Tiểu luận kỹ thuật nền móng nâng cao

TIỂU LUẬN KỸ THUẬT NỀN MÓNG NÂNG CAO - NHÓM 3 Trang i 10 2.1 TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC KHI CHƯA XÉT ĐẾN HIỆN 2.1.1 Tính toán sức chịu tải của cọc theo kết quả thí nghiệm trong phòng

Trang 1

TIỂU LUẬN KỸ THUẬT NỀN MÓNG NÂNG CAO - NHÓM 3 Trang i

10

2.1 TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC KHI CHƯA XÉT ĐẾN HIỆN

2.1.1 Tính toán sức chịu tải của cọc theo kết quả thí nghiệm trong phòng 122.1.2 Tính toán sức chịu tải của cọc theo thí nghiệm ngoài hiện trường 162.2 TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC KHI XÉT ĐẾN HIỆN TƯỢNG

2.2.1 Tính toán sức chịu tải của cọc đơn khi xét đến hiện tượng ma sát âm trên

Trang 2

TIỂU LUẬN KỸ THUẬT NỀN MÓNG NÂNG CAO - NHÓM 3 Trang ii

2.2.2 Tính toán sức chịu tải của cọc đơn khi xét đến hiện tượng ma sát âm theo

4.3 BIỆN PHÁP LÀM GIẢM MA SÁT GIỮA ĐẤT VÀ CỌC TRONG VÙNG

Trang 3

TIỂU LUẬN KỸ THUẬT NỀN MÓNG NÂNG CAO - NHÓM 3 Trang iii

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Sự phát sinh ma sát dương [9] 2

Hình 1.2 Ma sát âm khi lớp sét xốp cố kết do thoát nước hoặc có thêm lớp đất mới đắp [9] 2

Hình 1.3 Ma sát âm xảy ra khi lớp đất đắp mới cố kết do trọng lượng bản thân [9] 2

Hình 1.4Các trường hợp xuất hiện ma sát âm do tôn nền 4

Hình 1.5 Các trường hợp xuất hiện ma sát âm khi cọc tựa trên nền đất cứng 5

Hình 1.6 Hiện tượng ma sát âm do việc đóng cọc mố cầu vào nền đất yếu chưa kết thúc cố kết hoặc còn ở trạng thái tự nhiên [9] 6

Hình 1.7 Ma sát âm trong móng cọc do hạ mực nước ngầm [11] 7

Hình 1.8 Ma sát âm do xây chen công trình mới gần công trình cũ 8

Hình 1.9 Ma sát âm xuất hiện trên thân cọc do chất tải nặng trên nền kho chứa 9

Hình 2.1 Các trường hợp xuất hiện ma sát âm trong tính toán của tác giả Braja Das 24

Hình 4.1 Sơ đồ bố trí gia tải trước kết hợp với giếng cát làm tăng nhanh quá trình cố kết của đất [2] 47

Hình 4.2 Sơ đồ thí nghiệm cắt trực tiếp mô phỏng ma sát trên thân cọc có phủ bitum với đất thô [4] 49

Trang 4

TIỂU LUẬN KỸ THUẬT NỀN MÓNG NÂNG CAO - NHÓM 3 Trang iv

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Các trường hợp xét đến ma sát âm trong TCXD 205:1998 và TCVN 10304:2014 10 Bảng 3.1 Tổng hợp kết quả tính toán sức chịu tải của ví dụ minh họa 44

Trang 5

TIỂU LUẬN KỸ THUẬT NỀN MÓNG NÂNG CAO - NHÓM 3 Trang v

LỜI NÓI ĐẦU

Trong giai đoạn đất nước phát triển, việc xây dựng công trình trên nền đất yếu đang ngày càng được chú trọng bởi đất yếu là một đối tượng khá phức tạp và khó có thể hiểu được đầy đủ nhất bản chất của nó

