Tham khao tinh toan tai trong SCT coc

Tham khảo tính toán tải trọng, tác động, sức chòu tải của cọc

TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH BẾN
II.1- TẢI TRỌNG KHAI THÁC TRÊN BẾN
II.1.1- Tải trọng do cần trục trên ray
Sử dụng cần trục trên ray dạng Gottwald HSK300 (hoặc loại tương đương) với
các thông số kỹ thuật sau :
- Tổng trọng lượng khi mang tải : 520T
- Sức nâng max : 63T
- Tầm với lớn nhất : 11-50 m
- Số lượng bánh xe : 32 bánh (8 bánh xe 1 cụm chân cần trục)
- Tải trọng lên 1 bánh xe khi di chuyển : 16,25T
- Chiều cao nâng : 28m
- Chiều cao hạ : -23m
- Kích thước : (15,3×15)m
- Khoảng cách ray : 15m
- Khoảng cách 2 bánh xe trong chân : cùng 1 xe con a =1,0m.
Giữa 2 xe con b =,2m.
Chi tiết áp lực lên các chân như sau :
E1 = 256,00T
E2 = 107,50T
E3 = 35,83T
E4 = 112,62T
II.1.2- Tải trọng do hàng hoá
và ô tô
2
- Tải trọng do hàng hoá xếp trên mặt bến : q = 4T/m mép bến tính từ ray cần
trục là 2T/m2
- Tải trọng ô tô H-30
Các đặc trưng kỹ thuật của đoàn xe H30
+ Tải trọng trục bánh sau : 12T

+ Tải trọng trục bánh trước : 6T
+ Trọng lượng 1 xe : 30T
+ Bề rộng bánh sau : 0.6m
+ Bề rộng bánh trước : 0.3m
+ Chiều dài tiếp xúc : 0.2m
+ Khoảng cách tim trục xe : 6.0m + 1.6m
+ Khoảng cách tim bánh xe :
1.9m

1


Tham khảo tính toán tải trọng, tác động, sức chòu tải của cọc

II.2- TẢI TRỌNG DO TÀU TÁC DỤNG LÊN CÔNG TRÌNH BẾN
Tính toán lực ngang do tàu tác dụng lên công trình bến sử dụng tiêu chuẩn “Tải
trọng và tác động” 22 TCN 222 – 1995
II.2.1- Lực neo tàu
Lực neo tàu gồm lực do dòng chảy và do gió tác dụng lên tàu. Sơ đồ neo tàu tại
bến sơ bộ chọn như hình vẽ

a/ Lực do gió tác dụng lên tàu
Xác đònh theo công thức :
Wq = 73.6 × 10-5 × Aq × vq2 × ξ
Wn = 49.0 × 10-5 × An × vn2 × ξ
Trong đó
Wq và Wn là lực do gió theo phương ngang và phương dọc tàu, KN
Aq và An là diện tích đón gió theo phương ngang và phương dọc tàu, m 2
vq và vn là tốc độ gió tính toán theo phương ngang và phương dọc tàu, m/s
ξ là hệ số xác đònh theo bảng 26 phụ thuộc chiều dài tàu

Lực do gió tính toán theo 2 trường hợp
• Khi ∇ MNCTK và tàu đầy hàng
• Khi ∇ MNCTK và tàu không hàng
Xét theo hướng gió thònh hành và bất lợi nhất là hướng vuông góc với tuyến
bến (tức vn = 0 m/s). Các hệ số được xác đònh như sau :
Diện tích đón gió:
2
Lúc đầy tải : Aq1 = α q .Lt max
Trong đó : α q : Hệ số xác đònh theo bảng 1 Phụ lục 3; α q = 0,06
⇒ Aq1 = 0,06x1532 = 1404,54 m²
2
Lúc không tải : Aq2 = α q .Lt max
Trong đó : α q : Hệ số xác đònh theo bảng 1 Phụ lục 3; α q = 0,10
⇒ Aq1 = 0,10x1532 = 2340,9 m²
2


Tham khảo tính toán tải trọng, tác động, sức chòu tải của cọc

Tốc độ gió tính toán : vq = W = 22 m/s
Hệ số ξ tra bảng 26 có nội suy với Lt =153 m thì ξ = 0,58
Thay tất cả các hệ số trên vào ta có lực do gió tác dụng lên công trình như sau
Wq1= 290,2 KN
Wn1 = 0
Wq2 = 483,7 KN
Wn2 = 0
b/ Lực do dòng chảy tác dụng lên tàu
Tính lực do dòng chảy tác dụng lên tàu
Qω = 0.59× Ad × vd2
Nω = 0.59× An × vn2

