MỤC LỤC
1. SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO ĐẤT NỀN ... 1
1.1. TÍNH TOÁN SỨC KHÁNG BÊN DANH ĐỊNH... 1
1.1.1. Sức kháng bên của cọc khoan trong đất dính (10.8.3.3) ... 1
1.1.2. Sức kháng bên của cọc khoan trong đất rời (10.8.3.4.2) ... 2
1.2. TÍNH TOÁN SỨC KHÁNG MŨI DANH ĐỊNH ... 3
1.2.1. Sức kháng mũi của cọc khoan trong đất dính ... 2
1.2.2. Sức kháng mũi của cọc khoan trong đất rời ... 3
1.3. HỆ SỐ SỨC KHÁNG ... 4
1.4. HỆ SỐ NHÓM CỌC CHO CỌC CHỊU NÉN ... 6
1.4.1. Nhóm cọc trong đất dính (10.8.3.9.2 = 10.7.3.10.2) ... 6
1.4.2. Nhóm cọc trong đất rời (10.8.3.9.3) ... 6
HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC
CỌC KHOAN NHỒI CHỊU NÉN
(TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ CẦU 22TCN 272-05)
LƯU Ý : CÁC HƯỚNG DẪN DƯỚI ĐÂY CHỈ NHẰM PHỤC VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CỦA SINH VIÊN
1. SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO ĐẤT NỀN
Sức kháng tính toán của cọc QR theo đất nền có thể tính như sau:
QR = Qn = qp Qp +qs Qs Với: Qp = qp Ap Qs = qs As Trong đó: Qp : Sức kháng mũi cọc (N) Qs : Sức kháng thân cọc (N) qp : Sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa) qs : Sức kháng đơn vị thân cọc (MPa) As :Diện tích bề mặt thân cọc (mm2) Ap : Diện tích bề mặt mũi cọc (mm2)
qp : Hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc quy định trong Bảng
10.5.5-3.
qs : Hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc cho trong Bảng 10.5.5-3.
1.1. TÍNH TOÁN SỨC KHÁNG CỦA CỌC TRONG ĐẤT DÍNH (10.8.3.3)
1.1.1. Sức kháng bên của cọc khoan trong đất dính
Sử dụng phương pháp của Reese & O’Neil, 1988 (10.8.3.3.1), sức kháng bên danh định (MPa) có thể lấy bằng:
qs = Su
Trong đó:
Su : Cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình (MPa). Su = qu/2
qu : Cường độ nén một trục nở hông mẫu đất. Khi không có số liệu thí
nghiệm, có thể ước tính qu = 6N (KPa) với N là số đo thí nghiệm xuyên tiêu
chuẩn SPT).
Bảng giá trị của α dùng cho xác định sức kháng bên trong đất dính (Reese & O’Neil, 1988)
Lưu y : Các phần sau đây của cọc khoan sẽ không được tính vào sức kháng bên: - Ít nhất 1500 đoạn trên cùng của cọc,
- Với cọc thẳng, chiều dài ở đáy của cọc lấy bằng đường kính cọc, - Với cọc loe, chu vi đầu loe và khoảng cách trên đầu loe lấy bằng
đường kính cọc
Hình minh họa các phần không xem xét trong tính cọc khoan (Reese & O’Neil, 1988)
1.1.2. Sức kháng mũi của cọc khoan trong đất dính (10.8.3.3.2)
(Reese & O’Neil, 1988): qp = NcSu <= 4 Ở đây : Nc = 6[1+0,2(Z/D)] <=9 Trong đó : D : đường kính cọc khoan (mm)
Z : độ xuyên của cọc khoan vào lớp đất đang xét Su : cường độ kháng cắt không thoát nước (Mpa)
Các qui định về Su xem thêm trong tiêu chuẩn thiết kế.
1.2. TÍNH TOÁN SỨC KHÁNG CỦA CỌC TRONG ĐẤT RỜI (10.8.3.4)
1.2.1. Sức kháng bên của cọc khoan trong đất rời (10.8.3.4.2)
Sử dụng kết quả SPT, sức kháng bên đơn vị của cọc trong đất rời (Mpa) có thể tính như sau (Quiros & Reese, 1977):
qs = 0.0025N <= 0.19 MPa
Trong đó:
N : Số nhát búa chưa hiệu chỉnh (búa/300mm)
Trong phạm vi đồ án tốt nghiệp, có thể tham khảo số liệu địa chất đối với cát trong bảng sau: Độ chặt Góc nội ma sát f (độ) Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT N Rất rời Rời Chặt vừa Chặt Rất chặt < 30 30 ÷ 35 35 ÷ 40 40 ÷ 40 >45 0 ÷ 4 4 ÷ 10 10 ÷ 30 30 ÷ 50 >50
1.2.2. Sức kháng mũi của cọc khoan trong đất rời
Sức kháng mũi cọc danh định (MPa) cho các cọc khoan trong đất rời có thể tính như sau (Reese & O’Neil, 1988):
qp = 0.057 N với N<=75
qp = 4.3 Mpa với N>75
Nếu đường kính mũi cọc lớn hơn 1270mm, qp phải chiết giảm như sau:
Trong đó:
Dp : đường kính mũi cọc (mm).
1.3. SỨC KHÁNG CỦA CỌC KHOAN TRONG HỐC ĐÁ (10.8.3.5)
Sức kháng của cọc khoan trong hốc đá có thể bỏ qua sức kháng bên của các lớp đất phủ bên trên, và có thể tính bằng:
- Sức kháng ma sát thành bên của hốc đá; hoặc - Sức kháng mũi cọc; hoặc
- Kết hợp cả hai sức kháng ở trên.