Móng cọc là giải pháp thường được sử dụng trong tình huống trên Khi móng cọc đặt trong khu vực đất yếu, cọc đóng xuyên qua lớp đất đang trong quá trình cố kết, quá trình này tạo nên một sự dịch chuyển tương đối giữa đất và cọc, làm xuất hiện một lực kéo xuống tác dụng lên cọc, đó là hiện tượng ma sát âm Hiện tượng này gây tác động khá nghiêm trọng vì nó ảnh hưởng đến sức chịu tải của cọc, tăng độ lún của cọc

và có lúc gây hư hại cho cọc Các ảnh hưởng này đã được thế giới nghiên cứu từ rất sớm, có thể kể đến một số tác giả tiêu biểu như Johanessen và Bjerrum, Fellenius,

Trong báo cáo tiểu luận này, nhóm chỉ nêu ra một phần nhỏ của vấn đề ma sát

âm Nội dung nghiên cứu bao gồm:

 Khái quát lý thuyết ma sát âm;

 Cơ sở lý thuyết tính toán theo TCXD 205:1998 và TCVN 10304:2014;

 Ví dụ ứng dụng tính toán cụ thể ma sát âm theo từng tiêu chuẩn;

 Một số biện pháp giảm ảnh hưởng của ma sát âm;

 Kết luận, nhận xét, so sánh và kiến nghị

Với thời gian có hạn và lượng kiến thức của các học viên trong nhóm còn hạn chế nên nên không thể tránh khỏi những thiếu sót trong báo cáo Nhóm rất mong nhận được sự đóng góp của các bạn và sự hiệu chỉnh của Thầy để bài báo cáo được hoàn thiện hơn

Tp Hồ Chí Minh, ngày 12/11/2015

Nhóm 3 – Lớp ĐKTXD 2015 – ĐHBK TP HCM

Trang 6

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG MA SÁT ÂM

TIỂU LUẬN KỸ THUẬT NỀN MÓNG NÂNG CAO - NHÓM 3 Trang 1

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HIỆN TƯỢNG MA SÁT ÂM

1.1 ĐỊNH NGHĨA HIỆN TƯỢNG MA SÁT ÂM

Đối với công trình sử dụng móng cọc, cọc được đóng vào trong tầng đất nền có quá trình cố kết chưa hoàn toàn, khi tốc độ lún của đất nền dưới công trình nhanh hơn

tốc độ lún của cọc theo chiều đi xuống, thì sự lún tương đối này phát sinh ra lực kéo

xuống của tầng đất đối với cọc làm giảm khả năng chịu tải của cọc gọi là hiện tượng

ma sát âm, lực kéo xuống gọi là lực ma sát âm

Trong TCXD 205:1998 [1], mục 1.4, định nghĩa về Lực ma sát âm như sau: “Lực

ma sát âm: là giá trị lực do đất tác dụng lên thân cọc có chiều cùng với chiều tải trọng của công trình tác dụng lên cọc khi chuyển dịch của đất xung quanh cọc lớn hơn chuyển dịch của cọc.”

Đến tiêu chuẩn mới TCVN 10304 – 2014, mục 3.2, định nghĩa này được nêu

ngắn gọn hơn: “Lực ma sát âm (Negative skin friction): Lực xuất hiện trên bề mặt

thân cọc khi độ lún của đất xung quanh cọc lớn hơn độ lún của cọc và hướng xuống dưới.”