Trong đó :
Qω và Nω – Lực do dòng chảy tác dụng lên phương ngang và dọc tàu, KN
Ad và An - diện tích chắn nước theo phương ngang và dọc tàu , m 2
vd và vn – tốc độ dòng chảy theo phương ngang và dọc tàu , m/s
Xác đònh lực do dòng chảy tác dụng lên phương ngang và dọc tàu theo 2 trường
hợp : lúc đầy hàng và lúc không hàng
Diện tích chắn nước theo phương ngang tàu : Ad = 0.85× Lt × T
Diện tích chắn nước theo phương dọc tàu : An = Bt × T
Với Lt = 153 m – chiều dài tàu tính toán
Bt = 22,3 m – chiều rộng tàu tính toán
T1 = Tmax = 9,3 m mớn nước tàu lúc đầy tải
T2 = Tmin = 3,2 m mớn nước lúc không tải
Vậy diện tích chắn nước : Lúc đầy tải Ad1 = 1209,5 m2
An1 = 207,4 m2
Lúc không tải Ad2 = 416,2 m2
An2 = 71,36 m2
Vận tốc thành phần ngang dòng chảy nhỏ không đáng kể (coi vd = 0)
Vận tốc dòng chảy dọc thực tế đo đạc được là vn = 1,2m/s
Vậy lực do dòng chảy tác dụng lên tàu là :
Qω1 = Qω2 = 0
Nω1 = 176,21 KN
Nω2 = 60,63 KN
c/ Tổng lực do dòng chảy và do gió tác dụng lên tàu
Lúc đầy tải Q1tot = Qω1 + Wq1 = 0 + 290,2 = 290,2 KN = 29,02 T
Lúc không tải Q2tot = Qω2 + Wq2 = 0 + 483,7 = 483,7 KN = 48,37 T
d/ Lực căng dây neo
S=

Qtot
n sin α cos β

Trong đó :
Qtot : Tổng các lực tác dụng lên tàu tính toán bao gồm lực do gió và lực
do dòng chảy, T
n
: Số lượng bích neo chòu lực, lấy theo bảng 31 trang 72 “22 TCN
222-95”, có xét đến thực tế neo đậu tàu trên bến.
3


Tham khảo tính toán tải trọng, tác động, sức chòu tải của cọc

β

α, β : Góc nghiêng của dây neo, lấy theo Bảng 32 trang 73 “22 TCN
222-95” hoặc căn cứ vào điều kiện
Sv
neo đậu thực tế của tàu tại công trình
S
bến thiết kế.
Hình chiếu của lực S lên các phương
vuông góc, song song với mép bến và
Sn
thẳng đứng lần lượt là :
α

Qtot
n
S n = S cos α cos β
Sq =

Sq

S v = S sin β

Lực tác dụng lên bích neo cũng như khả năng chòu lực của công trình được
tính toán cho tàu 15.000DWT với tổng các lực tác dụng lên tàu lớn nhất chọn
1 trong hai trường hợp : Đầy tải và không tải tính toán theo bảng sau
Tàu
(DWT)
15.000
15.000

Trường hợp
Đầy tải
Không tải

Qtot
(T)
29,02
48,37

n
4
4

α
(độ)
30
30

β
(độ)
20
40

S
(T)
15,44
31,41

Sq
Sn
(T)
(T)
7,255 12,57
12,093 20,84

Sv
(T)
5,28
20,19

Chọn bích neo cho tàu 15.000 DWT đảm bảo chòu được lực neo lớn hơn 31,41 T
Vậy ta chọn bích neo có khả năng chòu tải 100T
II.2.2- Lực va tàu
a/ Năng lượng va tàu được tính theo công thức sau :
E f =ψ.

Dv 2

2g

Trong đó :
D : Lượng dãn nước của tàu tính toán, D = 21.110 T
v : Thành phần vuông góc (với mặt trước công trình) của tốc độ cập tàu,
m/s, lấy theo Bảng 29 trang 69 “22 TCN 222-95”
Tra Bảng 29 có nội suy ứng với tàu biển ta được v = 0,11 m/s
ψ : Hệ số, lấy theo Bảng 30 trang 70 “22 TCN 222-95”, trong đó nếu tàu
cập bến là tàu rỗng hoặc tàu chỉ có nước đối trọng thì các giá trò ψ phải
giảm đi 15%
Tra Bảng 30 ứng với tàu biển được ψ = 0,55
g : Gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2
Kết quả tính toán cho ở Bảng sau :
Trọng tải
tàu
DWT

Lượng dãn
nước
D (T)

Vận tốc cập
tàu
V (m/s)

