CÁCH bố TRÍ THÉP cọc CHO BTCT đúc sẵn

Cách bố trí thép cho cọc BTCT đúc sẵn
Khi thiết kế công trình cầu có cọc BTCT đúc sẵn , KS thiết kế phải tính cọc theo các nội
dung sau :

1- Tính cọc theo vận chuyển và treo cọc lên giá búa
2- Tính cọc khi đóng hoặc ép cọc ( Chỉ tính phần Bêtông, không tính cốt thép tham
gia)
3- Tính cọc theo điều kiện vật liệu chế tạo cọc( có cốt thép tham gia)
4- Tính cọc theo các tổ hợp tải trọng( tĩnh , hoạt tải, động đất..v,v) :
5- Tính cọc theo điều kiện khai thác sử dụng (0.33f'c*Ac, Lu ý giá trị này tính theo
TCXD 205-98, TCVN10304:2014 không đề cập đến điều này)
6- Tính sức chịu tải của cọc theo đất nền
Theo 22TCN 272-05 (5.13.4.3.2) : Ct thộp dc ca cc khụng ớt hn 4 thanh t theo cỏc
khong cỏch u n xung quanh chu vi cc, din tớch ct thộp khụng c nh hn 1.5%
din tớch mt ct ngang ton b o bờn trờn im thon
Điều 5.13.4.3.1 ( 22TCN 272-05 ) :Cọc BTCT có tiết diện không nhỏ hơn (300*300)mm( nếu dùng
cọc vuông, nh vậy trong cầu không bố trí cọc nhỏ hơn 300mm)

Nh vậy diện tích thép tối thiểu theo quy định các tiết diện cọc nh sau :
Cọc (300*300) Ast=1.5%*300*300= 1350 mm2( tơng đơng 5.3 thanh 18
,hoặc)
Cọc (350*350) Ast=1.5%*350*350= 1837.5 mm2( tơng đơng 7.22 thanh 18)
Cọc (400*400) Ast=1.5%*400*400= 2400 mm2( tơng đơng 9.43 thanh 18, 7.64
thanh 20)
Bng tớnh din tớch thộp ti thiu cho cc

Trên cơ sở diện tích thép tối thiểu, chọn số lợng , đờng kính lớn hơn điều kiện tối
thiểu để kiểm toán các điều kiện khác ở phía duới.
1- Đối với cầu nhỏ, trung:
1.1 - Nếu cọc mố , trụ chỉ bố trí 1đoạn L<=12m thì thép chủ của cọc phải chọn
trên cơ sở tính toán các nội dung sau :

* Tính cọc theo vận chuyển và treo cọc lên giá búa ,Theo nội dung này phải bố trí
thép tối thiểu nh quy định (5.13.4.3.2)
+ Cọc (300*300) f'c=25Mpa, fy=300 Mpa thờng bố trí (6-8) thanh 18 là đạt
yêu cầu tối thiểu , nhng thờng thì bố trí 8 thanh 18 theo 2 cạnh giống nhau tránh
nhầm lẫn khi thi công:


2
. S¬ ®å tÝnh to¸n cäc khi cÈu l¾p
2
. S¬ ®å tÝnh to¸n cäc khi vËn chuyÓn
1
.




T¬ng tù víi cäc 350*350 , kÕt qu¶ tÝnh nh sau:
+ Cäc (350*350) f'c=25Mpa, fy=300Mpa thêng bè trÝ 8 thanh φ18 lµ ®ñ



T¬ng tù víi cäc 400*400 , kÕt qu¶ tÝnh nh sau:
+ Cäc (400*400) f'c=25Mpa, fy=300Mpa thêng bè trÝ 8 thanh φ20 lµ ®ñ



Ghi chú : Lớp bảo vệ cốt thép chủ lấy thống nhất cho các tiết diện cọc là50mm
* Tính cọc khi đóng hoặc ép cọc:
+ Cọc (300*300) có f'c=25 Mpa, fy=300 Mpa, khi bố trí 8 thanh 18 thì Lực

đóng cọc( ép cọc) tối đa đối ở trên đầu cọc : 191.2 tấn,, lu ý phải kiểm toán thêm
ứng suất kéo khi đóng cọc


+ Cọc (350*350) có f'c=25 Mpa, fy=300 Mpa, khi bố trí 8 thanh 18 thì Lực
đóng cọc( ép cọc) tối đa đối ở trên đầu cọc không đuợc vuợt qua sức kháng tính toán
của cọc =260.3 tấn , lu ý phải kiểm toán thêm ứng suất kéo khi đóng cọc

