Phần 4 Bài giảng nền móng ĐHXD

4.7.3 XÁC ĐỊNH SCT CỦA CỌC THEO ĐẤT NỀN
Khi P đủ lớn mà:

P

4.7.3.1 Nguyên lý

(z)  max(z)  s(z).
r(L)  rmax(L)  pgh(L).

Khảo sát cọc diện tích Fc với chiều dài
cọc trong đất L và chòu tải trọng tác
dụng P ở đỉnh cọc
P  Chuyển vò tương đối giữa đất cọc (z) ở độ sâu z và chuyển vò tại
mũi cọc (L)  S ở mũi cọc.

thì đất huy động được toàn bộ khả năng của nó  P chính là
SCT giới hạn của cọc theo đất nền Pgh(đn):

z
(z)
L

Pgh = Pms + Pmũi
r(L)
uc, Fc
285

 Nếu trong phạm vi li có: maxi(z)  si(z) = const đặt

286

4.7.3.2 Sức chòu tải tính toán của cọc

si(z)  i

Sức chòu tải tính toán của cọc [P] được hiểu là tải trọng tối
đa cho phép tác dụng lên cọc một cách an toàn.

Do ở mũi tiết diện khá nhỏ: rmax i(L)  pgh(L) = const đặt
pgh(L)  Rn

Pmũi = Rn.Ap.

hoặc

Vậy sức chòu tải giới hạn của cọc

Fs1, Fs2: tùy thuộc vào phương pháp dự báo
287

288

72


4.7.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO SỨC CHỊU TẢI CỦA
CỌC THEO NỀN ĐẤT

4.7.4.1 Sức chòu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền
• ktc = 1.4, nếu sức chòu tải xác đònh bằng tính toán.

4.7.4.1 Sức chòu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền
(Phương pháp thống kê)
Sức chòu tải cho phép của cọc đơn:
Trong đó:

 Đối với đài cao hoặc đài thấp mà đáy của nó nằm trên đất
có tính nén lún lớn và đối với cọc ma sát chòu tải trọng nén,
cũng như đối với bất kỳ loại đài nào mà cọc ma sát, cọc
chống chòu tải trọng nhổ, tuỳ thuộc vào số lượng cọc trong
móng.

[P]= Pgh/ktc

Pgh: sức chòu tải giới hạn.

Hệ số an toàn, ktc

ktc: hệ số độ tin cậy (hệ số an toàn), lấy bằng:
• ktc = 1, đối với móng bè cọc.

Số lượng cọc trong
móng

ktc

 21
11  20
6  10
15

1.4
1.55
1.65
1.75

• ktc = 1.2, nếu sức chòu tải xác đònh bằng nén tónh cọc tại hiện
trường.
• ktc = 1.25, nếu sức chòu tải xác đònh theo kết quả thử động
cọc có kể đến biến dạng đàn hồi của đất.
289

ktc (khi sức chòu tải của cọc xác
đònh từ kết quả nén tónh tại hiện
trường)
1.25
1.4
1.5
1.6
290

4.7.4.1 Sức chòu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền

4.7.4.1 Sức chòu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền -tiếp-

Lưu ý:

a. Sức chòu tải giới hạn của cọc chống trên đất ít nén co (Es =
500kG/cm2), xác đònh theo công thức:

 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%.
 Đối với móng chỉ có 1 cọc đóng mang tải trên 600kN hoặc 1
cọc nhồi mang tải trên 2500kN thì,
• ktc = 1.4, nếu sức chòu tải xác đònh bằng thử tónh cọc.
• ktc = 1.6, nếu sức chòu tải xác đònh bằng các phương pháp
khác.

291

Pgh = mRnAp
Trong đó:
m: hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, m = 1.
Ap: diện tích tiết diện ngang của cọc.
Rn: cường độ chòu tải của đất ở mũi cọc, lấy như sau:
• Đối với mọi loại cọc đóng mà mũi cọc chống lên đá, đất hòn
lớn (đá tảng, đá cuội, đá dăm, sỏi sạn có độn cát) cũng như
trong trường hợp chống lên đất sét cứng, Rn = 2000T/m2.
292

73


• Đối với cọc ống chống lên bề mặt đá bằng phẳng không bò
phong hoá, Rn = qtcrock/ks
b. Sức chòu tải giới hạn của cọc ma sát thi công bằng phương
pháp đóng có bề rộng tiết diện, b  0.8m, chòu tải trọng nén:

Pgh = m(mRRnAp + mf ucsili)

4.7.4.1 Sức chòu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền -tiếp• mR, mf: các hệ số điều kiện làm việc của đất ở mũi cọc và mặt
bên cọc có kể đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc, tra bảng
(=1 nếu đóng hạ cọc đặc bằng búa cơ, hơi, dầu).
• u: chu vi tiết diện cọc.
• li: chiều dày lớp đất (phân tố) thứ i mà cọc đi qua.

Trong đó:

Lưu ý:

• Rn và si: cường độ chòu tải ở mũi và mặt bên cọc, tra bảng.

Đối với cọc đóng mà mũi của nó tựa lên đất cát có độ chặt tương

• m: hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, m = 1.

đối, D < 1/3 hoặc trên đất sét có độ sệt, B > 0.6 thì sức chòu tải
của cọc nên xác đònh theo kết quả nén tónh cọc.
293

Gi¸ trÞ i (kPa) dïng trong tÝnh to¸n søc chÞu t¶i cđa cäc
theo nỊn ®Êt (pp thèng kª)

295

294

Cường độ tính tốn của đất dưới mũi cọc Rn (kPa)

Số trên cho đất cát, số dưới cho đất sét

296

74


0.0m

Chú thích:
• Độ sâu của mũi cọc tính từ cốt mặt đất.

1

Lớp 1:

Đỉnh cọc
Đáy đài

• Các giá trò trung gian, si: Rn xác đònh bằng nội suy.

L1

L2

l1

Li

l2

• Khi xác đònh si, đất nền được chia thành các lớp nhỏ đồng

l3

nhất có chiều dày, li  2m.

li

• Ma sát bên fsi của đất cát chặt nên tăng thêm 30% so với các

i

Lớp i:
li+1

giá trò trong bảng.

Ln

ln-1
n

Lớp n:

ln

297

298

BÀI TẬP ÁP DỤNG 1

4.7.4.1 Sức chòu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền -tiếpc. Sức chòu tải trọng nhổ (hoặc kéo) xác đònh theo công thức:

Dự báo SCT của cọc BTCT tiết diện 25cmx25cm dài 12.5m.
Nền đất gồm 3 lớp như sau:

Pghk = m.ucmfsili



Lớp 1: Cát pha dẻo dày 6.5m có độ sệt B = 0.6

u, mf, si, li: xác đònh như trên.



Lớp 2: Cát bột chặt vừa dày 4.0m

m: hệ số điều kiện làm việc,



Lớp 3: Sét trạng thái nửa cứng độ sệt B = 0.3



Đối với cọc hạ vào đất ở độ sâu < 4m, m = 0.6.



Đối với cọc hạ vào đất ở độ sâu  4m, m = 0.8.

(chưa khảo sát hết chiều dày)


Đỉnh cọc nằm cách mặt đất 1.0m, đáy đài cách mặt đất 1.5m

Lời giải

299

300

75


Mặt đất tự nhiên

Lớp 1:
Cát pha dẻo

Lớp 2:
Cát bột chặt vừa

Lớp 3:
Sét nửa cứng

1

1000
800

1500

500

1.0m

-2.0m

2.0m

-3.5m

2.0m

-5.5m

2.0m

-7.5m

2.0m

-9.5m

2.0m

-11.5m

2

-1.5m
6500

-6.5m

4000
-10.5m

Lớp đất

Cát pha dẻo

Độ sệt

B = 0.6

Cát bột chặt
vừa
Sét nửa cứng

B = 0.3

Độ sâu trung
bình, m
2.0

li, m

i [kN/m2]

1.0

12

3.5

2.0

15

5.5
7.5
9.5
11.5
13.0

2.0
2.0
2.0
2.0
1.0

17.5
25.5
26.5
48.0

50.0

3000

3

1.0m

-13.0m

-13.5m

Pgh = m(mRqpAp + ucmfsili)

301

302

4.7.4.2 Sức chòu tải của cọc theo xuyên CPT

4.7.4.2 Sức chòu tải của cọc theo xuyên CPT

a. Sức kháng giới hạn mũi cọc

Trong đó:
• u: chu vi tiết diện cọc.

Pmũi = ApRn

• li: chiều dài của cọc trong lớp đất thứ i.

Trong đó:

• si: ma sát bên đơn vò của lớp đất thứ i, được xác đònh theo
sức chống xuyên đầu mũi, qc ở cùng độ sâu.

Rn = Kc qcm
 Kc: Hệ số mang tải, tra bảng.
 qcm: Sức kháng mũi xuyên trung bình, lấy trong khoảng 3d
phía trên và 3d phía dưới mũi cọc.

b.Sức kháng giới hạn ở mặt bên cọc

si = qci/ai
ai: hệ số, tra bảng.

Pma sát = uc lisi
303

304

76


BẢNG TRA Kc & a

Lưu ý:
Khi xác đònh i luôn lấy  giá trò cực đại của max cho
trong bảng tra.
Nếu

lấy i = max

* SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC

Fs1 = 1,5  2,0
Fs2 = 2,0  3,0

hoặc

Sức
kháng
mũi
xun
qc (kPa)

Cọc
nhồi

Cọc
đóng

Đất loại sét chảy, bùn(*)

< 2000

0.4

0.5

Đất loại sét cứng vừa

2000 5000

Loại đất

0.45

Cọc đóng

Cọc nhồi

Thành
bêtơng

Thành
ống
thép

Thành
bêtơng

Thành
ống thép

30

30

30

30

15

80

(80)
35

40

80

40

Thành
bêtơng

Thành
ống
thép

Cọc đóng
Thành
bêtơng

Thành
ống thép

15

15

15

(80)
35

(80)
35

35

(80)
35

(80)
35

35

Đất loại sét, cứng đến rất
cứng

> 5000

0.45

0.55

60

120

60

120

(80)
35

Cát chảy

0 - 2500

0.4

0.5

(60)
120

150

(60)
80

(120)
60

35

35

35

35

2500 10000

0.4

0.5

(100)
180

(200)
250

100

(200)
250

(120)
80

(80)

35

(120)
80

80

Cát chặt đến rất chặt

> 10000

0.3

0.4

150

(300)
200

150

(300)
200

(150)
120

(120)
120

(150)
120

120

Đá phấn (mềm)

> 5000

0.2

0.3

100

120

100

120

35

35

35

35

Đá phấn phong hóa

> 5000

0.2

0.4

60

80

60

80

(150)
120

(120)
80

(150)
120

120

Cát chặt vừa

Fs = 2,0  2,5

Cọc nhồi

0.35

Giá trị cực đại max
(kPa)

Hệ số a

Hệ số Kc

305

306

BÀI TẬP ÁP DỤNG 2

Lưu ý:
Trong bảng tra trên, các giá trò trong ngoặc () có thể sử dụng
khi:
 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.

Dự báo SCT của cọc BTCT tiết diện 25cmx25cm dài 12.5m thi
công bằng phương pháp ép.
Nền đất gồm 3 lớp như sau:
Lớp 1: Cát pha dẻo dày 6.0m có sức kháng xuyên qc = 1500
kPa



 Đối với cọc đóng có tác dụng làm chặt đất khi đóng cọc.



Lớp 2: Bùn sét dày 5.0m có sức kháng xuyên qc = 500 kPa



Lớp 3: Cát hạt trung, chặt vừa sức kháng xuyên qc = 5000 kPa
(chưa khảo sát hết chiều dày)



Đỉnh cọc nằm cách mặt đất 1.0m, đáy đài cách mặt đất 1.5m

Lời giải
307

308

77


Mặt đất tự nhiên
1000
Lớp 1:
Cát pha dẻo

1

SCT của cọc được dự báo theo kết quả thí nghiệm CPT

1500
-1.5m

500
6000
qc = 1500 kPa

-6.0m
Lớp 2:
Bùn sét

Lớp 3:Cát trung,
chặt vừa

ai , Kc: hệ số, tra bảng phụ thuộc loại cọc & PP hạ cọc:
2

qc = 500 kPa

qc = 5000 kPa

5000
-11.0m

Lớp 1: Cát pha dẻo, qc = 1500 kPa



a1 = 30

Lớp 2: Bùn sét, qc = 500 kPa



a2 = 30

Lớp 3: Cát hạt trung, chặt vừa, qc = 5000 kPa



a3 = 100

2500



-13.5m

3

K3 = 0.5

309

Giá trò cực đại của max
Lớp 1:

1500/30 = 50 kPa

4.7.4.3 SCT của cọc theo thí nghiệm xuyên SPT
a.SCT giới hạn của cọc tính theo Meyerhof (1956).

15 kPa

Lớp 2:

500/30 = 16,7 kPa

15 kPa

Lớp 3:

5000/100 = 50 kPa

80 kPa

310

Trong đó:

Pgh = K1NmAp + K2.ucNili

(KN)

• Nm: chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d dưới mũi cọc và 4d
trên mũi cọc.

• Ap: diện tích tiết diện ngang mũi cọc.
• Ni: chỉ số SPT trong phạm vi lớp đất i.
 li: chiều dài lớp đất thứ i.
 K1 ; K2 hệ số. Cọc đóng: K1 = 400, K2 = 2
Cọc nhồi K1 = 120, K2 = 1
311

 Hệ số an toàn tổng thể: FS = 2.5  3.

312

78


4.7.4.3 SCT của cọc theo thí nghiệm xuyên SPT

b. Sức chòu tải cho phép của cọc theo công thức của Nhật Bản:

b. Sức chòu tải cho phép của cọc theo công thức của Nhật Bản:



Ls,i: chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ i mà cọc đi qua.



Lc,i: chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ i mà cọc đi

qua.
Trong đó:

• a: hệ số, phụ thuộc vào phương pháp thi công cọc.



u: chu vi tiết diện cọc.



c : Lực dính của đất dính của lớp đất thứ i mà cọc đi qua.

Cọc đóng, a = 30.
Cọc nhồi, a = 15.
• Na: chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d dưới mũi cọc & 4d
trên mũi cọc.
• Ns: chỉ số SPT trung bình của lớp đất rời dọc thân cọc.
313

BÀI TẬP ÁP DỤNG 3

4.7.5. SCT CỦA CỌC THEO CÔNG THỨC ĐỘNG

Dự báo SCT của cọc BTCT tiết diện 25cmx25cm dài 12.5m thi
công bằng phương pháp ép.
Nền đất gồm 3 lớp như ví dụ trên.
Kết quả thí nghiệm xuyên SPT cho kết quả như sau:
Độ sâu
(m)
Giá trò N

314

1. Nguyên lý:
 Sau khi hạ cọc đến độ sâu thiết kế, để cọc nghỉ, tiến hành
đóng thử với búa đóng trọng lượng Q, độ cao rơi búa H. Đo độ lún
1 nhát búa gây ra là e - độ chối của cọc - Độ xuyên sâu bình
quân của cọc do 1 nhát búa.

2

4

6

10

11

12

14

16

 Đóng cọc thử phải tiến hành từ 3 đến 5 nhát búa. Độ cao rơi
búa phải đồng đêu cho tất cả các nhát & lấy giá trò trung bình).

3

3

2

1

21

22

23

23

 Độ chối của cọc e càng bé  SCT giới hạn của cọc càng lớn

Lực dính lớp cát pha dẻo c =

1,2T/m2

; lớp bùn sét c = 0.

và ngược lại. Qua thí nghiệm tìm kiếm quan hệ e - Pgh.

Hướng giải
p dụng theo công thức của Nhật Bản.

315

316

79

Q
Khảo sát cọc trọng lượng q (gồm cả phụ kiện)
chòu va chạm của búa trọng lượng Q rơi từ độ
cao H.

4.7.5. Sức chòu tải của cọc theo công thức động -tiếpGiả thiết:

H
e

Bài toán cơ bản: đo độ chối e của cọc, từ đó
xác đònh SCT giới hạn của cọc Pgh.
Ở độ cao H cọc tích được năng lượng QH (thế
năng của búa). Đóng cọc dẫn tới va chạm giữa
búa Q và cọc q, năng lượng QH sẽ chuyển Lc
thành:

q

Va chạm giữa cọc và búa là va chạm đàn hồi (để coi động
lượng bảo toàn)  thế năng của búa QH = năng lượng va
chạm.
2. Diễn dòch kết quả:
2.1. Theo Gerxêvanov:

 Cọc dòch chuyển 1 đoạn e;
 Búa nẩy ngược trở lại 1 đoạn h;
 Một phần năng lượng tiêu tán ra xung

quanh.

P
317

318

Bảng tra hệ số n:

4.7.5. Sức chòu tải của cọc theo công thức động -tiếp-

Loại cọc và đệm cọc

Trong đó:

n (kG/cm2)

• F : diện tích tiết diện ngang cọc.

Cọc gỗ: - có đệm
- không đệm

8
10

• Q : Trọng lượng phần búa rơi;

Cọc BTCT có cọc dẫn

15

• q : Trọng lượng cọc bao gồm cả mũ cọc, đệm cọc và cọc dẫn
nếu có;

Cọc thép: - có đệm gỗ
- có đệm thép và cọc dẫn
- có cọc dẫn, không đệm

20
30
50

• H : Chiều cao rơi thực tế của phần động của búa.
• k1 : Hệ số phục hồi khi va chạm, khi thép với gang va chạm
với gỗ thì lấy k1 = 0,2.
• n: hệ số kinh nghiệm, phụ thuộc vật liệu làm cọc và cách
đóng cọc, tra bảng sau:

319

Ktc tra theo phụ lục A TCVN 205-98:
Điều kiện

Ktc

Nếu SCT cọc xác đònh theo phương pháp thử
động cọc có kể đến biến dạng đàn hồi của đất.

1,25

Nếu SCT cọc xác đònh bằng tính toán, kể cả theo
kết quả thử động cọc mà không kể đến biến
dạng đàn hồi của đất

1,4
320

80


2.3. Theo TCVN 10304:2014

2.3. Theo TCVN 10304:2014

 Khi thử động cọc đóng, nếu độ chối thực tế, ef  2mm, thì sức
chòu tải cực hạn của cọc xác đònh theo công thức sau:

Trong đó:
• n: hệ số, n = 150T/m2 đối với cọc BTCT có mũ cọc.
• F: diện tích tiết diện ngang cọc.
• M: hệ số, M = 1 khi đóng cọc bằng búa tác dụng va đập. Còn
khi hạ cọc bằng rung thì hệ số M, tra bảng.

 Nếu độ chối thực tế, ef < 2mm, thì sức chòu tải cực hạn của
cọc xác đònh theo công thức sau:

• p: năng lượng tính toán của một va đập của búa, tra bảng.
• ef: độ chối thực tế, bằng độ lún của cọc do một va đập của
búa; còn khi dùng máy rung là độ lún của cọc do công của máy
trong thời gian 1 phút.

• c: độ chối đàn hồi của cọc (chuyển vò đàn hồi của đất và
cọc), xác đònh bằng máy đo độ chối.

321

322

2.3. Theo TCVN 10304:2014

2.3. Theo TCVN 10304:2014

• W: trọng lượng của phần va đập của búa.

• n0, nh: các hệ số chuyển từ sức chống động sang sức chống
tónh của đất.

• Wc: trong lượng của cọc và mũ cọc.

Đất dưới mũi cọc, n0 = 0.0025sm/T.

• W1: trọng lượng của cọc dẫn. Khi hạ cọc bằng rung, W1 = 0.

Đất mặt bên cọc, nh = 0.25sm/T.

• Wn: trọng lượng của búa hoặc của máy rung.
• : hệ số phục hồi va đập, khi đóng cọc và cọc ống BTCT
bằng búa tác động đập có dùng mũ đệm gỗ, lấy 2 = 0.2, còn
khi hạ bằng rung, lấy 2 = 0.



: diện tích mặt bên cọc tiếp xúc với đất.



g: gia tốc trọng trường.



H: chiều cao rơi thực tế của phần động của búa.

• : hệ số, xác đònh theo công thức:



h: chiều cao nẩy đầu tiên của phần va đập của búa.

Búa diesel, h = 0.5m.
Các loại búa khác, h = 0.
323

324

81


Bảng tra hệ số M

Năng lượng tính toán của búa, p

Năng lượng tính toán của búa rung, p

325

BÀI TẬP ÁP DỤNG 4

4.7.6 SCT CỌC THEO KQ THÍ NGHIỆM NÉN TĨNH CỌC

Kết quả đóng thử cọc bằng búa diezen kiểu ống:


Trọng lượng búa

: Q = 12.5 kN



Trọng lượng toàn phần của búa

: Qn = 26 kN



Chiều cao rơi búa

: Hmax = 3.0m



Cọc BTCT tiết diện 30cmx30cm, trọng lượng cọc q = 20.5kN

1. Khái niệm chung
Thí nghiệm nén tónh cọc nhằm:
Đảm bảo chắc chắn sự phá hoại cọc không xảy ra trước khi
xuất hiện tải trọng giới hạn mong muốn bằng Fs lần tải trọng
làm việc dự kiến tác dụng lên cọc;



Cọc có đệm lót bằng gỗ. Trọng lượng của đệm gỗ và thớp thép
của máy trên đầu cọc q1 = 2 kN





Kết quả thử cho độ chối của cọc là : e = 0,008m

Xác đònh lại SCT giới hạn của cọc so với dự báo theo tài liệu
đòa chất, với kết quả đóng thử cọc…  điều chỉnh lại thiết kế
ban đầu (nếu cần).



