GIÁO TRÌNH NỀN MÓNG -PHẦN MÓNG CỌC

GIÁO TRÌNH NỀN MÓNG -PHẦN MÓNG CỌC

1 Khái niệm

2 Phân lọai

3 Ảnh hưởng của thi công cọc

4 Sức chịu tải dọc trục của cọc

5 Các bước thiết kế móng cọc

3 Móng C ọ c

3.1 Khái niệm

400 kN – 20,000 kN Tải trọng thiết kế

ĐOẠN CỌC A TL 1 / 20

Þ 8 @ 200

8000 4100

BM Địa Cơ Nền Móng

Móng C ọ c

3

BM Địa Cơ Nền Móng

Móng C ọ c

3

BM Địa Cơ Nền Mĩng

Mĩng C ọ c

4Þ 25 ở 4 góc kéo dài suốt cọc

Bt lót đá 4 x 6 B#150

-2.800

-4.500

Þ 36 @ 180 3

-1.200 Dầm sàn tầng hầm

300 x 600 16

3

400 kN – 2500 kN Tải trọng thiết kế

BM Địa Cơ Nền Móng

Móng C ọ c

C ọc Gổ

4-20m Chiều dài

100 kN – 500 kN Tải trọng thiết kế

3

100 kN – 1800 kN Tải trọng thiết kế

Thay đổi trạng thái ứng suất ở đất xung quanh cọc

Tăng và quá trình thóat nước của áp lực nước lỗ rổng

Tăg cường độ thoát nước

Móng C ọ c

3

BM Địa Cơ Nền Móng

Móng C ọ c

3

Móng C ọ c

Tăng ứng suất ngang tác dụng lên cọc

3

BM Địa Cơ Nền Móng

Móng C ọ c

3.3.5 Ảnh hưởng thi cộng cọc khoan nhồi

Ảnh hưởng của sự thay đổi đô ẩm trên lục dính giữa đất và cọc

¾Đất hút nước từ cọc khoan nhồi ướt

¾Nước từ đất chảy vào lỗ khoan

Đất xung quanh cọc và mũi cọc bị phá hủy kết cấu do việc khoan

Dung dịch bentonite tạo ra lớp áo phủ trên bề mặt tiếp xúc giữa cọc

và đất

Gi ảm ma sát giữa đất và cọc

3

c an

c an

s a

FS

Q FS

φa

Vật liệu cọc

3

BM Địa Cơ Nền Móng

Móng C ọ c

f u c

3 ln 1 3

4 1

2 1 ln 3

B Thóat nước – ứng suất có hiệu

Cát hay Sét – long term

( )z b

q

q = × σ ' 0

=

c

API (1984) Berezantzevet al (1961) Vesic (1975)

Poulos (1988) Datta et al (1980)

Giá trị lớn cho cát chặt, sét quá cố kết

ψp= /3−0.583

' 4 tan ' tan ' 2

exp ' sin

3

φ

φ π φ

r

rr I

I I

3

BM Địa Cơ Nền Móng

Móng C ọ c

3

BM Địa Cơ Nền Móng

Móng C ọ c

3

u a

BM Địa Cơ Nền Móng

Móng C ọ c

3

BM Địa Cơ Nền Móng

Móng C ọ c

3

BM Địa Cơ Nền Móng

Mohanand Chandra (1961) 0.5

Sét trương nỡ

Golder (1975) 1

và z > L-D 0.55 còn lại

Sét london

Reference Giá trị

f = λ σ +

λ method (Vijayvergiya và Focht, 1972)

σ’m ứng suất trung bình ở giữa

chiều dài cọc

3

v a

v s

K tan φ '

' sin

BM Địa Cơ Nền Móng

Móng C ọ c

3

BM Địa Cơ Nền Móng

Móng C ọ c

N kPa

f ( ) =

A Dựa theo kết quả SPT

3.4.2.3 Dựa theo kết quả thí nghiệm ngòai hiện trường

3

BM Địa Cơ Nền Móng

Móng C ọ c

3

s K f A f A Q

8 _ 8 0

_

2 1

3

s s

2

c p

q q

p p

p q A

¾

3

tc

tc a

(khi nền đất có Es> 50 MPa = 500 kg/cm2)

A Dựa theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền

q q

d

tc pn p

* Cọc nhồi,cọc ống cĩ nhồi bề tơng ngàm vào đá khơng bị phong hĩa khơng

nhỏ hơn 0.5m

cường độ chịu nén trung bình của đá ở trạng thái no nước;

k

q

q =

3

p R

Dưới mũi cọc m R Ơû mặt bên cọc m f

1/ Hạ cọc đặc và cọc rỗng có bịt

đầu, bằng búa hơi búa diesel

2/ Rung và ép cọc vào :

a/ Đất cát chặt vừa :

