Hướng dẫn tính sức chịu tải cọc khoan nhồi

§¹I HäC

X¢Y DùNG

Bé M¤N CÇU – C¤NG TR×NH NGÇM

MỤC LỤC
1.

SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO ĐẤT NỀN ........................................................ 1

1.1.
1.1.1.
1.1.2.
1.2.
1.2.1.
1.2.2.
1.3.
1.4.
1.4.1.
1.4.2.

TÍNH TOÁN SỨC KHÁNG BÊN DANH ĐỊNH......................................................... 1
Sức kháng bên của cọc khoan trong đất dính (10.8.3.3) ............................................... 1
Sức kháng bên của cọc khoan trong đất rời (10.8.3.4.2) ............................................... 2
TÍNH TOÁN SỨC KHÁNG MŨI DANH ĐỊNH ......................................................... 3
Sức kháng mũi của cọc khoan trong đất dính ................................................................ 2
Sức kháng mũi của cọc khoan trong đất rời .................................................................. 3
HỆ SỐ SỨC KHÁNG ................................................................................................... 4
HỆ SỐ NHÓM CỌC CHO CỌC CHỊU NÉN............................................................... 6
Nhóm cọc trong đất dính (10.8.3.9.2 = 10.7.3.10.2) ..................................................... 6

Nhóm cọc trong đất rời (10.8.3.9.3) .............................................................................. 6

2.

SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO VẬT LIỆU ....................................................... 6

i

HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


ĐạI HọC

XÂY DựNG

Bộ MÔN CầU CÔNG TRìNH NGầM

HNG DN TNH TON SC CHU TI DC TRC
CC KHOAN NHI CHU NẫN
(TIấU CHUN THIT K CU 22TCN 272-05)
LU í : CC HNG DN DI Y CH NHM PHC V
N TT NGHIP CA SINH VIấN
1.

SC CHU TI CA CC THEO T NN
Sc khỏng tớnh toỏn ca cc QR theo t nn cú th tớnh nh sau:
QR = Qn = qp Qp + qs Qs
Vi:
Qp = qp Ap
Qs = qs As

Trong ú:
Qp : Sc khỏng mi cc (N)
Qs : Sc khỏng thõn cc (N)
qp : Sc khỏng n v mi cc (MPa)
qs : Sc khỏng n v thõn cc (MPa)
As : Din tớch b mt thõn cc (mm2)
Ap : Din tớch b mt mi cc (mm2)
qp : H s sc khỏng i vi sc khỏng mi cc quy nh trong Bng
10.5.5-3.
qs : H s sc khỏng i vi sc khỏng thõn cc cho trong Bng 10.5.5-3.

1.1.

TNH TON SC KHNG CA CC TRONG T DNH (10.8.3.3)

1.1.1.

Sc khỏng bờn ca cc khoan trong t dớnh
S dng phng phỏp ca Reese & ONeil, 1988 (10.8.3.3.1), sc khỏng bờn
danh nh (MPa) cú th ly bng:
qs = Su
Trong ú:
Su : Cng khỏng ct khụng thoỏt nc trung bỡnh (MPa). Su = qu/2
qu : Cng nộn mt trc n hụng mu t. Khi khụng cú s liu thớ
nghim, cú th c tớnh qu = 6N (KPa) vi N l s o thớ nghim xuyờn tiờu
chun SPT).
: H s dớnh bỏm, ph thuc vo Su, cú th c xỏc nh theo bng sau:

1

HNG DN N TT NGHIP


§¹I HäC

X¢Y DùNG

Bé M¤N CÇU – C¤NG TR×NH NGÇM

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)
Sức kháng mũi đơn vị danh định của cọc khoan (Mpa) có thể tính như sau

2

HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐạI HọC

XÂY DựNG

Bộ MÔN CầU CÔNG TRìNH NGầM

(Reese & ONeil, 1988):
qp = NcSu <= 4
õy :
Nc = 6[1+0,2(Z/D)] <=9
Trong ú :
D
: ng kớnh cc khoan (mm)
Z
: xuyờn ca cc khoan vo lp t ang xột
Su
: cng khỏng ct khụng thoỏt nc (Mpa)
Cỏc qui nh v Su xem thờm trong tiờu chun thit k.
1.2.

TNH TON SC KHNG CA CC TRONG T RI (10.8.3.4)

1.2.1.

Sc khỏng bờn ca cc khoan trong t ri (10.8.3.4.2)
S dng kt qu SPT, sc khỏng bờn n v ca cc trong t ri (Mpa) cú th
tớnh nh sau (Quiros & Reese, 1977):
qs = 0.0025N <= 0.19 MPa
Trong ú:
N

: S nhỏt bỳa cha hiu chnh (bỳa/300mm)
Trong phm vi ỏn tt nghip, cú th tham kho s liu a cht i vi cỏt
trong bng sau:
Thớ nghim xuyờn
Gúc ni ma sỏt f
tiờu chun SPT
cht
()
N
0ữ4
< 30
Rt ri
4 ữ 10
30 ữ 35
Ri
10 ữ 30
35 ữ 40
Cht va
30 ữ 50
40 ữ 40
Cht
>50
>45
Rt cht

1.2.2.

Sc khỏng mi ca cc khoan trong t ri
Sc khỏng mi cc danh nh (MPa) cho cỏc cc khoan trong t ri cú th tớnh
nh sau (Reese & ONeil, 1988):

qp = 0.057 N vi N<=75
qp = 4.3 Mpa vi N>75
Nu ng kớnh mi cc ln hn 1270mm, qp phi chit gim nh sau:

Trong ú:
N
: S m SPT o c cha hiu chnh (Bỳa/300 mm)
3

HNG DN N TT NGHIP


§¹I HäC

X¢Y DùNG

Bé M¤N CÇU – C¤NG TR×NH NGÇM

Dp
1.3.

: đường kính mũi cọc (mm).

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

Trong đó:

4

HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


§¹I HäC

X¢Y DùNG

Bé M¤N CÇU – C¤NG TR×NH NGÇM

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)
: đường kính của hốc đá (mm)
Ds

Hệ số khả năng chịu tải Ksp (Hội Địa kỹ thuật Canada, 1985)
5

HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


§¹I HäC

X¢Y DùNG

1.4.

Bé M¤N CÇU – C¤NG TR×NH NGÇM

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
Đất sét
Cát

Thành phần sức kháng
Sức kháng mặt bên
Sức kháng mũi
Sức kháng mặt bên
Sức kháng mũi
Sức kháng mặt bên

Đá
Sức kháng mũi
1.5.

Phương pháp tính
Phương pháp 
Reese & O’Neil, 1988
AASHTO 2010
AASHTO 2010
Carter & Kulhawy, 1988
Horvath & Kenny, 1979
Hiệp hội Địa kỹ thuật
Canada, 1985

Hệ số
sức kháng
0,65
0,55
0,55
0,50
0,55
0,65
0,50

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
Sức kháng nén theo vật liệu của cọc BTCT có thể tính theo công thức sau:

6

HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

§¹I HäC

X¢Y DùNG

Bé M¤N CÇU – C¤NG TR×NH NGÇM

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%

7

HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP