Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007
TỔNG HP CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH
SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC
Tác giả: Nguyễn Trần Bích Ngọc
Bùi Quốc Khải – X03A3
Bùi Hải Minh – X03A3
Nguyễn Quốc Trung – X03A3

CHƯƠNG 1 : Phân tích đánh giá sức chịu tải của cọc theo lý thuyết
I.Theo độ bền của vật liệu
Cọc được tính như thanh bị nén trung tâm bởi lực dọc trục (Ngồi ra, cọc BTCT được kiểm tra theo
sự tạo vết nứt do trọng lượng bản thân khi cẩu lắp)
1.Cọc BTCT hình lăng trụ chế tạo sẵn tiết diện đặc, chịu nén
(
aabbV
FRFRP +=
)
ϕ
(1)
2.Cọc ống chịu nén
:12<
d
l
tt
(
axaxaabbV
FRFRFRP 5.2++=
)
ϕ
(2)
:12>

2
= 1.0
Thi cơng trong các loại đất cần phải dùng ống chống vách và nước ngầm khơng xuất hiện trong lỗ
(nhồi bêtơng khơ) m
2
= 0.9
Thi cơng trong các loại đất cần dùng ống chống vách và đổ bêtơng dạng phù huyền sét m
2
= 0.7
II.Theo cường độ đất nền
A.Theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền
)(
1
i
n
i
tc
i
tc
lfuFRKmP
∑
=
+=
k và m: Hệ số đồng nhất của đất và hệ số điều kiện làm việc; đối với cọc dúc sẵn thì km=0.7,
đối với cọc ống và cọc nhồi thì km=0.5
Rtc- cường độ tiêu chuuẩn của đất nền ở mp mũi cọc, lấy theo bảng sau.Đối với cọc đóng
đúc sẵn mũi tựa trên đá, đất hòn lớn có cát lấp lỗ rỗng thì lấy Rtc=2000t/m2.

Ma sát bên của cọc, ftc, T/m2
của đất cát chặt vừa

của đất sét có chỉ số sệt B
chiều
sâu
đóng
cọc kể
từ mặt
đất
<0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
3 750/700 650/400 300 290/200 180/120 120/100 60
4 830 660/510 380 300/250 190/160 125 70
5 880 670/620 400 310/280 200 123 80
7 970 690 430 330 220 140 85
10 1050 730 500 350 240 150 90
15 1170 750 460 400 280 160 100
20 1260 820 620 450 310 170 110
25 1340 880 680 500 340 180 120
30 1420 940 740 550 370 190 130
35 1500 1000 800 600 400 200 140

B.Theo kết quả thí nghiệm trong phòng
1.Cọc chống: (4) mRFP
đ
=
Trong đó:
m- hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất m=1
F- diện tích tiết diện ngang của chân cọc
R- cường độ tính tốn của đất đá dưới mũi cọc chống.
Đối với cọc có mũi tỳ lên đá cứng, đất hòn to (như cuội, sỏi, dăm, sạn) lẫn cát, và khi tỳ lên đất loại
sét ở trạng thái cứng (trừ đất hồng thổ và đất có tính trương nở) R=200000KPa
Đối với cọc nhồi, có đổ bêtơng lòng ống, được ngàm vào đá cứng nhỏ hơn 0.5m thì xác định theo

h
n
: độ sâu tính tốn ngàm cọc vào đá
d
n
: đường kính ngồi của phần cọc ngàm vào đá.
Đối với cọc ống tỳ lên bề mặt đá cứng mà mặt đá được phủ bởi một lớp đất khơng xói lở có chiều
dày khơng nhỏ hơn 3 lần đường kính cọc ống, xác định theo cơng thức:
đ
n
K
R
R =

150
Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007
2.Cọc ma sát (cọc treo):
a)Theo phương pháp thống kê:
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+=
∑
=
n
i
iifiRđ