Hệ số ψ

15.000

21.110

0,11

0,55

Gia tốc trọng Năng lượng va
trường
tàu
2
g (m/s )
Ef (T.m)
9,81

7,16
4


Tham khảo tính toán tải trọng, tác động, sức chòu tải của cọc

b/ Chọn đệm va tàu và tính lực va tàu
Từ năng lượng va tàu tính toán được, để thích hợp cho tàu 15.000DWT cập bến
an toàn ta chọn loại đệm LAMBDA 500H – 3000L sản xuất bằng loại chất liệu
cao su CL2, có khả năng tiếp nhận năng lượng va tàu có giá trò 7,16Tm, với mức
biến dạng 52,5%
Căn cứ vào loại đệm được chọn, dựa vào đồ thò để xác đònh lực va tàu tác dụng
lên công trình như sau:
Theo phương vuông góc với tuyến bến Hx = 31,5T
Theo phương song song với tuyến bến Hy = 0,5 × 31,5 = 15,75 T
Trong đó 0,5 là hệ số ma sát giữa đệm cao su và bản tựa tàu bê tông.
c/ Chọn khoảng cách đệm tàu

Đệm tàu được bố trí tại đầu các dầm ngang, khoảng cách giữa các đệm là
a=4,6m.
II.2.3- Tải trọng ép của tàu lên công trình
Xác đònh tải trọng ép tàu đang neo dưới tác dụng của dòng chảy và gió q h (T/m),
đối với công trình bến có tuyến bến liên tục trong phạm vi phần thẳng của boong
tàu theo công thức :
qh = 1.1

Qtot
Ld

Trong đó : Qtot – lực ngang do tác dụng tổng cộng của gió và dòng chảy, được tính
toán trong phần lực neo tàu Qtot = 48,37T
Ld Đoạn thẳng của boong tàu tính toán, được tra trong 22 TCN 222 – 1995 với
tàu 15.000DWT; Ld = aδ.Lmax = 0,37x153 = 56,61m
48,37

Lực ép của tàu là : q h = 1,1 56,61 = 0,94 T/m
II.3- TẢI TRỌNG ÁP LỰC ĐẤT SAU BẾN
Chọn giải pháp tiếp đất của cầu tàu là dạng tường chắn nên áp lực đất sau
bến sẽ không tác dụng lên cầu tàu. Tường chắn sau bến sẽ tiếp nhận áp lực này.

5


Tham khảo tính toán tải trọng, tác động, sức chòu tải của cọc

SƠ BỘ XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG LÊN ĐẦU CỌC
III.1 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN ĐẦU CỌC.
III.1.1 Phương án 1.

III.1.1.1. Cọc dưới ray cần trục.
a) Trọng lượng bản thân.
- Trọng lượng bản thân dầm ngang :
QDN = bxhxγBTx3,5 = 0,9x(1,3 - 0,25)x2,5x3,5 = 8,27 (T)
- Trọng lượng bản thân dầm cần trục :
QDCT = bxhxγBTx4,1 = 0,9x(1,3 - 0,25)x2,5x4,1 = 9,69 (T)
- Trọng lượng bản thân bản mặt cầu :
+ Lớp bê tông nhựa :
QNH= 2,05x0,07 = 0,144 (T/m2)
+ Bản mặt cầu :
QBM = hxγBT = 0,25x2,5 = 0,625 (T)
⇒ QSàn= (QNH + QBM)x3,5x4,1 = (0,144+0,625)x3,5x4,1 = 11,04 (T)
b) Tải trọng do hàng hóa q=4T/m²..
Qhh = 3,5x4,1xq = 3,5x4,1x4,0 = 57,4 (T)
c) Tải trọng do cần trục chạy trên ray.
Đường ảnh hưởng của phản lực tại gối II.

QCT = ∑ Pi . Si
Trong đó :
Pi : p lực max lên một bánh xe, Pi = 32,0 (T)
Si : Tung độ đường ảnh hưởng.
⇒ QCT = 32 x(2 x0,05 + 2 x0,3 + 2 x 0,6 + 2 x0,85) = 115,2 (T)
⇒ Tải trọng tác dụng lên đầu cọc dưới ray cần trục là :
PImax = QDN + QDCT + QSàn + Qhh + QCT
=8,27 + 9,69 + 11,04 + 57,4 + 115,2 = 201,6 (T)
III.1.1.2 Cọc không dưới ray cần trục
6


