Tài liệu Thiết kế móng cọc đài thấp

CHƯƠNG V TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG CỌC ĐÀI THẤP I- Một số vấn đề chung về móng sâu : 1. Khái niệm móng sâu: Móng được gọi là móng sâu khi toàn bộ tải trọng của công trình truyền qua móng được gánh đỡ bởi đất nền có khả năng chịu lực nằm sâu dưới mặt đất. Và trong tính toán thì lực dính và lực ma sát xung quanh móng được kể tới trong tính toán. Móng cọc là một loại móng sâu, thường dùng khi tải trọng công trình lớn và/ hoặc lớp đất tốt nằm rất sâu trong lòng đất. Có hai loại cọc phổ biến nhất là cọc tiền chế (chế tạo sẵn) và cọc đổ tại chổ (cọc nhồi). Hình 5.1: Công trình sử dụng móng cọc  Ưu điểm: dùng cho công trình có tải trọng lớn, dùng nơi có địa chất yếu dày và phức tạp  Nhược điểm: thi công phức tạp, đòi hỏi thiết bị thi công hiện đại, đội ngũ công nhân và kỹ sư phải lành nghề, chi phí lớn, thi công ảnh hưởng tới môi trường xung quanh… 2. Các loại móng sâu: Móng sâu có thể phân ra các nhóm sau đây:  Cọc: có thể có nhiều loại, được sử dụng rộng rãi.  Tường trong đất: Hình 5.2: thi công tường trong đất 1|Page Copyrightbachsyntu  Giếng: móng giếng chìm (có 2 loại: móng giếng chìm hơi ép và móng giếng chìm) thường được sử dụng ở những công trình có tải trọng lớn Hình 5.3: Móng giếng chìm hơi ép 3. Phân loại móng cọc: có thể phân loại móng cọc theo các hình thức sau đây: 3.1. Theo phương diện truyền tải: cọc chống, cọc ma sát, cọc ma sát chống 3.2. Theo vị trí của bệ đài: móng cọc đài thấp, móng cọc đài cao Hình 5.4: móng cọc đài cao (b) và đài thấp (a) 3.3. Theo trạng thái chịu lực: cọc chịu nén, cọc chịu kéo, cọc chịu uốn 2|Page Copyrightbachsyntu 3.4. Theo vật liệu: cọc gỗ, cọc thép, cọc BTCT Hình 5.5: cọc ống BTCT và cọc gỗ 3.5. Theo phương pháp chế tạo: cọc chế tạo sẵn, cọc đổ tại chổ (cọc khoan nhồi) Hình 5.6: thi công cọc BTCT đúc sẵn II - Hình 5.7: Lồng thép cọc khoan nhồi Các yêu cầu về cấu tạo của móng cọc : 2.1. Móng Cọc bê tông cốt thép đúc sẵn thi công đóng hoặc ép: a) Đối với cọc:  Bê tông cọc: Những yêu cầu về bê tông cọc được lấy theo các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép hiện hành. Bê tông cọc cần được thiết kế chống được các tác nhân bên ngoài có trong nền đất. 3|Page Copyrightbachsyntu Dựa trên điều kiện làm việc của cọc, mác tối thiểu của bê tông cọc có thể lấy theo bảng 3.1 (TCXD 205 – 1998):  Cốt thép cọc:  Cốt thép cọc phải thỏa mãn các điều kiện quy định về chất lượng cốt thép để có thể chịu được các nội lực phát sinh trong quá trình bốc dỡ, vận chuyển và áp lực kéo của các mô men uốn của công trình bên trên tác dụng vào cọc, cũng cần xét đế trị số ứng suất kéo có thể phát sinh do hiện tượng nâng nền khi đóng các cọc tiếp theo.  Cốt thép chủ yếu cần được kéo dài liên tục theo suốt chiều dài của cọc. Trong trường hợp bắt buộc phải nối cốt thép chủ, mối nối cần phải được tuân thủ quy định về nối thép và bố trí mối nối của các thanh.  Trong trường hợp cần tăng khả năng chịu momen, thép được tăng cường ở phần đầu cọc, như cần bố trí sao cho sự gián đoạn đột ngột của cốt thép không gây ra hiện tượng nứt khi cọc chịu tác động xung trong quá trình đóng cọc.  