TIỂU LUẬN CỌC CHỊU TẢI TRỌNG NGANG - THI CÔNG MÓNG GIẾNG CHÌM HƠI ÉP

• Bên cạnh đó, các công trình chịu tải trọng ngang lớn như tường chắn đất, bến cảng, mố và trụ cầu, nhà cao tầng…, được xây dựng trong vùng nền đất yếu thường được sử dụng cọc để gánh đỡ

BỘ MÔN ĐỊA CƠ NỀN MÓNG

-TIỂU LUẬN CỌC CHỊU TẢI TRỌNG NGANG -

THI CÔNG MÓNG GIẾNG CHÌM HƠI ÉP

GVHD: Ts Võ Phán HVTH: Nguyễn Thị Thùy Linh

(nhóm trưởng)

Hà Nhựt Tân

Lê Vinh Triều

Lê Khánh Sơn Trần Văn Phúc Bùi Quang Thái Nguyễn Văn Thiện Nguyễn Ngọc Vinh Vương Hồng Sơn

MỤC LỤC 2

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CỌC NGANG 5

1.1 Phân lo i c c ạ ọ 5

1.2 M t s lo i c c ch u t i tr ng ngang th ng g p ộ ố ạ ọ ị ả ọ ườ ặ 6

a C c xiên ọ 6

b C c b n ọ ả 7

c C c đ ng ch u t i ngang và moment ọ ứ ị ả 9

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỌC CHỊU TẢI TRỌNG NGANG 9

2.1 Nh ng n i dung c n tính toán khi c c ch u tác d ng t i tr ng ngang ữ ộ ầ ọ ị ụ ả ọ 9

2.2 Các ph ng pháp tính toán ươ 10

a.Kh n ng ch u t i ngang c c h n ả ă ị ả ự ạ 10

c.Mô hình n n Winkler: ề 19

2.3 Các v n đ v s làm vi c c a nhóm c c khi ch u t i ngang: ấ ề ề ự ệ ủ ọ ị ả 30

Chương 3: ÁP DỤNG TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA CHUYỂN VỊ NGANG - GÓC XOAY ĐẦU CỌC THEO TCVN 205 : 1998 35