Tham khảo tính toán tải trọng, tác động, sức chòu tải của cọc

a) Trọng lượng bản thân.
- Trọng lượng bản thân dầm ngang :
QDN = bxhxγBTx4,0 = 0,9x(1,3 - 0,25)x2,5x4,0 = 9,45 (T)
- Trọng lượng bản thân dầm dọc :
QDD = bxhxγBTx4,1 = 0,7x(1,0 - 0,25)x2,5x4,1 = 5,38 (T)
- Trọng lượng bản thân bản mặt cầu :
+ Lớp bê tông nhựa :
QNH= 2,05x0,07 = 0,144 (T/m2)
+ Bản mặt cầu :
QBM = hxγBT = 0,25x2,5 = 0,625 (T)
⇒ QSàn= (QNH + QBM)x4,0x4,1 = (0,144+0,625)x4,0x4,1 = 12,612 (T)
b) Tải trọng do hàng hóa q=4T/m²..
Qhh = 4,0x4,1xq = 4,0x4,1x4,0 = 65,6 (T)
⇒ Tải trọng tác dụng lên đầu cọc không dưới ray cần trục là :
PIImax = QDN + QDD + QSàn + Qhh
=9,45 + 5,38 + 12,612 + 65,6 = 93,042 (T)
III.1.1.3 Cọc ngoài mép bến.
a) Trọng lượng bản thân.
- Trọng lượng bản thân dầm ngang :
QDN = (bxhxγBTx1,775)+[(3,5-h)xγBTx1,0]
= [0,9x(1,3 - 0,25)x2,5x1,775]+[(3,5-1,3)x2,5x1,0] = 9,7 (T)
- Trọng lượng bản thân dầm dọc :
QDD = bxhxγBTx4,1 = 0,7x(1,0 - 0,25)x2,5x4,1 = 5,38 (T)
- Trọng lượng bản thân bản mặt cầu :
+ Lớp bê tông nhựa :
QNH= 2,05x0,07 = 0,144 (T/m2)
+ Bản mặt cầu :
QBM = hxγBT = 0,25x2,5 = 0,625 (T)
⇒ QSàn= (QNH + QBM)x1,775x4,1 = (0,144+0,625)x1,775x4,1 = 5,6 (T)

- Trọng lượng bản tựa tàu :
QBT= 0,3x(4,0 -1,0)x2,5x4,1 = 9,225 (T)
- Trọng lượng bản thân đệm tàu và các thiết bò phụ trợ
Q = 2 (T)
a) Tải trọng do hàng hóa q=2T/m²..
Qhh = 1,775x4,1xq = 1,775x4,1x2,0 = 14,555 (T)
⇒ Tải trọng tác dụng lên đầu cọc không dưới ray cần trục là :
PIImax = QDN + QDD + QSàn + Qhh + QBT + Q
= 9,7 + 5,38 + 5,6 + 14,555 + 9,225 + 2 = 46,46 (T)
7


Tham khảo tính toán tải trọng, tác động, sức chòu tải của cọc

III.121. Phương án 2.
III.1.2.1. Cọc dưới ray cần trục.
b) Trọng lượng bản thân.
- Trọng lượng bản thân dầm ngang :
QDN = bxhxγBTx4,0 = 0,9x(1,3 - 0,25)x2,5x4,25 = 10,04 (T)
- Trọng lượng bản thân dầm cần trục :
QDCT = bxhxγBTx4 = 0,9x(1,3 - 0,25)x2,5x4,6 = 10,87 (T)
- Trọng lượng bản thân bản mặt cầu :
+ Lớp bê tông nhựa :
QNH= 2,05x0,07 = 0,144 (T/m2)
+ Bản mặt cầu :
QBM = hxγBT = 0,25x2,5 = 0,625 (T)
⇒ QSàn= (QNH + QBM)x4,25x4,6 = (0,144+0,625)x4,25x4,6 = 15,03 (T)
c) Tải trọng do hàng hóa q=4T/m²..
Qhh = 4,25x4,6xq = 4,25x4,6x4,0 = 78,2 (T)
d) Tải trọng do cần trục chạy trên ray.

Đường ảnh hưởng của phản lực tại gối II.

QCT = ∑ Pi . Si
Trong đó :
Pi : p lực max lên một bánh xe, Pi = 32,0 (T)
Si : Tung độ đường ảnh hưởng.
⇒ QCT = Pi x 2(0,22 + 0,435 + 0,698 + 0,87) = 142,272 (T)
⇒ Tải trọng tác dụng lên đầu cọc dưới ray cần trục là :
PImax = QDN + QDCT + QBM + Qhh + QCT
=10,04 + 10,87 + 15,03 + 78,2 + 142,272 = 256,412 (T)
III.1.2.2 Cọc không dưới ray cần trục
a) Trọng lượng bản thân.
- Trọng lượng bản thân dầm ngang :
QDN = bxhxγBTx4,5 = 0,9x(1,3 - 0,25)x2,5x4,5 = 10,631 (T)
- Trọng lượng bản thân dầm dọc :
QDD = bxhxγBTx4,6 = 0,8x(1,1 - 0,25)x2,5x4,6 = 7,82 (T)
8