Nghiên cứu tính biến dạng - tải trọng của cọc, dự báo độ lún
của nhóm cọc hoặc những cọc khác.



Yêu cầu: Xác đònh sức chòu tải (SCT) của cọc.

Hướng giải
Sử dụng công thức theo TCVN 10304:2014  [P] = 38 T

326

327

328

82


2. Nguyên tắc thí nghiệm:



TN đến phá hoại: Pmax(TN)  (2,5  3) tải dự kiến;

Tác dụng lên đầu cọc lực nén tónh tăng dần cho đến khi cọc
bò phá hoại hoặc thỏa mãn yêu cầu khảo sát. Đo độ lún của đầu
cọc ở mỗi cấp tải.



TN kiểm tra: Pmax(TN)  1,5 tải dự kiến.





Từ quan hệ (P, S)  SCT giới hạn của cọc.

3. Sơ đồ và thiết bò thí nghiệm:
Hệ thống gia tải: kích thủy lực và đối trọng.
3.1 Kích thủy lực:


Năng lực của kích Pmax(kích)  1,5 Pmax(TN)

Pmax(TN): tải thí nghiệm lớn nhất dự kiến, tùy mục đích thí
nghiệm:



Sơ đồ nén tónh
329

330

3.2. Đối trọng: trọng lượng đối trọng Q  Pmax(kích) để:


Kích làm việc tối đa vẫn an toàn;

Có thể phát triển TN (nếu cần) vì nhiều khi TN đến Pmax(TN)
vẫn chưa bò phá hoại. Có nhiều hình thức tạo hệ thống đối tải khác
nhau tùy thuộc Pmax(TN):



Nếu Pmax(TN) nhỏ dưới vài trăm Tấn: đối tải bằng neo (cọc neo
hoặc neo guồng xoắn).



Nếu Pmax(TN) đến trên dưới 2500 Tấn: đối tải là vật nặng (BT/
thép)



Nếu Pmax(TN) rất lớn đến vài chục nghìn Tấn: đối tải là trọng
lượng bản thân cọc, ma sát giữa đất với thành bên cọc và phản lực
đất dưới mũi cọc: Thí nghiệm Osterberg Test (O-Test)



331

332

83


333

334

Hệ thống đo chuyển vò:
Chuyển vò của đầu cọc đo bằng đồng hồ đo chuyển vò gắn
trực tiếp vào đầu cọc hoặc bằng các thiết bò đo từ xa.



Đồng hồ đo chuyển vò: dùng phổ biến vì độ chính xác cao và
ít bò ảnh hưởng của thời tiết.





Độ chính xác của đồng hồ: tối thiểu 0,01mm.

Bố trí tối thiểu 2 chiếc đối xứng qua trục dọc cọc. Đồng hồ
được gắn cố đònh vào hệ thống dầm đỡ.



335

336

84


337

4. Cách thí nghiệm


5. Kết quả thí nghiệm

Tăng tải và theo dõi độ lún để có quan hệ (P,S).

Mỗi cấp tải thu được cặp số liệu {Pi, Si}.

Cách tăng tải: cách tăng tải khác nhau tùy theo phương pháp
thí nghiệm (Quy trình nhanh, chậm...)



Theo quy phạm ASTM D-1443 thì có 7 cách gia tải khác nhau. Tuy
nhiên quy trình gia tải nhanh (QL – Quick Load) thường được sử
dụng. Quy trình này như sau:


338

Dự tính tải trọng nén tối đa Pmax. Thông thường Pmax = (23)[P]

(với [P] là sức chòu tải thiết kế.

Vẽ biểu đồ quan hệ (P,t); (S,t); (P,S).
Diễn dòch kết quả: Dự báo SCT giới hạn của cọc và SCT cho
phép tác dụng lên cọc
SCT giới hạn của cọc: tải trọng nhỏ nhất tác dụng lên cọc
gây ra:



Mỗi cấp sẽ là 1/20 Pmax (tương đương sẽ có 20 cấp)

Sự phá hoại bản thân vật liệu cọc  SCT của cọc theo
vật liệu;



Mỗi cấp chỉ giữ từ 2,5 phút đến 5 phút.





Sau đó giảm tải.



Sự lún liên tục đầu cọc khi tải trọng không đổi hoặc sự
tăng đột ngột độ lún đầu cọc  SCT của cọc theo đất nền.

339

340

85


6. Xác đònh sức chòu tải giới hạn của cọc
Từ đường cong nén P = f(S) ứng với độ lún S* suy ra SCT giới
hạn của cọc xác đònh trên đồ thò:

Pgh = f(S*) = P(S = S*)
Pgh

0

S*: phụ thuộc vào quy phạm

P (T)

S* = min {0,2[S], 40mm}

Tải trọng cho phép tác dụng
S*
lên cọc [P]:
Fs = 1,2
(Fs =1,25)
S (mm)
341

342

Sơ đồ trình tự các bước tính toán MÓNG CỌC:
BÀI TẬP ÁP DỤNG 5
Kết quả thí nghiệm nén tónh cọc BTCT tiết diện 25cmx25cm cho
kết quả như sau:
Xác đònh sức chòu tải cho phép của cọc. Biết độ lún cho phép của
công trình là 8cm
P (T)

5

10

15

20

25

30

35

40

42

44

S (mm)

2

3,5

5,1

6,9

8,8

12,6

17,2

24,3

30,4

35,2

TÀI LIỆU

- Công trình, đòa chất
- Các tiêu chuẩn, quy phạm thiết kế

- Đài cao
- Đài thấp

HỆ MÓNG CỌC

- Mác bê tông
- Cốt thép

VẬT LIỆU MÓNG

ĐỘ SÂU ĐÁY ĐÀI

- Phụ thuộc tải trọng Q
- Độ sâu đáy đài hm  hmin

CÁC ĐẶC TRƯNG:
CỌC & ĐÀI

- Kích thước cọc, chiều dài
- Chiều cao đài….