• hạt thô và hạt vừa

1 1 1 0,9 0,9 0,9 1

bằng phép nội suy

Mĩng C ọ c

Sức chống cắt của đất ở mũi cọc, q p ,T/m 2

Của đất cát chặt vừa có hạt là Sỏi Thô Thô vừa Mịn Bụi

Của đất sét với chỉ số độ sệt I L

Độ sâu của

Các giá trị trong ngoặc cho đất sét

Sức chịu tải của đất ở mũi cọc qp

3

BM Địa Cơ Nền Mĩng

Thô và vừa

2,3 3 3,5 3,8 4 4,2 4,4 4,6 5,1 5,6 6,1 6,6 7

1,5 2,1 2,5 2,7 2,9 3,1 3,3 3,4 3,8 4,1 4,4 4,7 5

1,2 1,7 2 2,2 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 3 3,2 3,4 3,6

0,5 1,2 1,4 1,6 1,7 1,8 1,9 1,9 2 2 2 2,1 2,2

0,4 0,7 0,8 0,9 1 1 1 1 1,1 1,2 1,2 1,2 1,3

0,4 0,5 0,7 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,9 0,9

0,3 0,4 0,6 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,8 0,8

0,2 0,4 0,5 0,5 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,7 0,7

- Các giá trị của f s của cát chặt tăng thêm 30%

-khi xác định f s nên chia các lớp đất mỏng hơn 2m.

Mĩng C ọ c

¾ CỌC CHỊU NHỔ

m là hệ số điều kiện làm việc chịu nhổ,

* với cọc hạ vào đất < 4m lấy hệ số m= 0,6

* với cọc hạ vào đất > 4m hệ số m=0,8

Q

1

3

s a

FS

Q FS

Q

Q = +

0 2 5

0.3 - 0.45 Sét dẻo cứng

α

Lọai đất

¾ Nc= 9 cho cọc đóng trong đất sét cố kết thường

Nc= 6 cho cọc khoan nhồi

3

q vp p a v s s

c c

p K q

q =

BM Địa Cơ Nền Mĩng

sức chống xuyên trung bình, lấy trong khoảng 3d phía trên và 3d bên

dưới mũi cọc

Cọc đóng

Bê tông

Thép Bê tông

Thé

p

Bê tông Thép Bê tông Thép

Sét mềm và

(200)

150 300 (200)

¾ Dựa theo công thức của Nhật (cọc đóng)

4d trên mũi cọc

rời và đất dính

α – hệ số phụ thuộc biện pháp thi công

3

BM Địa Cơ Nền Mĩng

Mĩng C ọ c

) ( )

43 , 0 15

, 0 ( 5

,

Qa = p+ c c+ s s Ω − p

chỉ số xuyên động tiêu chuẩn trung bình của đất trong khoảng 1d dưới

BM Địa Cơ Nền Móng

Móng C ọ c

3

BM Địa Cơ Nền Mĩng

Wellington

c e

kE c

e

WH Q

f f

W trọng lượng phần rơi của búa

H chiều cao rơi của búa

c hằng số xét đến năng lượng thất thoát

c = 2,54 cm với búa rơi

c = 2,54 mm với búa hơi và búa diesel.

E năng lượng búa

k hệ số năng lượng búa.

Công thức trên được tính với hệ số an toàn FS = 6.

Mĩng C ọ c

Hiệu búa Loại Năng lượng,

E KN-m

Số nhát trong một phút

Trọng lượng phần va đập, W, (kN)

MKT-McKienan-3

+ +

+ +

=

3 2 1

2 1

BM Địa Cơ Nền Mĩng

Hilley

e hệ số hồi phục có giá trị như sau :

• cọc co đầâu bịt thép, e = 0,55

• cọc thép có đệm đầu cọc bằng gỗ mềm, e = 0,4

• cọc bê tông cốt thép có đệm đầu cọc bằng gỗ, e=0,25

p p

u

E A

L Q

c2 =

Mĩng C ọ c

Th ởi gian nghĩ để xác định độ chối

3

BM Địa Cơ Nền Mĩng

Mĩng C ọ c

3

c Tải trọng truyền lên cọc phải đúng tâm, đồng trục Khi dùng thiết bị kích thuỷ

lực, kết cấu chỗ tựa của kích lên cọc phải bảo đảm thật chính xác sự đồng trục

giữa tải trọng và cọc thử

d Khi thử nghiệm cọc có sử dụng sơ đồ cọc neo thì phải căn cứ vào tải trọng lớn

nhất (sức chịu tải của cọc tính theo lý thuyết và tính ra sức sức chịu nhổ tới hạn

của cọc

c Chiều sâu của các mũi cọc neo không được vượt quá chiều sâu cọc thử nghiệm

d Khoảng cách tính từ đường trục của cọc thử nghiệm đến cọc neo hoặc đến điểm

gối gần nhất trong sơ đồ chất phụ tải (đối trọng) hoặc đến các điểm mốc cố định

không được nhỏ hơn 5 lần cạnh cọc thử (nếu cọc tròn thì lớn hơn 5 lần đường kính

cọc)

