TIÊu chuẩn xây dựng tcxd 205 : 1998

Trong đó:

m- hệ số điều kiện làm việc, trong điều kiện tựa lên đất sét có độ no nước G<0,85 lấy m=0,8 còn trong các trường hợp còn lại lấy m=1;

m_R- Hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc. Lấy m_R=1 trong mọi trường hợp trừ khi cọc mở rộng đáy bằng cách nổ mìn, đối với trường hợp này m_R=1,3, còn khi thi công cọc có mở rộng đáy bằng phương pháp đổ bê tông dưới nước thì lấy m_R=0,9;

q_p- cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc, T/m2, lấy theo yêu cầu của các điều A.8 và A.9 của phụ lục này;

A_p- diện tích mũi, m2, lấy như sau:

a) Đối với cọc nhồi có mở rộng đáy và đối với cọc tru lấy bằng diện tích tiết diện ngang của chúng;

b) Đối với cọc nhồi có mở rộng đáy lấy bằng diện tích tiết diện ngang của ống kể cả thành ống;

c) Đối với ống có nhồi bê tông lấy bằng diện tích tiết diện ngang của ống kể cả thành ống;

d) Đối với cọc ống có nhân đất (không nhồi ruột cọc bằng bê tông), lấy bằng diện tích tiết diện ngang của thành ống.

m_f- Hệ số điều kiện làm việc của đất ở mặt bên của cọc, phụ thuộc vào phương pháp tạo lỗ khoan, lấy theo bảng A.5;

f_i- Ma sát bên của lớp đất I ở mặt bên của thân cọc, T/m2, lấy theo bảng A.

a) Đối với đất hòn lớn có chất độn là cát và đối với đất cát trong trường hợp cọc nhồi có và không có mở rộng đáy, cọc ống hạ có lấy hết nhân đất và cọc trụ- tính theo công thức (A.8). còn trong trường hợp cọc ống hạ có giữ nhân đất nguyên dạng ở chiều cao ≥0,5m- tính theo công thức (A.9):

q_p = 0,75β(γ’_Id_pA^o_k + αγ_ILB⁰_k) (A.8)

q_p = β(γ’_Id_pA^o_k + αγ_ILB⁰_k) (A.9)

Trong đó:

Β, A^o_k,αB⁰_k - Hệ số không thứ nguyên lấy theo bảng A.6;

γ’_I - Trị tính toán trung bình (theo các lớp) của trọng lượng thể tích đất, t/m3, nằm phía trên mũi cọc (khi đất no nước có kể đến sự đẩy nổi trong nước);

L- chiều dài cọc, m;

d_p- Đường kính, m của cọc nhồi hoặc của đáy cọc (nếu có mở rộng đáy cọc ).

b) Đối với đất sét, trong trường hợp cọc nhồi có và buồn có không có mở rộng đáy, cọc ống có lấy lõi đất ra (lấy một phần hoặc lấy hết) và nhồi bê tông vào ruột ống và cọc trụ cường độ chịu tải của đất lấy theo bảng A.7.

Kí hiệu các hệ số		Các hệ số Aok, Bko, α và β khi các trị tính toán của góc ma trong của đất φI, độ
		23	25	27	29	31	33	35	37	39
Ako Bko o Bk		9,5 18,6	12,8 24,8	17,3 32,8	24,4 45,5	34,6 64	48,6 87,6	71,3 127	108 185	163 260
	4 5 7,5 10 12,5 15 17,5 20 22,5 25	0,78 0,75 0,68 0,62 0,58 0,55 0,51 0,49 0,46 0,44	0,79 0,76 0,7 0,67 0,63 0,61 0,58 0,57 0,55 0,54	0,8 0,77 0,7 0,67 0,63 0,61 0,58 0,57 0,55 0,54	0,82 0,79 0,74 0,7 0,67 0,65 0,62 0,61 0,6 0,59	0,84 0,81 0,76 0,73 0,7 0,68 0,66 0,65 0,64 0,63	0,85 0,82 0,78 0,75 0,73 0,71 0,69 0,68 0,67 0,67	0,85 0,83 0,8 0,77 0,75 0,73 0,72 0,72 0,71 0,7	0,86 0,84 0,82 0,79 0,7 0,76 0,75 0,75 0,74 0,74	0,87 0,85 0,84 0,81 0,80 0,79 0,78 0,78 0,77 0,77
β khi dp=	≤0,8m <4m	0,31 0,25	0,31 0,21	0,29 0,23	0,27 0,22	0,26 0,21	0,25 0,20	0,24 0,19	0,28 0,18	0,28 0,17

