Bài giảng móng cọc nền móng

Chương V: Móng cọc Bài 5.1 Những khái niệm chung I KN Móng cọc phạm vi áp dụng  Cấu tạo: • Cọc: Truyền tải trọng từ công trình xuống lớp đất có cường độ lớn đầu mũi cọc xung quanh cọc • Đài cọc: Liên kết cọc thành khối, tiếp nhận phân phối tải trọng công trình lên đầu cọc lên đất xung quanh (M.cọc đài thấp) MC Đài thấp; • Đất xung quanh cọc: tạo phần sức kháng cọc, phân bố ứng suất lại đầu cọc xung quanh cọc, chống lại biến dạng uốn cọc  Phạm vi áp dụng: - Dùng tải trọng công trình tương đối lớn, lớp đất tốt nằm sâu, mực nước ngầm tương đối cao - Khi móng rộng, đ.kiện địa chất phức tạp, nên dùng phận chịu tải trọng lớn khu vực đất yếu nhằm giảm S, ∆S MNN Một số Tr.Hợp ứng dụng  Ưu điểm MC: - Có khả tiếp thu tải trọng lớn, - Tiếp kiệm VL móng, - Giảm khối lượng đào đắp, tận dụng lớp đất cũ - Khả giới hoá cao II Phân loại Cọc Móng Phân loại cọc: theo sở a) theo tác dụng làm việc đất cọc: - Cọc chống: chống lên lớp đất đá có cường độ lớn sâu Khi tính toán xết đến sức kháng đất đầu mũi cọc Bỏ qua sức kháng ma sát đất bên cọc - Cọc treo (cọc ma sát): Đất bao quanh cọc đất yếu, tải trọng truyền cho đất đầu mũi cọc xung quanh cọc Sức kháng cọc ma sát xung quanh cọc đầu mũi cọc b) PL theo vật liệu làm cọc: - Cọc.gỗ, c tre, c.bê tông, c.bê tông cốt thép, c.thép, c hỗn hợp - Chú ý: Chọn vật liệu cọc phải cụ thể vào khả cung cấp v.l, khả chế tạo cọc, điều kiện ĐCCT ĐCTV c) PL theo phương pháp chế tạo cọc cách hạ cọc vào đất: - Cọc chế tạo sẵn:  Tuỳ theo phương pháp thi công hạ cọc lại phân thành loại sau: • Cọc hạ búa thường, búa hơi, búa diesel • Cọc hạ p.p xoắn • Cọc hạ p.p xói nước • Cọc hạ p.p chấn động • Cọc mở rộng chân 10 1- Nhóm cọc chống: Sức chịu tải dọc trục: diện tích truyền tải trọng đầu mũi cọc lên lớp đất chịu lực diện tích ngang cọc (diện tích tựa), sức chịu tải dọc trục cọc nhóm cọc sức chịu tải cọc đơn Đất yếu Đất tốt Sự thay đổi khoảng cách cọc ảnh hưởng đến độ lún mức độ nhỏ, tính toán thường lấy độ lún nhóm cọc chống độ lún cọc đơn (xác định thí nghiệm tải trọng tĩnh) Sức chịu tải ngang trục: ảnh hưởng nhóm cọc, đất bao quanh cọc lèn chặt lại trình hạ cọc, sức chịu tải ngang trục cọc đơn cọc nhóm khác 45 3- Nhóm cọc treo: Do Hiệu ứng nhóm cọc, trước hết yếu tố khoảng cách cọc có ảnh hưởng lớn đến sức chống độ lún cọc 46 - Nhóm cọc xa nhau: khoảng cách cọc lớn 6d (d đường kính cọc), cọc nhóm cọc làm việc cọc đơn, không bố trí - Nhóm cọc gần nhau: KCC ≤ 6d Nếu bố trí khoảng cách cọc vòng 3d - 6d thì: Sức chịu tải cọc nhóm lớn cọc đơn Độ lún nhóm cọc lớn độ lún cọc đơn Nếu khoảng cách cọc nhỏ 3d nhóm cọc gọi chùm cọc Sức chịu tải cọc chùm cọc giảm khoảng cách cọc nhỏ d 6d 6d 6d d d 6d 6d 47 Từ phân tích rút ra: + Khoảng cách