Cốt thép cần được xác định theo tính toán, hàm lượng thép không được nhỏ hơn 0.8%, đường kính không nhỏ hơn 14mm. Đối với những trường hợp sau, nhất là các cọc cho nhà cao tầng , hàm lượng cố thép dọc có thể nâng lên 1 – 1.2%:  Mũi cọc xuyên qua lớp đất cứng  Độ mãnh của cọc L/d > 60  Sức chịu tải thiết kế của cọc đơn khá lớn mà số cọc của 1 đài ít hơn 3 cây.  Cốt thép đai có vai trò đặc biệt quan trọng để chịu ứng suất nảy sinh trong quá trình đóng cọc. Cốt đai có dạng móc, đai kín hoặc xoắn. Trừ trường hợp có sử dụng mối nối đặc biệt hoặc mặt bích bao quanh đầu cọc mà có thể phân bố được ứng suất gây ra trong quá trình đóng cọc, trong khoảng cách bằng 3 lần cạnh nhỏ của cọc tại hai đầu cọc, hàm lượng cốt đai không được nhỏ hơn 0.6% của thể tích vùng nêu trên.  Trong phần thân cọc, cốt đai có tổng tiết diện không nhỏ hơn 0.2% và được bố trí với khoảng cách không lớn hơn bề rộng tiết diện cọc. Sự thay đổi các vùng có khoảng cách các đai cốt khác nhau không nên quá đột ngột.  Thép gia cường đầu cọc: thông thường để đầu cọc không bị bể khi đóng hoặc ép cọc thì nên dùng lưới thép ϕ6a50 để gia cường đầu cọc (thường bố trí 4 lớp).  Mũi cọc: 4|Page Copyrightbachsyntu Mũi cọc có thể là mặt phẳng hay nhọn, trong trường hợp phải đóng xuyên qua các lớp đất sét lẫn cuội sỏi hoặc các loại đất nền khác có thể phá Ñai Þ6 Þ30 hoại phần bê tông nên mũi cọc cần thiết làm bằng thép hoặc gang đúc. Trong nền đất sét đồng nhất mũi cọc không nhất thiết phải nhọn. Các thép dọc được uốn xuống để hàn chụm vào một thanh thép dẫn hướng có đường kính ϕ = 25 – 35mm bằng thép loại AII, AIII. Chiều dài thanh thép dẫn hướng có đường kính 2 – 3d (d – đường kính hoặc cạnh của cọc) Hình 5.8: Chi tiết mũi cọc Cốt thép đai mũi cọc thông thường có ϕ = 6 – 8 (cọc to có thể dùng ϕ10) là loại thép AI, cốt đai thường được xoắn ôm cốt dọc chủ (hình 2.9). Nếu cọc có mũi đóng vào đá thì phải cấu tạo bằng thép rất khỏe.  Nối cọc: Trên một cây cọc không nên có quá 2 mối nối (trừ trường hợp cọc thi công bằng phương pháp ép); khi cọc có trên hai mối nối phải tăng hệ số an toàn đối với sức chịu tải cọc. Nói chung mối nối cọc nên thực hiện bằng phương pháp hàn, cần có biện pháp bảo vệ mối nối trong các lớp đất có tác nhân ăn mòn. Hình 5.9: thi công nối cọc BTCT Hình 5.10: chi tiết mũi cọc và lưới cốt thép đầu cọc 5|Page Copyrightbachsyntu  Cắt đầu cọc: Trong trường hợp cọc không đóng đến độ sâu thiết kế nhưng đã đủ sức chịu tải, đầu cọc được cắt đến cao độ sao cho phần bê tông cọc nằm trong đài đảm bảo từ 5 – 10cm. Phần cốt thép nằm trong đài được thõa mãn theo yêu cầu của thiết kế (Lneo >=30ϕ, ϕ là đường kính cốt thép dọc trong cọc). Khi cắt đầu cọc phải đảm bảo cho bê tông cọc không bị nứt, nếu bị nứt cần đục bỏ phần nứt và vá lại bằng bê tông mới.  Kéo dài cọc: Trong trường hợp phải kéo dài cọc mà đầu cọc không được thiết kế đặc biệt thì phải đập bỏ một phần bê tông đầu cọc không ít hơn 200mm và phải tránh làm hỏng bê tông cọc. Thép chủ được hàn theo đúng quy phạm về hàn cốt thép. Khi không có máy hàn có thể dùng mối nối buộc với chiều dài đoạn nối buộc không nhỏ hơn 40 lần đường kính cốt thép. b) Đối với đài cọc:  Đài cọc: thường được làm bằng BTCT với bê tông cấp B > 20, được thiết kế như cấu kiện dưới tác dụng của tải trọng công trình và phản lực của cọc. Tùy theo cách liên kết giữa các đài cọc, có thể xem đài cọc làm việc như hệ các kết cấu độc lập, hệ kết cấu phẳng hoặc hệ kết cấu không gian.  