Sức chịu tải dọc trục của cọc theo vật liệu- 123docz.net

6. Nội dung của luận văn

2.4. Sức chịu tải dọc trục của cọc theo vật liệu

2.4.1. Sức chịu tải theo vật liệu của cọc đỳc sẵn 2.4.1.1.Theo TCXD 205:1998[1]

TCXD 205:1998 khống chế ứng suất cho phộp trong cọc. Cụ thể đối với từng loại cọc đỳc sẵn:

- Đối với cọc bờ tụng cốt thộp:

+Ứng suất cho phộp khi sử dụng: [σ]=0.33fc. (2.35) +Ứng suất cho phộp khi đúng:

*Cho trường hợp súng nộn [σ]= 0.85fc. (2.36) *Cho trường hợp súng kộo [σ]= 0.7fy. (2.37) Trong đú: fc là cường độ chịu nộn của bờ tụng;

fy là giới hạn chảy của cốt thộp; - Đối với cọc bờ tụng cốt thộp ứng suất trước:

+Ứng suất cho phộp khi sử dụng: [σ] = 0.33fc-0.27fpc (2.38) +Ứng suất cho phộp khi đúng:

Cho trường hợp súng nộn [σ] = 0.85fc-fpc (2.39) Cho trường hợp súng kộo [σ] = 0.7fy+fpc. (2.40) Trong đú: fc là cường độ chịu nộn của bờ tụng;

fy là giới hạn chảy của cốt thộp; fpc là ứng suất trước hữu hiệu;

+Ứng suất cho phộp khi sử dụng: [σ] = 0.25fy (2.41) +Ứng suất cho phộp khi đúng: [σ] = 0.9fy (2.42) Trong đú: fy là giới hạn chảy của thộp;

- Đối với cọc ống thộp trũn cú bờ tụng nhồi: [σ]≤ 0.25fy+0,4fc (2.43)

2.4.1.2.Theo AASHTO[11]

Tương tự TCXD 205:1998, AASHTO khống chế ứng suất cho phộp trong cọc. Cụ thể đối với từng loại cọc đỳc sẵn:

- Đối với cọc bờ tụng cốt thộp:

+Ứng suất cho phộp khi sử dụng: [σ]=0.33R28. (2.44) +Ứng suất cho phộp khi đúng:

Cho trường hợp súng nộn [σ]= 0.85R28. (2.45) Cho trường hợp súng kộo [σ]= 0.75Ach. (2.46) Trong đú: R28 là cường độ chịu nộn của bờ tụng;

Ach là giới hạn chảy của cốt thộp; - Đối với cọc bờ tụng cốt thộp ứng suất trước:

+Ứng suất cho phộp khi sử dụng: [σ] = 0.33fc-0.27fpc (2.47) +Ứng suất cho phộp khi đúng:

Cho trường hợp súng nộn [σ] = 0.85R28-fpe (2.48) Cho trường hợp súng kộo [ ]σ =0.25 R28 + fpe (2.49)

Trong đú: R28 là cường độ chịu nộn của bờ tụng; fpe là ứng suất trước hữu hiệu;

- Đối với cọc thộp

+Ứng suất cho phộp khi đúng: [σ] = 0.9 Ra (2.51) Trong đú: Ra là giới hạn chảy của thộp;

2.4.1.3.Theo cụng thức được giới thiệu trong cỏc giỏo trỡnh về nền múng [5], [6],[8].

Cụng thức này tuy khụng được đưa vào tiờu chuẩn hiện hành nhưng được rất nhiều kỹ sư thiết kế sử dụng do kết quả tớnh toỏn sỏt thực tế hơn so với cỏch tớnh của TCXD 205:1998. Sức chịu tải của cọc bờ tụng cốt thộp tiết diện đặc chịu nộn được xỏc định theo cụng thức:

Pvl = ϕ(RbFb+RaFa) (2.52) Trong đú: Fb -diện tớch tiết diện ngang của bờ tụng cọc;

Rb - cường độ tớnh toỏn của bờ tụng; Ra - cường độ tớnh toỏn của cốt thộp; Fa - diện tớch tiết diện ngang của thộp dọc; ϕ - hệ số uốn dọc của cọc.

Thụng thường cú thể lấy ϕ = 1, trừ trường hợp cọc xuyờn qua cỏc tầng đất yếu, khi đú hệ số uốn dọc cú thể tra bảng.

