TÍNH TOÁN CỌC, CỌC ỐNG VÀ CỌC TRỤ THEO SỨC CHỊU TẢI

Chỉ dẫn chung

5.1. Sức chịu tải của cọc tất cả các loại, cọc ống và cọc trụ nên xác định theo giá trị bé nhất của sức chịu tải tìm được theo 2 điều kiện sau đây:

a) Từ điều kiện sức chống của đất nền đối với cọc, cọc ống và cọc trụ theo các yêu cầu trình bày ở các Điều 5.4 – 5.12.

b) Từ điều kiện sức chống của vật liệu cọc, cọc ống và cọc trụ theo các yêu cầu ở các điều 5.2 – 5.3 và các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép hoặc gỗ, còn trong những trường hợp cần thiết – theo tiêu chuẩn thiết kế cầu và cống.

5.2. Khi tính toán cọc, cọc ống và cọc trụ theo độ bền của vật liệu, cọc (cọc ống và cọc trụ) được xem như là một thanh ngâm cứng trong đất tại tiết diện nằm cách đáy đài một khoảng l₁, xác định theo công thức:

Trong đó:

l₀ - chiều dài phần cọc, cọc ống và cọc trụ kể từ đáy dài đến mức mặt đất, m.

_bd - hệ số biến dạng, 1/m, xác định theo công thức (6) của phụ lục thuộc tiêu chuẩn này.

Nếu như đối với cọc nhồi, cọc ống và cọc trụ chôn trong đá, đại lượng:

trong đó 1 – độ sâu hạ cọc nhồi, cọc ống hoặc cọc trụ) thì nên lấy l₁= l₀ + 1.

5.3. Khi tính toán sức chịu tải của cọc nhồi theo vật liệu, sức chống tính toán của bê tông nên xác định có kể đến hệ số điều kiện làm việc được giảm thấp m = 0,85 nói trong tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép đối với những cấu kiện được đổ bê tông theo vị trí thẳng đứng, cũng như hệ số điều kiện làm việc bổ sung được giảm thấp đi để kể đến ảnh hưởng của phương pháp thi công cọc:

a) Trong đất sét mà độ sệt của nó cho phép khoan và đổ bê tông mà không cần chống thành hố, khi vị trí mực nước ngầm trong thời kỳ xây dựng ở dưới đế cọc, m – 1;

b) Trong đất mà trong đó cần chống thành hố khoan khi khoan và lúc đổ bê tông bằng cách dùng các ống chống rút ra khỏi đất, khi không có nước trong hố khoan (tức là khi đổ bê tông bằng phương pháp khô), m = 0,9;

c) Trong đất, khi khoan cần chống thành hố khoan bằng cách dùng ống chống rút ra khỏi đất và đổ bê tông dưới nước , m = 0,8;

d) Trong đất mà thành hố khoan trong đất ấy vẫn giữ bằng dung dịch sét (không phải ống chống) và đổ bê tông dưới dung dịch ấy, m = 0,7.

Chú thích:

Việc đổ bê tông dưới nước hoặc dưới dung dịch sét nên tiến hành bằng phương pháp VPT (ống dịch chuyển thẳng đứng).

Cọc chống

5.4. Sức chịu tải  tấn, của cọc chống đóng vào đất, tiết diện ngang là hình vuông, chữ nhật hoặc tròn ruột rỗng có đường kính đến 0,8m và cọc ống, cọc nhồi và cọc trụ, tựa lên đất thực tế không nén co được (chú thích ở Điều 2.2 của tiêu chuẩn này) nếu xác định theo công thức:

 = mRF (4)

Trong đó:

m – hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, lấy m = 1.

F – diện tích tựa lên đất của cọc ống và cọc trụ, m², đối với cọc tiết diện đặc lấy bằng diện tích tiết diện ngang, còn đối với cọc tròn rỗng và cọc ống – lấy bằng diện tích tiết diện ngang của thành cọc khi không nhồi bê tông phần rỗng và bằng diện tích tiết diện ngang của toàn cọc khi nhồi bê tông phần rỗng đến chiều cao không bé hơn 3 lần đường kính cọc.