Tham khảo tính toán tải trọng, tác động, sức chòu tải của cọc

Trọng lượng bản thân bản mặt cầu :
+ Lớp bê tông nhựa :
QNH= 2,05x0,07 = 0,144 (T/m2)
+ Bản mặt cầu :
QBM = hxγBT = 0,25x2,5 = 0,625 (T)
⇒ QSàn= (QNH + QBM)x4,5x4,6 = (0,144+0,625)x4,5x4,6 = 15,92 (T)
e) Tải trọng do hàng hóa q=4T/m²..
Qhh = 4,5x4,6xq = 4,5x4,6x4,0 = 82,8 (T)
⇒ Tải trọng tác dụng lên đầu cọc không dưới ray cần trục là :

PIImax = QDN + QDD + QBM + Qhh
= 10,631 + 7,82 + 15,92 + 82,8 = 117,171 (T)
III.1.2.3 Cọc ngoài mép bến.
a) Trọng lượng bản thân.
- Trọng lượng bản thân dầm ngang :
QDN = (bxhxγBTx1,775)+[(3,5-h)xγBTx1,0]
= [0,9x(1,3 - 0,25)x2,5x1,775]+[(3,5-1,3)x2,5x1,0] = 9,7 (T)
- Trọng lượng bản thân dầm dọc :
QDD = bxhxγBTx4,6 = 0,8x(1,1 - 0,25)x2,5x4,6 = 7,82 (T)
- Trọng lượng bản thân bản mặt cầu :
+ Lớp bê tông nhựa :
QNH= 2,05x0,07 = 0,144 (T/m2)
+ Bản mặt cầu :
QBM = hxγBT = 0,25x2,5 = 0,625 (T)
⇒ QSàn= (QNH + QBM)x1,775x4,6 = (0,144+0,625)x1,775x4,6 = 6,28 (T)
- Trọng lượng bản tựa tàu :
QBT= 0,3(4,0 -1,1)x2,5x4,6 = 10,01 (T)
- Trọng lượng bản thân đệm tàu và các thiết bò phụ trợ
Q = 2 (T)
f) Tải trọng do hàng hóa q=2T/m²..
Qhh = 1,775x4,6xq = 1,775x4,6x2,0 = 16,33 (T)
⇒ Tải trọng tác dụng lên đầu cọc không dưới ray cần trục là :
PIImax = QDN + QDD + QSàn + Qhh + QBT + Q
= 9,7 + 7,82 + 6,28 + 16,33 + 10,01 + 2 = 52,14 (T)
-

9


Tham khảo tính toán tải trọng, tác động, sức chòu tải của cọc

TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC
IV.1- SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO ĐẤT NỀN

Tính sức chiu tải của cọc theo đất nền dựa trên tiêu chuẩn móng cọc “ 22 TCN
21 – 86”
IV.1.1- PHƯƠNG ÁN 1
1/ Sức chòu tải nén
Sức chòu tải nén của cọc theo đất nền được xác đònh theo công thức sau :
Φo =

Φ ngh
K tc

Với Φghn = m (mR R F + u ∑mf fi li)
Trong đó :
m
: Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất
m =1
 mR, mf : Hệ số điều kiện làm việc của đất tại mũi cọc và mặt hông cọc,
kể đến phương pháp hạ cọc đến sức chống tính toán của đất, xác đònh
theo Bảng 3 trang 33 “20 TCN 21-86”
mR = mf =1
 R : Sức chống tính toán của đất dưới mũi cọc, T/m2
 F : Diện tích chống của cọc lên đất,
π D 2 3,14 × 0,5 2
2
F=

4

=

4

= 0,196m

 u : Chu vi ngoài của tiết diện ngang cọc
u = π D = 3,14 × 0,5 = 1,57m
 fi : Sức chống tính toán của lớp đất thứ i của nền lên mặt hông của cọc,
T/m2, xác đònh theo Bảng 2 trang 32 “20 TCN 21-86”.
 li : Chiều dày của lớp đất thứ i tiếp xúc với mặt hông cọc, m
 Ktc : Hệ số tin cậy lấy tuỳ thuộc vào kết cấu móng cọc, số lượng cọc
trong móng. Với số cọc lớn hơn 21 cọc thì
Ktc =1,4
Tính sức kháng hông của cọc : Chia đất nền xung quanh cọc thành các lớp
phân tố có bề dày li = 2m. lớp đất số 1 dày 1,1m là lớp bùn sét nhão loãng
B = 2,01 > 1, do đó bỏ qua sự làm việc của lớp này. Xét khả năng chòu lực và
bề dày của từng lớp đất ta chọn lớp đất số 4 để hạ mũi cọc. Lập bảng để tính
sức kháng hông
Lớp đất

Lớp

Độ sâu

Loại đất

Trạng thái

fi

li
10


Tham khảo tính toán tải trọng, tác động, sức chòu tải của cọc

2

3

4
5

B

(T/m2)

(m)

