Xác định giá trị chịu tải của cọc cho xây dựng nhà ở

Xác định giá trị chịu tải của cọc trong xây dựng nhà ở theo độ bền của vật liệu

Cọc bê tông cốt thép chịu nén

Với loại cọc này chúng ta có thể chia làm ba loại chủ yếu là cọc hình lăng trụ

tiết diện đặc chế tạo sẵn, cọc ống và cọc khoan nhồi.

Cọc hình lăng trụ tiết diện đặc chế tạo sẵn

Giá trị chịu tải cho phép của cọc trong xây dựng nhà ở theo vật liệu khi chịu nén:

Pv = φ (R_bA_b + R_sc.A_s) (4.1)

A_b  - diện tích tiết diện ngang của bê tông

R_b - cường độ chịu nén tính toán của bê tông

A_s - diện tích tiết diện ngang của cốt thép

R_sc - cường độ chịu nén tính toán của cốt thép

φ - hệ số uốn dọc

Cọc xuyên qua than bùn, bùn cũng như cọc trong móng cọc đài cao thì sự uốn dọc được kể đến trong phạm vi chiều dài tự do của cọc (được tính từ đế đài đến bề mặt lớp đất có khả năng ngăn cản biến dạng uốn của cọc).

Móng cọc đài thấp, cọc không xuyên qua than bùn, bùn thì φ = 1.

Bảng 4.2 Hệ số uốn dọc φ của cọc bê tông cốt thép

ltt - chiều dài tính toán cọc

b - bề rộng của tiết diện ngang của cọc

d - đường kính cọc

Thiết kế và đơn giá thi công móng cọc đài thấp nhà ở, nhà phố với sức chịu tải cho phép theo vật liệu của cọc bê tông cốt thép C15-35 trong móng cọc đài thấp, cọc có tiết diện 0,35x0,35 dài 15m bê tông B20, thép dọc chịu lực gồm 8 Φ 6 AII trong hai trường hợp sau đây:

Cọc không xuyên qua bùn, than bùn

Đáy lớp bùn cách đáy đài 5,6m Bê tông B20 có R_b = 11500 kPa

Thép chịu lực AII do đó R_sc  = 280000 kPa,

Diện tích tiết diện cọc A_b = 0,35 x 0,35 = 0,1225 m2

Diện tích tiết diện cốt thép: A_s = 8 x 3,14 x 0,0162/ 4 = 16,08 x 10^-4 m²

Khi cọc không xuyên qua bùn hệ số uốn dọc φ = 1.

P_v  = 1. (11500 . 0,1225 + 280000 . 16,08 x 10^-4) = 1858,9 kN

Khi cọc xuyên qua bùn lúc đó ta phải kể đến ảnh hưởng của uốn dọc l_tt = 5,6m

l_tt / b = 5.6/0.35 = 16

Tra bảng 4.2 có hệ số uốn dọc φ = 0,89.

Pv  = 0,89. (11500 . 0,1225 + 280000 . 16,08 x 10-4) = 1654,42 kN

Cọc ống trong thi công xây dựng nhà ở

Khi l_tt/d ≤ 12, Pv xác định theo công thức:

P_v = φ (R_bA_b + R_sc.A_s + 2,5 R_sx.A_sx) (4.2)

A_b - diện tích tiết diện ngang của lõi bê tông (phần bê tông nằm trong cốt đai)

R_sx - cường độ tính toán của cốt xoắn

A_sx - diện tích quy đổi của cốt xoắn,

A_sx = π D_nf_x /t_x

D_n - đường kính vòng xoắn

f_x - diện tích tiết diện của cốt xoắn

t_x - khoảng cách giữa các vòng xoắn

Khi l_tt/d > 12 không cần kể tới ảnh hưởng của cốt xoắn:

P_v = φ (R_bA_b + R_s.A_s ) (4.3)

Tính toán và lập báo giá thi công cọc ống nhà ở

Xác định sức chịu tải thẳng đứng theo vật liệu của cọc ống bê tông cốt thép có đường kính ngoài 0,6m, đường kính trong 0,4m. Thép dọc gồm 16 Φ 20 AII, cốt xoắn Φ 6 AI, vòng xoắn đường kính D1 = 0,5m đặt cách nhau ở vùng giữa cọc là 0,1m. Bê tông B25.