Ma sát âm trên cọc là yếu tố không thể bỏ qua khi thiết kế móng cọc trong khu vực mới san nền trên đất yếu và trong vùng chịu ảnh hưởng của hiện tượng hạ mực nước ngầm Ma sát âm biến động theo thời gian, phụ thuộc vào tốc độ cố kết của đất

và tốc độ lún của cọc

Ta có thể so sánh sự phát sinh ma sát âm và ma sát dương thông qua các hình sau:

Trang 7

Qua các hình minh họa trên ta thấy ma sát âm xuất hiện trong một phần đoạn thân cọc hay gần như toàn bộ thân cọc, điều này phụ thuộc vào chiều dày của lớp đất yếu chưa cố kết Trong trường hợp ma sát âm tác dụng trên toàn thân cọc thì rất nguy hiểm, sức chịu tải của cọc không những không kể đến sức chịu tải do ma sát hông của đất và cọc mà còn bị ma sát âm kéo xuống Sức chịu tải lúc này chủ yếu là sức chịu tải của mũi cọc, chống lên nền đất cứng hay đá

Hình 1.2 Ma sát âm khi lớp sét xốp

cố kết do thoát nước hoặc có thêm

lớp đất mới đắp [9]

Hình 1.3 Ma sát âm xảy ra khi lớp đất

đắp mới cố kết do trọng lượng bản thân

[9]

Hình 1.1 Sự phát sinh ma sát dương [9]

Trang 8

Lực ma sát âm không chỉ tác động lên mặt bên thân cọc mà còn tác dụng lên mặt bên của đài cọc, hoặc mặt bên của mố cầu hay tường chắn có tựa lên cọc

Khi tác động tải lên công trình gây ra lún cho cọc và làm giảm độ dịch chuyển tương đối giữa đất và cọc (đồng nghĩa là giảm ma sát âm), ít nhất ở phần trên và nhiều hơn ở phần dưới Trong thực tế tính toán, những hoạt tải ngắn hạn nó được xem xét khi gây ra được sự giảm ma sát âm

là mặt trung hòa Một số ít trường hợp vị trí mặt trung hòa nằm trong lớp đất đang lún, hay trong lớp đất tốt hơn hoặc trong lớp đất ít lún.Khi thay đổi lực tác dụng lên đầu cọc thì vị trí mặt trung hòa sẽ thay đổi do kết quả của sự cân bằng lực mới

1.2 CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY RA LỰC MA SÁT ÂM

Quá trình xuất hiện ma sát âm được đặc trưng bởi độ lún của đất gần cọc và tốc

độ lún tương ứng của đất lớn hơn độ lún và tốc độ lún của cọc xảy ra do tác động của tải trọng Có thể kể một số nguyên nhân thường gặp gây ra lực ma sát âm:

 Ma sát âm do lún dưới tải trọng bản thân hoặc đắp nền;

 Ma sát âm do cọc đóng trên nền chưa kết thúc cố kết;

 Mực nước ngầm bị hạ thấp;

 Phụ tải của nền gần móng

1.2.1 Ma sát âm do lún dưới tải trọng bản thân hoặc đắp nền

Trang 9

 Khi nền công trình được tôn cao, gây ra tải trọng phụ tác dụng xuống lớp đất bên dưới làm xảy ra hiện tượng cố kết cho lớp nền bên dưới, hoặc chính do tải trọng bản thân làm cho lớp đất nền đắp xảy ra quá trình tự cố kết Ta xét các trường hợp cụ thể sau:

 Trường hợp 1: Hình 1.4a

Khi có một lớp đất sét đắp trên một tầng đất dạng hạt mà cọc sẽ xuyên qua nó, tầng đất sẽ cố kết dần dần Quá trình cố kết này sẽ sinh ra một lực ma sát âm tác dụng vào cọc trong suốt quá trình cố kết

Trang 10

 Trường hợp các cọc được tựa trên tầng đất cứng và có tồn tại tải trọng bề mặt xảy ra trong các trường hợp sau đây:

 Trường hợp 6: Hình 1.5c

Điều hiển nhiên là gần như bất kỳ sự đắp nào sẽ tạo ra biến dạng lún theo thời gian dưới tác dụng của trọng lực

Việc xác định mối quan hệ độ lún của đất nền phía trên và của cọc là cần thiết

để đề ra giải pháp xử lý phù hợp đối với vấn đề đó Trong các trường hợp nơi mà đất nền ở phần trên lún xuống phía dưới lớn hơn độ lún của cọc, một giải pháp thiên về an toàn có thể có được khi giả thiết tải trọng truyền hoàn toàn tới đỉnh của lớp đất nền phía dưới