Cọc có bầu mở rộng mà bêtơng bầu đổ dưới nước m
R
= 0.9
F- diện tích tiết diện ngang mũi cọc
l
i
- chiều dày của lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc
U- chu vi tiết diện ngang cọc, cọc nhồi thì lấy bằng chu vi tiết diện lỗ khoan hoặc ống thiết bị
f
i
- cường độ tính tốn của ma sát thành lớp i với bề mặt xung quanh cọc (KPa) tra bảng 5.3
R- cường độ tính tốn của đất dưới mũi cọc (KPa)
Đối với cọc thứ nhất: tra bảng 5.2
Đối với cọc thứ hai:
Cọc nhồi tạo lỗ bằng cách đóng ống thiết bị có mũi bịt bằng nút bêtơng mà nút đó để lại trong đất
khi đổ bêtơng và rút ống lên, cọc nhồi dập, rung thi cơng bằng cách khoan lỗ hoặc đóng ống thiết bị
bằng ống có mũi vát nhọn mà trên ống này có gắn máy rung thường dùng để hạ cọc: tra bảng 5.3

C.Xác định theo sức chịu tải của cọc theo kết quả xun

1. Theo kết quả xun tĩnh
• Theo 20TCN 21-86: Kết quả là sức cản mũi và tổng ma sát thành trị riêng của sức chịu tải giới
hạn tại điểm xun
Zc
fUhFqP
21
β
β
+=
q

i
- hệ số tra bảng phụ thuộc độ sâu lớp đất và q
c

Sức chịu tải nén của cọc đóng và cọc vít:
đ
n
i
Z
x
nK
P
P
∑
=
=
1
(7)
• Theo 20TCN 112-84 và 20TCN 174-89 (theo tài liệu Pháp) quy định chỉ dùng sức cản mũi
xun tĩnh để tính sức chịu tải của cọc khi dùng bất cứ loại xun tĩnh nào.
151
Kyỷ yeỏu Hoọi nghũ Sinh vieõn NCKH 2007
Sc cn phỏ hoi ca cc ma sỏt:

=
+=+=
n
i
iscxqm
hquFqPPP


=
=
n
i
isxq
hqUP
i
1
- sc cn phỏ hoi ca t ton b thnh cc
q
p
= kq
c
sc cn phỏ hoi ca t chõn cc
q
c
sc cn mi xuyờn trung bỡnh ca t trong phm vi 3d phớa trờn v 3d phớa di chõn cc
k h s ph thuc loi t, loi cc: tra bng 5.9
ặ h s chuyn t sc cn mi xuyờn phỏ hoi sang sc cn mi cc phỏ hoi
i
ci
si
q
q

=
q
ci
sc cn mi xuyờn trung bỡnh ca lp t th i, tra theo bng q

D.Sc chu ti theo kt qu th ti trng ng
Theo 20 TCN 21-86 thỡ sc chu ti ca cc P l:

tc
gh
K
P
mP
= (13)
Trong ú:
m- h s iu kin lm vic m=1
K

- h s an ton i vi t
S lng cc th <6 K

= 1
152
Kyỷ yeỏu Hoọi nghũ Sinh vieõn NCKH 2007
S lng cc th 6 thng kờ
tc
gh
P - tr tiờu chun ca sc chu ti gii hn ca cc
S lng cc th <6
mingh
tc
gh
PP =
S lng cc th 6 thng kờ
A. Sc chu ti theo kt qu th ti trng tnh:

15
1

) ti trng gii hn d nh thụng thng mi cp tng khong 1,25; 2.5; 5 hoc 10t. Giai
on u mi cp tng khong
5.2
1
5
1

