CHƯƠNG 7. TÍNH TOÁN MÓNG CHO KHUNG TRỤC 6
7.5. PHƯƠNG ÁN : CỌC BTCT ĐÚC SẴN
7.5.4. SỨC CHỊU TẢI CỌC
7.5.4.2. THEO CHỈ TIÊU CƯỜNG ĐỘ ĐẤT NỀN
+ SCT cực hạn : Qu = Qs + Qpỉ
Với :
Qs : ma sát thân cọc (T).
Qs = Asfs : cọc nằm trong 1 lớp đất (T).
Qs =
1 n
si si i
A f : cọc nằm trong n lớp đất (T).
Qp: sức kháng mũi cọc (T).
Qp = Apqp (T).
Trong đó :
o Asi: diện tích mặt bên cọc nằm trong lớp đất i (m2).
o fsi : ma sát đơn vị thân cọc lớp đất i (T/m2).
o Ap: diện tích tiết diện mũi cọc (m2).
o qp: cường độ chịu tải cực hạn của đất mũi cọc (T/m2).
o fsi = cai + ’hi *tan ai
Trong đó:
o cai: lực dính giữa thân cọc và lớp đất i (T/m2), với cọc BTCT, cai = 0.7c trong đó c là lực dính của lớp đất thứ i.
o ’hi: ứng suất hữu hiệu trong đất do tải trọng bản thân các lớp đất ở trạng thái tự nhiên gây ra theo phương vuông góc với mặt bên cọc của lớp đất i (T/m2).
o ai : góc ma sát giữa cọc và lớp đất i, với cọc BTCT lấy a = , với : góc ma sát trong của lớp đất thứ i ( độ ).
o qp = c*Nc + ’vp *Nq + *dp *N Trong đó:
o c: lực dính đất nền dưới mũi cọc (T/m2).
o ’vp : ứng suất hữu hiệu trong đất theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc do trọng lương bản thân đất trạng thái tự nhiên, (T/m2).
o Nc , Nq, N : hệ số SCT, phụ thuộc vào ma sát trong của đất, hình dạng mũi cọc, phương pháp thi công cọc, tra biểu đồ quan hệ bên dưới.
SVTH:Bùi Xuân Văn Trang 147 o Nc : (Nq-1)*cotg .
o Nq : tg2(45+ /2)*eð tg . o N : 2*(Nq+1)*tg .
o : trọng lƣợng thể tích đất ở độ sâu mũi cọc (T/m3).
o dp : bề rộng tiết diện cọc (m).
+ SCT cho phép của cọc : Qa = s
s
Q
FS + p
p
Q FS
Với :
FSs: hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên, FSs = 1.5 2.0.
FSp : hệ số an toàn cho sức chống mũi cọc, FSp = 2.0 3.0.
- Công thức đơn giản tính gần đúng cho từng loại đất : + SCT cực hạn của cọc trong đất dính :
Qu = Qs + Qp = As cu + ApNc cu
Với :
o cu: sức chống cắt không thoát nước của đất nền, T/m2, cu= cuu +
’*tg (T/m2), với cuu : lực dính đơn vị của đất theo TN UU ( không cố kết không thoát nước ), ' : ứng suất pháp tuyến hữu hiệu ( pháp tuyến tức vuông góc với phương chịu cắt của đất ), trong trường hợp cọc thẳng đứng, ma sát dọc thân cọc => ’ vuông góc với thân cọc.
o : hệ số, không có thứ nguyên. Đối với cọc đóng lấy theo hình B.1 trong TCVN 205 – 1998 thiết kế móng cọc, với cọc nhồi lấy từ 0.3 0.45 cho sét dẻo cứng và 0.6 0.8 cho sét dẻo mềm.
o Nc: hệ số sức chịu tải lấy bằng 9.0 cho cọc đóng trong sét cố kết thường và 6.0 cho cọc nhồi.
o Lưu ý: Hệ số an toàn khi tính toán SCT của cọc theo công thức trên lấy bằng: 2.0 3.0.
o Trị giới hạn của cu: 1kg/cm2.
+ Sức chịu tải cực hạn của cọc trong đất rời : Qu = Qs + Qp = AsKs ’v tan a + Ap ’vpNq
Với :
o Ks : hệ số áp lực ngang trong đất ở trạng thái nghỉ, lấy theo hình B.2.
o ’v : ứng suất hữu hiệu trong đất tại độ sâu tính toán ma sát bên tác dụng lên cọc, T/m2.
o a : góc ma sát giữa đất nền và thân cọc.
o ’vp : ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại mũi cọc, T/m2. o Nq: hệ số SCT, xác định theo hình B.3.
SVTH:Bùi Xuân Văn Trang 148 o Lưu ý: hệ số an toàn khi tính toán SCT của cọc theo công thức trên lấy
bằng: 2.0 3.0.
SVTH:Bùi Xuân Văn Trang 149 - Tính toán SCT cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền - phụ lục B:
Sử dụng công thức tính toán tổng quát.