Hình 1.5 Các trường hợp xuất hiện ma sát âm khi cọc tựa trên nền đất cứng

Trang 11

1.2.2 Ma sát âm do cọc đóng trên nền chưa kết thúc cố kết

Tình huống này thường xuyên gặp phải trong thiết kế cầu đường Các cọc đã được thi công xong trong khi nền đất chưa kết thúc cố kết, mố cầu đã được xây dựng

và đất nền đã được đắp Độ lún củanền đất dọc theo thần cọc có thể rất khó khăn để loại bỏ, vì vậy lực ma sát âm thường xảy ra với dạng kết cấu như Hình 1.6, thậm chí còn có khuynh hướng tạo ra chuyển dịch ngang của mố cầu, nhưng sự dịch chuyển này

có thể giảm nếu ta sử dụng một số giải pháp thiết kế nền móng hợp lý

Ma sát âm chỉ xảy ra một bên thân cọc do phần đường vào cầu có lớp đất đắp cao làm cho lớp đất bên dưới bị lún do phải chịu tải trọng của lớp đất này, còn phần bên kia mố (bờ sông) không chịu tải trọng đắp nên lớp đất không bị lún do tải trọng ngoài,

do đó cọc không ảnh hưởng ma sát âm Vì vậy, một bên cọc chịu ma sát âm còn một bên chịu ma sát dương

Hình 1.6 Hiện tượng ma sát âm do việc đóng cọc mố cầu vào nền đất yếu chưa

kết thúc cố kết hoặc còn ở trạng thái tự nhiên [9]

Trang 12

1.2.3 Mực nước ngầm bị hạ thấp

Việc hạ thấp mực nước ngầm làm tăng ứng suất thẳng đứng có hiệu tại mọi điểm của nền đất Điều này dẫn đến làm đẩy nhanh tốc độ lún cố kết của nền đất, tốc độ lún của đất xung quanh cọc vượt quá tốc độ lún của cọc dẫn đến xảy ra hiện tượng kéo cọc

đi xuống của lớp đất xung quanh cọc

Cụ thể, khi hạ mực nước ngầm thì:

 Phần áp lực nước lỗ rỗng u giảm

 Phần áp lực có hiệu thẳng đứngh lên các hạt rắn của đất tăng

1.2.4 Phụ tải nền gần móng

Việc xây chen các công trình mới cạnh công trình cũ sẽ hình thành tải mới trên

nền gần móng công trình cũ (Error! Reference source not found.) Khi đó tải mới

này có vùng ứng suất ảnh hưởng đến móng và đất xung quanh móng của công trình cũ Điều này làm gia tăng độ lún của đất nền, từ đó có thể dẫn đến tạo ra lực ma sát âm tác dụng lên cọc

Hình 1.7 Ma sát âm trong móng cọc do hạ mực nước ngầm [11]

Trang 13

Một trường hợp khác là khi chất hàng hóa, thiết bị nặng lâu ngày ở các nhà kho nằm trên nền đất yếu (Hình 1.9) thì rất có thể gây ra hiện tượng ma sát âm tác động lên cọc, từ đó làm giảm sức chịu tải tức thời của cọc gây lún lệch cho công trình

Hình 1.8 Ma sát âm do xây chen công trình mới gần công trình cũ

Trang 14

1.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆN TƯỢNG MA SÁT ÂM

Ma sát âm là một hiện tượng phức tạp và nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:

 Loại cọc, chiều dài cọc, phương pháp hạ cọc, mặt cắt ngang của cọc, bề mặt tiếp xúc giữa cọc và đất nền, sự co ngắn đàn hồi của cọc

 Đặc tính cơ lý của đất, chiều dày của lớp đất yếu, tính trương nở của đất

 Tải trọng chất tải (chiều cao đắp nền, phụ tải)