Chương 4: TƯỜNG VÂY – CÁC BIỆN PHÁP HẠN CHẾ CHUYỂN VỊ NGANG CHO TƯỜNG VÂY 56

4.1 Các d ng t ng vây: ạ ườ 56

4.2 Gi i pháp h n ch chuy n v ngang cho t ng vây: ả ạ ế ể ị ườ 58

Chương 5: SỰ CỐ CÔNG TRÌNH VÀ BÀI HỌC KINH NGHIỆM 61

5.1 S c cao c WASECO (Tháng 9/2010) ự ố ố 61

5 2 Bài h c kinh nghi m ọ ệ 61

Chương 1: MỞ ĐẦU 64

1.M c đích c a đ tài nghiên c u/ đ t v n đ nghiên c u: ụ ủ ề ứ ặ ấ ề ứ 64

2.Ý ngh a khoa h c và tính th c ti n c a đ tài: ĩ ọ ự ễ ủ ề 65

3 Ph ng pháp nghiên c u: ươ ứ 65

4 Ph m vi nghiên c u c a đ tài : ạ ứ ủ ề 65

Chương 2:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG GIẾNG CHÌM 67

1.Tính gi ng chìm d i t i tr ng thi công: ế ướ ả ọ 67

1.1 Ki m tra tr ng l ng t i thi u c a gi ng đ kh c ph c l c ma sát: ể ọ ượ ố ể ủ ế ể ắ ụ ự 67

1.2 Ki m tra n ng l c kéo đ t c a gi ng : ể ă ự ứ ủ ế 67

1.3 Ki m toán ng su t trong t ng đo n gi ng d i cùng: ể ứ ấ ườ ạ ế ướ 69

1.4 Tính toán ki m tra chân gi ng: ể ế 70

1.5 Tính toán t ng (thành/ vách) gi ng: ườ ế 75

1.6 Tính l p bê tông b t đáy: ớ ị 77

2.Tính gi ng chìm d i t i tr ng thi công: ế ướ ả ọ 77

2.1 Gi thi t tính toán: ả ế 77

2.2 Tính toán gi ng chìm theo tr ng thái gi i h n 1 ế ạ ớ ạ 78

2.3 Tính toán gi ng chìm theo tr ng thái gi i h n 2 ế ạ ớ ạ 79

Chương 3: THI CÔNG MÓNG GIẾNG CHÌM HƠI ÉP 81

1 Đặ c đi m c u t o móng gi ng chìm h i ép ể ấ ạ ế ơ 81

2.K thu t đúc và h đ t gi ng đ u tiên ỹ ậ ạ ố ế ầ 84

3.Cung c p khí nén trong quá trình h gi ng ấ ạ ế 88

4 ào đ t trong khoang và làm chìm gi ng Đ ấ ế 91

5.X lý đáy và đ l p lòng gi ng chìm h i ép ử ổ ấ ế ơ 93

6.T ch c thi công gi ng chìm h i ép ổ ứ ế ơ 94

7.Nh ng v n đ an toàn lao đ ng trong thi công gi ng chìm h i ép ữ ấ ề ộ ế ơ 95

8 Thi công móng tr tháp c u Bãi Cháy ụ ầ 96

PHẦN 1:

CỌC CHỊU TẢI TRỌNG

NGANG

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CỌC NGANG

Từ rất xa xưa, con người đã biết sử dụng cọc gỗ đóng xuống sâu để gánh đỡ công trình có tải trọng lớn hoặc các lớp đất bên trên mặt không đủ khả năng chịu tải trực tiếp Thời tiền sử, cọc đã được sử dụng để gánh đỡ các nhà ở trong vùng hồ Lucerne và những công trình tương tự cũng tồn tại trong vùng Tân – Guine Mặt khác người ta cũng ghi nhận được khi tháp Campanile sụp đổ năm 1902, những cọc gỗ gánh đỡ nó nằm dưới mực nước ngầm được tìm thấy vẫn còn ở trạng thái tốt và được sử dụng lại cho công trình tái tạo trên nền cũ Thời xa xưa ấy con người đã đóng cọc bằng những chày vồ lớn, những chày vồ kéo tay, những bánh xe nước đóng cọc…

Quá trình phát triển các loại cọc cũng chính là sự phát triển phương pháp hạ cọc, ngay những năm gần kề trước chiến tranh thế giới thứ 2, 1936,

kỹ sư Franki, người Ý, đã phát minh ra phương pháp cấu tạo cọc nhồi bê tông vào những lỗ khoan trong nền đất Cho đến ngày nay, rất nhiều phương pháp tạo cọc nhồi bê tông tại chỗ, tiết diện tròn, chữ nhật, chữ I, chữ H… bằng các lưỡi khoan hay là gầu đào… có ống vách, hoặc giữ ổn định thành vách bằng dung dịch huyền phù bentonite

Đến cuối thế kỷ 20, kỷ lục về chiều sâu cọc

nhồi là 125m dưới tòa tháp đôi ở thủ đô

Kuala Lumpur, Malaysia

1.1 Phân loại cọc

• Theo vật liệu: cọc gỗ, cọc thép, cọc bê

tông, cọc phối hợp giữa các vật liệu

trên;

• Theo đặc tính chịu lực: cọc chịu mũi

• Bên cạnh đó, các công trình chịu tải trọng ngang lớn như tường chắn đất, bến cảng, mố và trụ cầu, nhà cao tầng…, được xây dựng trong vùng nền đất yếu thường được sử dụng cọc để gánh đỡ vừa tải đứng lẫn tải ngang;

Để gánh đỡ tải trọng ngang có thể sử dụng cọc đóng xiên, có thể neo vào các điểm tựa vững chắc như tường cọc bản có neo, hay sử dụng ngay cọc đứng có kích thước lớn

Xác định moment và chuyển vị ngang dọc theo trục của một cọc thẳng đứng chịu tác động một moment M0 và lực ngang H0 tại cao trình mặt đất đã được nhiều tác giả nghiên cứu Cũng như ổn định của nền đất xung quanh cọc này đã được Terzaghi đề cập tới trong các bài báo và giáo trình của ông trong những năm 1950

1.2 Một số loại cọc chịu tải trọng ngang thường gặp

Sức chịu tải cực hạn của cọc xiên có thể tính theo công thức sau:

σ - ứng suất pháp thẳng góc với mặt cọc ở độ sâu z

Tại độ sâu này, ta nhận thấy elipse ứng suất có ½ trục chiều dài là ứng suất chính cực đại σ 'v, và ½ trục ngắn là ứng suất chính cực tiểu σ 'h nên σ 'h