A.10. Sức chịu tải trọng nhổ cực hạn của cọc nhồi xác định theo công thức:

Q_uk = m.uΣm_f f_il_i + w (A.10)

Trong đó:

m- ý nghĩa như trong công thức (A.6);

u, m_f, f_i và l_i- kí hiệu giống như trong công thức (A.7).

XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO CHỈ TIÊU CƯỜNG ĐỘ CỦA ĐẤT NỀN

B.1. Yêu cầu chung

B.1.1. Sức chịu tải cực hạn của cọc tính theo công thức:

Q_u = A_sf_s + A_pq_p (B.1)

B.1.2. Sức chịu tải cho phép của cọc tính theo công thức:

Trong đó:

(B.2)

FS_s- Hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên, lấy bằng 1,5-2,0;

FS_p- Hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc lấy bằng 2,0-3,0.

B.1.3. Công thức chung tính toán ma sát bên tác dụng lên cọc là:

F_s = c_a + σ’_h tanφ_a (B.3)

Trong đó:

C_a- Lực dính giữa thân cọc và đất, T/m²; với cọc đóng bê tông cốt thép, ca=0,7c, trong đó c là lực dính của đất nền;

σ’_h - Ứng suất hữu hiệu trong đất theo phương vuông góc với mặt bên cọc, T/m²;

φ_a- Góc ma sát giữa cọc và đất nền; với cọc bê tông cốt thép hạ bằng phương pháp đón lấy φ_a=φ, đối với cọc thép lấy φ_a=0,7φ, trong đó φ là góc ma sát trong của đất nền.

B.1.4. Cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc tính theo công thức:

q_p = cN_c + σ’_vp N_q + γd_p N_γ (B.4)

Trong đó:

c- Lực dính của đất, T/m²;

σ’_vp – Ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc do trọng lượng bản thân đất, T/m²;

N_c, N_q,N_γ - Hệ số sức chịu tải, phụ thuộc vào ma sát trong của đất, hình dạng mũi cọc phương pháp thi công cọc;

γ - Trọng lượng thể tích của đất ở độ sâu mũi cọc, T/m³.

B.2. Sức chịu tải cực hạn của cọc trong đất dính tính theo công thức:

Q_u = A_sαc_u + A_p N_cc_u (B.5)

Trong đó:

C_u- sức chống cắt không thoát nước của đất nền, T/m2;

α - Hệ số không thứ nguyên. Đối với cọc đóng lấy theo hình B.1, đối với cọc nhồi lấy từ 0,3-0,45 cho sét dẻo cứng và bằng 0,6-0,8 cho sét dẻo mềm;

N_c- Hệ số sức chịu tải lấy bằng 9,0 cho cọc đóng trong sét cố kết bình thường và bằng 6,0 cho cọc khoan nhồi.

B.3. Sức chịu tải cực hạn của cọc trong đất rời tính theo công thức:

Q_u = A_sK_sσ’_v tanφ_a+ A_pσ’_{v p}N_q (B.6)

Trong đó:

K_s- Hệ số áp lực ngang trong đất ở trạng thái nghỉ, lấy theo hình B.2;

σ’_v - Ứng suất hữu hiệu trong đất tại độ sâu tính toán ma sát bên tác dụng lên cọc, t/m²;

φ_a- Góc ma sát giữa đất nền và thân cọc;

σ’_vp- Ứng suất hữu hiệu theo phương pháp thẳng đứng tại mũi cọc, T/m²;

N_q- Hệ số sức chịu tải, xác định theo hình B.3.

