CHƯƠNG 2 KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC KHOAN NHỒI BÊ TÔNG CỐT THÉP KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC KHOAN NHỒI BÊ TÔNG CỐT THÉP
2.5. Các phương pháp xác định sức chịu tải của cọc
2.5.3. Theo các phương pháp tham khảo
Công th c xác ịnh s c chịu tải cực hạn Rc,u, tính bằng kN, của cọc theo ất là:
Rc,u = qb Ab + u fi li (14) Trong ó:
qb - là cường ộ s c kháng của ất dưới mũi cọc: Ab - là diện tích ti t diện ngang mũi cọc;
u - là chu vi ti t diện ngang cọc;
fi - là cường ộ s c kháng trung bình (ma sát ơn vị) của lớp ất th
“i” trên thân cọc.
li - là chi u dài oạn cọc nằm trong lớp ất th ”i”.
+ Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc được xác định theo công thức:
qb = (C. N’C + q’,p N’q) (15) Trong ó:
N’c, N’q - là các hệ số s c chịu tải của ất dưới mũi cọc; q’,p - là áp lực hiệu quả lớp phủ tại cao trình mũi cọc.
Cường ộ s c kháng của ất dính thuần tuý không thoát nước dưới mũi cọc:
qb = cu N’c (16)
Đối với cọc khoan nhồi ường kính lớn lấy N’c=6. Cường ộ s c kháng của ất rời (c = 0) dưới mũi cọc:
qb = q’,p N’q (17)
N u chi u sâu mũi cọc nhỏ hơn ZL thì q’,p lấy theo giá trị bằng áp lực lớp phủ tại ộ sâu mũi cọc;
N u chi u sâu mũi cọc lớn hơn ZL thì lấy giá tri q’,p bằng áp lực lớp phủ tại ộ sâu ZL. Có thể xác ịnh các giá trị ZL và hệ số k và N’q trong Bảng 2.2, ược trích dẫn từ tiêu chuẩn AS 2159-1978.
+ Cường độ sức kháng trung bình trên thân cọc fi có thể xác định như sau:
Đối với ất dính cường ộ s c kháng trung bình trên thân cọc trong lớp ất th i có thể xác ịnh theo phương pháp ở trên, theo ó fi ược xác ịnh theo công th c:
fi = α .Cu,i (18)
Trong ó:
Cu,i -là cường ộ s c kháng không thoát nước của lớp ất dính th “i”;
α - là hệ số phụ thuộc vào ặc iểm lớp ất nằm trên lớp dính, loại cọc và phương pháp hạ cọc, cố k t của ất trong quá trình thi công và phương pháp xác ịnh cu. Khi không ầy ủ những thông tin này có thể tra α trên biểu ồ Hình 2.2 (theo Phụ lục A của tiêu chuẩn AS 2159 -1978)
Hình 2.2. Biểu đồ xác định hệ số α
Đối với ất rời, cường ộ s c kháng trung bình trên thân cọc trong lớp ất cát th “i”:
fi ki v,ztg I (19) Trong ó:
ki - là hệ số áp lực ngang của ất lên cọc;
v, z - là ng suất pháp hiệu quả theo phương ng trung bình trong lớp ất th “i”;
δi là góc ma sát giữa ất và cọc, thông thường ối với cọc bê tông δi lấy bằng góc ma sát trong của ất φi, Theo công th c (19) thì càng xuống sâu, cường ộ s c kháng trên thân cọc càng tăng. Tuy nhiên nó chỉ tăng n ộ sâu giới hạn ZL nào ó bằng khoảng 15 lần n 20 lần ường kính cọc d, rồi thôi không tăng nữa. Vì vậy cường ộ s c kháng trên thân cọc trong ất rời có thể tính như sau:
Bảng 2.2. Giá trị các hệ số k, ZL và N’q cho cọc khoan nhồi trong đất cát Trạng thái
ất Độ chặt
tương ối D ZL /d k N’q
Rời Từ 0,2 n 0,4 6 0,3 25
Chặt vừa Từ 0,4 n 0,75 8 0,5 60
Chặt Từ 0,75 n 0,90 15 0,8 100
2.5.3.2. Theo kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT:
a. Công thức của Meyerhof:
S c chịu tải cực hạn của cọc xác ịnh theo ất theo công th c (14)
Đối với trường hợp n n ất rời Meyerhof (1976) ki n nghị công th c xác ịnh cường ộ s c kháng của ất dưới mũi cọc qb và cường ộ s c kháng của ất ở trên thân cọc fi trực ti p từ k t quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn như sau:
qb = k1 NP (20)
fi = k2Ns,I (21)
Trong ó:
k1 - là hệ số, k1 = 120 ối với cọc khoan nhồi;
NP - là chỉ số SPT trung bình trong khoảng 4d phía dưới và 1d phía trên mũi cọc;
k2 - là hệ số lấy bằng 1,0 cho cọc khoan nhồi;
u - là chu vi ti t diện ngang cọc;
h - là chi u sâu hạ cọc;
Ns,i - là chỉ số SPT trung bình của lớp ất th “i” trên thân cọc.