 Thời gian chất tải cho đến khi xây dựng công trình

 Độ lún của nền sau khi đóng cọc, độ lún của móng cọc

 Quy luật phân bố ma sát âm trên cọc

Trị số lực ma sát âm có liên quan tới sự cố kết của đất, phụ thuộc trực tiếp vào ứng suất hữu hiệu của đất xung quanh cọc Như vậy lực ma sát âm phát triển theo thời gian và có trị số lớn nhất khi kết thúc quá trình cố kết của đất [2]

Hình 1.9 Ma sát âm xuất hiện trên thân cọc do chất tải nặng trên nền kho chứa

Trang 15

1.4 CÁC TRƯỜNG HỢP XÉT ĐẾN MA SÁT ÂM KHI THIẾT KẾ NỀN MÓNG

Trong cả hai tiêu chuẩn TCXD 205:1998 [1] và TCVN 10304:2014 [3] đều lưu ý đến các trường hợp cần xét đến ma sát âm khi tính toán, cụ thể trong Bảng 1.1

Bảng 1.1 Các trường hợp xét đến ma sát âm trong

TCXD 205:1998 và TCVN 10304:2014

Mục 3.10

Ma sát âm làm giảm khả năng chịu tải của

cọc, nhất là đối với cọc nhồi, do đó cần xem xét

khả năng xuất hiện của nó khi tính toán sức chịu

tải của cọc trong các trường hợp sau:

 Sự cố kết chưa kết thúc của trầm tích

hiện đại và trầm tích kiến tạo;

 Sự tăng độ chặt của đất rời dưới tác dụng

của động lực;

 Sự lún ướt của đất khi bị ngập nước;

 Tăng ứng suất hữu hiệu trong đất do mực

 Lớp đất đắp san nền dày hơn 1,0m;

 Chất tải hữu ích lên sàn nhà kho vượt quá 20 kN/m2

 Đặt thiết bị có tải trọng hữu ích từ thiết bị trên 100 kN/m2 lên sàn kề bên móng;

 Tăng ứng suất hiệu quả, loại bỏ tác dụng đẩy nổi của nước do hạ mực nước ngầm trong đất;

 Cố kết đất thuộc trầm tích cận đại và trầm tích nhân tạo chưa kết thúc;

 Làm chặt các loại đất rời bằng tải trọng động;

1.5 ẢNH HƯỞNG MA SÁT ÂM ĐẾN NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH

Khi cọc ở trong đất chịu ảnh hưởng của ma sát âm thì sức chịu tải giảm, do nó phải gánh chịu một lực kéo xuống (lực ma sát âm) Ngoài ra do quá trình cố kết của lớp đất, đã gây nên khe hở giữa đài cọc và lớp đất dưới đài, giữa cọc và đất xung

Trang 16

quanh cọc, từ đó làm tăng thêm ứng lực phụ tác dụng lên móng cọc Đối với đất trương nở, ma sát âm có thể gây nên tải trọng phụ rất lớn tác dụng lên móng cọc

Trong một số trường hợp lực ma sát âm khá lớn, có thể vượt qua tải trọng tác dụng lên đầu cọc nhất là đối với cọc có chiều dài lớn Chẳng hạn, năm 1972, Fellenius

đã đo quá trình phát triển lực ma sát âm của hai cọc bê tông cốt thép được đóng qua lớp đất sét mềm dẻo dày 40m và lớp cát dày 15 m Kết quả cho thấy: sự cố kết lại của lớp đất sét mềm bị xáo trộn do đóng cọc đã tạo ra lực kéo xuống 300kN trong thời gian 5 tháng, và 16 tháng sau khi đóng cọc thì mỗi cọc chịu lực kéo xuống là 440 kN Johanessen và Bjerrum theo dõi sự phát triển hiện tượng ma sát âm trên cọc thép xuyên qua lớp đất sét dày 53m và mũi cọc tựa trên nền đá Lớp đất đắp bằng cát dày 10m, quá trình cố kết của lớp đất sét đã gây ra độ lún 1,2m và lực kéo xuống khoảng 1.500kN ở mũi cọc Ứng suất ở mũi cọc ước tính đạt đến 190 kN/m2 và có khả năng xuyên thủng lớp đá

