Bài giảng Nền móng - Chương 5.2: Sức chịu tải của cọc đơn

    CHƯƠNG 5: MÓNG CỌC   
CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ NỀN MÓNG 
CHƯƠNG 2: CÁC CƠ SỞ THIẾT KẾ NỀN MÓNG
CHƯƠNG 3: MÓNG NÔNG 
CHƯƠNG 4: GIA CỐ NỀN 
CHƯƠNG 5: MÓNG CỌC 
CHƯƠNG 6: CỌC CHỊU TẢI TRỌNG NGANG 


5.2. SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC ĐƠN     
 Sức chịu tải là khả năng chịu tải của cọc trong các quá trình:  
 Thi công 
 Sử dụng    
 Trong giai đoạn thi công:
 Cọc bị gãy,  đứt, vỡ do cẩu lắp,  đóng, ép, rung   phá hoại về mặt 
vật liệu 
 Aûnh hưởng đến công trình lân cận, xâm hại đến sức khoẻ dân cư, 
ô nhiễm môi trường 


5.2. SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC ĐƠN     


5.2. SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC ĐƠN     
 Trong giai đoạn sử dụng:
 Phá hoại về mặt vật liệu khi chịu tải thí nghiệm, tải trọng công 
trình  
 Nền đất bị phá hoại   công trình mất ổn định
 Nền đất có chuyển vị lớn   công trình sử dung không bình thường 
Tóm lại:  Sức chịu tải của cọc  được xác  định theo hai giá trị sức 
chịu tải về phương diện vật liệu và về đất nền  

                   [Q] = min {Qvl, Qdn}


5.2. SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC ĐƠN     
 Các phương pháp tính toán sức chịu tải của cọc: 
 Theo ƯS cho phép của vật liệu làm cọc   
 Theo sức chịu tải của nền đất (rất nhiều phương pháp) 
 Theo độ lún của cọc 


5.3. SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO VẬT LIỆU      
5.3.1. Khái niệm  
 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu được tính theo:
 Ứng suất cho phép của vật liệu khi hạ cọc
 Ứng suất cho phép của vật liệu suốt tuổi thọ công trình  
  Trạng  thái  làm  việc  của  cọc:  chịu  nén  đúng  tâm,  nén  lệch  tâm, 
chịu kéo  


5.3. SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO VẬT LIỆU      
5.3.1. Khái niệm
          Qvl =   Ap Rvl
 Qvl – Sức chịu tải của cọc theo vật liệu
 Ap – Diện tích tiết diện ngang của cọc 
 Rvl – Cường độ chịu nén (kéo) của vật liệu làm cọc 
   – hệ số uốn dọc, phụ thuộc vào độ mảnh của cọc    


5.3. SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO VẬT LIỆU      
5.3.2. Cọc BTCT đúc sẵn

 Vật liệu:  
 Bê tông:  Mác   250, thường dùng Mác 300 
 Cốt thép dọc: 4 hoặc 8 thanh,     14, thép gân 
 Cốt đai: bố trí dày hai đầu cọc, phần giữa thân cọc bố trí thưa hơn 
 Mũi cọc; lưới thép, bản thép bảo vệ đầu cọc; móc cẩu;…. 


5.3. SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO VẬT LIỆU      


5.3. SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO VẬT LIỆU      
5.3.2. Cọc BTCT đúc sẵn
 Chịu nén:   Qvl =   (Ap Rn+ Aa Ra)
 Rn – Cường độ chịu nén của bê tông 
 Ra – Cường độ chịu nén của thép 
 Ap – Diện tích tiết diện ngang của cọc
 Aa – Diện tích tiết diện ngang cốt thép trong cọc 
   – hệ số uốn dọc, phụ thuộc vào độ mảnh của cọc 


5.3. SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO VẬT LIỆU      
5.3.2. Cọc BTCT đúc sẵn
=lo/r
=lo/d

<14 21
<4
1

6

28

35

42

48

55

62

69

76

83

90

97

104

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

. .96 .93 .90 .87 .84 .81 .78 .74 .70 .65 .60 .55
98

 r – bán kính của cọc tròn hoặc cạnh của cọc vuông   
 d – bề rộng của cọc HCN 
 lo =  l – chiều dài tính toán của cọc 
 l – chiều dài thực của cọc 
   ­ hệ số phụ thuộc liên kết hai đầu cọc 


