CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ CỌC ÉP
4.2 TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC ÉP
4.2.1 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc
- Sức chịu tải theo vật liệu làm cọc được xác định theo công thức sau:
PV = .(γcb.Rb.Ab + Rsc.As )
Trong đó: : Hệ số uốn dọc với cọc không xuyên qua than bùn, bùn.
γcb=1: hệ số làm việc của cọc bê tông cốt thép
Rb : Cường độ chịu nén tính toán của bêtông làm cọc ép, với bêtông cấp bền B30 thì ta có Rb = 17 MPa
Rsc : Cường độ chịu nén tính toán của cốt thép, với cốt thép nhóm CIII thì ta có 𝑅 = 𝑅 = 365𝑀𝑃𝑎 = 365. 10 𝑘𝑁/𝑚
As : Diện tích tiết diện cốt thép dọc 425 As 19,63cm2 Ab : Diện tích tiết diện bêtông
900 19,63 880,37( 2)
b s
A A A cm
𝜑 : Hệ số uốn dọc tính theo công thức: 𝜑 = 1,023 − 0,0000288. 𝜆 − 0,0016. 𝜆
Tính 𝜑:
1
SVTH: TỐNG ĐỨC PHONG 68 MSV : 1651070034
𝑙 = 𝑙 + 2 𝛼
+ 𝑙 : là chiều dài đoạn cọc kể từ đáy đài tới cao độ san nền: 𝑙 = 0 𝑚 + 𝛼 : hệ số biến dạng:
𝛼 = 𝐾. 𝑏 𝛾 . 𝐸. 𝐼
+ K: hệ số tỉ lệ, tính bằng kN/m4, phụ thuộc vào loại đất, trạng thái đất, loại cọc. K được xác định trong phạm vi 𝑙 tính từ đáy đài:
𝑙 = 3,5. 𝑑 + 1,5 = 3,5.0,3 + 1,5 = 2,55 (𝑚)
Do từ đáy đài xuống 2,55m có 1 lớp đất nên ta tra bảng A.1 TCVN 10304:2014
→ 𝐾 = 7000 (𝑘𝑁/𝑚 ) + 𝑏 : chiều rộng quy ước của cọc
𝑏 = 1,5. 𝑑 + 0,5 = 1,5.0,3 + 0,5 = 0,95 (𝑚) + 𝛾 = 0,3: hệ số điều kiện làm việc đối với cọc đơn
+ 𝐸: Môđun đàn hồi của bê tông lấy theo tiêu chuẩn thiết kế.
Bê tông B30 có 𝐸 = 32,5. 10 (𝑘𝑁/𝑚 )
+ I: Mômen quán tính của tiết diện cọc. Với tiết diện vuông:
𝐼 = 𝐼 = 𝑑
12=0,3
12 = 6,75. 10 (𝑚 )
→ 𝛼 = 𝐾. 𝑏
𝛾 . 𝐸. 𝐼 = 7000.0,95
0,3.32,5. 10 . 6,75. 10 = 1,002 (𝑚)
→ 𝑙 = 0 + 2
1,002 = 1,99 (𝑚)
→ 𝑙 = 𝜇. 𝑙 = 0,7.1,99 = 1,393 (𝑚)
SVTH: TỐNG ĐỨC PHONG 69 MSV : 1651070034
→ 𝜆 = 𝑙
𝑑 = 1,393
0,288. 𝑑 = 18,27 ≤ 28
→ 𝜑 = 1
Do đó ta có Pv = 1.(1.17.103.0,088 + 365000.19,63. 10-4 ) = 2296,13 kN.