<σ 'v bất chấp độ xiên của cọc là bao nhiêu Do vậy để đơn giản tính toán và

thiên về an toàn, cọc có thể sử dụng công thức tính fs như cọc thẳng đứng:

Với cọc bản thép được hạ vào đất bằng búa đóng hoặc búa rung, cọc bản bê tông cốt thép dự ứng lực được hạ bằng xói nước và hỗ trợ bằng búa rung

Cọc bản thép dễ thi công bằng búa rung, chịu được lực ngang và lực neo lớn, nhưng dễ bị ăn mòn trong môi trường nước Trong khi đó cọc bản

bê tông cốt thép khó hạ vào nền đất, hoặc đào rảnh có ổn định vách bằng bùn khoan nếu cần, hoặc hạ bằng xói nước được hỗ trợ bằng búa rung vì ma sát giữa các cọc khá lớn Do vậy nên cần liên kết đặc biệt như hình:

Chi tiết nối tường cọc bản bê tông dự ứng lực

Mặt khác do có hỗ trợ bằng búa rung nên bê tông cấu tạo cọc phải được

dự ứng lực bằng căng trước vì cọc bản bê tông thường mỏng chịu tải rung động rất kém Hiện nay cũng có một số cọc bản nhựa dầy dành cho các công trình tạm

c Cọc đứng chịu tải ngang và moment

Cọc đứng chịu tải trọng ngang yếu hơn cọc xiên, nhưng trong thực tế thi công, đặc biệt với công trình xây dựng dân dụng khó có điều kiện làm cọc nghiêng vì diện tích và điều kiện thi công không cho phép Mặt khác tỷ

số giữa tải đứng và tải ngang của loại công trình này không lớn, nên cọc thẳng đứng thường được chọn vừa chịu tải đứng lẫn tải ngang

Khi tiến hành thí nghiệm cọc chịu tải ngang có đo đạc cẩn thận với các đầu đo ứng suất – biến dạng dọc mặt bên cọc Kết quả cho thấy cọc chịu tải ngang bị phá hoại dọc một đoạn cọc (ngàm trượt) khá gần với mặt đất, điều này cho thấy cọc đứng chịu tải trọng ngang có moment uốn cực đại nằm gần đầu cọc và phần đất gánh đỡ tải ngang chủ yếu là do lớp đất trên mặt Nên khi tính toán cọc chịu tải ngang cần chú ý trước tiên các lớp đất trên mặt, nếu chúng quá yếu thì phải nghĩ đến thay hoặc chuyển sang cọc xiên

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỌC CHỊU TẢI TRỌNG NGANG

2.1 Những nội dung cần tính toán khi cọc chịu tác dụng tải trọng ngang

- Chuyển vị ngang ∆n và góc xoay ψ của đầu cọc cần thỏa các điều kiện sau:

∆n ≤ Sgh

ψ ≤ ψghTrong đó:

• ∆n , ψ: những giá trị tính toán tương ứng chuyển vị ngang (m) và chuyển vị xoay (radian) của đầu cọc

• Sgh, ψgh: những giá trị giới hạn cho phép được qui định từ nhiệm vụ thiết kế

- Tính toán moment và lực cắt trong cọc dưới tác dụng của ngoại lực

a Khả năng chịu tải ngang cực hạn

Hình 2.1: Cọc tuyệt đối cứng chịu tải ngang Nội dung chủ yếu của phương pháp dựa trên lý thuyết về áp lực đất Bằng cách giả thiết tâm quay thỏa hai điều kiện sau:

Σ các lực theo phương ngang = 0

L z

z z zy

z z

z zy

r

r

.

z z zy

z z

z zy

r

r

.

e – khoảng cách từ tải trọng ngang nằm trên mặt đất đến mặt đất;

L – Chiều dài đoạn cọc chôn trong đất;

pzy – phản lực đất nền xung quanh cọc và theo chiều sâu cọc được xác định theo lý thuyết áp lực đất;

Giải hệ phương trình (1) và (2) ta sẽ xác định được giá trị Qu và zr

Dựa trên quan điểm này Brich Hansen và Brom đã đưa ra lời giải xác định sức chịu tải giới hạn của cọc khi chịu tải trọng ngang

i/ Phương pháp Brinch Hansen

Đối với cọc ngắn cứng, phản lực đất nền xung quanh cọc theo chiều sâu cọc được xác định theo lý thuyết áp lực đất:

