vi tiết diện ngang cọc.
c1. Sức kháng cắt của đất dưới mũi cọc :
Cường độ sức kháng của đất dính dưới mũi cọc : Qb = cu.N’c.Ab
Trong đó :
cu là sức kháng cắt khơng thốt nước dưới mũi cọc, cu= 6,25Np ( Np là chỉ số SPT trung bình khoảng 1d= 0,3m dưới mũi cọc và 4d=1,2m trên mũi cọc.
Mũi cọc ở độ sâu 20,2m nên Np = (16+13)/2 = 14,5 cu =6,25.14,5=90,625 kpa= 9,241 T/m2
N’c là các hệ số sức chịu tải của đất dưới mũi cọc, chọn bằng 9. Thay số ta có Qb=9,241.9.0,09 = 7,485 T/m2
c2. Sức kháng cắt trung bình trên thân cọc :
Trường hợp tổng quát :
fi= α .cu,i + k1. σ 'vztb.tgδi Trong đó :
cu,i là cường độ sức kháng khơng thốt nước của lớp đất dính thứ i, ở đây lấy cu = c là lực dính của đất. Hệ số α lấy bằng 0,7 đối với cọc BTCT đúc sẵn.
δi là góc ma sát giữa đất và cọc, lấy bằng góc ma sát trong của đất φi : cu1= 0,683 T/m2
cu2= 01,06 T/m2 cu3= 7,78 T/m2
ki là hệ số áp lực ngang của đất lên cọc : Với đất dính ki= (0,19+0,233logIpi)
k1= 1-sinφ 1=¿0,848
k2=1-sinφ 2=¿0,837
k3=(0,19+0,233log21,32)=0,499
-Tính σ 'vz cho lớp đất 1 : do lớp 1 bị phân chia bởi mực nước ngầm cách MĐTN 1,3m nên tính thành 2 đoạn sau :
+Từ cao độ 1,3m đến đáy đài :
σ'vz 1,3m = 1,561.1,3= 2,029 T/m2
σ 'vz 2m = 0,579.2 = 1,158 T/m2
+Từ đáy đài đến đáy lớp 1 : σ 'vz 13,4m = 1,158 + 0,579.11,4= 7,759 T/m2 -Tính σ 'vz cho lớp đất 2 : cao độ 13,4m đến 16,2m σ'vz 16,2m = 7,759 + 0,6515.2,8 = 9,583 T/m2 -Tính σ 'vz 1,3m cho lớp đất 3 : cao độ 16,2 đến 20,2m : σ'vz 20,2m = 9,583 + 0,926.4 = 13,287 T/m2 Lớp đất Độ sâu (m) 1.3 11 2 2 12 13.4 13.4 2 16.2 16.2 3 20.2
Sức chịu tải do sức kháng trên thân cọc : Qf= u∑ fili =1,2. 52.98 = 63,576 T
Sức chịu tải cực hạn của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền là : Rch,2= Qb+Qf= 7,485+ 63,576= 71,061 T
f. Tổng hợp và lựa chọn sức chịu tải của cọc :
-Sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý : Rch,1= 112,55 T -Sức chịu tải theo chỉ tiêu cường độ : Rch,2= 71,061 T
Chọn giá trị sức chịu tải cực hạn nhỏ nhất theo đất nền Rch,2 =71,061 T để tính
tốn. g. Sức chịu tải cho phép của cọc :
Rc = γnγo
.γk . Rch,2 Trong đó :
γo là hệ số điều kiện làm việc, kể đến yếu tố tăng mức độ đồng nhất của nền khi sử dụng móng cọc, lấy bằng 1,15 cho móng nhiều cọc.
γn là hệ số tin cậy về tầm quan trọng cơng trình, lấy bằng 1,15 với tầm quan trọng cơng trình cấp II.
γk là hệ số tin cậy theo đất lấy như sau : móng cọc đài thấp có đáy đài nằm trên đất biến dạng lớn, móng có 11 đến 20 cọc, γk=1,55.
Thay số ta được Rc=
Kiểm tra sự phù hợp của sức chịu tải theo vật liệu bằng cách xét tỉ số :
Pvl/Rc = 132,86/45,846 = 2,89
Tỉ số này nằm trong khoảng 2-3 nên thỏa điều kiện cọc không bị phá hoại
trong quá trình hạ cọc vào đất.
8.Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trong móng :
Phản lực của cọc lên đáy đài : Pt= (3Rcd )2
= 45,846
(3.0,3)2 = 56,6 T
Diện tích sơ bộ đáy đài : Adsb = Tổng lực dọc tính tốn đến đáy đài : Ntt = Nott + Ndtt = Nott + n.Adsb.γtb. h = 390,22+1,15.7,571.2,2.2 = 428,53 T Số lượng cọc trong móng : nc= β. Ntt Rc
Với β là hệ số xét đến ảnh hưởng của moment, tải trọng ngang và số lượng cọc, với móng cọc đài thấp β = 1-1,5, ta chọn β = 1,2 .
Số lượng cọc : nc = 1,2. 428,53
45,846 =11,217 cọc
Chọn sơ bộ 12 cọc và bố trí theo dạng hình chữ nhật trên mặt bằng.
Khoảng cách cọc và kích thước thực tế của đài như hình vẽ :
3002 2 4 0 0 300 3300
Bố trí trên mặt đứng : Chọn bố trí cọc thẳng đứng, khơng bố trí cọc xiên. Bố trí cọc trên mặt bằng : với khoảng cách giữa hai tim cọc gần nhất cách nhau
một đoạn 3d = 3.300 = 900mm.
Từ việc bố trí cọc như trên ta có kích thước đáy đài cọc là Bđ.Lđ = 3,3.2,4m =7,92 m2
9. Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc :
3002 2 4 0 0 300
Khi móng cọc chịu tải trọng lệch tâm, lực tác dụng lên mỗi cọc trong nhóm khơng đều nhau, được xác định theo cơng thức :
P(x,y) = i=1 Mytt . x n ∑ xi 2 i =1 Với :