AASHTO 2004, C10.8.3.5 nêu phương pháp tính sức kháng của cọc khoan trong hốc đá như sau: Nếu chuyển vị của phần cọc trong hốc đá, được tính bằng tổng biến dạng đàn hồi của thân cọc và độ lún của mũi cọc, nhỏ hơn 10mm thì chỉ tính sức kháng bên (1.3.1); ngược lại thì chỉ tính sức kháng mũi (1.3.2). AASHTO 2010, C10.8.3.5 nêu cách chọn việc tính sức kháng bên hay mũi phụ thuộc vào tính chất của đá ở thành bên và ở mũi cọc và việc có thể làm sạch mũi cọc hay không (không sử dụng cách tính chuyển vị 10mm).
Trong phạm vi đồ án tốt nghiệp, có thể chỉ tính giá trị sức kháng bên làm sức kháng của cọc trong hốc đá.
1.3.1. Sức kháng bên của cọc khoan trong đá
Nếu cường độ chịu nén một trục của đá <= 1,9 MPa, sức kháng bên đơn vị, qs,
có thể tính như sau (Carter & Kulhawy, 1988): qs = 0,15qu
Trong đó qu là cường độ chịu nén một trục của đá.
Nếu cường độ chịu nén một trục của đá và của bê tông cọc lớn hơn 1,9 MPa, qs
có thể tính như sau (Horvath & Kenny, 1979): qs = 0,21(qu)0,5
Trong đó qs và qu tính bằng MPa.
1.3.2. Sức kháng mũi của cọc khoan trong đá (C10.8.3.5 = 10.7.3.5)
Phương pháp tính dưới đây không áp dụng cho đá mềm, chẳng hạn như diệp thạch yếu hay đá vôi yếu.
Trong trường hợp khoảng cách và chiều dày các đường nứt của đá thỏa mãn các yêu cầu ở 10.7.3.5, sức kháng đơn vị của mũi cọc, qp (MPa), có thể tính như
sau:
qp = 3 qu Ksp d
Ở đây:
qu : cường độ chịu nén một trục trung bình của lõi đá (MPa)
d : hệ số chiều sâu không thứ nguyên (DIM) Ksp : hệ số khả năng chịu tải không thứ nguyên
sd : khoảng cách các đường nứt (mm)
td : chiều dày các đường nứt (mm)
D : chiều rộng cọc (mm)
Hs : chiều sâu chôn cọc trong hốc đá, tính bằng 0 nếu cọc tựa trên đỉnh
đá gốc (mm)
Ds : đường kính của hốc đá (mm)
1.4. HỆ SỐ SỨC KHÁNG
Áp dụng cho các phương pháp tính toán sức kháng nêu trên, các hệ số sức kháng lấy theo Bảng 10.5.5.3 (riêng hệ số sức kháng với cát lấy theo AASHTO 2010) được thống kê như sau:
Địa chất Thành phần sức kháng Phương pháp tính Hệ số sức kháng Đất sét Sức kháng mặt bên Phương pháp 0,65
Sức kháng mũi Reese & O’Neil, 1988 0,55 Cát Sức kháng mặt bên AASHTO 2010 0,55
Sức kháng mũi AASHTO 2010 0,50
Đá
Sức kháng mặt bên Carter & Kulhawy, 1988 Horvath & Kenny, 1979
0,55 0,65 Sức kháng mũi Hiệp hội Địa kỹ thuật
Canada, 1985
0,50
1.5. HỆ SỐ NHÓM CỌC CHO CỌC CHỊU NÉN
Sức chịu tải của nhóm cọc có thể lấy bằng tổng sức chịu tải riêng rẽ của từng cọc nhân với hệ số hữu hiệu η, xác định như sau:
1.5.1. Nhóm cọc trong đất dính (10.8.3.9.2 = 10.7.3.10.2)
Các trường hợp sau không yêu cầu giảm hệ số hữu hiệu : - Bệ cọc tiếp xúc chặt chẽ với đất
- Bệ cọc không tiếp xúc chặt chẽ với đất và đất là cứng
Nếu bệ cọc không tiếp xúc chặt chẽ với đất và đất trên bề mặt là mềm yếu, khả năng chịu lực riêng rẽ của cọc phải được nhân với hệ số hữu hiệu η, được lấy như sau:
η = 0,65 với khoảng cách cọc tim đến tim bằng 2,5 lần đường kính cọc η = 1,0 với khoảng cách cọc tim đến tim bằng 2,5 lần đường kính cọc Với các khoảng cách cọc khác, η lấy bằng cách nội suy tuyến tính.
1.5.2. Nhóm cọc trong đất rời (10.8.3.9.3)
Không xét đến sự tiếp xúc của bệ cọc với, khả năng chịu lực riêng rẽ của cọc phải được nhân với hệ số hữu hiệu η, được lấy như sau:
η = 0,65 với khoảng cách cọc tim đến tim bằng 2,5 lần đường kính cọc η = 1,0 với khoảng cách cọc tim đến tim bằng 2,5 lần đường kính cọc Với các khoảng cách cọc khác, η lấy bằng cách nội suy tuyến tính.
2. SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA CỌC THEO VẬT LIỆU
Pr = ϕPn = ϕβ[0,85 f’c(Ag – As) + Asfy]
Trong đó:
Pr : Sức kháng tính toán của cọc theo vật liệu.
ϕ : Hệ số sức kháng (ϕ = 0,75).
: Hệ số triết giảm = 0,85 với đai xoắn và =0,80 với đai thường. f’c : Cường độ chịu nén 28 ngày của bê tông cọc.
Ag : Diện tích tiết diện cọc.
fy : Cường độ chảy của cốt thép dọc.
As : Diện tích cốt thép dọc.
Hàm lượng thép dọc của cọc có thể giả thiết sơ bộ như sau : As/Ag = 1-2%
