Chương 18. Cơ sở tính toán
Cơ sở tính toán: sức chịu tải theo bản 2025, FEM lún, FEM tải ngang, vật liệu cọc và động đất.
Các bài trong bộ: Hướng dẫn sử dụng LA-Pile
Mục lục bài viết
18.1. Sức chịu tải theo đất nền (bản 2025)#
R_k = γc·(γR,R·q_b·A_b + u·Σ γR,f·f_i·l_i); thân cọc chia thành các phân lớp dày ≤ 2 m, z_i tính từ mặt đất tra bảng.
- f_i: Bảng 3 theo z_i (tới 40 m) và I_L (đất dính) hoặc loại cát; cát chặt tăng 30 % (chú thích 3); z > 40 m lấy như 40 m.
- q_b cọc đóng/ép: Bảng 2 (tới 40 m); cát chặt tăng 60 % / 75 % (100 % / 130 % khi độ chặt xác định bằng CPT), không quá 20 000 kPa. γR,R, γR,f cọc đóng/ép theo Bảng 4.
- Cọc khoan nhồi: γR,f theo Bảng 6; mũi trong đất dính Bảng 7; mũi trong cát q_b = 0,75·α4·(α1·γ'_I·d + α2·α3·γ_I·h) (Bảng 8) và không lớn hơn q_b Bảng 2 cùng độ sâu.
- Mũi trong đá: q_b = R_m·(1 + 0,4·L_d/d_f) ≤ 3·R_m, R_m = R_c·K_s/1,4 với K_s theo RQD; q_b ≤ 20 000 kPa.
- Nhổ: R_t,k = γc·u·Σ γR,f·f_i·l_i, γc = 0,6 khi chiều sâu hạ cọc < 4 m, 0,8 khi ≥ 4 m; γk kéo theo số cọc.
SPT (Phụ lục D, Bảng D.1): R_k = q_b·A_b + u·Σ(f_c,i·l_c,i + f_s,i·l_s,i); cọc khoan nhồi đổ bê tông tại chỗ dùng hàng "cọc nhồi" của Bảng D.1: q_b = 120·N̄ ≤ 7 500 kPa (đất rời) hoặc 6·c_u (đất dính); f_s = 3,3·N ≤ 165 kPa; f_c = c_u ≤ 100 kPa (c_u = 6,25·N khi không có thí nghiệm). Hàng "cọc khoan" (150·N̄, 2,5·N) dành cho cọc đúc sẵn hạ vào lỗ khoan; cọc đóng, ép: q_b = 300·N̄ ≤ 18 000 kPa, f_s = 2,0·N ≤ 100 kPa, f_c = 0,8·c_u ≤ 100 kPa.
Kiểm tra (2): γn·N_d ≤ R_d = R_k/γk. Bản 2025 bỏ γ0 và cách tính từ c, φ; chế độ 2014 vẫn giữ nguyên các công thức cũ.
18.2. Lún cọc đơn – phần tử hữu hạn#
Thân cọc gồm các phần tử thanh EA. Ma sát bên là lò xo đàn – dẻo lý tưởng tại các nút, giới hạn bằng ma sát cực hạn; mũi là lò xo giới hạn bằng γcq·q_b·A_b. Tải đầu cọc tăng dần; ở mỗi cấp tải phần mềm tìm tập lò xo đã chảy dẻo (lời giải chính xác của mô hình đàn – dẻo lý tưởng), cho đường cong tải – lún tới khi phá hoại.
- Randolph – Wroth: k_s = 2π·G/ζ trên 1 m dài, ζ = ln(r_m/r_0), r_m = 2,5·L·(1 − ν); k_b = 4·G_b·r_b/(1 − ν_b).