Lời giải trên ta phải xem xét áp lực đất trong trường hợp tải trọng tác dụng ngắn hạn và trường hợp tải trọng tác dụng dài hạn ảnh hưởng đến các thông số của đất nền

Đối với nền nhiều lớp: chia mặt cắt địa chất ra thành nhiều lớp đất Sau

đó xác định phản lực đất nền pzy tác dụng xung quanh cọc trên những lớp khác nhau thông qua các thông số của các lớp đất tương ứng Bằng cách giả thiết điểm uốn zr và cách tính toán thực hiện tương tự như trong nền đất đồng nhất như trên

ii/ Phương pháp Brom

Phương pháp này thừa nhận một số giả thiết đơn giản sau:

Đất được xem đơn thuần là đất không rời (c = 0) hoặc đơn thuần là đất dính (ϕ= 0)

E – mômen đàn hồi của vật liệu làm cọc;

I – momen quán tính của mặt cắt cọc;

Cz y – hệ số nền theo chiều sâu của cọc là một hàm tuyến tính theo chiều sâu cọc

Cz y = Ko z

Ko – hằng số hệ số nềnĐối với cọc ngắn: đầu tự do sẽ bị quay xung quanh một tâm quay, còn cọc

có đầu cố định lại bị dịch chuyển ngang

- Cọc ngắn trong đất cát: (c = 0)

Giả thiết bỏ qua áp lực chủ động của đất tác dụng lên mặt sau của cọc Phản lực của nền đất xung quanh cọc được xác định như sau:

pzu = 3.B σ’vz Kp (4)

Kp = tg2 (450 +ϕ/2) – hệ số áp lực bị động của Rankine của đất

- Đối với cọc ngắn có đầu tự do:

Momen lớn nhất xảy ra ở độ sâu zo kể từ mặt đất Tại điểm này lực cắt bằng 0

Lực ngang giới hạn

Qu = 3.B γ’ zo2 Kp / 2 = 1,5.B γ’ zo2 Kp

5 , 0

0

'.

82 ,

Q z

Mmax = B γ’ L3 Kp(6)

- Cọc ngắn trong đất dính: (ϕ = 0)

pzyu = 0 được giả thiết trong khoảng từ mặt đất đến độ sâu bằng 1,5B và dưới đó có giá trị không đổi bằng 9cuB (7)

Đối với cọc ngắn có đầu tự do

Hình 2.3: momen lớn nhất tại vị trí cách mặt đất một khoảng 1,5B + zoVới

B C

Q z

Lực ngang giới hạn:

Qu = 9Cu B (L -1,5B)Momen lớn nhất

Mmax = 4,5 B.Cu ( L2 –2,25B2 ) (9)Đối với cọc dài: khả năng chịu tải trọng ngang phụ thuộc trước hết vào moment chảy dẻo của cọc khác với cọc ngắn là khả năng chịu tải trọng ngang lại phụ thuộc vào sức kháng của đất nền xung quanh cọc

- Cọc dài trong đất cát: (c = 0)

pzu = 3.B σ’vz Kp (10)

Kp = tg2 (450 +ϕ/2) – hệ số áp lực bị động của Rankine của đất

Đối với cọc dài có đầu tự do:

Momen lớn nhất xảy ra ở độ sâu zo kể từ mặt đất Tại điểm này lực cắt bằng 0

Z0

5 , 0

0

'.

82 ,

Q z

p u u

BK

Q e

M u

+

5 , 0

0

'.

82 ,

Q z

Momen lớn nhất

Mmax = Qu (e+0,67zo)Trong đó:

Z0 – độ sâu từ mặt đất đến vị trí phản lực đất nền lớn nhất

- Cọc dài trong đất dính: ( ϕ = 0)

Đối với cọc dài có đầu tự do

Moment lớn nhất ở độ sâu cách mặt đất một đoạn (1,5B + Z0)

Với :

B C

Q z

Đối với cọc dài có đầu cố định (bị ràng buộc)

z o

Lực ngang giới hạn

Qu = (1 , 5 0 , 5 0)

2

z B

M u

Trong đó:

9

0

B C

Q z

u

u

=

Đối với nền nhiều lớp:

Chia mặt cắt địa chất ra thành nhiều lớp đất Sau đó xác định phản lực đất nền pzy tác dụng xung quanh cọc trên những lớp khác nhau thông qua các thông số của các lớp đất tương ứng và cách tính toán thực hiện tương tự như trong nền đất đồng nhất như trên