SVTH:Bùi Xuân Văn Trang 150 Địa chất dọc thân cọc tính từ đáy đài đến mũi cọc:
Lớp Tên đất Dày (m) tc
(T/m3)
tc ctc
kG/cm2
2 Bùn sét dẻo 11,5 1,45 3o55’ 0,048
3 Cát pha dẻo 9 2,02 24o46’ 0,068
4 Cát trung chặt vừa 4,6 2,05 33o2’ 0,049
+ Thành phần ma sát bên thân cọc : Qs = As*fs = 0,35*4*
4
2 i si.
i
l f
fsi = cai + ’hi *tan ai: phụ thuộc lực dính c, góc ma sát trong và ứng suất hữu hiệu trong đất theo phương ngang do tải trọng bản thân các lớp đất ở trạng thái tự nhiên gây ra theo phương vuông góc với mặt bên cọc của lớp đất i (T/m2). Do ’h = K0* ’v - tỉ lệ với ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng của các lớp đất quanh thân cọc ở trạng thái tự nhiên, mà ’v thay đổi theo độ sâu nên ta chia nhỏ đất quanh thân cọc thành những lớp có chiều dày ≤ 2m, (mực nước ngầm -6.5m; lớp đất thứ 2 dày 10m kể từ đáy đài, đài cao 1,5m).
với ko = 1- sin : công thức jacky phù hợp với đất rời và đất cát, đối với đất dính và đất sét cố kết thường dùng công thức thực nghiệm của Alphan Ko = 0,19+ 0,233logIP , tuy nhiên do lớp 2 là lớp bùn sét dẻo chịu lực rất bé, để thiên về an toàn không kể thành phần của fsi lớp đất bùn này.
Lớp đất
Dày Lớp Chiều
dày lớp g s’vi j sinj K0 s’hi
m i m T/m3 T/m2 Độ T/m2
Lớp 2 : Bùn sét dẻo
3,5
1 1,5 1,45 4,35
3,55
0 0 0
2 2 1,45 7,25 0 0 0
5 3 1 0,45 7,7 0 0 0
SVTH:Bùi Xuân Văn Trang 151
4 2 0,45 8,6 0 0 0
5 2 0,45 9,5 0 0 0
Lớp 3:
Cát pha dẻo
9
6 1 1,02 10,52
24,46
0,414 0,586 6,16
7 2 1,02 12,56 0,414 0,586 7,36
8 2 1,02 14,6 0,414 0,586 8,56
9 2 1,02 16,64 0,414 0,586 9,75
Lớp 4:
Cát trung
chặt vừa.
4,6
10 2 1,05 18,74
33,2
0,55 0,45 8,43
11 2 1,05 20,84 0,55 0,45 9,38
12 0,6 1,05 21,47 0,55 0,45 9,66
Ứng suất hữu hiệu theo phương ngang
Lớp đất
Dày Lớp Chiều
dày lớp C Cai jai tan ai s’hi fsi
m i m T/m3 T/m2 Độ T/m2 T/m2
Lớp 3:
Cát pha dẻo
9
6 1 0,68 0,476
24,46
0,455 6,16 3,28
7 2 0,68 0,476 0,455 7,36 3,82
8 2 0,68 0,476 0,455 8,56 4,37
9 2 0,68 0,476 0,455 9,75 4,91
Lớp 4:
Cát trung
4,6
10 2 0,49 0,343
33,2
0,654 8,43 5,86
11 2 0,49 0,343 0,654 9,38 6,48
SVTH:Bùi Xuân Văn Trang 152 chặt
vừa. 12 0,6 0,49 0,343 0,654 9,75 6,72
=> Qs = As*fs = 0,35*4*(1*3,28 + 2*3,82 + 2*4,37 + 2*4,91 + 2*5,86+
2*6,48
+ 0,6*6,72) = 80 (T).
+ Thành phần sức kháng mũi : Qp = Apqp (T)
qp = c*Nc + ’vp *Nq + *dp *N (T/m2).
Với :
o C = 0,49(T/m2).
o ’vp = 21,47(T/m2) o Nq = tg2(45+
2 )*eð tg = 26,8.
o Nc = (Nq-1)*cotg = 39,3.
o N = 2*(Nq+1)*tg = 36,25.
=> Qp = Apqp = 0,35.0,35.(0,49.39,3 + 21,47.26,8 + 1,05.0,35.36,25) = 75(T).
- SCT cho phép: Qa = p
p
Q
FS + p
p
Q FS
=> Qa = 80 75
1, 5 2 = 90(T).
=> SCT CỌC THEO ĐIỀU KIỆN ĐẤT NỀN: 90(T).
=> SCT CỌC THEO ĐIỀU KIỆN VẬT LIỆU: 215(T)
=> Ptk ≤ min (Pvl, Qa) = 90(T).
=> Chọn Ptk = 85(T).