Đối với việc sử dụng giếng cát, ma sát âm làm hạn chế quá trình cố kết của nền đất yếu có dùng giếng cát Hiện tượng ma sát âm gây ra “hiệu ứng treo” của đất xung quanh giếng cát, lớp đất xung quanh giếng cát bám vào giếng cát làm cản trở độ lún và cản trở quá trình tăng khả năng chịu tải của đất nền xung quanh giếng cát

Qua sự phân tích cho thấy, ảnh hưởng chính của lực ma sát âm là làm gia tăng lực nén dọc trục cọc, làm tăng độ lún của cọc, ngoài ra do lớp đất đắp bị lún tạo ra khe

hở giữa đài cọc và lớp đất bên dưới đài có thể làmthay đổi momen uốn tác dụng lên đài cọc Lực ma sát âm còn làm hạn chế quá trình cố kết thoát nước của nền đất yếu khi có gia tải trước kết hợp dùng giếng cát, nó làm cản trở quá trình tăng khả năng chịu tải của đất nền xung quanh giếng cát

Trang 17

Chương 2 CƠ SỞ TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC

Chương 2

CƠ SỞ TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC

2.1 TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC KHI CHƯA XÉT ĐẾN HIỆN TƯỢNG MA SÁT ÂM

Trong phần này, xin so sánh những điểm cơ bản trong tính sức chịu tải của cọc (chủ yếu xét cho cọc treo được hạ bằng phương pháp đóng hoặc ép) theo hai tiêu chuẩn, đó là TCXD 205:1998 và TCVN 10304:2014

2.1.1 Tính toán sức chịu tải của cọc theo kết quả thí nghiệm trong phòng

2.1.1.1 Sức chịu tải của cọc theo độ bền vật liệu làm cọc

Tính toán độ mảnh của cọc khi cọc chịu tải trọng công trình, đối với mọi loại cọc, xem cọc như một thanh ngàm cứng trong đất tại tiết diện nằm cách đáy đài một khoảng bằng chiều dài tính đổi le (hoặc l1) Cách xác định le và l1 theo hai tiêu chuẩn như sau:

kb5

c

b bd





làm việc (đối với cọc độc lập γc = 3) và

lo – chiều dài đoạn cọc kể từ đáy đài cao tới cao độ san nền

Trang 18

2.1.1.2 Xác định sức chịu tải của cọc theo các chỉ tiêu cơ lý

 mR – hệ số điều kiện làm việc

của đất ở mũi cọc (tra Bảng A.3,

TCXD 205:1998);

 γcq – hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc(tra Bảng 4, TCVN 10304:2014);

 mf – hệ số điều kiện làm việc

của đất ở mặt bên cọc (tra Bảng A.3,

TCXD 205:1998);

 γcf – hệ số điều kiện làm việc của đất xung quanh cọc(tra Bảng 4, TCVN 10304:2014);

 qp – cường độ đất nền ở mũi cọc

(tra Bảng A.1, TCXD 205:1998);

 qb – cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc(tra Bảng 2, TCVN 10304:2014);

 Ap – diện tích tiết diện ngang

 li – chiều dày lớp đất mà cọc đi

qua

 li – chiều dày lớp đất mà cọc đi qua

Trang 19

2.1.1.3 Xác định sức chịu tải của cọc theo các chỉ tiêu cường độ đất nền

s s p p

 Đối với đất dính: '

b u c

q c N ,với 9

' c

N  cho cọc đóng và N'c 6 cho cọc khoan nhồi đường kính lớn

 Đối với đất rời (c = 0):