R – sức chống tính toán của đất ở mũi cọc chống t/mét vuông, lấy như sau:

a) Đối với mọi loại cọc đóng mà mũi cọc chống lên đá, lên đất hòn lớn (đá tảng, đá cuội, đá dăm, sỏi sạn) có độn cát cũng như trong trường hợp chống lên đất sét sệt cứng (trừ lớp phủ có độ no nước G <0,85 cũng như đất lớt, dạng lớt và đất trương nở), R = 2000t/m²;

b) Đối với cọc nhồi, cọc ống có nhồi bê tông ngâm vào đá không bị phong hóa (không có các phụ lớp yếu) không bé hơn 0,5m theo công thức:

(5)

Trong đó:

R_n^tc - sức chống nén 1 trục, tiêu chuẩn tạm thời (trị trung bình cộng) ở trạng thái no nước t/m²:

k_đ – hệ số an toàn theo đất, lấy k_đ = 1,4;

h₃ - độ chôn sâu tính toán của cọc nhồi, cọc ống, cọc trụ trong đá, m;

d₃ – đường kính ngoài của phần chôn vào đá của cọc nhồi, cọc ống và cọc trụ, m;

c) Đối với cọc ống chống đều đặn lên trên bề mặt đất không bị phong hóa, lớp này được phủ bởi lớp đất không bị xói lở có chiều dày không bé hơn 3 lần đường kính cọc ống theo công thức:

(6)

Trong đó:

R_n^tc và k_đ – giống như ký hiệu trong công thức (5).

Chú thích:

Khi trong nền cọc đóng, cọc nhồi, cọc ống và cọc trụ có đá bị phong hóa mạnh và phong hóa cũng như có thể bị xói lở, thì vấn đề quy định sức chống tiêu chuẩn của đất R_n^tc phải giải quyết sau khi đã thử tĩnh đất bằng bản nếu dựa vào kết quả thử cọc, cọc ống và cọc trụ bằng tải trọng tĩnh.

Cọc treo – đóng của tất cả các loại

5.5. Sức chịu tải  t, của cọc treo – đóng (tiết diện ngang hình vuông, vuông có lỗ tròn, chữ nhật, cọc tròn rỗng có đường kính, đến 0,8m) chịu tải trọng nén nên xác định như tổng sức chống tính toán của đất nền dưới mũi cọc và ở mặt hông cọc, theo công thức:

 = m(m_g RF + um_ff_il_i) (7)

Trong đó:

m – hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, lấy m = 1;

R – sức chống tính toán của đất dưới mũi cọc t/m², theo bảng 1;

F – diện tích chống của cọc lên đất, m², lấy theo diện tích tiết diện ngang toàn bộ hoặc theo diện tích tiết diện ngang của đáy mở rộng bằng nổ theo đường kính lớn nhất của phần mở rộng.

u – chu vi ngoài của tiết diện ngang của cọc, m.

f_i – sức chống tính toán của lớp đất thứ i của nền lên mặt hông của cọc, t/m², xác định theo bảng 2.

l_i - chiều dày của lớp đất thứ i tiếp xúc với mặt hông của cọc, m;

m_R và m_f – các hệ số điều kiện làm việc của đất lần lượt ở mũi cọc và ở mặt hông cọc, kể đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến sức chống tính toán của đất, xác định theo bảng 3 và được chọn một cách độc lập với nhau.

Trong công thức (7) việc lấy tổng sức chống tính toán của đất phải tiến hành trên tất cả các lớp đất mà cọc xuyên qua, trừ trường hợp khi san nền cần gọt bỏ hoặc có thể bị xói trôi đất đi. Trong những trường hợp ấy phải tiến hành lấy tổng sức chống tính toán của tất cả các lớp đất nằm lần lượt bên dưới mức san nền (gọt bỏ) và dưới cốt xói lở cục bộ khi bị lũ.

Chú thích:

Độ sâu của mũi cọc, m	Sức chống tính toán dưới mũi cọc đóng và cọc ống không nhồi bê tông, R, t/m2
	Của đất, cát chặt vừa
	Sỏi	Thô		Thô vừa	Min	Bụi	-
	Của đất sét với chỉ số sệt IL bằng
	0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6
3	750		300			110	60
4	830		380			125	70
5	880		400			130	80
7	970		430			140	85
10	1050		500			150	90
15	1170		560		290	165	100
20	1260	850	620		320	180	110
25	1340	900	680	520	350	195	120
30	1420	950	740	560	380	210	130
35	1500	1000	800	600	410	225	140

1. Trong những trường hợp mà ở bảng 1 các trị số của R trình bày ở dạng phân số, thì tử số là của cát, còn mẫu số là của sét.

2. Trong bảng 1 và 2, độ sâu của mũi cọc hoặc của cọc ống và độ sâu trung bình của lớp đất khi san nền bằng phương pháp gọt bỏ, đắp hay đắp bằng nước dày đến 3m nên lấy từ mức địa hình tự nhiên, còn khi gọt bỏ và đắp thêm dày từ 3 đến 10m – thì lấy từ cốt quy ước nằm cao hơn phần bị gọt 3m hoặc thấp hơn mức đắp 3m.