Liên kết cọc và đài: Cọc có thể liên kết với đài dưới dạng khớp hoặc ngàm.  Trong trường hợp liên kết khớp, cọc cần được cắm vào đài với chiều sâu 5 – 10cm. Không bắt buộc phải kéo dài cốt thép cọc vào đài.  Trong trường hợp liên kết ngàm, thì chiều dài ngàm cọc hoặc cốt thép cọc kéo dài trong đài lấy theo yêu cầu của tiêu chuẩn thiết kế kết cấu BTCT. Trong trường hợp cọc bê tông ứng suất trước, không được dùng cốt thép kéo căng của cọc để ngàm vào đài mà phải cấu tạo hệ cốt thép riêng. Khi cọc được liên kết ngàm với đài, cần kết đến giá trị momen phát sinh tại liên kết. Hình 5.11: Cấu tạo đài cọc  Khoảng cách cọc trong đài: khoảng cách cọc trong đài có thể được xác định theo điều kiện sau:  Phương pháp thi công (cọc đóng hay cọc nhồi)  Khả năng chịu tải của nhóm cọc Thông thường, khoảng cách giữa hai cọc liền kề được lấy như sau:  Cọc ma sát không nhỏ hơn 3d  Cọc chống không nhỏ hơn 2d 6|Page Copyrightbachsyntu  Cọc có mở rộng đáy, không nhỏ hơn 1.5D hoặc D + 1m (khi D > 2m, D là đường kính mở rộng đáy). Hình 5.12: Mặt bằng bố trí cọc  Nguyên tắc bố trí cọc trong đài:  Thông thường các cọc bố trí theo dãy, theo hàng hoặc theo lưới hình tam giác.  Khoảng cách giữa các cọc cần bố trí từ 2d – 6d tùy theo loại cọc, nếu bố trí trong khoảng này thì cọc đảm bảo sức chịu tải và các cọc làm việc theo nhóm.  Để ít ảnh hưởng tới sức chịu tải của cọc (do cọc làm việc theo nhóm) thì nên bố trí cọc tối thiểu là 3d. 7|Page Copyrightbachsyntu  Khi cọc bố trí > 6d thì ảnh hưởng lẫn nhau giữa các cọc có thể bỏ qua, khi đó xem cọc làm việc riêng lẻ.  Khi tải đứng lệch tâm hoặc kích thước đài lớn có thể bố trí sao cho phản lực đầu cọc tương đối bằng nhau.  Khoảng cach từ mép ngoài của cọc đến mép ngoài của đài nền từ d/3 – d/2  Nên bố trí cọc sao cho tâm cột trùng với tâm của nhóm cọc. 2.1. Móng cọc khoan nhồi: a) Đối với cọc: Cọc nhồi là loại cọc được thi công tạo lỗ trước trong đất, sau đó lỗ được lấp đầy bằng bê tông hoặc không có cốt thép. Vệc tạo lỗ được thực hiện bằng phương pháp khoan, đóng ống hay bằng các phương pháp đào khác. Cọc nhồi có đường kính bằng hoặc nhỏ hơn 60cm được gọi là cọc nhồi có đường kính nhỏ, ngược lại gọi là cọc nhồi có đường kính lớn. Người thiết kế hoặc thi công cần có hiểu biết đầy đủ về điều kiện đất nền cũng như các đặc điểm về công nghệ dự định thực hiện để đảm bảo các quy định về chất lượng cọc.  Bê tông cọc: Bê tông dùng trong cọc khoan nhồi là loại bê tông thông thường. Ngoài các điều kiện về cường độ, bê tông phải có độ sụt lớn để đảm bảo tính liên tục của cọc. Độ sụt của bê tông được nêu trong bảng 3.2 (TCXD 205 – 1998). Mác bê tông sử dụng cho cọc khoan nhồi nói chung không nhỏ hơn 20Mpa.  Cốt thép cọc: Cốt thép trong cọc khoan nhồi xác định theo tính toán, đồng thời phải thõa mãn một số yêu cầu về cấu tạo như sau:  Trong trường hợp cọc nhồi chịu kéo, cốt thép cọc cần bố trí suốt theo chiều dài cọc. Khi cốt thép dọc được nối cần phải hàn theo đúng yêu cầu chịu lực. Khi lực nhổ là nhỏ, cốt thép dọc được bố trí đến độ sâu cần thiết để lực kéo được triệt tiêu hoàn toàn thông qua ma sát cọc.  