Bảng 2.6. Hệ số uốn dọc của cọc

Ltt/b 14 16 18 20 22 24 26 28 30

Ltt/d 12.1 13.9 15.6 17.3 19.1 20.8 22 24.3 26

ϕ 0.93 0.89 0.85 0.81 0.77 0.73 0.66 0.64 0.59

Trong đú:

Ltt: chiều dài tớnh toỏn của cọc, khụng kể phần cọc nằm trong cỏc lớp đất yếu bờn trờn.

d - đường kớnh cọc trũn.

2.4.2. Sức chịu tải theo vật liệu của cọc khoan nhồi2.4.2.1.Theo TCXD 205:1998[1] 2.4.2.1.Theo TCXD 205:1998[1]

TCXD 205:1998 khống chế ứng suất cho phộp trong cọc:

[σ]=0.33fc. (2.53) Trong đú: fc là cường độ chịu nộn của bờ tụng;

2.4.2.2.Theo TCXD 195:1997 - Nhà cao tầng - thiết kế cọc khoan nhồi.[3]

Sức chịu tải theo vật liệu của cọc khoan nhồi được xỏc định theo cụng thức Pvl = RaA+RanFa (2.54) Trong đú:

Ru - cường độ tớnh toỏn của bờ tụng cọc nhồi xỏc định như sau:

Đối với cọc đổ bờ tụng dưới nước hoặc dung dịch sột, Ru=R/4.5 nhưng khụng lớn hơn 60kg/cm2.

Đối với cọc đổ bờ tụng trong hố khoan khụ, Ru=R/4 nhưng khụng lớn hơn 70kg/cm2.

R - mỏc thiết kế của bờ tụng cọc.

Fb -diện tớch tiết diện ngang của bờ tụng cọc. Fa - Diện tớch cốt thộp dọc trục.

Ran - cường độ tớnh toỏn của cốt thộp xỏc định như sau: Đối với cốt thộp d ≤ 28mm, Ran = Rc/1.5 nhưng khụng lớn hơn 2200 kg/cm2, đối với cốt thộp d > 28mm, Ran = Rc/1.5 nhưng khụng lớn hơn 2000kg/cm2.

2.5. Những nội dung đề nghị điều chỉnh của TCXD 205:1998

Tiờu chuẩn TCXD 205:1998 cú hiệu lực từ năm 1998 sau một thời gian dài đưa vào ứng dụng đó phỏt sinh nhiều bất cập trong việc xỏc định sức chịu tải của cọc và một số vấn đề liờn quan trong tớnh toỏn thiết kế như đó phõn tớch ở mục 1.2.4.2. Sau khi cú sự nghiờn cứu, đỏnh giỏ, soỏt xột tiờu chuẩn này một cỏch nghiờm tỳc cựng với sự giỳp đỡ của thầy giỏo hướng dẫn, tỏc giả mạnh dạn đề nghị điều chỉnh một số điều khoản trong TCXD 205:1998 để đưa tiờu chuẩn vào ứng dụng một cỏch hiệu quả hơn. Cụ thể như sau:

2.5.1. Về phương phỏp xỏc định sức chịu tải dọc trục của cọc theo vật liệu (điều 3.3.2 của TCXD 205:1998). (điều 3.3.2 của TCXD 205:1998).

Sức chịu tải của cọc bờ tụng cốt thộp tiết diện đặc chịu nộn được xỏc định theo cụng thức:

Pvl = ϕ(RbFb+RaFa) (2.55) Trong đú: Fb -diện tớch tiết diện ngang của bờ tụng cọc;

Thụng thường cú thể lấy ϕ = 1, trừ trường hợp cọc xuyờn qua cỏc tầng đất yếu, khi đú hệ số uốn dọc cú thể tra bảng.

Bảng 2.7. Hệ số uốn dọc của cọc

Ltt/b 14 16 18 20 22 24 26 28 30

Ltt/d 12.1 13.9 15.6 17.3 19.1 20.8 22 24.3 26

Trong đú:

Ltt: chiều dài tớnh toỏn của cọc, khụng kể phần cọc nằm trong cỏc lớp đất yếu bờn trờn.

b - chiều rộng cọc vuụng. d - đường kớnh cọc trũn.

Sức chịu tải theo vật liệu của cọc khoan nhồi được xỏc định theo cụng thức Pvl = RuFb+RanFa (2.56) Trong đú:

Ru - cường độ tớnh toỏn của bờ tụng cọc nhồi xỏc định như sau:

Đối với cọc đổ bờ tụng dưới nước hoặc dung dịch sột, Ru=R/4.5 nhưng khụng lớn hơn 60kg/cm2.

Đối với cọc đổ bờ tụng trong hố khoan khụ, Ru=R/4 nhưng khụng lớn hơn 70kg/cm2.