Độ sâu hạ cọc hoặc cọc ống và độ sâu trung bình của các lớp đất trong vùng có nước nên lấy có lưu ý đến khả năng chung bị xói trôi của đáy dòng chảy ở mức lũ tính toán.

Khi thiết kế các đường vượt qua các hào rãnh đối với cọc được đóng bằng búa mà không cần xói nước hoặc phải làm các hố khoan nhồi, thì chiều sâu của mũi cọc hoặc ống trong đất nêu ở bảng 1 nên lấy từ cốt địa hình tự nhiên ở chỗ công trình móng.

3. Đối với các độ sâu trung gian của cọc và cọc ống và các giá trị trung gian của độ sệt I_L của đất sét phải xác định các giá trị của R và f lần lượt theo bảng 1 và 2.

4. Đối với đất cát chặt mà độ chặt của nó xác định theo tài liệu xuyên tĩnh, thì các giá trị của R theo Bảng 1 đối với cọc được hạ không dùng cách xói nước hoặc khoan mồi, nền tăng lên 100%. Khi xác định độ chặt của đất theo các tài liệu khác lúc khảo sát công trình và không có các số liệu xuyên tĩnh đối với cát chặt, thì giá trị R theo bảng 1 nên tăng lên 60% nhưng không quá 2000t/m².

5. Cho phép sử dụng các giá trị sức chống tính toán R theo bảng 1 với điều kiện nếu độ chôn sâu của cọc và cọc ống trong đất không bị xói lở và không bị gọt bỏ không bé hơn; đối với cầu và công trình thủy lợi – 4m, đối với nhà và các công trình khác – 3m

1. Khi xác định sức chống tính toán của đất ở mặt hông của cọc và cọc ống f theo bảng 2 nhất thiết phải lưu ý đến yêu cầu trình bày ở các chú thích 2 và 3 của bảng 1.

2. Khi xác định theo bảng 2 sức chống tính toán của đất ở mặt hông của cọc và cọc ống f, các lớp đất nên chia ra thành các lớp đồng nhất ở chiều dày không quá 2m.

3. Độ lớn sức chống tính toán của đất cát chặt ở mặt hông của cọc và cọc ống f nên tăng lên 30% so với giá trị trình bày ở bảng 2.

Sức chống tính toán của đất R và f_i trong công thức (7) đối với lớt và á sét dạng lớt ở độ sâu hạ cọc lớn hơn 5m sẽ lấy theo các giá trị trình bày ở bảng 1 và 2 đối với độ sau 5m.

Bảng 3.

Hệ số m_R và m_f ở điểm 4 bảng 3 đối với đất sét có độ sệt 0,5 > I_L >0 được xác định bằng cách nội suy.

5.6. Đối với cọc đóng và mũi của nó tựa lên đất cát rời hoặc trên đất sét có độ sệt I_L > 0,6 thì sức mang tải của cọc nên xác định theo kết quả thử tĩnh cọc.

5.7. Tính sức mang tải của cọc nêm, cọc hình thang, hình thoi xuyên qua đất cát và đất sét nên tiến hành có kể đến sức chống tăng thêm của đất ở mặt hông cọc, sức chống này phụ thuộc vào môđun biến dạng của đất tìm theo kết quả thử nén ở máy nén các loại đất mà cọc xuyên qua. Sức mang tải của cọc nêm, cọc hình thang và cọc hình thoi, , tấn, trong trường hợp này nên xác định theo công thức:

 = m[RF + l_i(U_if_i + U_oii_cE_ik’_i_p)] (8)

Trong đó:

m, R, F, l_i và f_i – ký hiệu giống như trong công thức (7)

U_i – chu vi ngoài của tiết diện i của cọc, m.

U_oi – tổng các cạnh của tiết diện, i, m, có độ nghiêng với trục cọc.

i_c – độ nghiêng mặt hông của cọc tính bằng phân lượng của đơn vị, là tỉ số của nửa cạnh tiết diện ngang ở đầu trên và đầu dưới trên chiều dài của đoạn có mặt nghiêng, khi i_c  0,025 thì nên lấy i_c = 0,025.

E_i – môđun biến dạng của lớp đất thứ i ở quanh mặt hông cọc, t/m²; xác định theo kết quả thử trong máy nén

k’_i: hệ số xác định theo bảng 4

_p: hệ số lưu biến lấy _p = 0,8.

Chú thích:

Đối với cọc hình thoi, tổng sức chống của đất ở mặt hông phần có độ nghiêng ngược trong công thức (8) không tính đến.