Đối với cọc chịu nén dọc trục, hàm lương cốt thép không nên nhỏ hơn 0.2 – 0.4%. Đường kính cốt thép không nhỏ hơn 10mm và bố trí đều theo chu vi cọc. đối với cọc chịu tải trọng ngang, hàm lượng cốt thép không nhỏ hơn 0.4 – 0.65%  Cốt đai cọc khoan nhồi thường làm bằng ϕ6 – ϕ10, khoảng cách 200 – 300mm. Có thể dùng đai hàn vòng đơn hoặc đai xoắn ốc chưa liên tục. Nếu chiều dài lồng thép dài hơn 4m, để tăng độ cứng của lồng thì bổ sung théo đai ϕ12 cách nhau 2m, đồng thời các cốt đai này dùng để gắn các miếng kê tạo lớp bảo vệ cốt thép.  Chiều dày lớp bảo vệ cốt thép dọc cọc khoan nhồi không nhỏ hơn 5cm. 8|Page Copyrightbachsyntu A COÏC 40x40cm,L=12m ÑOAÏN -II & III B 4 Löôùi theùp Þ6 (1 löôùi theùp loaïi 2) (+ 3 löôùi theùp loaïi 1) Baùt haøn noái coïc khoâng coù baùt ) Moùc caåu Ñai Þ6 12 (ñoát cuoái ñaàu naøy- Moùc caåu 8 Þ20 Þ25 Ñai Þ6 Þ25 4 Þ20 Vaùt goùc 2x2cm 4 Þ20 @K.Boá trí theùp ñai A COÏC 40x40cm,L=12m ÑOAÏN - I B 4 Löôùi theùp Þ6 (1 löôùi theùp loaïi 2) (+ 3 löôùi theùp loaïi 1) Moùc caåu B Ñai Þ6 C Moùc caåu 8 Þ20 Þ25 B Ñai Þ6 Ñai Þ6 Þ25 Þ30 4 Þ20 4 Þ20 @K.Boá trí theùp ñai C MAËT CAÉT A - A B-B THEÙP BAÛN NOÁI COÏC C-C MUÕI COÏC (Ñoát 1: muõi nhoïn 40x40cm,L:12m) 1-1 1 Baùt haøn noái coïc Haøn d=10 776x150x12 UOÁN CHÖÕ L 2x2Þ20(bìa) +1Þ20(giöõa) hoaëc (1a) 2 Þ20 hoaëc (1a) 2x2Þ20(bìa) +1Þ20(giöõa) hoaëc (1a) 8 Þ20 NEO Þ16 Þ32 NEO Þ16 HOÄP NOÁI COÏC 830 x 1000 x 10 D COÏC BTCT 40x40cm XEM CHI TIEÁT-1 CHI TIEÁT - 2 TAÁM NGAÊN ? 410x410x10 LOÅ QUAN SAÙT ( 4 maët ) 3 Þ6 AI 06 850 5.10 58 350 20.30 Þ25 AI 02 1847 3.69 4a Þ20 AII 08 350 2.80 5 776x150x12 02 0.116m² 5a Þ16 AI 04 1370 5.48 6 Þ6 AI 01 5600 5.60 7 Þ30 AII 01 700 0.70 3a 90 65 65 340 350 350 157 395 Þ6 AI 4 340 340 0 23 250 2a 106.05 250 150.49 1050 200 350 250 0.233m² 375 (Xem hình veõ) 700 830x1000x10 CT.LÖÔÙI THEÙP ÑAÀU COÏC THEÙP GOÙC GIA CÖÔØNG 150x50x10 LOAÏI 1 Moùc caåu Þ25 2x 8 Þ6 @.50,L=350 LOAÏI 2 THEÙP XOAÉN COÏC ÑAÀU NHOÏN 4 Þ20 L:350 SÔ ÑOÀ UOÂN THEÙP (mm) Toång coäng (m) 08 11900 95.20 2 Þ6 AI 100 1490 149.00 2a Þ6 AI 100 1050 105.00 3 Þ6 AI 12 850 10.20 3a Þ6 AI 106 350 37.10 4 Þ25 AI 02 1847 3.69 4a Þ20 AII 08 350 2.80 5 776x150x12 04 0.116m² 5a Þ16 AI 08 1370 11900 0 23 340 65 350 350 157 0.466M² 10.96 T.coäng BT T.coäng T.coäng Soá theùp M300 L haøn L haøn löôïng troøn 6mm 10mm CAÁU KIEÄN Þ6 Kg Kg ÑOÁT MUÕI (Ñoaïn I) 63.83 8.65 ÑOÁT GIÖÕA (Ñoaïn II) 66.89 17.30 241.67 14.22 43.90 346.39 1.92 ÑOÁT CUOÁI (Ñoaïn III) 66.89 21.95 337.74 1.92 8.65 Þ20 Þ25 Kg Kg 251.13 14.22 Þ30 Kg 10 Kg 3.88 12 Kg Kg M3 21.95 344.11 1.96 247.98 14.22 HOÄP NOÁI COÏC (cho 1 vò trí noái) 200 250 350 375 Þ16 65 340 Þ20 AII 250 1 Thanh (mm) 1 830x1000x10 COÁT THEÙP CAÅU COÏC LÖÔÏNG 250 (mm) 395 150x50x10 CHIEÀU DAØI SOÁ Þ DANH SOÁ 120 120 830x1000x10 THEÙP 1490 101 0 23 ÑÖÔØNG HAØN DAØY 10 mm ( 2 maët) D-D LOÅ QUAN SAÙT ( 4 maët ) 99.04 101 Þ6 AI 60 ÑÖÔØNG HAØN  ÑÖÔØNG HAØN  ( 2 maët ) XEM CHI TIEÁT-2 410x410x10 VAÙT CAÏNH 10Cm BAÙT HAØN NOÁI COÏC THEÙP 12380 Þ6 AI KHOAÛNG TROÁNG HAØN GOÙC 10mm THEÙP 410x410x10 VAÙT 4 GOÙC 08 2 260 D 11950 120 120 ÑÖÔØNG HAØN  SÔ ÑOÀ UOÂN THEÙP (mm) Toång coäng (m) 60 ÑÖÔØNG HAØN 10mm ( 2 maët) 1 Thanh (mm) 260 THEÙP GIA CÖÔØNG 150x50x10 (mm) Þ20 AII 1a 830x1000x10 410x410x10 CHIEÀU DAØI SOÁ LÖÔÏNG Þ DANH SOÁ 0 23 BAÙT HAØN NOÁI COÏC COÏC BTCT 40x40 Ñoaïn I 1 CHI TIEÁT - 1 COÏC BTCT 40x40cm COÏC BTCT 40x40 Ñoaïn II HAØN SUOÁT DAØY 10 mm 776x150x12 UOÁN CHÖÕ L Ñai Þ6 Ñai Þ6 