4.2.2 Theo sức chịu tải của đất nền.
4.2.2.1 Theo kết quả thí nghiệm trong phòng (TCVN 10304 – 2014) Chân cọc tỳ lên lớp sét pha nên cọc làm việc theo sơ đồ cọc ma sát Sức chịu tải trọng nén cực hạn của cọc :
c,u c cq b b cf i i
R ( .q .A u f l )
Trong đó:
c: hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, c=0,8
qb : Cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc qb = 9.cu (Khi mũi cọc nằm trong đất dính)
cu : Là cường độ sức kháng cắt không thoát nước của đất dính được xác định cu = 6,25.NC
với Nc là chỉ số SPT trung bình tại lớp đất mũi cọc Nc = 33
qb = 9.cu = 9.206,25 = 1856,25 với cu = 6,25.33 = 206,25 u : chu vi tiết diện ngang thân cọc (u=4.0,3=1,2m)
fi : cường độ sức kháng trung bình của lớp đát thứ “i” trên thân cọc, lấy theo bảng 3 của TCVN 10304-2014
Ab : diện tích cọc tựa lên đất, lấy bằng diện tích tiết diện ngang mũi cọc đặc, cọc ống có bịt mũi, bằng diện tích tiết diện ngang lớn nhất của phần cọc được mở
rộng và bằng diện tích tiết diện ngang không kể lõi của cọc ống không bịt mũi li : chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ “ i ”
cq và cf tương ứng là các hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi và trên thân cọc có xét đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đén sức kháng xuyên của đất , lấ
SVTH: TỐNG ĐỨC PHONG 70 MSV : 1651070034
Lớp đất li(m) zitb(m) Trạng
thái fi(kPa)
Sét Pha
1,5 3,2
0,39
26,42
1
65,63
1,5 4,7 29,5 68,25
1,5 6,2 32,3 65,45
1,5 7,7 33,8 73,70
1,5 9,2 33,94 89,91
1,5 10,7 35,77 88,66
1,5 12,2 37,01 87,52
1,5 13,7 38,24 79,36
0,2 14,6 38,93 7,79
Cát hạt trung
1,5 15,4
Chặt vừa
72,56
1
130,84
1,5 16,9 74,66 137,99
1,5 18,4 76,76 135,14
1,5 19,9 78,86 141,29
Tổng 1271,5
+Trong trường hợp không động đất:
, 0,8.(1.5232.0,3.0,3 1,2.1271,57) 1228,5( )
Rc u kN
Sức chịu tải tính toán: , .k
1,15 1228,5
. 877,5( )
1,15 1,4
o c
c d
n k
R R kN
Trong đó: Các hệ số 0,n,k là hệ số tin cậy theo đất theo TCVN 10304-2014
+Trong trường hợp động đất:
Rc,u, eq = keq. Rc,u
Sức chịu tải tính toán: , , .u,eq 1,15 1228,5.0,95
. 833,625( )
1,15 1, 4
o c c d eq
n k
R R kN
Trong đó: keq = 0,95 là hệ số giảm yếu sức chịu tải của cọc khi có tác dụng động đất
lấy theo bảng 18 của TCVN 10304-2014
Các hệ số 0,n,k là hệ số tin cậy theo đất theo TCVN 10304-2014 y theo bảng 4 của TCVN 10304-2014
4.2.2.2 Theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT (TCVN 10304 – 2014)
SVTH: TỐNG ĐỨC PHONG 71 MSV : 1651070034
Sức chịu tải cực hạn của cọc:
, . ( )
c u b b ci ci si si
R q A u f l f l Trong đó:
qb:cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc, qb = 9.cu,i = 1856,25 kPa fsi:cường độ súc kháng trung bình trên đoạn cọc trong lớp đất rời thứ “i”(fs,i=
,
10. 3 Ns i
).
Ns,i : là chỉ số SPT trung bình của lớp đất rời “i”
fci: cường độ sức kháng trên đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ “i” (fci =
p.fL.cu,i).
cu,i : là cường độ sức kháng cắt không thoát nước của đất dính( cu,i =6,25.Nc,i) Nc,i : là chỉ số SPT trung bình của lớp đất dính “i”
p: hệ số điều chỉnh cho cọc đóng, phụ thuộc vào tỉ lệ giữa sức kháng cắt không thoát nước của đất dính cu và trị số trung bình của ứng suất pháp hiệu quả thắng đứng, xác định theo biểu đồ hình G.2a TCVN 10304-2014.
fL : hệ số điều chỉnh theo độ mảnh h/d của cọc đóng, xác định theo biểu đồ hình G.2b TCVN 10304-2014
lci : chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ “i”
lsi : chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ “i”
u : chu vi tiết diện ngang cọc – u = 4.0,3 = 1,2 m
Ab : diện tích tiết diện ngang mũi cọc – Ab = 0,1225 m2