Sức chịu tải của cọc là gì? Công thức tính sức chịu tải chuẩn nhất

Khi thiết kế móng cọc, việc xác định  sức chịu  tải của cọc có ý nghĩa quan  trọng nhất vì nó ảnh hưởng đến sự an toàn của công trình và giá thành công trình. Cọc trong móng có thể bị phá hoại do bản thân cường độ vật liệu cọc bị phá hoại hoặc do đất nền bị phá hoại. Vì  thế khi thiết kế phải xác định hai trị số về sức chịu  tải của cọc: một trị số tính theo vật liệu làm cọc và một trị số tính theo cường độ của đất nền. Cùng tìm hiểu rõ hơn qua bài viết sau đây nhé. Sau đó chọn trị số nhỏ nhất để đưa vào tính toán.

Giải thích khái niệm sức chịu tải của cọc là gì?

Định nghĩa chuẩn sức chịu  tải của cọc là khả năng chịu tải nhỏ nhất theo 2 trị số là vật liệu (Pvl) và đất nền (Pđn). Trong đó:

– Sức chịu tải theo vật liệu: là khả năng chịu tải của loại vật liệu dùng làm cọc trong quá trình thi công.

– Sức chịu tải theo đất nền: là khả năng chịu tải trọng của sức kháng thành cộng với sức kháng của mũi cọc.

Sức kháng đỡ của cọc có xét đến các yếu tố khác ảnh hưởng đến chất lượng của cọc và sự tương tác của đất nền xung quanh cọc. Sực chịu tải này có thể được ước tính bằng các phương pháp phân tích hoặc thí nghiệm hiện trường. Sau đó chọn ra các trị số nhỏ nhất để đưa vào tính toán các bước tiếp tiếp theo. Để biết sức chịu tải của cọc được tính toán như thế nào thì sau đây là cách tính chuẩn nhất mà bạn có thể tham khảo.

Xác định sức chịu tải của cọc theo cưởng độ vật liệu

a. Xác định sức chịu tải của cọc gỗ

Sức chịu tải theo vật liệu của cọc gỗ được xác định theo công thức sau:

P = K.F.Rg

Trong đó:

P – sức chịu tải tính toán cọc.

K – hệ số đồng nhất vật liệu, lấy bằng 0,7.

F – diện tích tiết diện ngang cọc.

Rg – cường độ chịu nén dọc thớ của gỗ .

b. Cọc bê tông cốt thép tiết diện đặc

Với cọc BTCT, sức chịu tải cực hạn của cọc theo vật liệu xác định theo công thức

Pvl   = k.m.(Rn .Fc  + Ra .Fa )

k.m – hệ số điều kiện làm việc của vật liệu, được lấy bằng 0,7

Rn – cường độ chịu nén cho phép của bê tông.

Ra – cường độ chịu nén hay kéo cho phép của thép.

Fc – tiết diện cọc.

Fa – diện tích cốt thép bố trí trong cọc.

Xác định sức chịu tải của cọc theo đất nền

a. Xác định sức chịu tải của cọc theo phương pháp thống kê

Cọc ma sát khi chịu tải trọng thì một phần tải trọng được truyền  xuống đất thông qua mũi cọc và phần còn lại được truyền vào đất nhờ ma sát giữa mặt xung quanh cọc và đất bao quanh. Sức chịu tải trọng nén theo phương dọc trục của cọc  ma sát theo kết quả thí nghiệm trong phòng xác định theo công thức:

Qtc =mr . qp . Ap +u . Σmfi . fsi . li

mR, mf – các hệ số điều kiện làm việc của đất ở mũi cọc và ở mặt bên của cọc

qp – cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc, phụ  thuộc vào loại đất và chiều  sâu hạ mũi cọc

u – chu vi tiết diện ngang cọc.

fsi – lực ma sát đơn vị của mỗi lớp đất mà cọc đi qua, phụ thuộc vào trạng thái

và chiều sâu trung bình của mỗi lớp đất

li – chiều dày của lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc

Qtk= Qtc/Ktc = Qtc/1,4

b. Phương pháp xuyên động SPT

Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT (Standard penetration test) được thực hiện bằng ống tách đường kính 5,1cm; dài 45cm; đóng bằng búa rơi tự do nặng 64kg;  chiều cao rơi là 76cm; thực hiện trong lỗ khoan. Khi thí nghiệm, đếm số  búa để đóng cho từng đoạn 15cm ống lún vào đất, 15cm đầu không tính, chỉ dùng giá trị số búa cho 30cm sau gọi là N. N30 được xem là số nhát búa tiêu chuẩn.

Công thức của Meyerhof (1976):

Qu =k1 . N. Fc  +K2 . ΣNitb . fsi . li

Qu – sức chịu tải cọc, đơn vị tính là (kN).

K1 = 400 cho cọc đóng và 120 cho cọc khoan nhồi.

K2 = 2 cho cọc đóng và 1 cho cọc khoan nhồi.

N – số nhát búa SPT trung bình tại mũi cọc tính trong phạm vi 1d  từ mũi cọc  trở xuống và 4d từ mũi cọc đi lên.

Ntbi – số nhát búa SPT trung bình của lớp đất thứ i cọc đi qua

Fc – diện tích tiết diện ngang của cọc li – chiều dày lớp đất thứ i cọc đi qua. u – chu vi thân cọc.

Hệ số an toàn khi tính sức chịu tải cọc theo thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn lấy từ 2,5÷3

c. Tính sức chịu tải của cọc theo phương pháp xuyên tĩnh CPT

Sức chịu tải của cọc theo kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh được tính theo công thức sau

Qu =Qmui + Qms = qp.Fc + u . Σqsi  . li

Trong đó:

Fc – diện tích tiết diện ngang mũi cọc

qp – sức cản phá hoại của đất ở mũi cọc.

qp = Kc.qc

qc – sức cản mũi xuyên trung bình của đất trong phạm vi 3d phía trên mũi cọc và 3d phía dưới mũi cọc.

Kc – hệ số tra bảng phụ thuộc loại đất, loại cọc.

u – chu vi cọc

qci – sức cản mũi xuyên trung bình của lớp đất thứ i.

ai – hệ số phụ thuộc loại đất, trạng thái đất, phương pháp thi công cọc và đặc tính bề mặt thành cọc

qsi = qci/∝i

Sức chịu tải thiết kế của cọc

Qtk  = Qmui/(2->3)+ Qms /(1,5->2)

•  Blogger: Kts. Anh Tuan Nguyen
• Phone/zalo/skype : 0919.547.679
• Email: qa.anhtuan@gmail.com