tốt cọc : 3d  KCC  6d + Không nên bố trí: KCC < 3d, > 6d d 6d 48 Bài 5.4 Tính móng cọc đài thấp theo TTGH 49 I Khái niệm  Với móng cọc cần tính toán theo TTGH: - TTGH - 1: Kiểm tra cường độ (đ/với cọc, đài cọc) ổn định (đ/với cọc) - TTGH - 2: Kiểm tra biến dạng (đối với cọc) - TTGH - 3: Kiểm tra điều kiện hình thành mở rộng vết nứt (đối với cọc móng cọc) Khi tính toán móng cọc theo sức chịu tải cần tính với tổ hợp tải trọng đặc biệt; tính toán theo biến dạng tính theo tổ hợp Dùng tiêu tính toán (Att) vật liệu (cọc, đài cọc) đất  Mục đích tính toán: Đảm bảo cho công trình xây dựng móng làm việc bình thường trình khai thác, sửa chữa v v 50 II Tính theo TTGH thứ Tính toán móng cọc chống : - Do cọc chống làm việc độc lập nên ta cần tính cho cọc móng: Pci Ni   Fc.i kc (5.25) Hi  Pcngi kc  Fc.ng.i (5.26) Ni, Hi: tải trọng tính toán tác dụng lên đầu cọc thứ i theo phương dọc trục ngang trục - ứng vơí tổ hợp tải trọng bất lơị Pci, Pcngi: sức chịu tải tính toán dọc trục ngang trục cọc thứ i kc: hệ số tin cậy, phụ thuộc phương pháp x/đ SCT cọc Fci, Fcngi: tải trọng tính toán cho phép đầu cọc thứ i 51 II Tính theo TTGH thứ Tính toán móng cọc treo: Do đặc điểm làm việc cọc nhóm cọc khác nên cần tính toán cho hai trường hợp: a - Đối với cọc: * Kiểm tra theo công thức (5-25) (5-26), xét toàn móng nói điều kiện để cọc đất xung quanh cọc làm việc khối mómg hoàn chỉnh Pci Ni   Fci (5.25) kc Hi  Pcngi kc  Fcngi (5.26) 52 b- Đối với móng cọc: * Tr.hợp móng cọc chịu tải trọng thẳng đứng: Ntt  Pgh (5-27) Ntt : Tải trọng tính toán tác dụng lên mặt móng cọc, Ntt = N1 + N2; Rgh : Cường độ giới hạn móng: Pgh = Rgh.Fm + UmI hi Um: Chu vi đài cọc, Um = 2(a+b) i: Cường độ chống cắt tiêu chuẩn đất mặt bên khối móng cọc lớp đất thứ i có chiều dầy hi ( i ≈ fi ) N1 hm N2 i hm Rgh hc i hc 45o b q 45o-/2 * Tr.hợp móng cọc chịu tác dụng tải trọng ngang lớn: Cần phải xét ổn định cường độ khối, dùng phương pháp mặt trượt trụ tròn (đi qua đầu mũi cọc cắt qua cọc, mặt trượt cắt qua cọc phải tính đến sức chống cắt cọc) Bỏ qua sức chống trượt hai mặt bên khối trượt (hình): O K at   M gh  M tt  [K ] P (5.30) T r Gi o 54 III Tính theo TTGH thứ hai Tính toán móng cọc chống: * Đối với Cọc chống: Để khống chế độ lún biến dạng: Pci Ni   Fc.i kc (5.25) Hi  Pcngi kc  Fc.ng.i (5.26) Nhưng Pci Pcngi lấy theo kết thí nghiệm tải trọng tĩnh, ứng với trị số Sgh ng * Đối với Móng cọc chống: không tiến hành tính toán độ lún, (trị số độ lún xảy móng cọc lấy độ lún cọc thí nghiệm theo tải trọng tĩnh) 55 TN ép cọc đẩy cọc Pci = P(),  =  Sghtb P() Sgh Pgh P(kN)  S(mm) u Png Pcngi = ng Png(ng) ∆ng u(mm) tc Png(∆ng) P ng Pnggh Png 56 Tính toán móng cọc treo: Đ.Kiện khống chế biến dạng: S  Sgh (5-31)   gh (5-32) - Để tính S