M M 0.72 2.30 146.65 Ñoát 4.60 2.30 9.04 THUYEÁT MINH : - Coïc BTCT 40x40cm thieát keá beâ toâng caáp 300, coát theùp loaïi AI-CT3; AII-CT5 - Yeâu caàu caùc ñôn vò thi coâng aùp duïng caùc bieän phaùp choáng co ruùt moái haøn ñeå ñaûm baûo chaát löôïng coâng trình. - Coïc phaûi thöû ñoäng taïi moá hoaëc truï ñeå xaùc ñònh söùc chòu taûi cuûa coïc. - Caùc coát theùp chuû ñöôïc haøn noái ñoái ñaàu , taïi moãi maët caét khoâng quaù 2 caây ñöôïc noái. 2x 5 Þ6 L=350 9|Page - Tröôùc khi gia coâng hoäp noái, caàn phaûi kieåm tra kích thöôùc cuï theå cuûa coïc ñeå gia coâng cho phuø hôïp. - Kích thöôùc trong baûn veõ tröø tröôøng hôïp ghi cuï theå, ñeàu tính baèng milimeùt. 2x 3 Þ6 @.100,L=850 Copyrightbachsyntu b) Đối với đài cọc: Yêu cầu cấu tạo về bê tông, cốt thép và cách bố trí cọc trong đài hoàn toàn giống với yêu cầu của đài cọc trong móng cọc đóng. Sức chịu tải của cọc đơn : III - 3.1. Sức chịu tải cọc theo độ bền của vật liệu làm cọc (Pvl): 3.2.1. Sức chịu tải của cọc BTCT tiết diện đặc, hình vuông, chịu nén: Tính toán theo công thức: Pvl  .Rb .Fb  Ra .Fa  (5-1) Trong đó: Fb – diện tích tiết diện ngang của bê tông cọc Rb – cường độ tính toán của bê tông khi nén mẫu hình trụ Ra – cường độ tính toán của cốt thép Fa – diện tích tiết diện ngang của cốt thép cọc φ – hệ số uốn dọc của cọc, thông thường lấy bằng 1, trừ trường hợp cọc xuyên qua các tầng đất yếu (than bùn, bùn, sét yếu) lúc đó φ lấy theo bảng 3.1 sau: Bảng 3.1: Hệ số uốn dọc của cọc Ltt/b 14 16 18 20 22 24 26 28 30 Ltt/d 12.1 13.9 15.6 17.3 19.1 20.8 22 24.3 26 φ 0.93 0.89 0.85 0.81 0.77 0.73 0.66 0.64 0.59 Trong đó: Ltt – chiều dài tính toán của cọc, không kể phần cọc nằm trong các lớp đất yếu bên trên b, d – chiều rộng cạnh cọc hoặc đường kính cọc 3.2.2. Sức chịu tải của cọc ống BTCT, chịu nén:  Khi tỷ số giữa chiều dài tính toán và đường kính ngoài của cọc Ltt/d  12: Tính toán theo công thức: Pvl  .Rb .Fb  Ra .Fa  2.5Rax .Fax  (5-2) Trong đó: Fb – diện tích tiết diện ngang của lõi bê tông (phần bê tông nằm trong cốt đai) Rax – cường độ tính toán của cốt thép đai  .Dn .Fx Fax – diện tích quy đổi của cốt thép đai: Fax  (5-3) tx Với: Dn – đường kính vòng thép đai 10 | P a g e Copyrightbachsyntu Fx – diện tích tiết diện cốt thép đai tx – khoảng cách giữa các vòng đai  Khi tỷ số Ltt / d > 12 thì không kể đến cốt thép đai xoắn và sức chịu tải của cọc được xác đinh theo công thức (5-1). 3.2.3. Sức chịu tải của cọc nhồi, chịu nén: Tính theo công thức: Pvl  .m1.m2 .Rb .Fb  Ra .Fa  (5-4) Trong đó: φ, Rb, Fb, Ra, Fa – giống với công thức (5-1). m1 – hệ số điều kiện làm việc, đối với cọc được đổ bê tông bằng ống dịch chuyển thẳng đứng tremie thì m1 = 0.85 m2 – hệ số điều kiện làm việc có kể đến phương pháp thi công.  Khi thi công trong đất sét dẻo, dẻo cứng, khoan và nhồi bê tông không cần ống vách, đồng thời mực nước ngầm nằm thấp hơn mũi cọc thì m2 = 1.  