ca ti trng gii hn, giai on sau ti trng tng gim dn
v mi cp ch tng khong
10
1
15
1

ti trng gii hn d tớnh. Sau khi t ti trng tựy theo t nn
m c 5-20 phỳt li ghi lỳn 1 ln cho ti khi ngng lỳn mi thụi. Tiờu chun ngng lỳn ca cc
thớ nghim i vi mi cp ti trng nh sau: lỳn khong 60 phỳt cui cựng (i vi t cỏt) v
trong khong 120 phỳt cui cựng (i vi t sột) khụng vt quỏ 0,1mm. Sau mi giai on, i
cho ngng lỳn ri t ti trng k tip v c lm nh vy ti ti trng phỏ hoi. Nu tha món 1
trong nhng iu kin di õy thỡ coi nh l t ti ti trng phỏ hoi
a) lỳn tng cng ca cc vt quỏ 40 mm v lỳn ca giai on sau ln hn hoc
bng 5 ln lỳn giai on trc.
b) Mc dự lỳn giai on sau mi ch quỏ 2 ln lỳn ca giai on trc, nhng qua 1
ngy 1 ờm vn tip tc lỳn.
D ti trng .
Sau khi ó t ti ti trng phỏ hoi, mun nghiờn cu bin dng n hi ca t ta d ti trng.Mi
cp d ti trng bng 2 ln cp tng ti trng. Nu cp tng ti trng l s l thỡ cp d ti u tiờn

Phương pháp thí nghiệm: là tăng tải từng cấp lên cọc thử và đo độ lún ổn đònh tương ứng
tới lúc đạt giá trò cực hạn của tải tác động, giá trò này chính là sức chòu tải cực hạn của cọc Qu.
Phương pháp thí nghiệm bằng tải trọng tónh nén dọc trục cho trò số xác đònh thực nhất khả
năng mang tải của cọc vì nó phù hợp với mô hình làm việc cọc-đất nền. Vì thế đối với hầøu hết
các công trình có sử dụng móng cọc nhất thiết phải tiến hành thí nghiệm thử tónh tải vì:
+ Nếu việc thí nghiệm tiến hành trong giai đoạn thiết kế cơ sở thì kết quả thí nghiệm sẽ
được lấy làm sức chòu tải của cọc trong hồ sơ thiết kế kỹ thuật.
+ Nếu móng cọc được thiết kế trước khi thí nghiệm thì kết quả thí nghiệm được dùng để
kiểm tra và chỉnh sửa lại thiết kế. Nếu thí nghiệm cho kết quả sức chòu tải tính toán của cọc nhỏ
hơn giá trò tính toán trong thiết kế thì bắt buộc phải tăng số lượng cọc trong móng, tăng chiều dài
của cọc hoặc tăng tiết diện của cọc. Nếu thí nghiệm cho kết quả sức chòu tải tính toán của cọc
lớn hơn trò số đã dùng trong thiết kế thì giải quyết theo hướng ngược lại.
+ Với một số công trình lớn và quan trọng thì phương pháp thí nghiệm này còn được dùng
trong quá trình thi công cọc đại trà, mục đích là để kiểm tra khả năng mang tải của từng cọc đơn
trong nhóm cọc, qua đó có thể bổ sung thêm cọc nếu cần thiết.
1.1. Qui trình thí nghiệm
Hiện nay có rất nhiều qui trình gia tải khác nhau như: gia tải với thời gian không đổi,
phương pháp gia tải nhanh, phương pháp gia tải với số gia chuyển vò không đổi, phương pháp gia
tải với tốc độ chuyển vò không đổi, …
Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007
155
1.1.1. Phương pháp gia tải nhanh
Bao gồm các bước chính sau đây:
+ Tải trọng tác dụng lên cọc được tăng theo 20 bước và tăng tới 300% tải trọng thiết kế.
+ Giữ mỗi nấc tải trọng này trong 5 phút và cứ 2,5 phút lại đọc số liệu 1 lần.
+ Dùng kích để bổ sung tải nhằm duy trì được mức tải thí nghiệm hoặc phải tăng bổ sung
để đạt đến mức tải thí nghiệm.
+ Sau khoảng 5 phút khi đã đạt được tải trọng thí nghiệm, tiến hành giảm tải chia làm 4
nấc bằng nhau và mỗi nấc duy trì 5 phút.
1.1.2 Phương pháp gia tải với tốc độ xuyên không đổi

