Giáo trình nền móng - chương 2 Móng sâu , TS.Nguyễn Đình Tiến

Ts.nguyễn đình tiến bộ môn cơ học đất nền móng đhxd http://www.ebook.edu.vn - 42 - chơng II - móng sâu Khu vc xõy dng gm cỏc lp t phớa trờn khụng thớch hp cho múng nụng, lỳc ú múng cn phi t ti nhng lp t cú kh nng chu lc di sõu ta núi ú l cỏc múng sõu. II.1 - Phạm vi ứng dụng, phân loại, v các yêu cầu cấu tạo II.1.1. Phạm vi ứng dụng - Cỏc lp t phự hp nm di cỏc lp t yu - Mực nớc cao - Lực đẩy ngang lớn (cầu, cảng) hay M lật lớn (công trình tháp, cao tầng, tờng chắn đất cao ) - Lực đứng lớn, đặc biệt khi chịu kéo - Mái dốc, lớp đất trên nghiêng lớn - Công trình quan trọng, công trình đòi hỏi độ tin cậy cao - Sửa chữa nhà h hỏng do phần nền móng gây ra, nâng tầng II.1.2. Các loại nhóm móng sâu: + Cọc: rất nhiều loại + Tờng trong đất + Giếng Dới đây chỉ đề cập đến các loại móng cọc Q 0 Ts.nguyễn đình tiến bộ môn cơ học đất nền móng đhxd http://www.ebook.edu.vn - 43 - Các loại nhóm cọc a- Theo cách truyền tải cọc chống đất yếu đất tốt R > 2/3 sức chịu tải của cọc cọc ma sát R ma sát > 2/3 sức chịu tải của cọc i R cọc ma sát - chống b- Theo vị trí bệ đài : đài thấp và đài cao. c- Theo trạng thái chịu lực d- Theo vật liệu: Gỗ, thép (cọc ống trụ, lấp bên trong bằng bê tông, có thể dài 40-50m), BTCT. Nhiều ngời coi rằng: - Cọc trụ vật liệu rời: đá, sỏi, cát - Cọc vôi xi măng, cọc xi măng - đất tơng đơng với phân loại vật liệu trên e- Phơng pháp chế tạo - Chế tạo sẵn: cọc đúc, nối bằng vật liệu cứng - Cọc tại chỗ: thờng dùng khi + Địa tầng thay đổi mạnh + Chiều dài cọc thay đổi nhiều + Tải lớn, công trình lớn + L, D của cọc dự kiến lớn + Thi công từ cọc đúc không đợc f- Mức độ làm dịch chuyển nền đất khi thi công cọc - Cọc làm đất dịch chuyển lớn: cọc đặc đúc sẵn hạ bằng đóng ép rung - Cọ dịch chuyển nhỏ: cọc ống không bịt, H, xoắn - Cọc không dịch chuyển: tạo cọc bằng khoan, v đất khoan = v cọc trong móng cọc đài thấp trong móng cọc đài cao cọc nén cọc kéo cọc u ố n Ts.nguyễn đình tiến bộ môn cơ học đất nền móng đhxd http://www.ebook.edu.vn - 44 - - Cọc hỗn hợp. g- Theo kích thớc - Cọc ngắn 3-5m - Cọc nhỏ d < 25cm - Cọc nhỡ d = 25-40cm - Cọc lớn d > 45cm h- Theo hình dạng - Lăng trụ, tháp, Nạng - Xoắn - Mega: ngắn i- Theo vị trí đài: Đài thấp, đài cao II.1.3. Các yêu cầu cấu tạo móng cọc Gồm 2 bộ phận chính: + Đài cọc + Cọc - 5 D l Ngày nay đại đa số là cọc BTCT gồm nhiều loại, chiều dài 2-3m đến hàng trăm mét; đờng kính cọc từ 10cm đến 3-5m (móng giếng, cọc nhồi) II.1.3.1. Loại cọc đúc sẵn BT cọc 250# (thờng dùng 300#). Thép chịu lực: thép gai 14 , lới