K - hệ số tỷ lệ (T/m4), tra bảng;

Z - độ sâu của vị trí tiết diện cọc (m) kể từ mặt đất đối với cọc đài cao, hoặc kể từ đáy đối với cọc đài thấp

Bảng tra hệ số tỷ lệ KLoại đất quanh cọc Hệ số K (T/m4)

Cọc đóng Cọc nhồiSét, á sét dẻo chảy, IL=[0,75 – 1] 65 – 250 50 – 200

i/ Xác định các loại chiều sâu tính đổi l e và z e :

Tất cả các tính toán được thực hiện theo chiều sâu tính đổi của vị trí tiết diện cọc trong đất ze và chiều sâu tính đổi hạ cọc trong đất Le được xác định như sau:

ze = αbdz

Le = αbdL

Z và L - chiều sâu thực tế tiết diện cọc trong đất và chiều sâu hạ cọc thực tế (mũi cọc trong đất tính từ mặt đất với cọc đài cao và từ đáy đài với cọc đài thấp (m));

αbd - hệ số biến dạng l/m, xác định theo công thức:

Eb – module đàn hồi ban đầu của bê tông cọc (T/m2);

I – moment quán tính tiết diện ngang cọc (m4);

bc – chiều rộng quy ước của cọc (m)

Khi D ≥ 0,8m thì bc = D(m)+1m

Khi D ≤ 0,8m thì bc =D(m)+0,5m

ii/ Sơ đồ tính toán cọc chịu tải trọng ngang

Hình 3: Sơ đồ tải trọng tác dụng lên cọc

Hình 4: Cọc chịu tải trọng ngang và mô hình nền của Winkler

iii/ Tính toán chuyển vị ngang của cọc ở mức đáy đài và góc xoay theo các công thức:

Chuyển vị ngang đầu cọc:

L e

l0 - chiều dài đoạn cọc (m) bằng khoảng cách từ đáy đài cọc đến mặt đất.

y0 và ψ0 - chuyển vị ngang (m) và góc xoay của tiết diện ngang của cọc

(radian) ở mặt đất với cọc đài cao, ở mức đáy đài với cọc đài thấp, được xác định như sau:

0 0 HH 0 MM

y = H δ +M δ

Với:

H0 - giá trị tính toán của lực cắt (T), lấy H0=H;

M0 - moment uốn (T.m) , lấy M0 = M + Hl0;

δHH - chuyển vị ngang của tiết diện cọc (m/T), bởi lực H0=l;

δHM - chuyển vị ngang của tiết diện (l/T), bởi lực M0=l;

δMH - góc xoay của tiết diện (l/T), bởi lực H0=1;

δMM - góc xoay của tiết diện (l/T), bởi lực M0=1

Chuyển vị δHH, δHM = δMH, δMM được xác định theo công thức:

0 3

0 2

E I

δ α

α δ

α

=

=

A0, B0, C0 - những hệ số không thứ nguyên (tra bảng) tùy thuộc vào

chiều sâu tính đổi của phần cọc trong đất le

Chiều của các đại lượng như sau:

- Moment và lực ngang tại đầu cọc; moment theo chiều quay của kim đồng hồ và lực ngang hướng về phía bên phải;

- Moment uốn và lực cắt trong phần dưới của tiết diện cắt, moment theo chiều quay của kim đồng hồ và lực cắt hướng về phía bên phải;

- Góc xoay và chuyển vị ngang của tiết diện cọc, góc xoay theo chiều kim đồng hồ và chuyển vị ngang hướng về phía bên phải