B.3.1. Cường độ chịu tải dưới mũi cọc và ma sát bên tác dụng lên cọc trong đất rời ở độ sâu giới hạn, nghĩa là:

f_s(z>z_c)=f_s(z=z_c)

q_p(z>z_c)=q_p(z=z_c)

B.3.2. Hệ số an toàn áp dụng khi sử dụng công thức tính toán B.6 lấy bằng 2,0-3,0.

XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM XUYÊN

C.1. Tính toán theo kết quả xuyên tĩnh

C.1.1. Sức chịu tải của cọc được tính trên cơ sở sức chống xuyên đầu mũi q_c.

C.1.2. Thiết bị xuyên sử dụng đầu xuyên chuẩn: đường kính đáy mũi côn bằng 35,7mm, góc nhọn mũi côn bằng 60⁰. Nếu sử dụng loại đầu xuyên khác với chuẩn nêu trên cần quy đổi giá trị tương đương với đầu xuyên chuẩn trên cơ sở các tương quan được xác lập cho từng thiết bị.

C.1.3. Phương pháp tính theo tiêu chuẩn TCXD 174:1989.

C.1.3.1. Độ sâu ngàm cọc tới hạn z_c, là độ sâu mà vượt quá giá trị đó thì cường độ chịu tải giữ nguyên giá trị không đổi:

- Trường hợp đất nền 1 lớp: z_c= 6d, trong đó d là kích thước cạnh tiết diện hoặc đường kính tiết diện cọc;

- Trường hợp đất nền nhiều lớp:

Z_c= 3d khi σ_v < 0,1 Mpa

Z_c= 3d : 6d khi σ_v <0,1 Mpa (trong đó σ_v là áp lực cột đất).

C.1.3.2. Sức chống cực hạn ở mũi xác định theo công thức:

Q_p=A_p.q_p (C.1.1)

Giá trị của qp được xác định theo công thức:

Trong đó:

h_si-độ dài của cọc trong lớp đất thứ i,m;

u-chu vi tiết diện cọc, m;

f_si-ma sát bên đơn vị của lớp đất thứ i và được xác định theo sức chống xuyên đầu mũi q_c ở cùng độ sâu, theo công thức:

(C.1.4)

Trong đó I là hệ số lấy theo bảng C.1.

C.1.4.4. Sức chịu tải cho phép của một cọc được xác định bằng cách lấy sức chịu tải giới hạn tính theo quy định trên chiu cho hệ số an toàn FS=2:3.

C.1.5. Tương quan thực nghiệm giữa sức chống xuyên q_c và một số chỉ tiêu cơ lí của đất nền.

C.1.5.1. Tương quan giữa góc ma sát trong của đất rời, φ, và sức chống xuyên, q_c, xác định theo bảng c.2.

Bảng C.2- Tương quan giữa q_c và φ

Trong đó σ_v là áp lực thẳng đứng do tải trọng bản thân của đất nền.

C.2. Tính toán sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tiêu chuẩn

C.2.1. Kết quả xuyên tiêu chuẩn (SPT) trong đất rời có để tính toán sức chịu tải của cọc (Meyerhof, 1956).

C.2.2. Sức chịu tải cực hạn của cọc tính theo công thức của Meyerhof (1956)

Q_u = K₁NA_p+ K₂N_tbA_s (C.2.1)

Trong đó:

N- chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d dưới mũi cọc và 4d trên mũi cọc;

A_p- Diện tích tiết diện mũi cọc, m²;

N_tb- chỉ số SPT trung bình dọc thân cọc trong phạm vi lớp đất rời;

A_s- Diện tích mặt bên cọc trong phạm vi lớp đất rời, m²;

K₁- hệ số, lấy bằng 400 cho cọc đóng và bằng 120 cho cọc khoan nhồi.

Hệ số an toàn áp dụng khi tính toán sức chịu tải của cọc theo xuyên tiêu chuẩn lấy bằng 2,5-3,0.

C.2.3. Sức chịu tải của cọc theo công thức của Nhật Bản:

Trong đó:

N_a- chỉ số SPT của đất dưới mũi cọc;

N_s- chỉ số SPT của lớp cát bên thân cọc;

L_s-chiều dài đoạn cọc nằm trong đất cát, m;

L_c- chiều dài đoạn cọc nằm trong đất sét, m;

α- Hệ số, phụ thuộc vào phương pháp thi công cọc;

- Cọc bê tông cốt thép thi công bằng phương pháp đóng: α =30;

- Cọc khoan nhồi: α =15

XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO CÔNG THỨC ĐỘNG

D.1. Khi xác định sức chịu tải của cọc theo công thức động có thể sử dụng công thức của Gersevanov (điều D.2) hoặc công thức của Hilley (điều D.3) của phụ lục này.