ta đưa móng quy ước: khối ABCD, góc mở so với mép cọc  = tb/4: bqư = bc + 2hc tg  D A hc B bc C bqư lqư = lc + 2hc tg  - Kiểm tra (5-32) theo điều kiện: Hi  Pngi ( tk ) (5-33) 57 IV Tính theo trạng thái giới hạn thứ ba - Theo xuất vết nứt - Theo độ mở rộng cho phép vết nứt 58 §5.5 Thiết kế móng cọc đài thấp I Các só liệu cần thiết kế để thiết kế Tài liệu công trình Tài liệu đất II Nội dung trình tự thiết kế Chọn loại móng cọc Xác định độ sâu đặt đài cọc sơ chọn kích thước đài cọc Chọn loại cọc, xác định kích thước cọc SCT cọc Xác định số lượng cọc bố trí cọc Kiểm tra sức chịu tải cọc Tính toán kiểm tra móng cọc móng cọc theo TTGH-1 hay TTGH-2 tuỳ theo loại công trình Tính toán bệ cọc cọc theo TTGH-3 theo quy phạm thiết kế cấu kiện bê tông cốt thép 59 [...]... Góc xiên > 100  150 14 2 Phân loại móng cọc: a) PL theo vị trí đài cọc: • Móng cọc đài thấp: có đài đặt thấp dưới mặt đất • Móng cọc đài cao: Đài cọc đặt ở vị trí cao hơn mặt đất, thường dùng trong các công trình giao thông b) PL theo tác dụng trong đất của cọc: • Móng cọc chống • Móng cọc treo 15 Bài - 5.2 Sự làm việc của cọc và đất bao quanh cọc Nguyên nhân: Khi hạ cọc vào trong đất trạng thái ƯS,... cọc • Cọc đẩy chèn cao: Cọc bê tông và cọc ống mũi bịt kín • Cọc đẩy chèn thấp: Cọc thép chữ H  Cọc không đẩy chèn: Cọc khoan là các cọc không đẩy chèn vì việc hạ cọc làm thay đổi rất ít trạng thái ứng suất trong đất 13 d) PL theo phương trục cọc: - Cọc đứng: - Cọc xiên một hướng: góc xiên giữa trục cọc và phương thẳng đứng từ 50 đến 100 - Cọc xiên hai hướng hoặc nhiều hướng (cọc nạng): Góc xiên > 100... đóng thử cọc vào trong nền, ghi lại sự thay đổi ứng suất và biến dạng của nền đất do việc hạ cọc gây ra 16 I Cọc chống  Đất dưới mũi cọc chặt và có cường độ lơn hơn nhiều so với đất xung quanh mặt bên cọc  Phần tải trọng truyền cho đất x/q cọc nhỏ hơn đáng kể so với phần truyền cho đất đầu mũi cọc Đất yếu Đất tốt Fc • Đất đầu mũi cọc chỉ chịu lực trong phạm vi diện tích đầu mũi cọc • Đất x/q cọc chỉ... trục cọc 17 II Cọc treo 1 Quá trình lèn chặt đất khi hạ cọc d - Khi hạ cọc vào trong đất, phần đất cọc đi qua bị đẩy chèn sang hai bên, chèn ép đất xung quanh cọc - Khi độ sâu hạ cọc còn nhỏ: sự lèn chặt đất chỉ xảy ra dưới đầu mũi cọc, còn đất xung quanh bị đẩy trồi (ép trồi) lên mặt nền - Khi độ sâu hạ cọc tăng đến mức độ nào đó thì khả năng đất trồi lên mặt nền không còn, đất bị ép ra từ dưới mũi cọc. .. khi kết thúc việc hạ cọc → cần chú ý khi xác định thời gian đổ bê tông đài cọc 20 II Cọc treo (tiếp) 2 Ảnh hưởng của chế độ đóng cọc -Sức kháng của đất (sức chịu tải của cọc) khi đóng cọc liên tục và khi nghỉ đóng cọc khác nhau: Q Q H H fi fi S S Rgh Rgh 21 II Cọc treo (tiếp)  Đối với đất dính: - Khi đóng