Chú thích : Trường hợp mũi cọc ược hạ vào lớp ất rời, còn trên phạm vi chi u dài cọc có cả ất rời và ất dính thì fi trong lớp ất rời tính theo công th c (21), còn fi trong lớp ất dính tính theo phương pháp α theo công th c (18), hoặc theo công th c (24)
b. Công thức của Viện kiến trúc Nhật Bản (1988)
S c chịu tải cực hạn của cọc xác ịnh theo công th c (14) ược vi t lại dưới dạng:
Rc,u qb Ab u ( fc,ilc,i fs,ils,i ) (22) Trong ó:
qb -là cường ộ s c kháng của ất dưới mũi cọc xác ịnh như sau: Khi mũi cọc nằm trong ất rời qb = 150 Np cho cọc khoan nhồi.
Khi mũi cọc nằm trong ất dính qb = 6 cu cho cọc khoan nhồi.
Đối với cọc khoan nhồi, cường ộ s c kháng trên oạn cọc nằm trong lớp ất rời th i tính theo công th c:
fs,i = 10 Ns,i/3 (23)
Cường ộ s c kháng trên oạn cọc nằm trong lớp ất dính th i tính theo công th c:
f c,i = p.fL.Cu,I (24) Trong ó: fL = 1;
NP- là chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d dưới và 4d trên mũi cọc;
Cu - là cường ộ s c kháng cắt không thoát nước của ất dính, khi không có số liệu s c kháng cắt không thoát nước Cu xác ịnh trên các thi t bị thí nghiệm cắt ất trực ti p hay thí nghiệm nén ba trục có thể xác ịnh từ thí nghiệm nén một trục nở ngang tự do (Cu = qu /2), hoặc từ chỉ số SPT trong ất dính: Cu,i = 6,25 Nc,i, tính bằng kPa, trong ó Nc,i là chỉ số SPT trong ất dính.
Ns,i - là chỉ số SPT trung bình trong lớp ất rời “i”;
ls,i - là chi u dài oạn cọc nằm trong lớp ất rời th “i” lc,i - là chi u dài oạn cọc nằm trong lớp ất dính th “i”;
u - là chu vi ti t diện ngang cọc; d - là ường kính ti t diện cọc tròn.
CHÚ THÍCH:
1) Đối với các loại ất cát, n u trị số NP > 50 thì chỉ lấy NP = 50; n u trị số NS,i lớn hơn 50 thì lấy NS,i = 50.
2) Đối với n n á và n n ít bị nén như sỏi cuội ở trạng thái chặt, khi trị số NP > 100 có thể lấy qb = 20 Mpa. (n u có biện pháp tin cậy làm sạch mũi cọc và bơm vữa xi măng gia cường ất dưới mũi cọc khoan nhồi).
2.5.3.3. Theo sức kháng mũi xuyên tĩnh qc:
S c chịu tải của cọc công th c G.1:
Rc,u = qb Ab + u fi.li (25)
Trong ó:
qb -là cường ộ s c kháng của ất dưới mũi cọc xác ịnh theo công th c:
qb = kc . qc (26)
qc - là cường ộ s c kháng mũi xuyên trung bình của ất trong khoảng 3d phía trên và 3d phía dưới mũi cọc,
d- là ường kính, hoặc cạnh ti t diện ngang cọc;
li như trong công th c (G.1);
kc - là hệ số chuyển ổi s c kháng mũi xuyên thành s c kháng mũi cọc, tra Bảng G2- TCVN 10304: 2014;
fi - là cường ộ s c kháng trung bình trên thân cọc trong lớp ất th ”i”, xác ịnh theo công th c:
fi qc,I / i
qc,i - là cường ộ s c kháng mũi xuyên trung bình trong lớp ất th „ i”;
i - là hệ số chuyển ổi từ s c kháng mũi xuyên sang s c kháng trên thân cọc, tra Bảng G2- TCVN10304:2014