3 .1 Tính toán lực cản khi đưa cọc vào đất:
3.2 Tính toán momen cản của cọc:
Mcc = Pcc. D = 2630. 0,3 = 789 (N. m). Với D là đường kính cánh vít.
Hình 2. 8 Sơ đồ tính lực momen cản tác dụng vào cánh vít
Công suất của bơm động cơ thủy lực:
(2.4)
Chọn số vòng quay động cơ n = 1000 v/ph theo TCVN số vòng quay phổ biến từ (600 ÷1500)v/ph.
Tính toán khả năng chịu tải cực hạn của cọc vít [VI]:
Khi cọc chịu tải trọng thẳng đứng nếu nền đất rất tốt có thể cọc bị phá hoại trước khi nền bị pha hoại. Ngược lại nền sẽ bị phá hoại trước nếu sức chụ tải cực hạn của nền nhỏ hơn sức chịu tải của vật liệu cọc. Sức chịu tải dưới đây là sức chịu tải cực hạn của nền với giả thuyết vật liệu cọc chưa bị phá hoại. Sức chịu tải lý thuyết này bao gồm hai thành phần: sức chịu tải cực hạn của nền dưới mũi cọc và sức chịu tải cực hạn do ma sát thành cọc.
Qd = Qp + Qf = qdAq + fuAp (2. 5) Trong đó:
Qd là sức chịu tải cực hạn của cọc.
Qp là sức chịu tải cực hạn của nền đất dưới mũi cọc. Qf là sức chịu tải cực hạn do ma sát thành cọc. qd là cường độ chịu tải cực hạn dưới mũi cọc.
Aq, Ap là diện tích mũi cọc và diện tích xung quanh thành cọc.
Khi khoan cọc vào đất với những độ sâu khác nhau thì tải trọng được phân bố khác nhau (Hình 2. 9).
Hình 2. 9: Mô phỏng sự phân bố áp lực tác dụng vào cọc với những độ sâu khác nhau[VI].
Theo Meyerhof thì sức chịu tải của cọc được tính theo công thức sau: Qth = A. (C. Nc + q. Nq + . γ. B. N ) (2. 6) [VI] Trong đó: A: diện tích cánh vít. A = π = π. = 0,0716 m2 C: lực dính riêng của đất. Tra bảng 1 với cấp đất IV Bảng 2. 1. Bảng tính chất cơ lý của các cấp đất STT
Tính chất cơ lý của đất theo cấp đất Cấp đất Góc ma sát trong � (độ) Trọng lượng riêng γ (KN/m3) Lực dính riêng C (KN/m2) 1 I 3 0 13 5 2 II 3 5 16 15
3 III 40 0 17 20 4 IV v 4 5 19 23 Ta được C = 23 kN/m2. q: áp lực phân bố. q = γ. D = 18. 0,3 = 5,4 k (N/m2)
Với: γ: trọng lượng riêng của đất. Tra bảng với cấp đất IV ta được γ = (18 ÷ 19) kN/m2 ta chọn = 18 (kN/m3).
D: đường kính cánh vít. B: đường kính của trục.
Nc, Nq, Nγ: các hệ số để tính toán sức chịu tải. Trong đó Nq được tính theo công thức:
Nq = 0,5. (12. Ø)Ø/54
Với Ø là góc ma sát trong của đất. tgϕ = 0,75. tgØ
ϕ là góc ma sát ngoài của đất. Mà tgϕ = µ1.
Với µ1 là hệ số ma sát giữa đất và thép hay hệ số ma sát ngoài của đất
Bảng 2. 2. Bảng số hệ số ma sát của đất [II]
Cấp
đất Loại đất Hệ số ma sáttrong μ2 Hệ số ma sátngoài μ1
I Than bùn 0,9-1,0 0,5 II Á sét tươi, ẩm tự nhiên 0,7-0,8 0,5-0,6 III Đất á sét khô, chặt 0,8-1,0 0,6-0,7 IV Hoàng thổ rắn, sét khô chặt 0. 62-0,78 0,75
tra bảng với cấp đất IV ta được µ1 = 0,75.
Vậy tgϕ = 0,75tgØ = 0,75 → tgØ = 1 → Ø = 450. → Nq = 0,5. ( 12. 45 )45/54 = 94,6.
Hình 2. 10 Biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa giá trị Nq và góc ma sát trong của đất
Tra bảng ứng với số liệu Nq = 94,6 ta được Nc = 95,4 ; Nγ = 163,3.
→ Qth = 0. 0716. (23. 95,4 + 5,4. 94,6 + 0,5. 18. 0,09. 163,3) = 203,13 kN Momen tới hạn của cọc vít:
Mth = Qth/Kt (2.7)
Với Kt là hệ số momen thực nghiệm, ứng với cấp đất đã chọn ta được: Kt = 23 m-1.
Mth = 203,13/23 = 8,833 kN.m = 8833 N.m