R - mỏc thiết kế của bờ tụng cọc.

Fb -diện tớch tiết diện ngang của bờ tụng cọc. Fa - Diện tớch cốt thộp dọc trục.

Rc - giới hạn chảy của cốt thộp.

2.5.2. Về phương phỏp xỏc định sức chịu tải dọc trục của cọc theo đất nền.Chỉnh sửa phụ lục C.2.3 TCXD 205:1998 Chỉnh sửa phụ lục C.2.3 TCXD 205:1998

Sức chịu tải tớnh toỏn của cọc theo đất nền được xỏc định theo cụng thức Qa=1/3[αNaAp+(0.33NsLs+SuLc)u] (2.58) Trong đú:

Na- chỉ số SPT của đất dưới mũi cọc; Ns- chỉ số SPT của lớp cỏt bờn thõn cọc;

Ls-chiều dài đoạn cọc nằm trong đất cỏt, m; Lc- chiều dài đoạn cọc nằm trong đất sột, m;

α- Hệ số, phụ thuộc vào phương phỏp thi cụng cọc; - Cọc bờ tụng cốt thộp thi cụng bằng phương phỏp đúng: α=30;

- Cọc khoan nhồi: α=15

Su: sức khỏng bờn khụng thoỏt nước của đất dớnh. Khi khụng cú số liệu thớ nghiệm cú thể quy đổi từ chỉ số SPT theo cụng thức:

Cu = N/1.4(t/m2) hay Su = 7.14N(kPa) [3] u: chu vi cọc

CHƯƠNG 3. MỘT SỐ VÍ DỤ TÍNH TOÁN

Để làm rừ cỏc phương phỏp xỏc định sức chịu tải của cọc theo cụng thức tỏc giả đề xuất so với TCXD 205:1998, ta xột cỏc vớ dụ sau:

3.1. Cụng trỡnh nhà hành chớnh hiệu bộ - trường Đại học Kỹ thuật hậu cần CAND - Bộ Cụng An. cần CAND - Bộ Cụng An.

3.1.1. Giới thiệu chung về cụng trỡnh

Cụng trỡnh cao 8 tầng với tổng diện tớch sàn là 5568m2 do cụng ty khảo sỏt thiết kế và tư vấn xõy dựng - Bộ Quốc Phũng thiết kế. Địa điểm xõy dựng tại thị trấn Hồ - Huyện Thuận Thành - Tỉnh Bắc Ninh.

3.1.2. Điều kiện địa chất

Theo bỏo cỏo khảo sỏt địa chất cụng trỡnh do cụng ty khảo sỏt thiết kế và tư vấn xõy dựng - Bộ Quốc Phũng lập , cấu tạo địa chất xõy dựng cụng trỡnh được thể hiện trong bảng sau:

(m) (m)

1. Lớp cỏt san nền 0 2.2 - - - - - - -

2. Lớp đất trồng trọt: sột pha màu xỏm

vàng lẫn rễ cõy 2.2 2.7 - - - - - - -

3. Sột pha xỏm vàng, xỏm xanh loang lổ

nõu đỏ trạng thỏi dẻo cứng 2.7 3.2 1.88 1.44 0.35 0.201 11o14’ 13 120 4. Cỏt hạt mịn kẹp sột pha màu xỏm ghi,

nõu gụ, trạng thỏi xốp

3.2 4.3 - - - - 21o67’ 3 32

5. Sột pha lẫn hữu cơ, màu xỏm xanh,

xỏm tro, trạng thỏi dẻo chảy 4.3 10.4 1.78 1.3 0.82 0.142 5o08’ 2 63

6. Sột pha, màu xỏm, long lổ nõu vàng

trạn thỏi dẻo cứng. 10.4 16.3 1.87 1.43 0.37 0.202 12o32’ 12 126

7. Cỏt hạt nhỏ kẹp sột pha, màu xỏm

vàng, trạng thỏi chặt vừa 16.3 24.3 - - - - 29o12’ 20 131

8. Cỏt hạt nhỏ đến trung đụi chỗ lẫn sạn,

sỏi, màu xỏm vàng, trạng thỏi chặt vừa. 24.3 27.3 - - - - 31o59’ 22 166 9. Cỏt hạt nhỏ đến trung, màu xỏm vàng,

23.7m, thi cụng bằng phương phỏp ộp, bờ tụng cọc mỏc 250#, thộp dọc 4d20 sử dụng thộp AIII. Cỏc kết quả thớ nghiệm đất được lấy ở hố khoan HK1.