+ Cọc (400*400) có f'c=25 Mpa, fy=300 Mpa, khi bố trí 8 thanh 20 thì Lực
đóng cọc( ép cọc) tối đa đối ở trên đầu cọc không đuợc vuợt qua sức kháng tính toán
của cọc :340 tấn , lu ý phải kiểm toán thêm ứng suất kéo khi đóng cọc

Ghi chú :
+ Lớp bảo vệ cốt thép chủ lấy thống nhất cho các tiết diện cọc là 50mm
+ Khi tính theo điều kiện này vật liệu chỉ có Bê tông tham gia 0.85 f'cAc ( phần cốt
thép không tham gia ) , vì vậy muốn tăng khả năng chịu tải của cọc theo điều kiện này
thì phải tăng tiết diện cọc hoặc tăng cờng độ chịu nén của BT (f'c)
:

* Tính cọc theo điều kiện vật liệu chế tạo cọc

+ Cọc (300*300) có f'c=25 Mpa, fy=300 Mpa, khi bố trí 8 thanh 18, Sức kháng
lực dọc trục tính toán của cọc = 158.1(148.8) tấn,


+ Cäc (350*350) cã f'c=25 Mpa, fy=300 Mpa, khi bè trÝ 8 thanh 18, ®ai xo¾n (®ai thêng) Søc kh¸ng lùc däc trôc tÝnh to¸n : 202.1(190.2) TÊn


+ Cäc (400*400) cã f'c=25 Mpa, fy=300 Mpa, khi bè trÝ 8 thanh φ20, ®ai xo¾n
(®ai thêng) th× Søc kh¸ng lùc däc trôc tÝnh to¸n: 261.4(246.0) TÊn

* Tính cọc theo các tổ hợp tải trọng( tĩnh , hoạt tải, động đất..v,v) :(Các giá trị tính ở
dới là theo ACI318-02,khi kiểm toán theo cầu phải theo 22TCN272-05 mới chính xác)
Thờng nội lực của cọc bao giờ cũng gồm 3 thành phần : Lực đứng( (kéo, hoặc
nén), mô men đầu cọc theo phơng dọc cầu, mô men đầu cọc theo phơng ngang cầu.
Hiện nay một số phần mềm nh PALING, FB-PIER sử dụng để tính toán nội lực
từng cọc, khi khai báo thông số tính toán trong 2 phần mềm trên đều có yêu cầu khai
báo các giá trị đa vào tính toán của cọc nh (số lợng thanh thép chủ, đơng kính thanh
thép chủ, f'c, fy, ), và có đa ra kết quả là cách bố trí thép cọc nh trên có đạt yêu cầu
hay không.
Một phần mềm thông dụng khác ( phần mềm PCACOL,Spcolum ) cũng đang đợc
sử dụng để kiểm toán cọc, thân mố trụ BTCT sau đây là một số ví dụ tính toán tham
khảo :


Ví dụ 1.1: Cọc BTCT (300*300)mm f'c=25 Mpa, fy=400 Mpa, bố trí 8 thanh 18
, nội lực đầu coc Pu=130tấn (1300KN), Mx=150KNm, My=80KNm, kiểm toán cọc có
đảm bảo khả năng chịu lực không ( Không xét đến hiệu ứng độ mảnh của cọc) ?
Pu
Mux
Muy
Mnx
Mny Mn/Mu
No. kN
kN-m
kN-m
kN-m
kN-m
--- ----------- ----------- ----------- ----------- ----------- -------1 1300.0 150.0

80.0
36.7
19.6
0.245#
Kết quả trên tính theo PCA-3.63(ACI318-02)
Nh vậy cọc không đảm bảo khả năng chịu lực vì Mn/Mu=0.245( theo quy định
phải >=1)
Ví dụ 1.2: Cọc BTCT (300*300)mm f'c=25 Mpa, fy=400 Mpa, bố trí 8 thanh 18 ,
nội lực đầu coc Pu=74.25 tấn (742.5KN), Mx=50KNm, My=20KNm, kiểm toán cọc có
đảm bảo khả năng chịu lực không ? (Không xét đến hiệu ứng độ mảnh của cọc)
Pu

Mux

Muy

Mnx

Mny

Mn/Mu

No.
kN
kN-m
kN-m kN-m
kN-m
--- ----------- ----------- ----------- ----------- ----------- -------1 742.5 50.0
20.0
60.3