Khi thi công có dùng ống vách nhưng mực nước ngầm không xuất hiện trong lỗ khoan khi nhồi bê tông thì m2 = 0.9  Khi thi công cần dùng ống vách và đổ bê tông trong dung dịch huyền phù (bentonite) thì m2 = 0.7 3.2. Sức chịu tải cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền (Pđn): 3.2.1. Sức chịu tải của cọc theo các kết quả của thí nghiệm trong phòng: a. Sức chịu tải của cọc đơn, theo đất nền: Được tính theo công thức: Pđn  Qa  Qtc k tc (5-5) Trong đó: Pđn – sức chịu tải cho phép tính toán của cọc theo đất nền. Qtc – sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc đơn ktc – hệ số an toàn, được lấy như sau:  Theo phương pháp xác định sức chịu tải cọc:  Nếu sức chịu tải xác định bằng nén tĩnh cọc tại hiện trường, ktc = 1.2  Nếu sức chịu tải xác định theo kết quả thử động cọc có kể đến biến dạng đàn hồi của đất hoặc theo kết quả thử đất tại hiện trường bằng cọc mẫu, ktc = 1.25  Nếu sức chịu tải xác định bằng tính toán, kể cả theo kết quả thử động cọc mà không kể đến biến dạng đàn hồi của đất, ktc = 1.4  Đối với mố cầu đài thấp, cọc ma sát, cọc chống, ktc = 1.4 11 | P a g e Copyrightbachsyntu  Đối với móng cọc đài cao, khi cọc chống chỉ chịu tác dụng thẳng đứng, không phụ thuộc vào số lượng cọc trong móng, ktc = 1.25  Theo số lượng cọc trong móng: Đối với móng cọc đài cao hoặc đài thấp mà đáy của nó nằm trên đất có tính nén lún lớn và đối với cọc ma sát chịu tải trọng nén, cũng như đối với bất kỳ loại đài cọc nào mà cọc treo, cọc chống chịu tải trọng nhổ thì tùy thuộc vào số lượng cọc trong móng: Bảng 5.2: Bảng xác định hệ số ktc Số cọc trong móng ktc > 21 cọc 1.4 (1.25) 11 – 20 cọc 1.55 (1.4) 6 – 10 cọc 1.65 (1.5) 1 – 5 cọc 1.75 (1.6) Chú ý: số trong ngoặc đơn là trị số ktc khi sức chịu tải của cọc đơn được xác định từ kết quả nén tĩnh cọc tại hiện trường. Chú thích:  Nếu việc tính toán móng cọc có kể đến tải trọng gió và tải trọng cầu trục thì được phép tăng tải trọng tính toán trên các cọc biên lên 20% (trừ móng trụ đường dây tải điện)  Đối với móng chỉ có cọc đóng, mang tải trên 60T (600kN) hoặc một cọc nhồi mang tải trọng 250T (2500kN) thì:  Ktc = 1.4 – nếu SCT xác định theo thử tĩnh cọc  Ktc = 1.6 – nếu SCT xác định theo các phương pháp khác  Ktc = 1 – đối với móng bè cọc của công trình có độ cứng lớn và SCT xác định theo thử tĩnh cọc.  Xác định sức chịu tải tiêu chuẩn theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền: Sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc ma sát thi công bằng phương pháp đóng có bề rộng tiết diện đến 0.8m, chịu tải trọng nén, được xác định theo công thức: Qtc  m.(mR .q p . Ap  u  m f . f si .li ) (5-6) Trong đó: qp – sức chịu tải ở mũi cọc, lấy theo bảng 5.3 fs – sức chịu tải ở mặt bên cọc, lấy theo bảng 5.4 m – hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, lấy bằng 1 12 | P a g e Copyrightbachsyntu mf, mR – các hệ số điều kiện làm việc của đất ở mũi cọc và ở mặt xung quanh cọc có kể đến phương pháp hạ cọc, lấy theo bảng 5.5 Ap – diện tích tiết diện đầu cọc U – chu vi thân cọc Trong công thức (5-5) việc lấy tổng cường độ chịu tải của đất phải được tiến hành trên tất cả các lớp đất mà cọc xuyên qua. Trong trường hợp khi san nền cần gạt bỏ hoặc có thể bị xói trôi đất đi, phải tiến hành lấy tổng sức chống tính toán của tất cả các lớp đất nằm lần lượt bên dưới mức san nền (gọt bỏ hoặc dưới cốt xói lở cục bộ khi lũ). Bảng 5.3: Sức chống của đất ở mũi cọc Bảng 5.4: Ma sát bên fs 13 | P a g e Copyrightbachsyntu Chú thích:  Trong trường hợp khi mà ở bảng 5.3 các giá trị số của qp trình bày ở dạng phân số, thì tử số là của cát, còn ở mẫu số là của đất sét.  