S ≥ 5d (hoặc 5φ), thường chọn S = 8d hoặc 8φ

BM Địa Cơ Nền Móng

Móng C ọ c

3

BM Địa Cơ Nền Móng

Móng C ọ c

3

BM Địa Cơ Nền Móng

1200038,

AE

QL S P

- Dữ liệu bài toán và các đặc tính của móng cọc

- Số liệu tải trọng (tính toán)

- Chọn vật liệu thiết kế móng: mác BT, cường độ thép, tiết

đường kính cốt thép dọc trong cọc.

3

h o

H D

s s p

p s

s a

FS

q A FS

f A FS

Q FS

Theo điều kiện đất nền

9 Theo chỉ tiêu cơ học

9 Theo chỉ tiêu vật lý

3

Q

W N Q

N

3.5.5 Ki ểm tra khả năng chịu tải của cọc

3.5.5 Ki ểm tra khả năng chịu tải của cọc

max

i

tt x i

tt y tt

y

y M x

x M n

N Q

tt x i

i

tt y tt

y

x

y

y M x

x M n

N Q

Q max ≤ Q a

Qmin≥ 0

3

1 2 2 190

) 1 ( ) 1 ( 1

n n

n n n n

BM Địa Cơ Nền Móng

Móng C ọ c

3

BM Địa Cơ Nền Móng

y

yx

xqu

qumin

M W

M F

tb F

N

∑

= σ

) Dc Bh

Ab ( k

m m

qutc

21II

i i n i

n i

e

e e S

S

1

211

3

BM Địa Cơ Nền Móng

H ≤ Png (Png: sức chịu tải ngang của cọc)

30

3.5.8 Ki ểm tra xuyên thủng đài cọc

3.5.8 Ki ểm tra xuyên thủng đài cọc

M F

a

g a

g

γ

x y

Pmax

Pmax

Pmaxd

x y

Pmax

Pmax

Pmaxd

y = ×

BM Địa Cơ Nền Mĩng

Hệ số K (Tf/m4) Loại đất quanh cọc

Cọc đóng Cọc nhồi Sét, á sét dẻo chảy, IL =[0,75 - 1] 65 - 250 50 - 200

Sét, á sét dẻo mềm, IL = ]0,5 – 0,75]

Á sét dẻo, IL = [0 – 1]

Sét, á sét cứng, IL <0

Cát hạt thô, e = [0,55 – 0,7]

−

1 2

0 1

0 1

I E

H C

I E

M B

A y z K

b bd b

bd bd

e bd

z

ψ α

σ

- Moment uốn Mz [Tf.m]:

3

03

03

03

0

M

bd b

bd b

bd

- Lực cắt Qz[Tf]

404

04

0

240

BM Địa Cơ Nền Móng

Móng C ọ c

3

ze: chiều sâu tính đổi, ze= αbdz

le: chiều dài cọc trong đất tính đổi, le= αbdl

Kbb

c

bd =

α

A I

1

B I

Eb

bd HM

Eb

bd

MM α

Mo, Ho: Moment uốn và lực cắt của cọc tại z = 0 (mặt đất)

- Chuyển vị ngang y0và góc xoay ψ0tại z = 0 (mặt đất)

Ml I

E

Hl l

y

b b

n

2 3

20

300

Ml I E

Hl

b b

0

200

2 + +

= ψ

ψ

21cos 4

σ’v: ứng suất hữu hiệu theo phương đứng tại độ sâu z

cI, ϕI: lực dính và góc ma sát trong tính toán của đất

ξ : hệ số = 0,6 cho cọc nhồi và cọc ống, = 0,3 cho các cọc còn lại

η1: hệ số = 1 cho mọi trường hợp; trừ ct chắn đất, chắn nước = 0,7

η2: hs xét đến tỉ lệ ảnh hưởng của phần tải trọng thường xuyên trong tổng tải

v p

v p

M nM

M M

+

+

=2η

Móng C ọ c

3

Mp: moment do tải thường xuyên

Mv: moment do tải tạm thời

n = 2,5, trừ:

n = 4 cho móng 1 hàng cọc chịu tải trọng lệch tâm thẳng đứng

Đối với công trình quan trọng:

le≤ 2,5 lấy n = 4;

le≥ 2,5 lấy n = 2,5

le: chiều dài cọc trong đất tính đổi, le= αbdl

¾ Khi le≤ 2,5 : cọc ngắn hay cọc cứng, ổn định nền theo phương ngang

được kiểm tra tại hai độ sâu z = L và z = L/3

¾Khi le> 2.5 Cọc dài hay cọc chịu uốn, ổn định nền theo phương ngang

được kiểm tra tại độ sâu