24.1
1.206
Kết quả trên tính theo PCA-3.63(ACI318-02)
Nh vậy cọc đảm bảo khả năng chịu lực vì Mn/Mu=1.206 ( theo quy định chỉ cần
>=1)
Ví dụ 2.1: Cọc BTCT (350*350)mm f'c=25 Mpa, fy=400 Mpa, bố trí 8 thanh 18 ,
nội lực đầu coc Pu=101tấn (1010KN), Mx=80KNm, My=60 KNm, kiểm toán cọc có
đảm bảo khả năng chịu lực không ?
Pu
Mux
Muy
Mnx
Mny Mn/Mu
No.
kN
kN-m kN-m
kN-m
kN-m
--- ----------- ----------- ----------- ----------- ----------- -------1 1010.0 80.0
60.0
78.2
58.6
0.977 #
Kết quả trên tính theo PCA-3.63(ACI318-02)
Nh vậy cọc không đảm bảo khả năng chịu lực vì Mn/Mu=0.977, theo quy định >=1)
Ví dụ 2.2: Cọc BTCT (350*350)mm f'c=25 Mpa, fy=400 Mpa, bố trí 8 thanh 20 ,
nội lực đầu coc Pu=101tấn (1010KN), Mx=80KNm, My=60 KNm, kiểm toán cọc có
đảm bảo khả năng chịu lực không ? (Không xét đến hiệu ứng độ mảnh của cọc)
Pu
Mux

Muy
Mnx
Mny Mn/Mu
No kN
kN-m kN-m
kN-m kN-m
--- ----------- ----------- ----------- ----------- ----------- -------1 1010.0 80.0
60.0
80.5
60.4
1.006
Kết quả trên tính theo PCA-3.63(ACI318-02)
Nh vậy cọc đảm bảo khả năng chịu lực vì Mn/Mu=1.006 , theo quy định >=1)


Ví dụ 2.3 ( Nội lục mố cầu ): Cọc BTCT (350*350) mm f'c=25 Mpa, fy=400 Mpa, bố
trí 8 thanh 22 , nội lực đầu coc Pu=66.604 tấn (666.04 KN), Mx=136.7 KNm,
My=2.06 KNm, kiểm toán cọc có đảm bảo khả năng chịu lực không ? (Không xét đến
hiệu ứng độ mảnh của cọc)
Pu
Mux
Muy
Mnx
Mny Mn/Mu
No. kN
kN-m
kN-m
kN-m kN-m
--- ----------- ----------- ----------- ----------- ----------- -------1 666.04
136.7

2.06
137.2
2.1
1.003
Kết quả trên tính theo PCA-3.63(ACI318-02)
Nh vậy cọc đảm bảo khả năng chịu lực vì Mn/Mu=1.003 , theo quy định phải >=1)
Ví dụ 3.1: Cọc BTCT (400*400)mm f'c=25 Mpa, fy=400 Mpa, bố trí 8 thanh 20 nội
lực đầu coc Pu= 132 tấn (1320 KN), Mx=100KNm, My=70KNm, kiểm toán cọc có đảm
bảo khả năng chịu lực không ? (Không xét đến hiệu ứng độ mảnh của cọc)
Pu

Mux

Muy

Mnx

Mny

Mn/Mu

No. kN
kN-m
kN-m
kN-m
kN-m
--- ----------- ----------- ----------- ----------- ----------- -------1 1320.0
100.0
70.0
116.8

81.8
1.168
Nh vậy cọc đảm bảo khả năng chịu lực vì Mn/Mu=1.168 , theo quy định >=1)
*Trong quá trình sử dụng thì sức chịu tải cho phép theo vật liệu đợc tính theo cờng
độ cho phép R=0.33f'c (Điều này không quy định trong 22TCN272-05,
TCVN10304:2014)
Cọc BTCT (300*300)mm f'c=25: R=0.33*25*300*300= 742500 N = 74.25 T
Cọc BTCT (350*350)mm f'c=25: R=0.33*25*350*350= 1010625N = 101.0 T
Cọc BTCT (400*400)mm f'c=25: R=0.33*25*400*400= 1320000 N = 132.0 T
Kết luận : Nh vậy khi tính toán nội lực cọc theo các tổ hợp tải trọng , Tải trọng dọc
trục của cọc không nên lấy lớn hơn sức chịu tải cho phép theo vật liệu đợc tính
theo cờng độ cho phép R=0.33f'c (Điều này không có quy định trong 22TCN27205, TCVN10304:2014)