Trong bảng 5.4 và 5.3 độ sâu của mũi cọc là độ sâu trung bình của lớp đất khi san nền bằng phương pháp gọt bỏ hoặc đắp dày đến 3m thì nên lấy từ mức địa hình tự nhiên. Còn khi gọt bỏ hoặc đắp thêm dày 3 – 10m thì lấy cốt quy ước thì lấy cao hơn phần bị gọt 3m hoặc thấp hơn mức đắp 3m. Độ sâu hạ cọc trong các lớp đất ở vùng có dòng chảy của nước nên lưu ý đến khả năng chúng bị chống xói trôi ở trên mức lũ tính toán. Khi thiết kế cọc cho các đường vượt qua hào rãnh thì chiều sâu mũi cọc ở bảng 5.3 nên lấy từ cốt địa hình tự nhiên ngay tại vị trí đáy móng công trình.  Đối với các giá trị trung gian của độ sâu và chỉ số độ sệt IL thì xác định qp, fs theo phương pháp nội suy.  Cho phép sử dụng các giá trị sức chống tính toán qp theo bảng 5.3 với điều kiện độ chôn sâu của cọc trong đất không bị xói trôi hoặc gọt bỏ không nhỏ hơn:  Đối với công trình thủy lợi: 4m  Đối với nhà và công trình khác: 3m  Khi xác định ma sát bên fs theo bảng 5.4, đất nền được chia thành các lớp nhỏ đồng nhất với chiều dày không nhỏ hơn 2m.  Ma sát bên tính toán fs của đất cát chặt nên tăng thêm 30% so với giá trị đã trình bày trong bảng.  Xác định sức chịu tải tiêu chuẩn chống nhổ của cọc đóng: Khi nhà cao tầng chịu lực ngang của gió và động đất cần kiểm tra khả năng chống nhổ của cọc, xác định theo công thức sau: Qtcnh  m.u  m f . f si .li (5-7) Trong đó: u, mf, fi, li – ký hiệu giống công thức (5-6) m – hệ số điều kiện làm việc, m = 0.8 14 | P a g e Copyrightbachsyntu Bảng 5.5: Các hệ số mR, mf Chú ý: hệ số mf, mR ở bảng trên đối với đất sét có độ sệt 0.5 > IL > 0 được xác định bằng cách nội suy.  Sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc nhồi, chịu nén đúng tâm: Sức chịu tải của cọc nhồi có và không có và không có mở rộng đáy được xác định theo công thức sau: 15 | P a g e Copyrightbachsyntu Qtc  m.(mR .q p . Ap  u  m f . f si .li ) (5-8) Trong đó: m – hệ số điều kiện làm việc:  m = 0.8 – nếu đầu cọc tựa lên trên đất sét có độ bão hòa G (Sr) < 0.85  m = 1 – cho các trường hợp khác. mR – hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc.  mR = 1.3 – khi cọc có mở rộng đáy bằng phương pháp nổ mìn  mR = 0.9 – khi thi công cọc có mở rộng đáy bằng phương pháp đổ bê tông dưới nước  mR = 1 – cho các trường hợp khác Ap – diện tích mũi cọc (m2), lấy như sau:  Đối với cọc nhồi không mở rộng đáy, lấy bằng diện tích tiết diện ngang.  Đối với cọc nhồi có mở rộng đáy, lấy bằng diện tích tiết diện ngang của phần mở rộng có đường kính lớn nhất.  Đối với cọc ống nhồi bê tông độn ruột, lấy bằng diện tích tiết diện ngang của ống kể cả thành.  Đối với cọc ống không nhồi ruột, lấy bằng diện tích tiết diện ngang của thành ống. fi – hệ số ma sát của lớp đất i ở mặt bên của thân cọc (T/m2), lấy theo bảng 5.4 mf – hệ số điều kiện làm việc của đất ở mặt bên cọc, phụ thuộc vào phương pháp khoan tạo lỗ cọc, lấy theo bảng 5.6 Bảng 5.6: Hệ số mf 16 | P a g e Copyrightbachsyntu qp – cường độ chịu tải của đất ở đầu mũi cọc, được tính như sau:  Đất sỏi lẫn cát và cát: q p  0.75  1' .d p . Ak0   . 1.L.Bk0  - cho cọc khoan nhồi và cọc ống lấy nhân đất q p   . 1' .d p . Ak0   . 