- Winkler–Pasternak (Kuklík): k_s = 2πr·√(C1·C2)·K1(αr)/K2(αr), α = √(C1/C2), C1, C2 của lớp đàn hồi dày H = (k0 + (k − k0)·μ)·d tính từ E_oed, ν; k_b = C1·A với H dưới mũi tại độ sâu ứng suất gia tăng (Boussinesq) bằng ứng suất bản thân. Độ cứng phụ thuộc trạng thái nên được lặp ở mỗi cấp tải.
Đối chiếu (7.4.2, bản 2025): s = β·N/(G1·l); β = β'/λ1 + 0,3·(1 − β'/α')/χ; β' = 0,17·ln(kν·k), k = G1·L/(G2·d); α' = 0,17·ln(kν1·L/d); χ = EA/(G1·L²); G2 lấy trung bình trong 0,5L dưới mũi; cọc ngắn (k ≤ 7,5) dùng công thức (34).
18.3. Tải ngang – phần tử hữu hạn#
Cọc là dầm Euler – Bernoulli (phần tử Hermite 2 nút, 4 bậc tự do) trên nền Winkler. Lò xo trên 1 m dài: TCVN c_z·b_p với c_z = K·z/γcz (bản 2025 γcz = 1, nhóm cọc nhân α_i Bảng A.2), b_p = d + 1 (d ≥ 0,8 m) hoặc 1,5d + 0,5; Vesic k = 0,65·(E_s·d⁴/EI)^(1/12)·E_s/(1 − ν²); hoặc bảng k_h·d. Khi bật phi tuyến, lò xo chảy dẻo khi áp lực đạt σ_gh·b_p. Đầu cọc tự do nhận H, M; ngàm trong đài thì θ = 0. Mô men M = EI·u'', lực cắt Q = dM/ds.
σ_gh = η1·η2·4/cosφ·(σ'_v·tanφ + ξ·c), ξ = 0,6 cọc đóng/ép, 0,3 cọc khác; η2 = (M_G + M_Q)/(2,5·M_G + M_Q); α_ε = ⁵√(K·b_p/EI) (bản 2014: ⁵√(K·b_p/(γc·EI))).
18.4. Vật liệu cọc#
R_vl = φ·(γcb·γ'cb·R_b·A_b + R_sc·A_s); φ = 1,028 − 0,0000288·λ² − 0,0016·λ, λ = l0/i; l0 = μ·(l_tự do + 2/α_ε), μ = 2 đầu tự do, 1 đầu ngàm.
Biểu đồ tương tác N – M dựng bằng tích phân thớ với biểu đồ hai đoạn của bê tông (ε_b1,red = 0,0015; ε_b2 = 0,0035) và thép đàn – dẻo (ε_s,u = 0,025). Mô men thiết kế nhân hệ số uốn dọc η = 1/(1 − N/N_cr) và kể độ lệch tâm ngẫu nhiên e_a = max(h/30; 10 mm).
18.5. Động đất (Điều 12)#
- Phạm vi: 0,1g ≤ a_gR·S ≤ 0,4g. Tổ hợp đặc biệt theo 12.5; kiểm tra sức chịu tải theo (2) với R_k,eq.
- R_k,eq (bảng tra): q_b × γeq1, f_i × γeq2 theo Bảng 25 (cọc đóng/nhồi chiếm chỗ hoặc cọc khoan; trạng thái ẩm/bão hòa; a_gR·S = 0,1 / 0,2 / 0,4g, nội suy); f_i = 0 trong đoạn h_d.
h_d = a1·(H + α_ε·a3·M)/(b_p·(a2/α_ε·γ_I·tanφ_I + c_I)) ≤ 3/α_ε (60); φ_I giảm 2° / 4° / 7° (12.8)
- SPT: R_k,eq = k_eq·R_k, k_eq = R_k,eq/R_k của phương pháp bảng tra (12.9).
- Lớp có khả năng hóa lỏng: không kể ma sát, K = 0; mũi cọc phải xuyên qua lớp hóa lỏng (12.4). Yêu cầu cấu tạo 12.10 – 12.14 được liệt kê trong phần kiểm tra.