Tính toán sức chịu tải cọc theo vật liệu theo TCVN 10304-2014

Sức chịu tải cọc theo vật liệu là khả năng chịu tải của vật liệu làm cọc trong quá trình chịu lực và thi công, xét tới tác động của nền đất, chất lượng cọc.

Download bảng Excel tính toán sức chịu tải cọc theo vật liệu → Price: 50K

Công thức tính toán sức chịu tải cọc theo vật liệu theo TCVN 10304-2014:

Cọc thí nghiệm: P_VL,tc = φ.(γ_cb.γ’_cb.R_b,n.A_bt + R_s,n.A_s)

Cọc đại trà: P_VL,tt = φ.(γ_cb.γ’_cb.R_b.A_bt + R_s.A_s)

Trong đó:

+ φ: hệ số uốn dọc của cọc

+ R_b: cường độ tính toán của bê tông

+ R_b,n: cường độ tiêu chuẩn của bê tông

+ R_s: cường độ tính toán của cốt thép

+ R_s,n: cường độ tiêu chuẩn của cốt thép

+ A_bt: diện tích bê tông trong tiết diện ngang của cọc, A_bt = A_b – A_s

+ A_b: diện tích tiết diện ngang cọc

+ A_s: diện tích cốt thép trong tiết diện ngang cọc

+ γ_cb : hệ số điều kiện làm việc

• Cọc đóng – ép: γ_cb = 1
• Cọc khoan nhồi: γ_cb = 0,85 – do kể đến việc đổ bê tông trong không gian chật hẹp của hố và ống vách

+ γ’_cb: hệ số kể đến phương pháp thi công cọc

• Cọc đóng ép: γ’_cb = 1
• Cọc khoan nhồi: γ’_cb = 1 – trong nền đất dính, nếu có thể khoan và đổ bê tông khô, không phải gia cố thành, khi mực nước ngầm trong giai đoạn thi công thấp hơn mũi cọc
• Cọc khoan nhồi: γ’_cb = 0,9 – trong các loại đất, việc khoan và đổ bê tông trong điều kiện khô, có dùng tới ống vách chuyên dụng hoặc guồng xoắn rỗng ruột
• Cọc khoan nhồi: γ’_cb = 0,8 – trong các nền, việc khoan và đổ bê tông vào lồng hố khoan dưới nước có dùng ống vách giữ thành
• Cọc khoan nhồi: γ’_cb = 0,7 – trong các nền, việc khoan và đổ bê tông vào lồng hố khoan dưới dung dịch khoan hoặc dưới nước chịu áp lực dư (không dùng ống vách)

+ Xác định hệ số uốn dọc φ:

Mục 7.1.8 – TCVN 10304:2014 quy định: Đối với mọi loại cọc, khi tính toán theo cường độ vật liệu, cho phép xem cọc như một thanh ngàm cứng trong đất tại tiết diện nằm cách đáy đài một khoảng l1 xác định theo công thức:

l₁ = l_o + 2/α_ε

Nếu hạ cọc khoan nhồi và cọc ống xuyên qua tầng đất và ngàm vào nền đá với tỉ số 2/α_ε > h thì lấy: l₁ = l_o + h.

• h: chiều sâu hạ cọc, tính từ mũi cọc tới mặt đất thiết kế đối với cọc thí nghiệm, cọc đài cao (đài có đáy nằm cao hơn mặt đất) và tới đáy đài đối với móng cọc đài thấp (đài có đáy tựa trên mặt đất hay nằm dưới mặt đất, trừ trường hợp đất thuộc loại biến dạng nhiều).
• l_o: chiều dài đoạn cọc kể từ đáy đài tới cao độ san nền. Đối với cọc thí nghiệm, móng cọc đài thấp lấy l_o = 0.
• α_ε: hệ số biến dạng, xác định theo mục A.4 phụ lục A

α_ε = (k.b_p / (γ_c.E_b.I_b))^1/5

• k: hệ số tỉ lệ. Tra bảng A.1

Lưu ý: Hệ số k càng nhỏ thì càng thiên về an toàn. Nên lấy theo các lớp đất yếu.

• b_p: chiều rộng quy ước của cọc, tính bằng m. Đối với cọc có đường kính thân cọc tối thiểu 0.8m lấy b_p=d+1; đối với các trường hợp còn lại lấy b_p=1.5d + 0.5
• d: đường kính ngoài của cọc tiết diện tròn hay cạnh của cọc tiết diện vuông hoặc cạnh của cọc tiết diện chữ nhật trong mặt phẳng vuông góc với hướng tác dụng của lực.
• γ_c: hệ số điều kiện làm việc, đối với cọc độc lập: γ_c = 3
• E_b: mô đun đàn hồi của vật liệu làm cọc (đơn vị: kPa)
• I_b: mô men quán tính của tiết diện ngang cọc (đơn vị: m⁴)

Độ mảnh của cọc: λ = l₁/r

• r: bán kính quán tính của tiết diện ngang cọc (đơn vị: m)

Nếu λ ≤ 14, φ = 1

Nếu 14 < λ ≤ 120, φ = 1.028 – 0.0000288λ² – 0.0016λ