Cát trung

Chặt vừa

4,26

2

4,1

Cát trung

Chặt vừa

5,33

2

3

6,1

Cát trung

Chặt vừa

5,82

2

4

8,1

Sét mềm

0,6

1,9

2

5

10,1

Sét mềm

0,6

1,902

2

6

12,1

Sét mềm

0,6

1,942

2

7

14,1

Sét mềm

0,6

1,982

2

8

16,1

Sét mềm

0,6

2,0

2

9

18,1

Sét mềm

0,6

2,0

2

10

20,1

Sét mềm

0,6

2,0

2

11

22,1

Sét mềm

0,6

2,0

2

12

24,1

Sét mềm

0,6

2,0

2

13

26,1

Sét dẻo

0,4

4,466

2

14

28,1

Sét dẻo

0,4

4,586

2

15

30,05

Cát nhỏ

Chặt

6,6

1,9

phân tố

Z (m)

1

2,1

2

Sức kháng mũi :
ZR =31m đặt trong lớp cát nhỏ ⇒ R = 386 T/m2
Sức chòu tải giới hạn
Φghn = 1{(1 × 386 × 0,196 )+ 1×1,57[2(4,26+5,33+5,82+1,9+1,902+1,942+
+1,982+2+2+2+2+2+4,466+4,586)+1,9×6,6]} = 227,81T

Sức chiụ tải nén
Φo =

227,81
= 162,72T
1,4

2/ Sức chòu tải nhổ
Sức chòu tải nhổ của cọc theo đất nền được xác đònh theo công thức sau :
Φnh = m u ∑mf fi li
Trong đó :
m
: Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, đối với cọc hạ
vào đất ở độ sâu nhỏ hơn 4m thì lấy m = 0, ở độ sâu 4m và lớn hơn 4m
thì lấy m = 0,8 đối với tất cả các công trình trừ móng đường dây tải điện
lộ thiên.
 mf : Hệ số điều kiện làm việc của đất tại mặt hông cọc, kể đến phương
pháp hạ cọc đến sức chống tính toán của đất, xác đònh theo Bảng 3 trang
33 “20 TCN 21-86”.
11


Tham khảo tính toán tải trọng, tác động, sức chòu tải của cọc

 u : Chu vi ngoài của tiết diện ngang cọc, m
 fi : Sức chống tính toán của lớp đất thứ i của nền lên mặt hông của cọc,
T/m2, xác đònh theo Bảng 2 trang 32 “20 TCN 21-86”.
 li : Chiều dày của lớp đất thứ i tiếp xúc với mặt hông cọc, m
Vậy sức chòu tải nhổ của cọc :
⇒ Φnh = m u ∑mf fi li = 0,8x1,57x96,916 = 121,73 T

IV.1.2- PHƯƠNG ÁN 2
1/ Sức chòu tải nén
Sức chòu tải nén của cọc theo đất nền được xác đònh theo công thức sau :
Φo =

Φ ngh
K tc

Với Φghn = m (mR R F + u ∑mf fi li)
Trong đó :
m
: Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất
m =1
 mR, mf : Hệ số điều kiện làm việc của đất tại mũi cọc và mặt hông cọc,
kể đến phương pháp hạ cọc đến sức chống tính toán của đất, xác đònh
theo Bảng 3 trang 33 “20 TCN 21-86”
12


Tham khảo tính toán tải trọng, tác động, sức chòu tải của cọc

mR = mf =1
 R : Sức chống tính toán của đất dưới mũi cọc, T/m2
 F : Diện tích chống của cọc lên đất,
π D 2 3,14 × 0,6096 2
2
F=

4

=

4

= 0,29186m

 u : Chu vi ngoài của tiết diện ngang cọc
u = π D = 3,14 × 0,6096 = 1,915m
 fi : Sức chống tính toán của lớp đất thứ i của nền lên mặt hông của cọc,
T/m2, xác đònh theo Bảng 2 trang 32 “20 TCN 21-86”.
 li : Chiều dày của lớp đất thứ i tiếp xúc với mặt hông cọc, m
 Ktc : Hệ số tin cậy lấy tuỳ thuộc vào kết cấu móng cọc, số lượng cọc
trong móng. Với số cọc lớn hơn 21 cọc thì
Ktc =1,4
Tính sức kháng hông của cọc : chia đất nền xung quanh cọc thành các lớp
phân tố có bề dày li = 2m. Lớp đất số 1 dày 1,1m là lớp bùn sét nhão loãng
B = 2,01 > 1,do đó bỏ qua sự làm việc của lớp này. Xét khả năng chòu lực và
bề dày của từng lớp đất ta chọn lớp đất số 4 để hạ mũi cọc. Lập bảng để tính
Lớp đất

2

3

4
5

Lớp
phân tố

Độ sâu
Z (m)

Loại đất

Trạng thái
B

fi
(T/m2)

li
(m)