576.243

48.006

96.037

192.291

0.042

0.1250.500

le Khi cọc tựa lên đất Khi cọc tựa lên đá Khi cọc ngàm trong

đá0

278.069150.27888.27955.30736.486

33.34424.50718.75514.85112.049

55.60935.05923.53316.58212.149

92.94250.38729.76318.81412.582

0.0720.1140.1700.2410.329

0.1800.2440.3190.4020.494

0.6000.6990.7980.8960.9921

25.12317.94413.23510.0507.8386.268

9.9838.4187.2086.2574.4984.887

9.1967.1595.7134.6643.8893.308

8.8366.4854.9573.9373.2402.758

0.4340.5560.6950.8491.0141.186

0.5930.6890.8070.9181.0201.434

1.0861.1761.2621.3421.4151.4801

5.1334.2993.6793.2132.5912.227

4.3913.9853.6533.3812.9772.743

2.8682.5332.2772.0811.8191.673

2.4192.1812.0121.8911.7581.701

1.3611.5321.6931.8412.08

1.2321.3211.3971.4601.54

1.5351.5811.6171.6441.67

le Khi cọc tựa lên đất Khi cọc tựa lên đá Khi cọc ngàm trong

đá2

2

4

02.210

51.586

51.6852

2.0181.8891.8181.7571.751

2.5482.4582.4062.3942.419

1.6001.5721.5681.5971.618

1.6871.6931.7071.7391.750

2.3302.3712.3852.3892.401

1.5961.5931.5861.5841.600

1.6871.6871.6811.7111.722

4i/ Kiểm tra ổn định nền quanh cọc

Tức là kiểm tra điều kiện hạn chế áp lực tính toán σyz lên đất ở mặt bên búa cọc theo công thức:

'

4 tan os

σyz - áp lực tính toán lên đất nền (T/m2) ở mặt bên cọc tại độ sâu z(m)

kể từ mặt đất cho cọc đài cao và kể từ đáy đài cho cọc đài thấp;

σ’v - ứng suất có hiệu theo phương thẳng đứng tại độ sâu z(m);

φ1,c1 - góc ma sát (độ) và lực dính (T/m2) của đất;

ξ - hệ số lấy bằng 0.6 cho cọc nhồi và bằng 0.3 cho các loại cọc khác;η1 - hệ số lấy bằng 1, trừ tính cho các công trình chắn lấy bằng 0.7;

η2 - hệ số kể đến phần tải trọng thường xuyên trong tổng tải trọng tính theo công thức:

Mp - moment do tải trọng thường xuyên, tính toán ở tiết diện móng tại

đầu cọc (Tm);

Mv - moment do tải trọng tạm thời (Tm);

n - hệ số, lấy bằng 2,5 trừ các trường hợp sau:

Những công trình quan trọng:

khi le ≤ 2,5 lấy n =4;

khi le ≥ 5 lấy n = 2,5;

khi le nằm giữa các giá trị trên thì nội suy n

Móng 1 hàng cột chịu tải trọng ngang lệch tâm thì lấy n = 4

5i/ Xác định moment và lực cắt trong cọc

Khi tính toán cọc chịu tải ngang, đất xung quanh cọc được xem như môi trường đàn hồi tuyến tính được mô phỏng bằng mô hình nền Winkler:

σzy = Czyy

2

( / )

