Tính toán móng cọc - Phần 3

 2.2 Tính toán sức kháng cọc đóng - Cọc đơn trong nhóm cọc 

- Sau khi tính toán được sức kháng đơn vị thành bên và sức kháng mũi chúng ta sẽ tính toán được sức kháng tổng hợp của cọc đơn như sau:

                                  Qr = (Qs+Qp)  = (Sh_ij_sAs_i.qs_i +h_pj_pAp.qp)

Trong đó : Qr : Sức kháng tổng cộng của cọc đơn 

Qs : Sức kháng bên của cọc (KN)

Qp : Sức kháng mũi của cọc (KN)

ni: Hệ số nhóm cọc trong lớp thứ i 

j_s Hệ số sức kháng bên của cọc

Asi : Diện tích xung quanh cọc (m2)

qsi : Sức kháng thành bên đơn vị của cọc trong lớp thứ i (kN/m2)

np: Hệ số nhóm cọc tại mũi 

Ap : Diện tích mũi cọc (m2)

qp: Sức kháng mũi cọc (kN/m2)

j_p Hệ số sức kháng mũi của cọc

                                          Bảng tra hệ số sức kháng của cọc đóng

+Đối với cọc đặt trong đất dính thì hệ số nhóm lấy như sau:

-Với bệ cọc không tiếp xúc chắc chắn với đất và nếu đất ở bề mặt yếu thì sức kháng đơn của cọc phải nhân với hệ số nhóm như sau:

h=1 nếu S=2.5D

h=0.65 nếu S=6D  với S là khoảng cách các tim cọc, D là đường kính cọc 

Khi cọc bố trí trong khoảng 2.5D-6D thì nội suy giá trị h.

 - Với bệ cọc tiếp xúc chắc chắn với đất hoặc bệ cọc không tiếp xúc chắc chắn với đất nhưng đất cứng thì không cần chiết giảm hệ số nhóm tức h=1.

+Đối với cọc đặt trong đất rời thì hệ số nhóm h=1.

2.3 Tính toán sức kháng của nhóm cọc đóng 

+ Sức kháng của nhóm cọc sẽ bằng giá trị nhỏ hơn của :

-Tổng sức kháng đơn riêng rẽ của từng cọc

- Sức kháng danh định của khối móng tương đương bao gồm cọc và đất xung quanh cọc.

( Sức kháng của khối móng tương đương chỉ áp dụng cho đất sét) 

+ Đối với nhóm cọc có mũi cọc đặt trong lớp đất cứng tựa vào lớp đất yếu phía dưới thì phải kiếm toán sức kháng nén của khối nhóm cọc trong lớp đất yếu ( Kiểm toán chọc thủng vào lớp đất yếu bên dưới như kiểm toán móng nông  với vị trí móng kiểm toán là vị trí kiểm toán móng tương đương) 

Nhận xét: Hiện nay trong giới kỹ sư có một số quan điểm chưa đúng về kiểm toán móng cọc như : Kiểm toán cọc đơn không nhân hệ số nhóm, Kiểm toán nhóm cọc mới nhân hệ số nhóm, Không tính toán sức kháng nhóm cọc trong móng khối  với mũi cọc tựa vào đất sét -> Điều này là không chính xác. 

Giải thích: Các bạn có thể tưởng tượng khi bạn đóng 1 cọc đơn riêng rẽ thì sức kháng của 1 cọc chính là sức kháng tính toán cọc như tôi đã trình bày ở các phần trước. Tuy nhiên bài toán của chúng ta là tính toán sức chịu tải cọc khi cọc đang trong giai đoạn khai thác và sử dụng, vì vậy cọc đã làm việc trong nhóm cọc. Và khi đó sức chịu tải của cọc đơn đã bị ảnh hưởng bởi các cọc kháng trong nhóm cọc.. Cụ thể hơn như sau:

+ Khi bạn đóng cọc thứ nhất, cọc có sức kháng của cọc đơn.

+ Khi bạn đóng cọc thứ hai với khoảng cách 2.5D-6D thì vô tình cọc tác động lên đất xung quanh cọc số 2 và cả cọc số 1 làm cho sức kháng cọc thứ 1  thay đổi .. Tương tự khi đóng xong tất cả các cọc trong móng và khi hoàn thiện cầu thì sức kháng của từng cọc đơn trong nhóm cọc sẽ bị ảnh hưởng giảm đi và sự giảm đi này được phản ánh thông qua 1 hệ số đó là hệ số nhóm cọc.