+ Không quá 0,25mm/h đốùi với cọc chống vào lớp đất hòn lớn, đất cát hoặc đất sét từ dẻo
đến cứng.
+ Không quá 0,1mm/h đối với cọc ma sát trong đất sét dẻo mềm đến chảy.
Điều kiện ngừng gia tải và kết thúc thí nghiệm:
+ Tổng chuyển vò đầu cọc vượt quá 10% đường kính hay cạnh cọc có kể đến biến dạng
đàn hồi của cọc.
Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007
156
+ Dưới tác động của cấp tải trọng nào đó, độ lún của cọc lớn hơn hay bằng 5 độ lún dưới
tác động của cấp tải trước đó.
+ Dưới tác động của cấp tải trọng nào đó, độ lún của cọc lớn hơn 2 lần độ lún dưới tác
động của cấp tải trước đó, nhưng 24 giờ vẫn chưa đạt độ ổn đònh qui ước.
+ Vật liệu cọc bò phá hoại.
Đây được xem như là phương pháp thí nghiệm tiêu chuẩn trong quy phạm của nhiều nước và
được dùng phổ biến trong việc thí nghiệm hiện trường trước khi có quyết đònh cuối cùng về sức
chòu tải của cọc và thi công cọc đại trà, nhược điểm chính của phương pháp thí nghiệm này là tốn
nhiều thời gian và kinh phí.
1.2. Khai thác kết quả thí nghiệm
1.2.1. Xác đònh sức chòu tải giới hạn theo chuyển vò quy ước
Kết quả thí nghiệm nén tónh được khai thác theo 2 hướng :
+ Quan hệ tổng độ lún St- tải Q
+ Quan hệ độ lún thật (ròng) của cọc S=(St-Sc) -tảiQ
Theo đề nghò tiêu chuẩn TCXD190-1996 sức chòu tải cho phép của cọc từ thí nghiệm nén
tónh cọc có thể được xác đònh theo ba cách sau:
+ Tải trọng tương ứng với chuyển vò đầu cọc là 8mm, chia cho hệ số 1,25
+ Tải trọng tương ứng với chuyển vò đầu cọc bằng 10% bề rộng cọc.
+ Tải trọng lớn nhất có được trong quá trình thử cọc chia cho hệ số an toàn FS=1,2
Trong khi đó theo tiêu chuẩn TCXD269-2002 sức chòu tải cực hạn của cọc được xác đònh
như sau: trên đường cong quan hệ tải trọng - chuyển vò, sức chòu tải giới hạn Qu là tải trọng quy
ước ứng với chuyển vò giới hạn quy ước, mức chuyển vò giới hạn quy ước lại được đề nghò khác

sức chòu tải cực hạn của cọc Qu là tải trọng quy ước ứng với chuyển vò giới hạn quy ước, mà giới
hạn quy ước thì rất khác nhau tuỳ theo tiêu chuẩn được áp dụng.
Trong các phương pháp đánh giá sức chòu tải của cọc bằng đồ thò thì phương pháp của
Davisson được xem là hợp lý hơn cả.
Các bước xác đònh tải trọng phá hoại bằng phương pháp này gồm có
Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007
- Vẽ đường quan hệ tải trọng - chuyển vò
- Xác đònh chuyển vò đàn hồi theo công thức:

PL
EA
Δ=

Trong đó:
P: tải trọng tác dụng lên đầu cọc
L: chiều dài cọc
A: diện tích tiết diện cọc
E: mun đàn hồi của vật liệu làm cọc