D.2. Xác định sức chịu tải của cọc theo công thức của Gersevanov. Sức chịu tải cho phép của cọc:

Trong đó:

Q_tc- sức chịu tải tiêu chuẩn tính theo công thức động của Gersevanov, T;

K_tc- Hệ số an toàn, xác định theo điều A.1 phụ lục A.

D.2.1. Sức chịu tải cực hạn của cọc, T, xác định theo công thức :

(D.1)

Trong đó:

Q_u- sức chịu tải cực hạn của cọc, T, xác đinh theo công thức D.2 hoặc D.3

K_d- Hệ số an toàn theo đất, lấy theo điều D.2.2 của phụ lục này.

D.2.2. Trong trường hợp số cọc được thử ở những điều kiện đất như nhau, mà nhỏ hơn 6 chiếc, lấy Q_u= Q_{u min} và k_d= 1,0.

Trong trường hợp số cọc được thử ở những điều kiện đất giống nhau, bằng hoặc lớn hơn 6 chiếc thì sức chống giới hạn Qu xác định trên cơ sở kết quả xử lí thống kê các giá trị riêng của sức chịu tải của cọc theo số liệu thử.

D.2.3. Khi thử động cọc đóng, nếu độ chối thực tế (đo được) e_f ≥ 0,002m, Q_u xác định theo công thức:

(D.2)

Nếu độ chối thực tế (đo được) e_f<0,002m thì trong dự án đóng cọc nên xét việc dùng búa có năng lượng va đập lớn để hạ cọc, ở năng lượng này độ chối e_f≥0,002m, còn trong trường hợp không thể đổi được thiết bị đóng cọc và khi đo được độ chối đàn hồi, thì sức chịu tải giới hạn nên xác định theo công thức:

Trong đó:

n- hệ số lấy bằng 150T/m² đối với cọc bê tông cốt thép có mũ cọc;

F - diện tích được giới hạn bằng chu vi ngoài của tiết diện ngang cọc;

M- hệ số lấy bằng 1,0 khi đóng cọc bằng búa tác dụng va đập, còn khi hạ cọc bằng dung thì lấy theo bảng D.1 phụ thuộc vào loại đất dưới mũi cọc;

3_P - Năng lượng tính toán của một va đập của búa, T.m lấy theo bảng D.2 hoặc năng lượng tính toán của máy hạ bằng rung- lấy theo bảng D.3;

e_f - 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 một phút, m;

c-độ chối đàn hồi của cọc ( chuyển vị đàn hồi của đất và cọc), xác định bằng máy đo độ chối, m;

W- trọng lượng của phần va đập của búa,T;

W₁ - Trọng lượng của cọc dẫn ( Khi hạ bằng rung W₁=0 ), T;

W_n - Trọng lượng của búa hoặc của máy rung, T;

ε - hệ số phục hồi va đập, khi đóng cọc và cọc ống bê tông cốt thép bằng búa tác động đập có dùng mũ đệm gỗ, lấy ε² = 0,2 khi hạ bằng rung, lấy ε² =0;

- hệ số, l/t, xác đinh theo công thức:

(D.4)

n₀, n_h- Hệ số chuyển từ sức chống động sang sức chống tĩnh của đất, lấy lần lượt bằng đối với đất dưới mũi cọc n₀= 0,0025s.m/T và đối với đất ở mặt hông cọc n_h=0,25 s.m

Ω- Diện tích mặt bên cọc tiếp xúc với đất, m²;

g- gia tốc trọng trường, lấy bằng 9,81m/s²;

h - chiều cao nẩy đầu tiên của phần va đập của búa đối với búa diesel lấy bằng h=0,5m đối với các loại búa khác h=0;

H- Chiều cao rơi thực tế của phần động của búa, m.