zy zy

Bảng giá trị A1, B1, C1, D1, A3, B3, C3, D3, A4, B4, C4, D4

0.00.10.20.30.4

1.0001.0001.0001.0001.000

00.1000.2000.3000.400

00.0050.0200.0450.080

000.0010.0050.011

00-0.001-0.005-0.011

000-0.001-0.002

1.0001.0001.0001.0001.000

00.1000.2000.3000.400

0-0.005-0.020-0.045-0.080

00-0.003-0.009-0021

000-0.001-0.003

1.0001.0001.0001.0001.000

0.50.60.70.80.9

1.0000.9990.9990.9970.995

0.5000.6000.7000.7990.899

0.1250.1800.2450.3200.405

0.0210.0360.0570.0850.12

0.021-0.036-0.057-0.085-

0.005-0.011-0.020-0.034-

-0.9990.9980.9960.9920.985

0.5000.6000.6990.7990.897

0.125-0.180-0.245-0.320-

0.042-0.072-0.114-0.171-

0.008-0.016-0.030-0.051-

-0.9990.9970.9940.9890.980

Ze A1 B1 C1 D1 A3 B3 C3 D3 A4 B4 C4 D4

1.01.11.21.31.4

0.9920.9870.9790.9600.955

0.9971.0951.1921.2871.379

0.4990.6040.7180.8410.974

0.1670.2220.2880.3650.456

0.167-0.222-0.287-0.365-0.455

0.083-0.122-0.173-0.238-0.319

-0.9750.9600.9380.9070.866

0.9941.0901.1831.2731.358

0.499-0.603-0.716-0.838-0.967

0.333-0.443-0.575-0.730-0.910

0.125-0.183-0.259-0.356-0.479

-0.9670.9460.9170.8760.821

1.51.61.71.81.9

0.9370.9130.8820.8480.795

1.4681.5531.6331.7061.770

1.1151.2641.4211.5841.752

0.5600.6780.8120.9611.126

0.559-0.676-0.808-0.956-

0.420-0.543-0.691-0.867-

-0.8610.7390.6460.5300.385

1.4371.5071.5661.6121.640

1.105-1.248-1.396-1.547-

1.116-1.350-1.643-1.906-

0.630-0.815-1.036-1.299-

-0.7470.6520.5290.3740.181

Ze A1 B1 C1 D1 A3 B3 C3 D3 A4 B4 C4 D4

2.02.22.42.6

0.7350.5750.3470.033

1.8231.8871.8741.755

1.9242 2722.6092.907

1.3081.7202.1052.724

1.295-1.693-2.141-2.621

1.314-1.906-2.663-3.600

-0.207-0.271-0.941-1.877

1.6461.5751.3520.917

1.848-2.125-2.339-2.427

2.578-3.360-4.228-5.140

1.966-2.849-3.973-5.355

0.057-0.692-1.592-2.8212.8

-3.03.54.0

-0.385-0.928-0.298-5.853

1.4901.037-1.272-5.941

3.1283.2252.463-0.927

3.2883.8584.9804.548

3.108-3.541-3.919-1.614

4.718-6.000-9.544-11.78

3.408-4.688-10.34-17.92

-0.917-0.891-0.584-15.07

2.346-1.9691.0749.244

6.023-6.765-6.789-0.358

6.990-8.840-13.69-15.61

4.445-6.520-13.83-23.14

-2 0 0

0

2

HH MM

b ng

MM b

l l

E I M

từ phía ngàm cĩ hướng ngược với chiều kim đồng hồ

2.3 Các vấn đề về sự làm việc của nhĩm cọc khi chịu tải ngang:

Ảnh hưởng của tải trọng ngang tác dụng lên nhĩm:

Khi cọc cùng nhau làm việc trong nhĩm thì sức chịu tải ngang giới hạn của nhĩm cọc sẽ giảm đi so với tổng sức chịu tải ngang giới hạn của từng cọc riêng rẽ Sự giảm này là do các hiện tượng sau:

Xét mặt bằng và mặt cắt của nhĩm cọc chịu tải trọng ngang Q tại mặt đất, cọc 1 làm căng đất phía ngồi của nhĩm cọc, trong khi đĩ cọc 2 và cọc 3 lại làm căng đất phía trước chúng Như vậy vùng đất xung quanh trước cọc 1

cĩ sức kháng (biểu diễn qua hệ số nền K0) là lớn nhất, cịn vùng đất xung quanh trước cọc 3 là nhỏ nhất

Aûnh hưởng của nhĩm cọc chịu tải trọng ngang theo phương vuơng gĩc với tải trọng ngang tác dụng:

Khi khoảng cách giữa các cọc rất gần nhau thì quả bầu ứng suất cĩ dạng như hình a

Mặt đất

Khi khoảng cách giữa các cọc xa nhau nhưng vẫn cĩ sự chập của các quả bầu ứng suất thành phần thì quả bầu ứng suất cĩ dạng như hình b

Khi khoảng cách giữa các cọc xa nhau sao cho hồn tồn khơng cĩ sự chập của các quả bầu ứng suất thành phần thì quả bầu ứng suất cĩ dạng như hình:

Tùy theo khoảng cách của các cọc theo phương vuơng gĩc với tải trọng ngang tác dụng mà chiều sâu của các quả bầu ứng suất sẽ thay đổi làm ảnh hưởng đến sức chịu tải ngang của cọc cũng như là áp lực đất xung quanh cọc

Aûnh hưởng của khoảng cách giữa các cọc cĩ cạnh B đến hoạt động nhĩm của các cọc được đánh giá bằng việc xác định vùng hoạt động ứng suất trong đất theo lời giải của Boussinesq

Dựa theo vùng hoạt động ứng suất

σzy – ứng suất tại một điểm trong đất theo phương ngang và theo chiều sâu trong bài toán phẳng

pzy – áp lực ngang tác dụng trên cọc

Để các vùng hoạt động ứng suất do các cọc kề nhau gây ra không lồng với nhau (không xẩy ra sự chập ứng suất) thì khoảng cách giữa các cọc theo phương của tải trọng ngang tác dụng là khoảng 6B, còn theo phương vuông góc với tải trọng ngang là 3B – 4B