Lu ý quá trình hạ cọc :
Trờng hợp 1 : Nếu cọc khi hạ bắt buộc phải qua một vài tầng địa chất không dày
nằm ở nông nhng lại rất tốt( Sét cứng, cắt chặt ...) , khi tính toán cọc theo đất nền để hạ
cọc qua lớp đó mà tải trọng này lại lớn hơn khi đóng hoặc ép cọc thì phải thực hiện
các giải pháp sau: Tăng cờng độ bê tông , thay đổi tiết diện , khoan dẫn , chuyển
thiết kế sang cọc khoan nhồi ..vv . Ngời kỹ s TK phải căn cứ vào điều kiện cụ thể để
điều chỉnh cho hợp lý.


Trờng hợp 2: Thông thờng khi thiết kế , đoạn mũi cọc nằm trong đất tốt phải đủ
chiều dày cần thiết , nhng nếu đảm bảo điều kiện trên mà tính toán cọc theo đất nền lại
lớn hơn tải trọng cho phép khi khi đóng hoặc ép cọc thì cũng phải thực hiện các giải
pháp sau: Tăng cờng độ bê tông , thay đổi tiết diện , khoan dẫn , chuyển thiết kế
sang cọc khoan nhồi ..vv . Ngời kỹ s TK phải căn cứ vào điều kiện cụ thể để điều
chỉnh cho hợp lý.
1.2 - Nếu cọc mố , trụ bố trí từ hai đoạn trở lên , mỗi đoạn L<=12m thì thép chủ
của cọc phải chọn trên cơ sở tính toán các nội dung nào:

* Với đoạn tiếp giáp ngay với đoạn đầu(Đoạn thân 1) :
- Nếu đoạn cọc ngắn (L<6m) nên bố trí thép nh đoạn đầu đã nêu ở trên
- Nếu đoạn cọc ngắn (L>6m) nên bố trí thép nh sau:
+ Cọc tiết diện 300*300: Nên bố trí 8 thanh 18, thép CB400-V
+ Cọc tiết diện 350*350: Nên bố trí 8 thanh 18, thép CB400-V
+ Cọc tiết diện 400*400: Nên bố trí 8 thanh 20, thép CB400-V
Và vẫn phải đảm bảo các điều kiện nh trơng hợp 1,2 ở phần lu ý
* Với đoạn tiếp tiếp theo ( áp dụng cho đoạn thân thứ 2,3,mũi cọc):
+ Cọc tiết diện 300*300: Nên bố trí 8 thanh 18, thép CB 300(400)-V
+ Cọc tiết diện 350*350: Nên bố trí 8 thanh 18, thép CB 300(400)-V
+ Cọc tiết diện 400*400: Nên bố trí 8 thanh 20, thép CB 300(400)-V
Và vẫn phải đảm bảo các điều kiện nh trong hợp 1,2 ở phần lu ý
2- Đối với cống hộp, cống thuỷ lợi
Thông thờng cống hộp . cống thuỷ lợi , lực ngang theo phơng xe chạy( áp lực đất,
lực hãm xe..vv) không có , còn lực ngang theo phơng ngang cầu ( áp lực nớc vào cửa
cống ) cũng không lớn , nên tổ hợp tải trọng chỉ có lực đứng và mô men gây ra . theo
kinh nghiệm thiết kế tiết diện cọc chỉ theo :
+ Tính cọc theo vận chuyển và treo cọc lên giá búa,
+ Tính cọc khi đóng hoặc ép cọc,
+ Tính cọc theo điều kiện vật liệu chế tạo cọc,
+ Tính cọc trong quá trình sử dụng
+ Và cọc phải đảm bảo các điều kiện nh trờng hợp 1,2 ở phần lu ý
Theo cách tính toán trên thì bố trí thép chủ cọc nh sau :
-Đối với tất cả các đoạn nếu khôngcó gì đặc biệt nh trờng hợp 1,2 ở phần lu ý thì có
thể bố trí thép chủ cọc nh sau :
+ Cọc tiết diện 300*300: Nên bố trí 4 thanh 22 thép CB400-V
+ Cọc tiết diện 350*350: Nên bố trí 8 thanh 18, thép CB400-V
+ Cọc tiết diện 400*400: Nên bố trí 8 thanh 20, thép CB400-V
Đây là các nội dung mà các Kỹ s thiết kế cần nghiên cứu , áp dụng cho phù hợp .