5.3. SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO VẬT LIỆU      

5.3.2. Cọc BTCT đúc sẵn
 Chịu nén: 
 Kể đến ảnh hưởng của đất yếu  
=L/r

50

70

85

105

120

140

1

0.8

0.588

0.41

0.31

0.23

 Chịu kéo:   Qvl = Aa Ra

  Chịu uốn: Cọc chịu uốn trong quá trình vận chuyển và lắp dựng 
cọc   cần kiểm tra lượng cốt thép chống uốn, chống cắt


5.3. SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO VẬT LIỆU      
5.3.2. Cọc BTCT đúc sẵn


5.3. SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO VẬT LIỆU      


5.3. SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO VẬT LIỆU      
5.3.2. Cọc BTCT đúc sẵn
 Chịu uốn:
    Trọng  lượng  cọc  q  (w)  cần 
xét đến hệ số động từ 1.2 – 2 
 Với cọc có kích thước lớn có 
thể bố trí nhiều móc cẩu 


5.3. SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO VẬT LIỆU      


5.3. SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO VẬT LIỆU      


5.3. SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO VẬT LIỆU      


5.3. SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO VẬT LIỆU      

Bài tập 5­1:   
 Bắt đầu đóng cọc:
  =lo/r = 20/0.25 = 80     =0.72 
   Qvl =   (Ap Rn+ Aa Ra) =            
=  0.72*(11*3.14*0.252+  15.56*10­4*270)=  = 
1.55 + 0.42 = 1.97  MN = 197 T
 Sau khi đóng xong: 
  =L/r = 10/0.25 = 40     =1 
   Qvl =   (Ap Rn+ Aa Ra) = 270 T

L = 10m
R = 25 cm
BT mác  250
4 20 CII  

D

L


5.3. SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO VẬT LIỆU      
5.3.3. Cọc nhồi:   
 Vật liệu:  
 Bê tông:  Mác   200, có độ sụt lớn, phụ gia ninh kết chậm  
  Cốt  thép  dọc:    10;     0.2%  –  0.4%  (chịu  nén),     0.4%  – 
0.65% (chịu tải trọng ngang). Có thể bố trí suốt chiều dài cọc hoặc 
không   
 Cốt đai:   = 6 – 10, a = 200 – 300
 Cốt đai gia cường:   = 12, a = 2000

5.3. SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO VẬT LIỆU      


5.3. SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO VẬT LIỆU      
5.3.3. Cọc nhồi:
                       Qvl = Ab Ru+ Aa Ran
 Ru – Cường độ tính toán của bê tông cọc nhồi 
 Ru = R/4.5   6 MPa– khi đổ bê tông dưới nước hoặc dưới bùn 
 Ru = R/4   7 MPa– khi đổ bê tông trong hố hoan khô 
 R – mác thiết kế của bê tông 
 Ab – Diện tích tiết diện ngang của bê tông trong cọc
 Aa – Diện tích tiết diện ngang cốt thép trong cọc 
 Ran – Cường độ tính toán cho phép của cốt thép 


5.3. SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO VẬT LIỆU      
Bài tập 5­2:   
      Qvl = Ab Ru+ Aa Ran

L = 40m
R = 50 cm

 Ru= 300/4.5 = 66.66 > 60 
     Ru= 60 kg/cm2
Ran= Ra/1.5 =  1800 kg/cm

 

2

Qvl=  12*3.14*1800+3.14*(502­12)*60      =  = 
67824 + 468739 =536563 kg = 536.5 T

BT mác  300
12 20 CII  
Betonite 

D

L


5.4. SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO ĐẤT NỀN      
5.4.1. Cơ chế truyền tải từ cọc sang đất
 Thông qua: ma sát giữa thành cọc và đất và sức kháng mũi
Q

Qu

fs
L

Q1

L

Q2

Qs

Qp


5.4. SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO ĐẤT NỀN      
5.4.1. Cơ chế truyền tải từ cọc sang đất
 Sự truyền tải là rất phức tạp, khi Q tăng thì Q1 và Q2 thay đổi: 
 Q1  đạt giá trị cực  đại khi chuyển vị tương đối giữa cọc và  đất từ  
5 – 10mm 
 Q2 đạt giá trị cực đại khi mũi cọc có chuyển vị từ  10 – 25% đường 
kính (bề rộng) cọc 
 Q1 và Q2 không đạt giá trị cực đại cùng lúc