1

2,1

Cát trung

Chặt vừa

4,26

2

2

4,1

Cát trung

Chặt vừa

5,33

2

3

6,1

Cát trung

Chặt vừa

5,82

2

4

8,1

Sét mềm

0,6

1,9

2

5

10,1

Sét mềm

0,6

1,902

2

6

12,1

Sét mềm

0,6

1,942

2

7

14,1

Sét mềm

0,6

1,982

2

8

16,1

Sét mềm

0,6

2,0

2

9

18,1

Sét mềm

0,6

2,0

2

10

20,1

Sét mềm

0,6

2,0

2

11

22,1

Sét mềm

0,6

2,0

2

12

24,1

Sét mềm

0,6

2,0

2

13

26,1

Sét dẻo

0,4

4,466

2

14

28,1

Sét dẻo

0,4

4,586

2

15

30,05

Cát nhỏ

Chặt

6,6

1,9

13


Tham khảo tính toán tải trọng, tác động, sức chòu tải của cọc

Sức kháng mũi :
ZR = 31m đặt trong lớp cát nhỏ chặt ⇒ R = 386 T/m2
Sức chòu tải giới hạn
Φghn = 1{(1 × 386 × 0,29186 )+ 1×1,915[2(4,26+5,33+5,82+1,9+1,902+1,942
+1,982+2+2+2+2+2+4,466+4,586)+1,9×6,6]} = 298,26T
Sức chiụ tải nén :
Φo =

298,26
= 213,043T

1,4

2/ Sức chòu tải nhổ
Sức chòu tải nhổ của cọc theo đất nền được xác đònh theo công thức sau :
Φnh = m u ∑mf fi li
Trong đó :
m
: Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, đối với cọc hạ
vào đất ở độ sâu nhỏ hơn 4m thì lấy m = 0, ở độ sâu 4m và lớn hơn 4m
thì lấy m = 0,8 đối với tất cả các công trình trừ móng đường dây tải điện
lộ thiên.
 mf : Hệ số điều kiện làm việc của đất tại mặt hông cọc, kể đến phương
pháp hạ cọc đến sức chống tính toán của đất, xác đònh theo Bảng 3 trang
33 “20 TCN 21-86”.
 u : Chu vi ngoài của tiết diện ngang cọc, m
 fi : Sức chống tính toán của lớp đất thứ i của nền lên mặt hông của cọc,
T/m2, xác đònh theo Bảng 2 trang 32 “20 TCN 21-86”.
 li : Chiều dày của lớp đất thứ i tiếp xúc với mặt hông cọc, m
Vậy sức chòu tải nhổ của cọc :
⇒ Φnh = m u ∑mf fi li = 0,8x1,915x96,916 = 148,48 T

14


Tham khảo tính toán tải trọng, tác động, sức chòu tải của cọc

IV.2- SỨC KHÁNG CỦA CỌC THEO VẬT LIỆU
IV.2.1- PHƯƠNG ÁN 1

Với cọc BTCT ƯST thì sức kháng theo vật liệu của cọc, tính chỉ với riêng bê

tông và trừ thêm phần kéo trước của thép.
Sức kháng theo vật liệu được tính theo công thức :
Φvl = ϕ RnAb – FaNk
Trong đó:
Φvl – sức kháng theo vật liệu
Rn – cường độ chòu nén của bê tông, với bê tông mác 500 có Rn =215 kg/cm2
ϕ - hệ số uốn dọc, tra bảng trong sách bê tông cốt thép toàn khối có ϕ = 0,59
Ab – diện tích mặt cắt ngang phần bê tông
Fa – diện tích cốt thép ƯST
Nk – lực ƯST trên 1 đơn vò diện tích thép
Cọc BTCTDƯL Φ500mm dày 90mm có
Ab = 1159,25cm2
3,14 × 10,7 2
Fa = 10 ×
= 898,75mm 2
4

Nk = 7,1N/mm2 = 0,71kg/mm2
⇒ Φvlcc = 0,59 × 215 × 1159,25 – 898,75 × 0,71 = 146,413 T
IV.2.2- PHƯƠNG ÁN 2

15


Tham khảo tính toán tải trọng, tác động, sức chòu tải của cọc

Tính toán sức chòu tải cọc theo vật liệu làm cọc dựa vào tài liệu “ Giáo trình
tính toán kết cấu thép” nhà xuất bản ĐHBK – T/P HCM
Sức chòu tải nén giới hạn cọc tính theo cường độ vật liệu làm cọc như sau:
Φvl = ϕ Ra F