cọc liên tục, nước trong đất thoát ra chậm, chỉ đủ bôi trơn xung quanh cọc, cọc dễ đóng và sức... đầu mũi cọc được lèn chặt cục bộ gây khó đóng, sức chịu tải tăng - Khi dừng, đất cát đầu mũi cọc dãn ra, sức chịu giảm  Cần chú ý khi xác định tải trọng khi thử nghiệm cọc 22 Bài 5.3 Xác định sức chịu tải của cọc đơn 23 I KN về sức chịu tải của cọc đơn Định nghĩa: Sức chịu tải của cọc đơn là tải trọng lớn nhất tác dụng lên cọc và đảm bảo hai điều kiện: - Cọc không nứt vỡ (điều kiện vật liệu cọc) -... kiện vật liệu cọc) - Đất ở mũi cọc và quanh cọc không bị phá hoại về cường độ hoặc về biến dạng (điều kiện đất nền) Như vậy, nếu gọi Pc là sức chịu tải của cọc đơn: Pc = f (vật liệu cọc, đất bao quanh cọc) Phân loại: Tuỳ theo phương của tải trọng tác dụng lên đầu cọc, phân biệt: - Sức chịu tải dọc trục của cọc - Sức chịu tải ngang trục của cọc 24 I KN về sức chịu tải của cọc đơn (tiếp) Nguyên tắc xác...11 - Cọc đúc tại chỗ (cọc khoan nhồi) • Nguyên tắc chế tạo cọc nhồi: - Tạo hố trong đất • P.pháp tạo hố: -Khoan, -Đóng ống thép, -Nổ mìn - Đặt cốt thép (nếu cần) - Đổ bê tông, đầm chặt bê tông trong hố 12 • Tùy theo đặc tính hạ cọc có thể phân ra: • Cọc đẩy chèn: Cọc đóng là các cọc đẩy chèn vì chúng làm dịch chuyển một ít đất theo phương ngang; làm tăng mật độ của đất xung quanh các cọc • Cọc đẩy... của móng theo yêu cầu TK  : hệ số chuyển đổi từ trị số (Sgh) của móng công trình dưới tác dụng của tải trọng dài hạn sang độ lún của cọc nhận được khi thí nghiệm theo tải trọng ngắn hạn với sự ngừng lún quy ước 33 b) Phương pháp thí nghiệm đóng cọc : - Nội dung của : Khi hạ cọc tới một chiều sâu nào đó, rồi dùng búa (trọng lượng Q) đóng một nhát vào cọc, cọc sẽ bị lún xuống Trị số độ lún của cọc. .. Nội dung : Đóng cọc đến độ sâu dự tính sẽ thiết kế, sau đó tác dụng tải trọng tĩnh lên cọc theo nguyên tắc tăng dần từng cấp cho đến khi nền đất đầu cọc bị phá hoại Trong quá trình chất tải có theo dõi độ lún của cọc Vẽ quan hệ (S~P) 0 Pgh P(kN) S(mm) 32 + Xác định sức chịu tải (tính toán) của cọc: Công thức chung xác định: Pc = m c Ptc kc (5-12) Sgh  Ptc: tải trọng tác dụng chuẩn của cọc được xác định ... mũi cọc Bỏ qua sức kháng ma sát đất bên cọc - Cọc treo (cọc ma sát): Đất bao quanh cọc đất yếu, tải trọng truyền cho đất đầu mũi cọc xung quanh cọc Sức kháng cọc ma sát xung quanh cọc đầu mũi cọc. .. 100 - Cọc xiên hai hướng nhiều hướng (cọc nạng): Góc xiên > 100  150 14 Phân loại móng cọc: a) PL theo vị trí đài cọc: • Móng cọc đài thấp: có đài đặt thấp mặt đất • Móng cọc đài cao: Đài cọc. .. 6d thì: Sức chịu tải cọc nhóm lớn cọc đơn Độ lún nhóm cọc lớn độ lún cọc đơn Nếu khoảng cách cọc nhỏ 3d nhóm cọc gọi chùm cọc Sức chịu tải cọc chùm cọc giảm khoảng cách cọc nhỏ d 6d 6d 6d d