thép đầu cọc - 4-6, đai - 6-8, bản mã nối và khuôn thép bảo vệ đầu cọc - 6mm Thi công hạ cọc gồm các phơng pháp: + Đóng có các đầu đệm giảm chấn + ép + Rung + Khoan dẫn + đóng + ép + rung + Xoắn: dùng trong sửa chữa, nâng tầng + Xói nớc: khi cần hạ sâu qua lớp cát dày Khi cọc dài có thể chia thành các đoạn (có chiều dài hợp lý) và nối lại (xem các trang sau) A b b c L d đi cọc cọc BTCT Lc Ts.nguyễn đình tiến bộ môn cơ học đất nền móng đhxd http://www.ebook.edu.vn - 45 - lới thép gia cố thân cọc thân cọc bản mã đờng hn đầu cọc chi tiết nối cọc tại công trờng bản thép đoạn cọc c1 2 2 3 đoạn cọc c2 3 1 1 1 1 4 4 mặt cắt 2 - 2 mặt cắt 4 - 4 mặt cắt 3 - 3 chi tiết mũi cọc đờng hn chi tiết móc cẩu chi tiết bản mã Mặt cắt 1-1(bản thép cho đầu cọc ) hn đắp ghi chú: - mác Bêtông đi - cốt thép - mác bêtông cọc - đờng hn, que hn - bêtông lót đáy đi ỉ 1 1 Ts.nguyÔn ®×nh tiÕn bé m«n c¬ häc ®Êt – nÒn mãng ®hxd http://www.ebook.edu.vn - 46 - Ts.nguyÔn ®×nh tiÕn bé m«n c¬ häc ®Êt – nÒn mãng ®hxd http://www.ebook.edu.vn - 47 - Ts.nguyễn đình tiến bộ môn cơ học đất nền móng đhxd http://www.ebook.edu.vn - 48 - II.1.3.2. Loại cọc tại chỗ Gồm: - Khoan tạo lỗ: có ống vách và không ống vách - Đổ bê tông cọc: bê tông độ sụt cao, đổ qua ống dẫn - Sức chịu tải l ớ n - Khó q uản l ý chất lợn g cọc Ưu - Khôn g p hải vận chu y ển ít thé p Nhợc - Thiết bị cồn g kềnh, p hức tạ p - ít g â y ảnh hởn g đến bên cạnh - Nếu cọc hỏn g khó tha y thế Cọc khoan nhồi hiện nay hay dùng d = 1-2,4m ; h max 100m II.1.3.3. Đài cọc liên kết cọc với công trình: Dạng đài đơn, băng, bè, thờng đổ bê tông đài toàn khối liên kết với cọc cọc khoan nhồi >2.5D D cọc đúc 3D-6D D hd ho thép chờ liên kết cột, tờng >15d tờng gạch đi cọc >10cm râu thép chờ bằng cách: - đập vỡ đầu cọc - hoặc đập một ít đầu cọc v hn râu thép cọc đúc ( 3 - 6 ) D >10cm >d/10 + 5cm a (3 - 6 ) d buồng khoan dung dịch vữa bentonite dẫn hớng ống thép dây cáp từ cần cẩu lồng thép phễu đổ bê tông D H Ts.nguyễn đình tiến bộ môn cơ học đất nền móng đhxd http://www.ebook.edu.vn - 49 - Yêu cầu đối với đài: - Bê tông >200# - Thép thờng dùng thép gai, cấu tạo theo nguyên tắc bản conson, dầm liên tục hoặc bản. đài dạng bản đoạn cọc tự do móng cọc đài cao Đài băng giao nhau II.2 - Sức chịu tải của cọc. II.2.1. Khỏi nim: a. Sức chịu tải là khả năng chịu lực của cọc trong quá trình: + Thi công + Sử dụng - Trong giai on thi cụng . + Cọc đúc sẵn trong quả trình hạ cọc có thể bị gãy, đứt, vỡ do cẩu, lắp, đóng, rung, ép ngời ta nói cọc bị phá hoại do vật liệup vl - sức chịu tải của cọc về phơng diện vật liệu