Trong đó : Φvl – lực nén dọc trục cọc , T
Ra – cường độ khi nén của vật liệu làm cọc , T/m2
F – diện tích mặt cắt ngang cọc , m2
ϕ - hệ số uốn dọc , tra theo bảng phụ thuộc vào độ mảnh của cọc
Xác đònh độ mảnh của cọc
λ=

lo
≤ [ λ ] = 120
r

trong đó : λ - độ mảnh của cọc
lo – chiều dài tính toán , m
r – bán kính quán tính của mặt cắt ngang cọc , m
[λ] – độ mảnh giới hạn của kết cấu chòu nén chính
Xác đònh chiều dài tính toán
lo = µ l
Trong đó : µ - hệ số phụ thuộc liên kết 2 đầu của cọc, với mô hình cọc ngàm 2 đầu
thì
µ = 0,5
l – chiều dài thực của cọc , m
Cọc ống thép Φ609,6mm dày 12,7mm có các đặc trưng sau
* Đặc trưng vật liệu cọc
- Mun đàn hồi
: E = 2,1 ×107 T/m2
- Trọng lượng riêng : G = 7,8 T/m3
- Cường độ chòu nén : Ra = 34000 T/m2
- Cường độ chòu kéo : R’a = 34000 T/m2
- Giới hạn chảy
: σo = 40000 T/m2

- Cường độ cực hạn : Ru = 60000 T/m2
* Đặc trưng mặt cắt ngang
- Đường kính ngoài : D = 609,6 mm = 0,6096m
- Bề dày thành cọc : δ = 12,7mm = 0,0127m
- Đường kính trong : d = 584,2mm = 0,5842m
- Diện tích mặt cắt : F = 0,0238 m2
- Momen quán tính :I = 0,00106112 m4
- Momen kháng uốn : W = 0,00355 m3
- bán kính quán tính : r = 0,21115m
- chiều dài thực của cọc : l = 45m
* Sức chòu tải của cọc
16


Tham khảo tính toán tải trọng, tác động, sức chòu tải của cọc

tính lo :
tính λ :

lo = µ lu = 0,5 x 45 = 22,5m
λ=

lo
22,5
=
= 106,56 ≤ [ λ ] = 120 thoả mãn
r 0,21115

tra bảng ( có nội suy) tìm được : ϕ = 0,59
⇒ Sức chòu tải nén : Φvlcc = 0,59 × 34000 × 0.0238 = 477,428T

IV.3- SO SÁNH VÀ CHỌN SỨC KHÁNG CỦA CỌC

IV.3.1- So sánh sức kháng của cọc
SỨC KHÁNG (T)

Phương án 1

Phương án 2

Kháng nén theo đất nền

162,72

213,043

Kháng nén theo vật liệu

146,413

477,428

Kháng nhổ theo đất nền

121,73

148,48

IV.3.2- Chọn sức kháng của cọc
Theo bảng trên ta sẽ chọn được sức kháng của cọc cho từng phương án như sau
+ Phương án 1:

Sức kháng nén của cọc chọn theo vật liệu : Φn = 146,413T
Sức kháng nhổ theo đất nền : Φnh = 121,73T
+ Phương án 2:
Sức kháng nén của cọc chọn theo đất nền : Φn = 213,043T
Sức kháng nhổ theo đất nền : Φnh = 148,48T
IV.4- SO SÁNH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU .

So sánh và lựa chọn phương án cọc phải dựa trên các đặc điểm sau:
• Phương án 1: Cọc ống BTCT ứng suất trước Þ500 dày 90mm.
 Ưu điểm :
- Gía thành rẻ hơn so với cọc ống thép cùng loại.
- Có thể chế tạo ngay trong nước, tại các nhà máy.
 Nhược điểm :
- Khả năng chòu lực kém hơn so với cọc ống thép.
- Thi công phức tạp hơn.
- Thời gian thi công kéo dài hơn so với cọc ống thép.
⇒ Tính kinh tế không cao.
• Phương án 1: Cọc ống thép Þ609.6 dày 12.7mm.
 Ưu điểm:
- Khả năng chòu lực cao hơn so với cọc ống BTCT ƯST.
- Thi công dễ dàng hơn.
- Thời gian thi công nhanh hơn.
- Bước cọc thưa nên kết cấu nhẹ nhàng, gầm cầu thông thoáng hơn.
- Chòu được lực ngang lớn, thích hợp cho tàu có trọng tải lớn.
17


Tham khảo tính toán tải trọng, tác động, sức chòu tải của cọc

 Nhược điểm :

- Gía thành cao hơn so với cọc ống BTCT ƯST cùng loại.
- Trong nước không thể chế tạo được, phải nhập từ nước ngoài.
⇒ Tính kinh tế cao.
Từ những phân tích trên ta thấy cọc ống thép có nhiều ưu điểm hơn, đồng thời
có ít nhược điểm hơn so với cọc ống BTCT ƯST. Vậy ta chọn cọc cho công trình là
cọc ống thép của phương án 2.

18