3.1.4. Tớnh toỏn sức chịu tải của cọc theo vật liệu.

Kết quả tớnh toỏn được lập thành bảng sau: Sức chịu tải của cọc theo vật liệu

tớnh theo TCXD 205:1998(T)

Sức chịu tải của cọc theo vật liệu tớnh theo phương phỏp đề nghị chỉnh sửa(T)

Ứng suất cho phộp của cọc:

[σ]=0.33fc = 0.33x110 = 36.3kg/cm2; Sức chịu tải của cọc theo vật liệu: Pvl = 36.3x30x30=32670kg ≈ 32.7(T).

Pvl = ϕ(RbFb+RaFa) =

= 0.8(110x30x30+3600x4x3.14) = 115373kg≈ 115.4T

Từ kết quả tớnh toỏn trờn đõy ta thấy khi tớnh sức chịu tải theo vật liệu theo TCXD 205 :1998 thỡ kết quả thu được nhỏ hơn rất nhiều so với phương phỏp chỉnh sửa, thực tế cỏc cọc này đó được thớ nghiệm nộn tĩnh đến tải trọng 104 tấn mà chưa bị phỏ hủy. Vỡ vậy cú thể kết luận rằng ở cụng trỡnh này việc tớnh toỏn theo phương phỏp chỉnh sửa đem lại kết quả sỏt với thực tế hơn, tiết kiệm vật liệu hơn so với phương phỏp của TCXD 205 :1998

Sức chịu tải của cọc theo đất nền được tớnh theo cụng thức:

Qa=1/3{αNaAp+(0.2NsLs+CLc)πd} Quỏ trỡnh tớnh toỏn được lập thành bảng:

Lớp đất Độ sâu đỉnh lớp Độ sâu đáy lớp Độ sâu trb Chiều dày li SPT tại mũi cọc N SPT trung bình Ntb Ap (m2) C α Qm(T) (T)Qs (T)Qc Lớp 3(sét pha) 0.5 3.2 2.7 2.7 13 2 5.087 Lớp 4(cát mịn) 3.2 4.3 1.1 1.1 3 0.62 Lớp 5(sét pha) 4.3 10.4 6.1 6.1 2 1.40 8.045 Lớp 6(sét pha) 10.4 16.3 5.9 5.9 12 2.02 11.23 Lớp 7(cátnhỏ) 16.3 22.3 6 4.5 20 17 20 0.09 30 54 Σ 54 17.6 24.36 Q = 95.94 Qa = 32

Qa=1/3[αNaAp+ (0.33NsLs+CuLc)u]

Lớp đất Độ sâu đỉnhlớp đáy lớpĐộ sâu sâuĐộ trb Chiều dày li SPT tại mũi cọc N SPT trung bình Ntb u (m2)Ap Cu α Qm(T) (T)Qs (T)Qc Lớp 3(sét pha) 0.5 3.2 2.7 2.7 13 1.2 9.29 30.09 Lớp 4(cát mịn) 3.2 4.3 1.1 1.1 3 1.2 1.31 Lớp 5(sét pha) 4.3 10.4 6.1 6.1 2 1.2 1.43 10.46 Lớp 6(sét pha) 10.4 16.3 5.9 5.9 12 1.2 8.57 60.69 Lớp 7(cátnhỏ) 16.3 22.3 6 4.5 20 1.2 35.6 20 0.09 30 54 Σ 54 36.9 101.2 Qa = 64

được thớ nghiệm với tải trọng 104 tấn, gia tải thành 8 cấp theo 2 chu trỡnh: Chu trỡnh 1: Gia tải đến 50%Ptn, sau đú giảm tải về 0.

Gia tải: 12.5%→25%→37.5%→50%

Giảm tải: 50%→25%→0%

Chu trỡnh 2: Tiếp tục gia tải đến tải trọng thớ nghiệm yờu cầu(Ptn) và sau đú giảm tải về 0.

Gia tải: 12.5%→25%→37.5%→50%→62.5%→75%→87.5%→100%

Giảm tải: 100%→75%→50%→25%→0%

Sức chịu tải giới hạn tương ứng với tải trọng mà độ lỳn của cọc bằng 10%d. Quỏ trỡnh thớ nghiệm tuõn thủ chặt chẽ theo TCXDVN 269:2002. Túm tắt kết quả thớ nghiệm như sau:

Cọc thớ nghiệm số 156

Chu trỡnh 1 Chu trỡnh 2

Tải trọng Độ lỳn(mm) Tải trọng Độ lỳn(mm)

%Ptn Tấn Tăng tải Giảm

tải