Khi xây nhà cần sử dụng đến móng cọc, việc tính toán sức chịu tải của cọc là vô cùng quan trọng điều này sẽ ảnh hưởng đến sự an toàn và chi phí thi công của công trình. Mỗi loại cọc cùng với các phương pháp thi công ép cọc khác nhau sẽ cho ra các kết quả về sức chịu tải khác nhau. Cùng tìm hiểu về sức chịu tải của cọc là gì? và cách tính toán chuẩn nhất dưới đây:
Sức chịu tải của cọc là gì?
Sức chịu tải của cọc là khả năng chịu tải nhỏ nhất theo 2 trị số là vật liệu và đất nền. Trong đó:
– Theo vật liệu: là khả năng chịu tải của vật liệu dùng làm cọc trong quá trình thi công
– Theo đất nền: là khả năng chịu tải trọng của sức kháng thành cộng với sức kháng của mũi cọc
Tại sao cần tính toán sức chịu tải của cọc
Việc tính toán sức chịu tải sẽ giúp cho công trình được đảm bảo và an toàn hơn. Đó còn là tiền đề để xác định số lượng cọc, cách bố trí cọc khi xây dựng nền móng.
Khi tính toán đòi hỏi phải căn cứ vào các số liệu thực, tính toán một cách tỷ mỹ để đưa ra số liệu chính xác và đáng tin nhất, giúp công trình tránh khỏi tình trạng sụt lún, nghiêng đổ khi đưa vào sử dụng.
Cách tính toán sức chịu tải của cọc chuẩn nhất
Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu
Sức chịu tải cọc gỗ
Sức chịu tải theo vật liệu của cọc gỗ được tính theo công thức sau:
P = K.F.Rg
Trong đó:
P: sức chịu tải tính toán cọc
K: hệ số đồng nhất vật liệu, lấy bằng 0,7
F: diện tích tiết diện ngang của cọc
Rg: cường độ chịu nén dọc thớ của gỗ
Sức chịu tải cọc bê tông cốt thép tiết diện đặc
Với cọc bê tông cốt thép, sức chịu tải cọc được xác định theo công thức:
Pvl = k.m.(Rn.Fc + Ra.Fa)
Trong đó:
k.m là hệ số làm việc của vật liệu được lấy bằng 0,7
Rn: cường độ chịu nén cho phép của bê tông
Ra: cường độ chịu nén hay kéo cho phép của thép
Fc: tiết diện cọc
Fa: diện tích cốt thép bố trí trong cọc
Xác định sức chịu tải cọc theo đất nền
Xác định sức chịu tải cọc theo phương pháp thống kê
Cọc ma sát khi chịu tải trọng thì một phần tải trọng được truyền xuống đất thông qua mũi cọc và phần còn lại được truyền vào đất nhờ ma sát giữa mặt xung quanh cọc và đất bao quanh. Sức chịu tải trọng nén theo phương dọc trục của cọc ma sát theo kết quả thí nghiệm trong phòng xác định theo công thức:
Qtc =mr . qp . Ap +u . Σmfi . fsi . li
Trong đó:
mR, mf – các hệ số điều kiện làm việc của đất ở mũi cọc và ở mặt bên của cọc
qp – cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc, phụ thuộc vào loại đất và chiều sâu hạ mũi cọc
u – chu vi tiết diện ngang cọc.
fsi – lực ma sát đơn vị của mỗi lớp đất mà cọc đi qua, phụ thuộc vào trạng thái
và chiều sâu trung bình của mỗi lớp đất
li – chiều dày của lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc
Qtk= Qtc/Ktc = Qtc/1,4
Phương pháp xuyên động SPT
Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT (Standard penetration test) được thực hiện bằng ống tách đường kính 5,1cm; dài 45cm; đóng bằng búa rơi tự do nặng 64kg; chiều cao rơi là 76cm; thực hiện trong lỗ khoan. Khi thí nghiệm, đếm số búa để đóng cho từng đoạn 15cm ống lún vào đất, 15cm đầu không tính, chỉ dùng giá trị số búa cho 30cm sau gọi là N. N30 được xem là số nhát búa tiêu chuẩn.
Công thức của Meyerhof (1976):
Qu =k1 . N. Fc +K2 . ΣNitb . fsi . li
Trong đó:
Qu – sức chịu tải cọc, đơn vị tính là (kN).
K1 = 400 cho cọc đóng và 120 cho cọc khoan nhồi.
K2 = 2 cho cọc đóng và 1 cho cọc khoan nhồi.
N – số nhát búa SPT trung bình tại mũi cọc tính trong phạm vi 1d từ mũi cọc trở xuống và 4d từ mũi cọc đi lên.
Ntbi – số nhát búa SPT trung bình của lớp đất thứ i cọc đi qua
Fc – diện tích tiết diện ngang của cọc li – chiều dày lớp đất thứ i cọc đi qua. u – chu vi thân cọc.
Hệ số an toàn khi tính sức chịu tải cọc theo thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn lấy từ 2,5÷3
Phương pháp xuyên tĩnh CPT
Sức chịu tải cọc theo kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh được tính theo công thức sau
Qu =Qmui + Qms = qp.Fc + u . Σqsi . li
Trong đó:
Fc – diện tích tiết diện ngang mũi cọc
qp – sức cản phá hoại của đất ở mũi cọc.
qp = Kc.qc
qc – sức cản mũi xuyên trung bình của đất trong phạm vi 3d phía trên mũi cọc và 3d phía dưới mũi cọc.
Kc – hệ số tra bảng phụ thuộc loại đất, loại cọc.
u – chu vi cọc
qci – sức cản mũi xuyên trung bình của lớp đất thứ i.
ai – hệ số phụ thuộc loại đất, trạng thái đất, phương pháp thi công cọc và đặc tính bề mặt thành cọc
qsi = qci/∝i
Sức chịu tải thiết kế của cọc
Qtk = Qmui/(2->3)+ Qms /(1,5->2)
Một số loại sức chịu tải cọc phổ biến
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại cọc với sức chịu tải khác nhau, mang đến đa dạng sự lựa chọn, dễ dàng trong việc chọn lựa.
Đối với những loại cọc 300×300 thì sức chịu tải thường có giá trị tầm khoảng 70 – 150 tấn
Đối với cọc 250×250 thì khả năng thường dao động từ 60 – 90 tấn, thích hợp cho những công trình nhỏ và vừa.
Ngoài ra, còn có thể sử dụng cọc ly tâm d400,….
Qua những thông tin đã được chia sẻ ở trên về sức chịu tải của cọc và cách tính toán hy vọng bài viết giúp cho bạn đọc có thêm nhiều kiến thức bổ ích và mang lại tính ứng dụng cao trong thi công công trình của gia đình.