Hướng giải

Xây dựng đồ thò quan hệ P = f(S). Ứng với độ lún quy ước
S* = 0,2[S] = 16mm, xác đònh được Pgh = ???

[P] = Pgh/Fs

với Fs = 1,2

343

1

344

86


Sơ đồ trình tự các bước tính toán MÓNG CỌC:
1

4.8 THIẾT KẾ MÓNG CỌC ĐÀI THẤP
4.8.1.Chọn độ sâu chôn đài cọc

- Theo vật liệu
- Theo đất nền

XÁC ĐỊNH SCT CỌC

Khái niệm móng cọc đài thấp:

- Khoảng cách các cọc 3D - 6D

BỐ TRÍ CỌC
(MẶT BẰNG, MẶT ĐỨNG)

- Cấu tạo đài…

- Phân phối tải trọng lên đầu cọc
- Kiểm tra Pi  [P]

KIỂM TRA TẢI LÊN CỌC
(PHÂN PHỐI TẢI LÊN ĐẦU CỌC)
KIỂM TRA TỔNG THỂ MÓNG CỌC
(Cường độ nền đất & lún)

Khi đáy đài đủ sâu thì áp lực đất lên thành bên sẽ chòu toàn bộ lực
ngang Q0  cọc không chòu tải trọng ngang  móng cọc đài
thấp.
Dựa vào điều kiện: Lực cắt tại chân cột cân bằng với áp lực
đất tác dụng lên đài cọc.

KIỂM TRA CỌC KHI

V.C CẨU LẮP
TÍNH TOÁN ĐÀI CỌC
(Chiều dày, cốt thép345
)

BẢN VẼ MÓNG

4.8.1. Chọn độ sâu chôn đài cọc

4.8.2. Chọn kích thước cọc, chiều dài cọc

Chiều sâu tối thiểu của đài cọc

Kích thước cọc gồm: đường kính (hoặc cạnh cọc) Dc, chiều
dài làm việc của cọc L, chiều dài thực của cọc Lc.

M0
Q0

N0

Lựa chọn Dc: chọn tương ứng với chiều dài làm việc của cọc:

hđ

Q0 : tải trọng ngang t/d lên phương
vuông góc với cạnh B
B : kích thước cạnh đài phát sinh áp lực
đất;
 và  : trọng lượng riêng và góc ma

sát trong của đất trên đáy đài.

346

pa

pp

L: Chiều dài làm việc sơ bộ của cọc chọn theo điều kiện đòa
chấtø tải trọng, và phương pháp thi công thích hợp.
Sơ đồ tải và áp lực đất
tác dụng lên đài cọc

347

Nguyên tắc chung: Cọc phải được hạ vào lớp đất tốt, thường
chọn Ln  3Dc để phản lực đất Rn của lớp đất ở mũi cọc
phát huy hết khả năng làm việc.
348

87


4.8.2. Xác đònh sơ bộ số lượng cọc và bố trí cọc

4.8.2. Xác đònh sơ bộ số lượng cọc và bố trí cọc

a. Xác đònh sơ bộ số lượng cọc

b. Bố trí cọc trên mặt bằng, mặt đứng



Các cọc được bố trí theo hàng, dãy hoặc theo lưới tam giác.



Khoảng cách giữa các tim cọc, S = (3  6)d.

Nếu bố trí trong khoảng này thì cọc đảm bảo được sức chòu tải
và các cọc làm việc theo nhóm. Để ít bò ảnh hưởng đến sức chòu
tải của cọc, Smin  3d.



Trong đó:
: hệ số xét đến ảnh hưởng của moment tác dụng lên
móng cọc,  = 1,2  2,0.
N0: tổng tải trọng đứng tính toán tại chân cột.
[P]: sức chòu tải cho phép của một cọc, xác đònh theo các
phương pháp đã học.

Khi tải đứng lệch tâm hoặc kích thước đài lớn, có thể bố trí
cọc sao cho phản lực đầu cọc tương đối bằng nhau.





Nên bố trí cọc sao cho tâm cột trùng với trọng tâm nhóm cọc.



Kích thước đài lấy chẵn đến 5cm.

349

Một số cách bố trí cọc

B

 3D

Một số cách bố trí cọc

Dc

 3D
L

B

 3D

Dc

350

L
351

352

88


4.8.3. Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc

4.8.3. Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc

Giả thiết:
• Móng cọc là móng đài thấp;

X

• Đài cọc tuyệt đối cứng;

Giả thiết gốc tọa độ đặt tại trọng tâm
đáy đài. Tải trọng ngoài so với các trục
này là {N, Mx, My} quy ước như hình vẽ:

My

N

Tải trọng tác dụng lên cọc thứ i:

• Chuyển vò ngang của hệ thống
đài-cọc không đáng kể;
Y

y

• Bỏ qua phản lực của đất lên
đáy đài, tải trọng đứng và
mômen do các cọc

Z
My

Từ những giả thiết trên  cọc chỉ
tiếp nhận tải trọng đứng Pi.

