CÁCH TÍNH LỰC TẢI ÉP CỌC MÓNG NHÀ CHUẨN KỸ THUẬT
Việc tính toán chính xác lực tải ép cọc giúp đảm bảo an toàn cho công trình, tránh hiện tượng lún không đều hoặc sụt lún sau này. Bài viết cung cấp phương pháp tính theo tiêu chuẩn TCVN 10304:2014.
1. Các Loại Sức Chịu Tải Của Cọc
- Sức chịu tải theo vật liệu (Pvl): Khả năng chịu lực của bản thân cọc
- Sức chịu tải theo đất nền (Pđn): Khả năng chịu tải từ ma sát và kháng mũi
- Sức chịu tải thiết kế (Ptk): Giá trị nhỏ hơn giữa Pvl và Pđn
2. Công Thức Tính Toán Cơ Bản
2.1. Tính sức chịu tải theo vật liệu (Pvl)
Trong đó:
- φ: Hệ số uốn dọc (thường lấy 0.8-1.0)
- Rb: Cường độ chịu nén của bê tông (MPa)
- Ab: Diện tích tiết diện bê tông (mm²)
- Rsc: Cường độ thép chịu nén (MPa)
- Asc: Diện tích cốt thép (mm²)
2.2. Tính sức chịu tải theo đất nền (Pđn)
Trong đó:
- m, mR, mf: Hệ số điều kiện làm việc
- R: Sức kháng mũi cọc (kN/m²)
- A: Diện tích tiết diện mũi cọc (m²)
- u: Chu vi cọc (m)
- fi: Ma sát thành lớp đất thứ i (kN/m²)
- li: Chiều dài cọc trong lớp đất thứ i (m)
3. Quy Trình Tính Toán Chi Tiết
- Kích thước cọc (đường kính/tiết diện, chiều dài)
- Mác bê tông và cốt thép sử dụng
- Báo cáo khảo sát địa chất công trình
- Tải trọng công trình (tĩnh tải + hoạt tải)
Ví dụ với cọc vuông 30x30cm, bê tông mác 300, thép 4Φ16:
Rb = 13 MPa, Ab = 900 cm² = 90000 mm²
Rsc = 280 MPa, Asc = 8.04 cm² = 804 mm² (4 thanh Φ16)
Pvl = 0.85 × (13×90000 + 280×804) = 1,125,000 N ≈ 112.5 tấn
Ví dụ cọc ép qua 3 lớp đất:
| Lớp đất | Chiều dày (m) | fi (kN/m²) | mf |
|---|---|---|---|
| 1. Sét pha | 5 | 15 | 0.8 |
| 2. Cát pha | 7 | 25 | 1.0 |
| 3. Cát hạt trung | 3 | 40 | 1.2 |
R = 3000 kN/m² (kháng mũi), A = 0.3×0.3 = 0.09 m²
u = 4×0.3 = 1.2 m, m = mR = 1.0
Σmf × fi × li = (0.8×15×5) + (1.0×25×7) + (1.2×40×3) = 60 + 175 + 144 = 379 kN/m
Pđn = 1.0 × (1.0×3000×0.09 + 1.2×379) = 270 + 454.8 = 724.8 kN ≈ 72.5 tấn
Ptk = min(Pvl, Pđn) / hệ số an toàn (1.5-2.0)
Ptk = min(112.5, 72.5) / 1.75 = 72.5 / 1.75 ≈ 41.4 tấn
4. Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Lực Tải Ép Cọc
- Đặc điểm địa chất: Loại đất, chiều dày các lớp, mực nước ngầm
- Kích thước cọc: Đường kính, chiều dài, hình dạng tiết diện
- Vật liệu cọc: Mác bê tông, hàm lượng cốt thép
- Phương pháp thi công: Ép, khoan nhồi, đóng
- Thời gian nghỉ giữa các đợt ép
- Luôn thí nghiệm nén tĩnh cọc để kiểm tra thực tế
- Khi ép cọc qua lớp đất yếu cần tính toán hiệu ứng ma sát âm
- Đối với nhà cao tầng cần xét thêm tải trọng ngang và moment
5. Bảng Tra Cứu Nhanh Sức Chịu Tải Cọc
| Loại cọc | Tiết diện | Chiều dài (m) | Sức chịu tải điển hình (tấn) |
|---|---|---|---|
| Cọc vuông BTCT | 25×25 cm | 10-12 | 25-35 |
| Cọc vuông BTCT | 30×30 cm | 12-15 | 35-50 |
| Cọc tròn BTCT | Ø30 cm | 15-18 | 40-60 |
| Cọc ly tâm | Ø40 cm | 18-20 | 60-80 |
Mẹo thực tế: Để đảm bảo an toàn, lực ép cuối cùng nên bằng 1.5-2 lần sức chịu tải thiết kế. Ví dụ cọc thiết kế chịu 40 tấn thì lực ép cuối nên đạt 60-80 tấn.