1. Tổng quan nguyên tắc

– Qu (Ultimate capacity) = Q_s (ma sát thân) + Q_p (ứng suất đáy).
– Phương pháp chính xác nhất để xác định tải cho phép: thử tải tĩnh cọc theo tiêu chuẩn (ví dụ TCVN) kết hợp kết quả CPT/SPT. Công thức lý thuyết chỉ dùng để ước lượng sơ bộ.

2. Công thức cơ bản

2.1 Công thức tổng

Qu = Qs + Qp

2.2 Ma sát thân (Q_s)

Nếu lấy ma sát trung bình dọc thân cọc:

Qs = \bar{f_s} × A_s

Trong đó:

• \bar{f_s} — ứng suất ma sát trung bình (kPa = kN/m²), lấy từ CPT/SPT hoặc bảng chuyển đổi theo loại đất.
• A_s — diện tích bề mặt tiếp xúc thân cọc trong đất (m²). Với cọc tròn: A_s = π × D × L_in_soil.

2.3 Lực đáy (Q_p)

Qp = q_b × A_p

Trong đó:

• q_b — ứng suất chịu tải đáy (kPa), xác định bằng các công thức Meyerhof/Terzaghi/Briaud hoặc từ CPT tip.
• A_p — diện tích mặt đáy cọc (m²). Với cọc tròn: A_p = π × D² / 4.

2.4 Tải trọng cho phép

Thường lấy: Qallow = Qu / FS với hệ số an toàn FS = 2.5 → 3.0 (hoặc theo tiêu chuẩn địa phương).
Nếu có thử tải tĩnh: dùng quy định tiêu chuẩn để xác định Qallow dựa trên đường cong tải-lún.

3. Lưu ý riêng cho cọc neo (tie-back / anchor)

Đối với cọc neo (cọc chịu kéo/neo): khả năng chống kéo (uplift) chủ yếu dựa vào ma sát dọc thân (bond) giữa cọc/ghép bê tông với đất hoặc lớp grout. Giá trị lực đáy thường không đóng góp nhiều cho tải kéo trừ khi thiết kế có dạng mushroom/đáy mở rộng.

Với cọc neo, công thức tính lực kéo phá hoại có thể viết:

Qu, uplift = ∫ f_b(x) · dA_s + Qp(nếu có)

Trong đó f_b(x) là cường độ liên kết/bond biến theo chiều dài, nên thường lấy giá trị trung bình hoặc phân tầng theo từng lớp đất.

4. Dữ liệu cần để tính chính xác

1. Kết quả CPT (tip resistance q_t, sleeve friction f_s) ưu tiên — cho phép ước lượng trực tiếp q_b và f_s.
2. Hoặc SPT (N-value) kết hợp bảng chuyển đổi để suy q_b, f_s.
3. Thông số đất: γ (khối lượng riêng), φ (góc ma sát), c hoặc c_u (cohesion), mực nước ngầm.
4. Chiều dài cọc chôn trong đất (L_in), đường kính/tiết diện cọc, lớp xử lý grout (với cọc neo).
5. Thử tải tĩnh trên cọc mẫu (bắt buộc nếu đòi hỏi độ chính xác cao).

5. Ví dụ tính chi tiết (bước-bước, tính từng chữ số)

Giả sử: cọc tròn D = 0.30 m, chiều dài chôn trong đất L = 12.00 m. Lấy giá trị ước lượng: \bar{f_s} = 30 kPa và q_b = 800 kPa. Chọn hệ số an toàn FS = 3.00.

Bước 1 — Tính diện tích thân cọc A_s

A_s = π × D × L

Tính từng chữ số:

1. π ≈ 3.1416
2. D × L = 0.30 × 12.00 = 3.6000
3. A_s = 3.1416 × 3.6000 = 11.30976 m²

Bước 2 — Tính Q_s

Qs = \bar{f_s} × A_s

Tính từng chữ số:

1. \bar{f_s} = 30 kPa = 30 kN/m²
2. Q_s = 30 × 11.30976 = 339.2928 kN

Bước 3 — Tính diện tích đáy A_p

A_p = π × D² / 4

1. D² = 0.30² = 0.09
2. π × D² = 3.1416 × 0.09 = 0.282744
3. A_p = 0.282744 / 4 = 0.070686 m²

Bước 4 — Tính Q_p

Qp = q_b × A_p

1. q_b = 800 kPa = 800 kN/m²
2. Q_p = 800 × 0.070686 = 56.5488 kN

Bước 5 — Tổng và tải cho phép

1. Q_u = Q_s + Q_p = 339.2928 + 56.5488 = 395.8416 kN
2. Q_allow = Q_u / FS = 395.8416 / 3.00 = 131.9472 kN ≈ 132 kN

6. Lưu ý kỹ thuật & quy trình đạt độ chính xác cao

• Thử tải tĩnh: là phương pháp xác định cuối cùng cho tải cho phép — bắt buộc khi công trình yêu cầu an toàn cao.
• CPT ưu tiên hơn SPT vì cho kết quả liên tục và chính xác về tip resistance và sleeve friction.
• Xem xét mực nước ngầm, lớp yếu, hiệu ứng nhóm cọc và các yếu tố thi công ảnh hưởng trực tiếp tới dung tải.
• Với cọc neo chịu kéo, tính toán cần quan tâm tới chất lượng grout và độ dài xử lý bond; lực đáy thường ít đóng góp ở trạng thái kéo.
• Luôn áp dụng hệ số an toàn theo tiêu chuẩn địa phương (TCVN/Eurocode) và kiểm soát độ lún cho phép.

7. Kết luận

– Để có kết quả chính xác nhất, bạn phải: khảo sát CPT/SPT + thử tải tĩnh trên cọc mẫu, sau đó điều chỉnh thông số thiết kế. Công thức Q = Qs + Qp là nền tảng để ước lượng sơ bộ và lập phương án khảo sát/thi thử.

Nếu bạn muốn, mình có thể tính một ví dụ thực tế theo số liệu công trình của bạn (bạn gửi: kết quả SPT/CPT, D cọc, L chôn, mực nước, loại cọc/neo). Mình sẽ tính ngay trong tin nhắn này — không cần chờ.