trong thi công, trong thí nghiệm nén thử cọc. + Đóng cọc, rung gây ra rung động ảnh hởng đến công trình xung quanh, xâm hại đến sức khoẻ dân c, làm ô nhiễm môi trờng. - Trong giai on s dng: Ngoài khả năng cọc bị phá hoại về phơng diện vật liệu khi chịu tải thí nghiệm, tải sử dụng, còn có khả năng đất bị phá hoại gây cho hệ móng cọc có chuyển vị lớn vợt giới hạn dẫn tới công trình mất ổn định hoặc là nền đất có chuyển vị lớn vợt quá giơí hạn làm công trình sử dụng bất thờng. - Tóm lại: Sức chịu tải của cọc đợc đánh giá là giá trị an toàn theo hai giá trị sức chịu tải về phơng diện vật liệu và nền đất. - Tuy nhiên trong thực tế, sức chịu tải của cọc đợc hiểu một cách giản dị hơn nhiều theo hai phơng riêng rẽ dọc trục và ngang trục: Ts.nguyễn đình tiến bộ môn cơ học đất nền móng đhxd http://www.ebook.edu.vn - 50 - + Khả năng chịu lực giới hạn của cọc khi công trình hay cọc có chuyển vị đến giới hạn qui ớc có kể đến tính an toàn. + Hoặc là khả năng chịu lực giới hạn của cọc khi vật liệu cọc, nền đất đạt đến trạng thái giới hạn về cờng độ. b. S lm vic ca cc vi nn t trong quỏ trỡnh thi cụng v s dng: b.1. Khi thi cụng úng, ộp cc: - Đối với đất sét: + Cấu trúc đất thay đổi + Trạng thái ứng suất thay đổi + Độ bền thay đổi theo thời gian Đất có khả năng trồi lên, Sức kháng chủ yếu là sức chống mũi cọc Làm đất xấu đi - Đối với đất cát: + Làm chặt cát (khoảng 2ữ5D) + Tăng áp lực ngang quanh cọc Tăng ma sát b.2. Khi sử dụng: - Trờng hợp cọc chống: hầu hết tải trọng truyền vào vùng đất dới mũi cọc, sự làm việc của cọc tơng tự nh móng nông. - Trờng hợp cọc ma sát- chống: khi cọc chuyển vị ứng suất phát sinh trong vùng đất quanh cọc và dới mũi cọc có thể coi rằng có 3 vùng nh sau (xem hình): + Vùng I: mỏng vài mm đến 1cm, dính bám chặt với cọc,cùng chuyển dịch với cọc. + Vùng II: ứng suất đáng kể hệ số rỗng giảm, độ ẩm giảm. Đối với nền cát, đặc biệt cát rời ảnh hởng nén chặt là lớn. + Vùng III: ứng suất, biến dạng nhỏ, e và w thay đổi ít Hình dạng các vùng này phụ thuộc vào hình dạng cọc, loại đất, trạng thái đất và cấu trúc địa tầng, và chuyển vị của cọc. yếu tốt PPPP P sử dụng cọc chống R cọc ma sát+chống sử dụng P 2 D - 5 D 3D - 7D III II I yếu tốt yếu yếu tốt tốt Ts.nguyễn đình tiến bộ môn cơ học đất nền móng đhxd http://www.ebook.edu.vn - 51 - c. nh hng ca nhúm cc: Do ảnh hởng tơng hỗ các cọc: - Cọc giữa lún nhiều hơn vì có lực ma sát hơi lớn hơn so với các cọc biên. Nhng vì có đài liên kết, các cọc trong nhóm lún đều nhau Cọc biên phải chịu tải lớn hơn Nhóm cọc có thể bị phá hoại dới tác dụng của tải trọng trung