R_b    = 14500 kPa

f_x = 3,14 . 0,006² / 4 = 0,0000282 m² ; t_x  = 0,1m, D_n = 0,52m

A_sx  = 3,14. 0,5. 0,0000282/ 0,1 = 0,000443 m²

A_s = 16. 3,14. 0,020² / 4 = 5,024. 10^-3 m2 ;

F_b = 3,14. (0,6² - 0,4²)/ 4 = 0,15708 m²

Sức chịu tải cho phép của cọc theo độ bền của vật liệu:

P_v = 1. (14500. 0,15708 + 280000. 5,024. 10^-3 + 2,5. 180000. 0,000443)

P_v = 3883,7 kN

Cọc khoan nhồi trong thi công xây dựng nhà ở

Đối với cọc khoan nhồi, sức chịu tải cho phép chịu nén của cọc theo độ bền của vật liệu rõ ràng chịu ảnh hưởng sâu sắc của phương pháp thi công:

Pv = φ (m₁m₂ R_bA_b + R_sc. A_s) (4.4)

m₁ - hệ số điều kiện làm việc, cọc nhồi bê tông qua ống dịch chuyển thẳng đứng m₁ = 0,85

m₂ - hệ số điều kiện làm việc kể tới ảnh hưởng của phương pháp thi công cọc :

m₂ = 1 khi thi công không cần ống chống vách, mực nước ngầm thấp hơn mũi cọc;

m₂ = 0,9 với loại đất khi thi công cần dùng ống chống vách và nước ngầm không xuất hiện;

m₂ = 0,7 cần dùng ống chống vách và đổ bê tông trong dung dịch sét; Theo TCXD 195 : 1997:

Cường độ tính toán của bê tông cọc nhồi R_u = m₁m₂Rb không lấy lớn hơn 6000kPa đối với cọc đổ bê tông dưới nước hoặc dung dịch sét, không lớn hơn 7000kPa đối với cọc đổ bê tông trong lỗ khô.

Cường độ tính toán của cốt thép RS  không lấy lớn hơn 220000kPa đối với thép  nhỏ  hơn  Φ 28mm,  không  lớn  hơn  200000kPa  đối  với  thép  lớn  hơn Φ 28mm.

Tính toán và lập báo giá thi công cọc khoan nhồi nhà ở

Xác định sức chịu tải cho phép chịu nén theo vật liệu của cọc nhồi bằng bê tông đường kính 0,8 m bê tông B20, sử dụng ống dịch chuyển thẳng đứng đổ bê tông theo phương pháp vữa dâng trong dung dịch sét. Cốt thép dọc nhóm CII 14 Φ 16.

Đổ bê tông bằng ống dịch chuyển thẳng đứng trong dung dịch sét m₁ = 0,85; m₂ = 0,7 Thép nhóm CII có R_sc = 280000 kPa > 220000 kPa

Bê tông B20 có R_b = 11500 kPa

m₁m₂R_b = 0,85. 0,7 . 11500 = 6842,5 kPa > 6000 kPa

Pv = 1.(6000. (3,14.0,8²/4) + 220000.(14.3,14.16².10^-6/4)= 3633,4 kN

Cọc bê tông cốt thép chịu kéo (nhổ)

Sức chịu tải trọng kéo (nhổ) đúng tâm của cọc bê tông cốt thép, xác định theo công thức:

P_k = R_s A_s (4.5)

Khi cọc chịu kéo không kể tới sự làm việc của bê tông vì cường độ chịu kéo của bê tông rất nhỏ, bê tông dễ bị nứt khi chịu kéo.

Ví dụ 4.4

Xác định sức chịu kéo đúng tâm theo vật liệu của cọc C6-25 dài 6m, tiết diện 25x25 cm, thép dọc 4 Φ 14 AI bê tông B20.

Rs = 225000 kPa, As = 4. 3,14 .0,014²/ 4 = 6,15. 10^-4  m²

Pk = 225000. 6,15. 10^-4  = 138,38 kN