' '

b ,p q

q q N với điều kiện:

Nếu chiều sâu mũi cọc nhỏ hơn

Các giá trị ZL và N được lấy từ 'qBảng G.1, TCVN 10304:2014

 fs – lực ma sát đơn vị xung  fi – cường độ sức kháng trung

bình (ma sát đơn vị) của lớp đất thứ “i”

Trang 20

 - ứng suất hữu hiệu theo

phương vuông góc với mặt bên của

 - hệ số phụ thuộc vào đặc điểm lớp đất nằm trên lớp dính, loại cọc và phương pháp hạ cọc, cố kết của đất trong quá trình thi công và phương pháp xác định cu Khi không đầy đủ những thông tin này có thể tra α trên biểu đồ Hình G.1, TCVN 10304:2014

 Đối với đất rời (c = 0):

i i v,Z i

f k tan , trên đoạn cọc có

độ sâu nhỏ hơn ZL, hoặc

'

i i v,ZL i

f  k tan , trên đoạn cọc có

độ sâu bằng và lớn hơn hơn ZL, trong đó:

ki - hệ số áp lực ngang của đất lên cọc;

' v,Z

 , 'v,ZL - ứng suất pháp hiệu quả theo phương đứng trung bình trong lớp đất thứ“i” và ứng suất pháp hiệu quả theo phương đứng tại độ sâu ZL;

i

 - góc ma sát giữa đất và cọc, thông thường đối với cọc bê tông ilấy bằng góc ma sát trong của đất i, đối với cọc thép ilấy bằng 2i/3

Các giá trị ZL, k và N được lấy 'q

Trang 21

từ Bảng G.1, TCVN 10304:2014

2.1.2 Tính toán sức chịu tải của cọc theo thí nghiệm ngoài hiện trường

2.1.2.1 Xác định sức chịu tải của cọc bằng thí nghiệm SPT theo Meyerhof

s tb 2 p 1

i i p

p u ,

k1 – hệ số, lấy k1 = 40 h/d ≤400 đối với cọc đóng và k1 = 120 đối với cọc khoan nhồi;

tự như trong công thức của Viện kiến trúc Nhật Bản) với:

k2 – hệ số lấy bằng 2 cho cọc đóng và 1 cho cọc khoan nhồi;

Ns,i – chỉ số SPT trung bình của

Trang 22

lớp đất thứ “i” trên thân cọc

 As – diện tích tiết xung quanh

2.1.2.2 Xác định sức chịu tải của cọc bằng thí nghiệm SPT theo công thức Nhật

Rc,u  b b   si si  ci ci

  - hệ số phụ thuộc phương pháp

thi công:

 = 30, đối với cọc đóng;

 = 15, đối vớicọc khoan nhồi

 Na – chỉ số SPT của đất dưới mũi

cọc;

 qb – cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc, được xác định như sau: Khi mũi cọc nằm trong đất rời,

Khi mũi cọc nằm trong đất dính,

Trang 23

u

q  cho cọc đóng và qp 6cucho cọc khoan nhồi

 Đối với cọc đóng:

103

s,i s,i

N

f  , đối với đất rời;

s,i p L u,i

f   f c , đối với đất dính; trong đó:

s,i

N - chỉ số SPT trung bình trong lớp đất rời “i”;

p

 - hệsố điều chỉnh cho cọc đóng, được xác định từ Hình G.2a, TCVN 10304:2014;

fL – hệ số điều chỉnh độ mảnh h/d (d - đường kính tiết diện cọc tròn, hoặc cạnh tiết diện cọc vuông) của cọc đóng, được xác định từ Hình G.2b, TCVN 10304:2014

 Đối với cọc khoan nhồi:f được s,ixác định như cọc đóng, nhưng với 1

Trang 24

 C – lực dính của lớp đất sét bên

thân cọc;

 c - cường độ sức kháng cắt u,ikhông thoát nước của đất dính;

 Lc – chiều dài đoạn cọc nằm

2.2.1 Tính toán sức chịu tải của cọc đơn khi xét đến hiện tượng ma sát âm trên

cơ sở tiêu chuẩn Việt Nam

Bước 1 Xác định độ lún ổn định của nền

 Độ lún ổn định của nền S theo kết quả thí nghiệm nén cốkết dựa vào đường

cong e-p theo phương pháp tổng lớp phân tố

1i 2i

oi 1i

Trang 25

H - chiều cao ban đầu của lớp đất trước khi xây công trình

Bước 2 Xác định độ lún của cọc đơn S đ

Trang 26

 Biến dạng đàn hồi của cọcL

Q - lực nén trung bình tác dụng lên thân cọc;

L - chiều dài tính toán của cọc;

B - đường kính hoặc chiều dài cạnh cọc;

ω - hệsố phụ thuộc vàohìnhdángcọc,cọcvuông ω = 0.88, cọc vuông

Trang 27

Bước 3 Xác định chiều dài đoạn cọc z bị ảnh hưởng bởi ma sát âm

Khi cọc xuyên qua lớp đất yếu có bề dày H, chưa cốkết và có tốc độ lún lớn hơn tốc độ lún của cọc Lúc đó, chiều dài đoạn cọc z bị ảnh hưởng bởi ma sát âm được xác định như sau:

H - chiều dày lớp đất yếu

Bước 4 Xác định sức chịu tải của cọc có kể đến ma sát âm

Xác định tương tự như khi xác định sức chịu tải của cọc đơn theo chỉ tiêu cơ lý

và theo chỉ tiêu cường độ của đất nền, nhưng trong đoan cọc chịu ảnh hưởng bởi ma sát âm thì thành phần sức kháng ma sát hông mang dấu âm

Trang 28

2.2.2 Tính toán sức chịu tải của cọc đơn khi xét đến hiện tượng ma sát âm theo

tác giả Braja Das

2.2.2.1 Trường hợp 1: Lớp sét đắp nằm trên lớp đất rời

Theo phương pháp β, lực ma sát âm (kéo xuống) đơn vị tác dụng lên cọc được tính toán như sau (xem Hình 2.1a):

p - chu vi tiết diện cọc

Nếu lớp sét đắp nằm trên mực nước ngầm, trọng lượng riêng hữu hiệu 'f, nên được thay thế bằng trọng lượng riêng tự nhiên

Trang 29

2.2.2.2 Trường hợp 2: Lớp cát đắp nằm trên lớp sét

Trong trường hợp này, ma sát âm xuất hiện trong đoạn từ z = 0 đến z = L1, theo

độ sâu mặt trung hòa (Vesic, 1977) Độ sâu mặt trung hòa được xác định như sau

Đối với cọc chống, độ sâu trung hòa có thể xem là vị trí mũi cọc (L1= L- Hf)

Sức kháng ma sát âm đơn vị tại độ sâu trong khoảng z = 0 đến z = L1 được xác

Mặt trung hòa

Cát

Sét Cát đắp

Trang 30

Tổng lực ma sát âm kéo xuống tác dụng lên cọc:

Trang 31

Chương 3 ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN VỚI BÀI TOÁN CỤ THỂ

Chương 3 ỨNG DỤNG TÍNH TOÁN VỚI BÀI TOÁN CỤ THỂ

Trong phần này, xin được trình bày một ví dụ để có thể làm rõ hơn và có thể so sánh kết quả việc tính toán sức chịu tải theo hai tiêu chuẩn TCXD 205:1998 và TCVN 10304:2014 khi có xét và không xét đến sự xuất hiện của ma sát âm

Đề bài: Cho cọc BTCT cạnh 40x40 cm, dài 26 m (2 đoạn 9 m và 1 đoạn dài 8

m), cọc được đóng vào tầng đất có cấu tạo địa chất như bảng bên dưới

Định dạng
Số trang	63
Dung lượng	1,64 MB