Do vậy khi tính toán sức kháng của cọc đơn , chúng ta nhất thiết phải nhân thêm hệ số nhóm cọc. Khi tính sức kháng của nhóm cọc thì ngoài việc tính sức kháng của nhóm cọc đơn thuần chúng ta cần xem xét sức kháng của khối móng dưới mũi cọc vì nếu khối móng bị phá hoại thì tất nhiên nền đất sẽ phá hoại và chúng ta cần xem xét lại phương án cọc.

2.4 Sức kháng nhổ của cọc đóng 

- Sức kháng nhổ của cọc phải được tính toán khi cọc xuất hiện lực kéo. Tính toán sức kháng nhổ trong cọc đơn tương tự với tính sức kháng ma sát thành bên trong cọc đóng chịu lực nén chỉ khác hệ số sức kháng lấy theo hệ số sức kháng nhổ như bảng tra hệ số sức kháng ở trên.

2.5 Sức kháng nhổ của nhóm cọc đóng

- Sức kháng nhổ của nhóm cọc đóng được tính toán như sau:

R_r = j.R_n = j_ug.R_ug

Trong đó 

Rr : Sức kháng nhổ tính toán của nhóm cọc (N)

jug: Hệ số sức kháng nhổ 

Rug Sức kháng nhổ danh định của nhóm cọc(N)

Sức kháng chịu nhổ Rug của nhóm cọc được lấy theo giá trị nhỏ hơn trong hai giá trị:

+Tổng sức kháng nhổ của các cọc đơn trong nhóm

+Sức kháng chịu nhổ của nhóm cọc theo móng khối quy ước

Đối với nhóm cọc trong đất rời thì khối móng chịu nhổ có hình dạng được xác định theo nguyên tắc phân bố tải trọng trong hình khối nêm có tỷ lệ vát góc 4:1( đứng:ngang) tính từ đáy nhóm cọc như hình 32.Phải tính lực đẩy nổi cho phần đất dưới mực nước ngầm.

Đối với nhóm cọc trong đất dính, khối móng tham gia chịu nhổ theo điều kiện chịu cắt không thoát nước thể hiện hình 33. Sức kháng nhổ danh định được xác định như sau:

                                                R_n =R_ug =(2XZ+2YZ)S_u +Wg

Trong đó 

X: Bề rộng của nhóm cọc(mm)

Y: Chiều dài của nhóm(mm)

Z: Độ sâu của khối đất bên dưới bệ cọc 

Su: Cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình dọc theo phía ngoài nhóm cọc (Mpa)

Wg: Trọng lượng của khối đất, cọc và bệ cọc (N)

Hệ số sức kháng nhổ của nhóm cọc ( tính theo tổng sức kháng nhổ của các cọc đơn riêng lẻ) láy bằng hệ số sức kháng nhổ của cọc đơn như ở bảng phía trên.

Hệ số sức kháng nhổ của nhóm cọc(tính theo móng khối quy ước) được xác định theo quy định bảng 9 ở trên.

2.6 Sức kháng danh định chịu lực ngang của móng cọc

- Khi tính toán móng cọc, chúng ta luôn phải đánh giá cọc chịu lực ngang. Để đánh giá cọc chịu lực ngang chúng ta có thể sử dụng và xây dựng đường cong P-y cho cọc đơn đại diện có xem xét hệ số nhóm cọc chịu lực ngang hoặc xây dựng cho hệ nhóm cọc. Nếu bệ cọc ngập trong đất thì sức kháng ngang P-y của đất trên bề mặt cọc được tính thêm vào sức kháng theo phương ngang.

 -  Ngoài ra sức kháng ngang của cọc còn được xác định bằng thí nghiệm tĩnh.Khi đó trình tự tiến hành cần tuân theo tiêu chuẩn ASTM D3966 hoặc tương đương.

Việc tính toán cọc chịu lực ngang theo đường cong P-y là khá phức tạp vì đó là bài toán thử dần với đường cong P-y là quan hệ phi tuyến. Chúng ta cũng có thể tính toán cọc chịu lực ngang thông qua phần mềm như Com624, Lpile, Fp Pier...... 

Ngoài ra chúng ta có thể tính toán cọc chịu lực ngang theo tiêu chuẩn 10304( Viết dựa vào tiêu chuẩn Snip 1985 của Nga). Các mô hình cọc chịu lực ngang sẽ được chúng tôi phân tích và trình bày trong các bài tiếp theo.