Mx
Sơ đồ xác đònh tải
trọng tác dụng lên cọ353
c

x

Sơ đồ xác đònh tải trọng
tác dụng lên cọc 354

4.8.3. Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc

Trong đó:
• N: tổng tải trọng thẳng đứng tác dụng tại đáy đài cọc.
• Mx, My: tổng moment tác dụng tại đáy đài cọc quay quanh
trục x và trục y.

Trong khai thác sử dụng, cọc trong móng cọc đài thấp chỉ chòu

lực dọc trục. Tải trọng tác dụng lên các cọc phải thỏa mãn điều
kiện:

• nc: số lượng cọc trong đài.

Pi  [P]

• xi, yi: toạ độ trọng tâm cọc thứ i.

• xmax, ymax: toạ độ trọng
tâm cọc xa nhất (các cọc
chòu tải lớn nhất).
• xmin, ymin: toạ độ trọng
tâm cọc xa nhất (các cọc
chòu tải nhỏ nhất).
355

Thực tế, chỉ cần quan tâm 2 cọc chòu Pmax và Pmin
 Nếu Pmin  0  tất cả các cọc đều chòu nén, chỉ cần kiểm tra

đối với cọc chòu Pmax:

Pmax + gc  [P]

Trong đó:
gc: trọng lượng cọc, gc = L.Fc.bt. Với bt = 25 (kN/m3)
356

89

4.8.3. Kiểm tra cọc khi sử dụng

4.8.4. Tính toán kiểm tra cọc trong quá trình thi công

Khi Pmin < 0: kiểm tra cọc chòu nhổ. Ngoài kiểm tra điều
kiện như trên cho cọc chòu nén, còn phải kiểm tra khả năng chòu
kéo của cọc theo điều kiện: Pmin- gc  [P]k



Trong đó:
[P]k: sức chòu nhổ cho phép của cọc (do thành phần ma sát
gây ra).

Chỉ thực hiện với cọc đúc sẵn và kiểm tra theo TTGH.
Trong thi công cọc trải qua giai đoạn vận chuyển, lắp dựng
cọc lên giá búa (giá máy ép), chòu va chạm của búa khi đóng
hoặc chòu lực ép khi ép cọc.



Ứng suất lớn nhất xuất hiện trong kết cấu cọc phải thỏa
mãn điều kiện: max  R



Note: Khi kiểm tra cọc chòu nhổ nên kiểm tra khả năng chòu lực
tại các mối nối cọc và khả năng chòu kéo của cọc.

R: cường độ vật liệu cọc tương ứng với ứng suất max.

a. Khi vận chuyển, di dời cọc
Khi vận chuyển cọc các móc cẩu đối xứng được sử dụng, sơ đồ
làm việc như sau:
357

358

Tùy vò trí móc cẩu, mômen lớn nhất có thể ở vò trí móc cẩu hoặc
giữa đoạn cọc.
a

Lc

a

q

Khi a = 0,207.Lc thì M1 = M2.

b. Khi lắp dựng cọc
M1

M1



Nếu có 3 móc cẩu, móc cẩu bên trong được sử dụng.



Nếu có 2 móc cẩu, móc cẩu được dùng chung.

M2
359

360

90


Với b là khoảng cách từ mút đoạn
cọc đến móc cẩu sử dụng.

Mô men uốn lớn nhất xuất hiện khi thi công được dùng để
tính toán kiểm tra thép dọc trong cọc như một cấu kiện BTCT
thông thường.
Trọng lượng cọc q cần xét đến hệ số động từ (1.2 ÷ 2) tuỳ theo
điều kiện phương tiện vận chuyển và cung đường vận chuyển tốt
hay xấu.

Mmax = max {M1, M2, M3, M4}.
Hàm lượng cốt thép cọc tính theo công thức:
Ra: cường độ chòu kéo của cốt thép

Khi b = 0,297.Lc thì M3 = M4

ho: chiều cao làm việc của cọc.
361

362

0.00 m

Q0

800

Tính toán kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc ép BTCT tiết diện
25x25cm dài 12m (tính từ đáy đài):
-1.20 m

Móng gồm 12 cọc bố trí như hình vẽ:

1200

400

BÀI TẬP ÁP DỤNG 6

N0
M0

1

Tải trọng tính toán tại cốt mặt đất là:

5

N0 = 300T ; M0 = 35 Tm và Q0 = 5 T.

2
6

3

4

7

8

1350
9

250
363

11

12

250

(Ghi chú: Bê tông B22,5 có Rb = 130 kG/cm2; cốt thép AII có Ra=
2800 kG/cm2)

10

2000

Kích thước đài Bđ x Lđ x hđ = 2m x 3.2m x 0.8m ; chôn sâu 1.2m.