bình lên 1 cọc nhỏ hơn tải trọng phá hoại của cọc đơn. - Tuy nhiên do hiệu ứng nhóm cọc trong thi công rất khó dự báo đất giữa các cọc có thể đợc nén chặt hơn nhiều khi điều nói trên không đúng - Trong thực tế có thể xảy ra các hiện tợng: + Đẩy trồi: làm các công trình bên cạnh bị nâng lên, hạ xuống không đều + Sụt bề mặt công trình bên hạ xuống không đều + Cọc trớc bị cọc hạ sau đẩy trồi vỗ lại + Cọc ép đất có thể làm mái đất trợt ngang - Nếu khoảng cách cọc 2D đối với cọc chống và 3D đối với cọc treo thì ảnh hởng nhóm coi là nhỏ. - Từ những nhận xét trên, có thể coi rằng sức chịu tải của cọc gồm hai thành phần tại bề mặt tiếp xúc cọc đất: + Lực kháng bên quanh cọc tạo nên bởi ma sát và lực dính của đất và các mặt bên cọc. + Lực chống mũi cọc. Tơng quan hai thành phần này phụ thuộc vào chuyển vị cọc, loại cọc và nền đất của cọc. Ví dụ khi tải trọng nhỏ, chuyển vị của cọc còn nhỏ thì thành phần kháng bên là chủ [...]... 5 4 1 Po3 7 Po2 + Po5 + Po8 2 3 6 e3 e' = e2= e5= e8 Po1 + Po2 8 e1 = e3 = e Bảng kinh nghiệm của TH.S Đỗ Văn Minh - Trờng ĐHXD về lực ép và cốt thép trong cọc Lực ép T hoặc Chiều dài m Tiết diện cọc cm2 5-6 20 x20 3 0-5 0 416 6-8 25 x25 5 0-8 0 418 6-8 30x30 8 0-1 00 420 6-8 35x35 9 0-1 20 61 8 -2 0 6-1 2 25x25 30 418 - 420 - 30x30 40 418 - 618 - 35x35 > 50 420 - 620 - Loại cọc 40x40 > 60 420 - 620 Pgh dự báo... i i 2 N i Qc = K1 N n F N i , N n - trị số SPT trung bình của các lớp đất cọc qua và ở mũi cọc K1 (kN/m2 )- hệ số = 400(cọc đóng ), 120 (cọc nhồi) K2(kN/m2 )- hệ số = 2( cọc đóng ), 1 (cọc nhồi) Pđ = Qs Q + c 1,5 2 2 3 http://www.ebook.edu.vn hoặc Pđ= Pgh Fs = Qs + Qc 1,5 3 - 53 - Ts.nguyễn đình tiến bộ môn cơ học đất nền móng đhxd II .2. 2.3 Phơng pháp thí nghiệm nén tĩnh - Nguyên lý: Tác dụng lên cọc... ví dụ này btr bc, và nếu mặt trên móng có bệ thì coi btr là bề rộng của bệ - xem hình) - Cốt thép yêu cầu: l,b a F = ,b M lng 0,9 R a h 0 (h0 h - a0) chọn n ? bố trí dạng lới - Hàm lợng cốt thép hợp lý: Fa thực = = 0,1 5 %- 0,4 % đối với đài dạng bản và 0,3 % - 0,8 % đối với đài dạng dầm b d h 0 http://www.ebook.edu.vn - 60 - Ts.nguyễn đình tiến bộ môn cơ học đất nền móng đhxd No Mo b-trên ao ho hđ Đi... - bão Cát trung - to - sỏi hoà chặt xốp thi công ho , chặt - xốp sạn - chặt xốp Đóng 5-1 0m 4-1 0m 3d-5d ép 3-5 m 2- 4 m 2d-4d Xói nớc >10m >5m vài mét Ghi chú: độ ẩm ít ảnh hởng tới cát loại hạt trung thô - Độ quan trọng công trình: Công trình quan trọng thờng dùng cọc tiết diện vừa - lớn, loại cọc chống (tới lớp đất rất cứng, chặt) - Công trình lân cận: Cần hạ êm cọc ép, cọc khoan