1 .L.Bk0  - cho cọc ống còn giữ nguyên nhân đất Trong đó:  1' - trọng lượng riêng đất dưới mũi cọc có kể đến đẩy nổi khi đất nằm dưới mực nước ngầm.  1 - trọng lượng riêng đất nằm trên mũi cọc có kể đến đẩy nổi khi đất nằm dưới mực nước ngầm. L – chiều dài cọc dp – đường kính của cọc nhồi hoặc của đáy cọc (nếu có mở rộng đáy cọc)  , Ak0 , , Bk0 - các hệ số không thứ nguyên được lấy theo bảng 5.7  Với đất sét: Mũi cọc hạ vào đất sét, trong trường hợp cọc nhồi có hoặc không có mở rộng đáy, cọc ống có lấy lõi đất ra (có lấy 1 phần hoặc lấy hết) rồi nhồi bê tông vào ruột ống và cọc trụ thì qp được tra bảng 5.8 Bảng 5.7: Các hệ số không thứ nguyên 17 | P a g e Copyrightbachsyntu Bảng 5.8: Trị số qp (Bảng A7 TCXD 205-1998)  Sức chịu tải tiêu chuẩn chống nhổ của cọc nhồi: Tính theo công thức: Qtcnh  m.u. m f . f i .li  w Trong đó: m – hệ số điều kiện làm việc, m = 0.8 u, mf, fi, li – ký hiệu giống công thức (5-6) w – trọng lượng cọc, tính bằng Tấn. 3.2.2. Sức chịu tải của cọc theo các kết quả của thí nghiệm xuyên ngoài hiện trường:  Sức chịu tải của cọc theo kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh (CPT):  Sức chịu tải cực hạn của một cọc: Qu = Q s + Qp  Sức kháng cực hạn ở mũi cọc (Qp): Qp = Ap . qp 18 | P a g e Copyrightbachsyntu Giá trị qp tính theo công thức: q p  K c .qc Trong đó: Kc – hệ số mang tải, lấy theo bảng 5.9 qc - sức chống xuyên trung bình lấy trong khoảng 3d phía trên và 3d phía dưới mũi cọc.  Sức kháng cực hạn ở mặt bên cọc (Qs): Qs  u. li . f si Trong đó: u – chu vi tiết diện cọc li – chiều dài cọc trong lớp đất thứ i fsi – ma sát bên đơn vị của lớp đất thứ i và được xác định theo sức chống xuyên đầu mũi qc ở cùng độ sâu theo công thức: f si  qci i Trong đó: αi – hệ số, lấy theo bảng 5.9 Bảng 5.9: Hệ số Kc, α Chú thích: (*) Cần hết sức thận trọng khi lấy giá trị ma sát bên của cọc trong đất sét mềm và bùn vì khi tác dụng một tải trọng nhỏ lên nó hoặc ngay cả với trọng lượng bản thân, cũng làm cho loại đất này lún và gây ra ma sát âm. (**) Các giá trị trong ngoặc sử dụng khi: 19 | P a g e Copyrightbachsyntu  Đối với cọc nhồi, thành hố được giữ tốt, khi thi công không gây phá hoại thành hố và bê tông cọc đạt chất lượng cao  Đối với cọc đóng có tác dụng làm chặt đất khi đóng cọc (***) giá trị sức chống xuyên nêu ở bảng 5.9 tương ứng với mũi côn đơn giản (đường kính mũi 35.7mm, góc mũi côn bằng 600)  Sức chịu tải cho phép của một cọc: Qa  Qu Fs Trong đó: Fs – là hệ số an toàn, Fs = 2 – 3  Sức chịu tải của cọc theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT): Sức chịu tải cực hạn của cọc trong đất rời được tính toán theo công thức của Meyerhof (1956) ,được tính theo công thức: Qu = K1.N.Ap + K2.Ntb.As Trong đó: N – chỉ số SPT trung bình của cọc trong khoảng 1d dưới mũi cọc và 4d trên mũi cọc Ap – diện tích tiết diện mũi, m2 Ntb – chỉ số SPT trung bình dọc theo thân cọc trong phạm vi lớp đất rời. As – diện tích mặt bên cọc trong phạm vi lớp đất rời, m2 K1 – hệ số, lấy bằng 400 cho cọc đóng và bằng 120 cho cọc nhồi, (kN/m2) K2 – hệ số = 2 (cho cọc đóng, ép), 1 (cho cọc nhồi), (kN/m2)  Sức chịu tải cho phép của một cọc: Qa  Qu Fs Trong đó: Fs – là hệ số an toàn, Fs = 2,5 – 3  Sức chịu tải của cọc theo công thức của Nhật Bản: Được tính theo công thức: Qa  1  .N a .Ap  0.2 N s Ls  C.Lc . .d  3 Trong đó: Na – chỉ số SPT của đất dưới mũi cọc Ns – chỉ số SPT của lớp cát bên thân cọc Ls – chiều dài đoạn cọc nằm trong đất cát, m Lc – chiều dài đoạn cọc nằm trong đất sét, m 20 | P a g e Copyrightbachsyntu