750

SCT của cọc tính toán theo nền đất [P] = 29 T

750

250

Bê tông cọc B22,5(mác 300#). Cốt thép cọc bố trí 418

900

900
3200

900

250
364

91


Bảng này sinh viên tự điền
Cọc
1

2
3
4
…
10
11
12

xi2
yi2

Tọa độ
xi (m)
-1.35
-0.45
0.45
1.35
…
-0.45
0.45
1.35

yi (m)
0.75
0.75
0.75
0.75
…
-0.75
-0.75

-0.75

12.15
4.5

4.8.5. Tính toán kiểm tra đài cọc

Pi (T)

Tr.lượng
cọc gc (T)

19.64
21.89
24.15
26.40
…
21.89
24.15
26.40

1.875
1.875
1.875
1.875
…
1.875
1.875
1.875

Max Pi =

26.4

Min Pi =

19.64

Ntt

Ntt
h0

45o

h0

45o

Sơ đồ xác đònh chiều cao làm việc của đài

365

366

N0
M0

Hđ

a. Theo sơ đồ phá hoại do ứng suất kéo hoặc kéo chính
(đâm thủng / ép thủng)
h0

Việc xác đònh ứng suất kéo hoặc kéo chính trên mặt nghiêng
cần căn cứ vào sơ đồ bố trí cọc cụ thể.

c2

Trường hợp kiểm tra theo cả hai phía, chiều cao đài phải thỏa
mãn điều kiện:

Q = Pđt  Qb = Pcđt

ac
bc

c1
367

368

92


Khi
Q = Pđt (lực đâm thủng) bằng tổng phản lực của cọc nằm
ngoài phạm vi của tháp đâm thủng.
Rk = cường độ tính toán chòu kéo của bê tông.

hoặc

hoặc

để tính, tức là coi tháp đâm thủng có góc nghiêng 45o khi đó
hoặc
Khi

c1, c2: Khoảng cách trên mặt bằng từ mép cột đến đáy tháp
đâm thủng;

thì lấy

thì lấy

hoặc
hoặc

để tính với chú ý rằng: sự tăng của khả năng chống cắt theo
góc nghiêng của tháp đâm thủng cũng là có giới hạn, khi đó

a1, a2: Các hệ số xác đònh theo

hoặc

Giá trò ai trong khoảng: 2,12  ai  3,35
369

b. Tính toán cường độ trên tiết diện nghiêng theo lực cắt
Trường hợp tải trọng lệch tâm, sự nguy hiểm chỉ xuất hiện về

phía có Pmax  chỉ cần kiểm tra phía có Pmax

370

k: hệ số độ nghiêng của mặt phá hoại, k = f(c/ho). Tra bảng IV.8.
c: bề rộng hình chiếu của mặt phẳng phá hoại.

Điều kiện kiểm tra:

Q ( Pđt)  Pcđt = k.Rbt. btb. ho
Trong đó btb được xác đònh như sau:
+ Nếu bc + 2ho > b: btb = (bc + b)/2
+ Nếu bc + 2ho  b: btb = (bc + ho)

Pđt = tổng phản lực các cọc nằm ngoài tiết diện nghiêng.

hc + 2h0
371

Hình không gian của tháp xuyên nghiêng góc 450

372

93


h0

h0

Hđ

N0
M0

Hđ

N0
M0

ac

ac

bc

bc

c1

c = c1

373

374

N0
M0

c. Tính toán thép đài cọc

h0

Hđ

Cốt thép trong đài chủ yếu chòu mô men uốn do phản lực
đầu cọc gây ra.
Sơ đồ tính là dầm conson ngàm tại mép cột. Như hình vẽ:

ac
bc

c2

375

376

94


 Xét mặt ngàm I - I, II - II

c. Tính toán thép đài cọc

Tính được MI-I, MII-II
Sơ đồ tính thép đài cọc

P5 + P10 + P15

I

1

2

4

3

Fa (II-II)
6

7

P4 + P9 + P14

5

9

8

 Diện tích cốt thép cần thiết
10

B
II
P11 + …+ P15

Fa (I-I)
11

12

13

14

II

15

Ra: cường độ tính toán của cốt thép

I

h0 : chiều cao làm việc của đài h0 = h - abv

L
377

378

BÀI TẬP ÁP DỤNG 7

Trong đó:
P0,i : Phản lực tính toán tác dụng lên cọc không kể trọng lượng
bản thân cọc và lớp đất phủ từ đáy đài trở lên:

Tính toán kiểm tra chiều cao đài cọc và chọn cốt thép cần thiết
cho đài móng được bố trí như hình vẽ:

Bê tông đài B22.5 (mác 300#). Cọc tiết diện 25x25cm.
Cột tiết diện 40cmx60cm. Tải trọng tính toán tại cốt mặt đất là:
N0 = 350T và M0 = 40 Tm.
Lớp bảo vệ cốt thép đáy đài abv=10cm.
(Ghi chú: Bê tông B22.5 có Rb = 130 kG/cm2 ; Rbt = 11 kG/cm2)
Lời giải

379

380

95


N0
M0

Tải trọng tác dụng lên cọc không kể trọng lượng bản thân
cọc và lớp đất phủ từ đáy đài trở lên:

100

-1.30 m

1200

???

???

0.00 m

2500
1000

9

7

8

12

11

250

250

10

4

2500

1000

6

5

3

1000

2

1

1000

250

250

Dễ thấy:

250

1000

1000

1000

250

3500

Cọc

Tọa độ

381

Pi (T)

P0,i (T)

xi (m)

yi (m)

1

-1.50

1.00

23.63

25.17

2

-0.50

1.00

25.95

27.83

3

0.50

1.00

28.27

30.50

4

1.50

1.00

30.59

33.17

…

…

…

…

…

10

-0.50

-1.00

25.95

27.83

11

0.50

-1.00

28.27

30.50

12

1.50

-1.00

30.59

33.17

xi2

15.00

yi2

382

Giả sử chiều cao đài h = 0,8m  h0 = h - abv = 0,7 [m]

a. Tính toán đâm thủng của cột:

Pđt (lực đâm thủng) bằng tổng phản lực của cọc nằm ngoài
phạm vi của tháp đâm thủng.
Rk = cường độ tính toán chòu kéo của bê tông.
a1, a2: Các hệ số xác đònh theo

8.00
383

384

96