dẫn, cọc nhồi phơng... chày búa, có trọng lợng Q(T ), với vận tốc v(m/s) E= Q.v 2 2g (g- gia tốc trọng trờng) E 0, 025 Pgh dự kiến Từ các tính năng của máy đóng cọc chọn ra búa kiểm tra lại búa có thích hợp không K= Q+q E (q- trọng lợng cọc + đệm + cọc dẫn) Đối với búa dieden K = 4-5 là thích hợp Theo kinh nghiệm: Khi lc 12m thì Q/q = 1 ,2 5 - 1,5 Lc > 12m thì Q/q = 1 -1 ,2 5 http://www.ebook.edu.vn - 64 - Ts.nguyễn đình tiến. .. tiêu chuẩn xây dựng [S ], S L H mđ (xem lại phần móng nông) Bớc 2: Phơng án hệ móng cọc đài thấp (Dạng đài đơn, băng, b , phơng pháp thi công ) Bớc 3: Vật liệu - Cọc: Bê tông, cốt thép, lớp bảo v , lớp lót các đặc trng: - cọc - đài P i , P 0i, g c - Đài: mác bê tông, thép, bảo vệ kiểm tra cọc Bớc 4: Độ sâu đáy đài hmđ Hmđ 0,7 tg(450 - 2 ) Q0 ' Bd kiểm tra đài kiểm tra : Hoặc Hmđ 0,7 Q0 ' Bd (lúc này... học đất nền móng đhxd - Theo Gerxevanov: 2 Pgh Q + K 12 q nF nF nF QH + + = 2 Q+q e 2 Với: e > 0,0 02m F- Diện tích tiết diện ngang của cọc Q,q- Trọng lợng búa và cọc (kể cả cọc dẫn và đệm) - Độ chối của cọc thí nghiệm K 1- Hệ số phục hồi vận tốc khi va chạm ( K 12 = 0 ,2 ) n - Hệ số kinh nghiệm (cọc BTCT n = 150T/m3) Pđ = P gh , Fs nh trên Fs - Theo tiêu chuẩn của Hà lan: Pgh = P Q 2 H , Pđ = gh... thái đất lớp dới mũi cọc (phụ lục trang 22 ) - Sc chu ti tớnh toỏn ca cc: http://www.ebook.edu.vn - 52 - Ts.nguyễn đình tiến Pgh Pđ= Fs , bộ môn cơ học đất nền móng đhxd Fs= 1,4 (cọc chịu nén) ; 2, 5 (cọc chịu kéo) Ghi chú: - Cọc chống: trong các công thức tính toán có thể bỏ qua phần Qs, - Cọc chịu kéo: trong các công thức tính toán bỏ qua phần Qc và Fs = 2, 5 - SCT theo phơng ngang trục xác định theo... Rn.F - sc khỏng mi cc m- hệ số điều kiện làm việc 1, 2 - hệ số kể đến ảnh hởng của phơng pháp hạ cọc 1 = 2 = 1 Cọc lăng tr , hạ = đóng, ép Cọc khoan dẫn 2= 0,5 - 0,6 i- tra bảng theo độ sâu trung bình hi và loại đất, trạng thái đất lớp i (phụ lục trang 21 ), chớnh xỏc thng chia nh cỏc lp t trong phm vi cc i qua thnh cỏc on nh cú chiu dy li . ép 5-6 20 x20 3 0-5 0 416 6-8 25 x25 5 0-8 0 418 6-8 30x30 8 0-1 00 420 6-8 35x35 9 0-1 20 61 8 -2 0 Cọc đóng 6-1 2 25x25 30 418 - 420 - 30x30 40 418 - 618 - 35x35 > 50 420 - 620 - 40x40. 0,1 5 %- 0,4 % đối với đài dạng bản và 0,3 % - 0,8 % đối với đài dạng dầm. Ts. nguyễn đình tiến bộ môn cơ học đất nền móng đhxd http://www.ebook.edu.vn - 61 - Mo No ho ao hđ 1 2 4 5 6 7 8 3 Po2. hợp. g- Theo kích thớc - Cọc ngắn 3-5 m - Cọc nhỏ d < 25 cm - Cọc nhỡ d = 2 5-4 0cm - Cọc lớn d > 45cm h- Theo hình dạng - Lăng tr , tháp, Nạng - Xoắn - Mega: ngắn i- Theo