Δ: chuyển vò của cọc
- Từ chuyển vò đàn hồi tính được vẽ đường chuyển vò đàn hồi, đường này sẽ đi qua gốc toạ độ
- Đường Davisson là đường song song với đường đàn hồi, cách đường đàn hồi một đoạn là:
3,8+B/20(mm) với B là đường kính hoặc cạnh cọc.
- Giao điểm của đường Davisson với đường tải trọng-chuyển vò là sức chòu tải giới hạn của cọc
- Phương pháp Davisson dễ dùng phù hợp với cả quy trình thí nghiệm nén tónh nhanh và chậm.
Chương 3
TỔNG HP, PHÂN TÍCH CÁC KẾT QUẢ TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI
CỦA CỌC VÀ SO SÁNH VỚI KẾT QUẢ THỬ TĨNH TẢI CỌC
1. Bảng thống kê số liện đòa chất
Công trình : cao ốc văn phòng WASECO-Tân Bình

độ
1 0.0 2.5 2.5 Đất sét lẫn
bột, dẻo
cứng
0.22 1.925 0.173 9 9
2 2.5 6.8 4.3 Sét pha cát
lẫn sỏi sạn
nữa cứng
0,09 1.975 0.31 16 30
3 6.8 8.3 1.5 Cát mòn chặt
vừa
1.984 0.032 31 25
4 8.3 12 3.7 Đất sét lẫn
sỏi sạn, nữa
cứng
<0 2.007 0.42 15 30
5 12 33.9 21.9 Cát mòn lẫn
bột chặt vừa
1.932 0.027 26 14
6 33.9 50 16.1 đất sét lẫn
bột trạng
thái cứng
<0 2.05 0.674 16 40

157
Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007
2. Tính toán theo chỉ tiêu cơ lý
Sức chòu tải tiêu chuẩn của cọc:

1

1
7.55 1.5 4.36 6.53
4 4
1
9.30 2.0 6.40 12.79
4
2
11.15 1.7 6.66 11.32
5 5
1
13.0 2.0 4.90 9.80
5
2
15.0 2.0 5.1 10.2
5
3
17.0 2.0 5.3 10.6
5
4
19 2.0 5.5 11
5
5
21 2.0 5.7 11.4
5
6
23 2.0 5.9 11.8
5
7
25 2.0 6.1 12.2
5

Lớp Độ sâu Li γ' σ'v ci φi fsi
1 1.3 2.5 1.93 2.406 1.73 9 2.051
2 4.7 4.3 1.98 9.059 3.1 16 4.982
3 7.6 1.5 0.98 14.043 0.32 31 4.412
4 10.2 3.7 1.01 16.644 4.2 15 7.5
5 23 21.9 0.93 28.712 0.27 26 8.135
6 36.2 4.6 1.05 41.333 6.74 16 15.325
158
Kỷ yếu Hội nghò Sinh viên NCKH 2007
159
lifi = 309,6 T/m2
Sức chòu tải cực hạn : 1236,1T
4. Tính toán theo kết quả xuyên tiêu chuẩn
Theo công thức Meyerhof:
Sức chòu tải cực hạn của cọc:
Qu = qpAp + fsAs
Sức chòu mũi: qp = 480 T/m2
Lực ma sát : lifsi = Ntbli = 34.41
Sức chòu tải cực hạn : 484,9T
5. Bảng tổng hợp kết quả thử tónh tải cọc
Cọc số 1: cọc D1000 dài 38,5m
Chu kì thí nghiệm Tải thí nghiệm (T) Thời gian thử
tải(ph)
Chuyển vò đầu cọc
Chu kì 1 0 0 0
100 60 0.64
200 60 1.49
300 60 2.21
400 60 2.95
500 30 2.31

600 30 52.51
400 30 51.49
200 30 50.1
0 360 47.28
Sức chòu tải cục hạn của cọc số 1: 800T
Sức chòu tải cực hạn của cọc số 2: 750T
Sức chòu tải tính toán trung bình: 775T
6. Nhận xét và so sánh các kết quả tính toán sức chòu tải
STT Các phương pháp tính toán sức chòu tải cực
hạn của cọc
Sức chòu tải cực hạn của cọc
(T)
1 Theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền 786,7
2 Theo chỉ tiêu cường độ đất nền 1236,1
3 Theo kết quả xuyên tiêu chuẩn 484,9
4 Theo kết quả nén tónh cọc tại hiện trường 775