Ngoài ra nếu các cọc xếp thành hàng theo phương của tải trọng thì

độ tăng áp lực lên mặt cọc phía sau cộng thêm với ứng suất nén ở phía sau của cọc trước, nhưng chuyển vị của cọc phía trước đã làm giảm ứng suất nén trong cùng vùng này Do đó giới hạn khoảng cách giữa các cọc theo phương tải trọng ngang tác dụng sẽ là khoảng 8B

Hầu hết các cọc hợp thành nhóm để chịu lực, khi nhóm cọc chịu tải

trọng ngang sẽ xẩy ra sự tương tác giữa chúng với nhau Các thí nghiệm về nhóm cọc đã chứng tỏ rằng nếu khoảng cách giữa các cọc lớn hơn từ 6 – 8 lần đường kính của chúng theo phương song song với phương của tải trọng ngang thì sự làm việc của chúng tương tự như cọc đơn (Prakash) Còn theo phương vuông góc với phương của tải trọng ngang thì khoảng cách giữa các cọc (tính từ tâm các cọc) tối thiểu cũng phải bằng 2,5D (Prakash) Để xác định được khả năng chịu tải ngang của nhóm cọc cần phải giảm hằng số hệ

số phản lực nền ko (Davisson) theo lời giải dựa trên mô hình nền Winkler

Khoảng các giữa các cọc theo phương

tải trọng

Hệ số giảm do nhóm đối với ko

n – số lượng cọc trong nhóm

Qu – Sức chịu tải ngang giới hạn của cọc đơn được xác định dựa theo mô hình nền Winkler có xét đến sự giảm hằng số hệ số nền ko theo bảng trên

b Theo Oteo, Prakash và Saran

(Qu)G = n.G e.Q u (1.3-2)Trong đó:

n – số lượng cọc trong nhóm;

Qu – Sức chịu tải ngang giới hạn của cọc đơn;

Oteo đã thí nghiệm hàng loạt các mô hình nhóm cọc trong đất cát chịu tải trọng ngang Từ các thí nghiệm này đã rút ra được giá trị của hệ số nhóm

Ge như sau :

S – khoảng cách giữa các tâm cọc;

B – đường kính hoặc chiều rộng của cọc

Prakash và Saran đã thí nghiệm hàng loạt các mô hình nhóm cọc trong đất sét chịu tải trọng ngang Từ các thí nghiệm này đã rút ra được giá trị của

Chương 3: ÁP DỤNG TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA CHUYỂN VỊ NGANG

- GÓC XOAY ĐẦU CỌC THEO TCVN 205 : 1998

Sgh,ψgh - giá trị giới hạn cho phép của chuyển vị ngang và góc xoay

của đầu cọc, được qui định trong nhiệm vụ thiết kế nhà và công trình,

Chuyển vị ngang (m) và góc xoay (radian) của đầu cọc xác định theo công thức:

0 3

=

0 2

1

yo,ψ0 - chuyển vị ngang (m) chuyển vị xoay của tiết diện ngang

của cọc (radian) ở mức đáy đài

Do cọc được ngàm cứng vào đài cọc và loại trừ khả năng xoay của đầu cọc

(ψ0 =0 ) Lúc này trong tính toán phải tính đến mô men ngàm Mng tác dụng tại chổ gặp nhau của cọc va đài

2 0 0

2 0 0

Moytt(kNm)

Moxtt(kNm)11838.1 28.03 -12.31

Lực ngang tác dụng lên đầu cọc đơn

Qxctt =

4

tt x

d ≥ 0,8m ⇒ bc = d+1 = 1+1=2 (m)

Hệ số nền

Cz = k×z = 6000×46.4 = 278400 (kN/m3)trong đó:

k – hệ số tỉ lệ,Khi tính toán cọc chiu tải trọng ngang, thực chất cọc chỉ làm việc với một đoạn cọc có chiều dài lah tính từ đáy đài còn gọi là chiều sâu ảnh hưởng của nền đất khi cọc chịu lực ngang

Chiều sâu ảnh hưởng được xác định từ công thức thực nghiệm:

lah= 2.(d+1)= 2*(1+1)=4 (m)

màu nâu đỏ

b

k b

E I

Chiều dài tính đổi của phần cọc trong đất:

Le=αbd.L=0.38*46.4=17.6 > 4 (cọc tựa lên đất)tra bảng tìm: