Trong thiết kế cảng và các công trình bến, loại nền móng thích hợp sẽ được chọn lựa căn cứ vào tầm quan trọng của công trình và điều kiện đất nềnNếu đất nền có lớp đất sét yếu, thì độ ổn định và độ lún của nền móng sẽ phải xem xét kỹ lưỡng. nếu đất nền gồm các lớp cát rời, thì ảnh hưởng của yếu tố hóa lỏng do động đất sẽ được đề cập đếnNếu sức chịu tải của đất nền không đủ so với tải trọng của kết cấu thì cần thiết phải tính đến giải pháp móng cọc và cải tạo đất nền cho công trình
Phần V Nền móng Phần V Nền móng Chơng Khái quát (1) Trong thiết kế cảng công trình bến, loại móng thích hợp đ ợc lựa chọn vào tầm quan trọng công trình điều kiện đất (2) Nếu đất có lớp đất sét yếu, độ ổn định độ lún móng phải xem xét kỹ lỡng Nếu đất gồm lớp cát rời, ảnh hởng yếu tố hoá lỏng động đất đợc đề cập đến (3) Nếu sức chịu tải đất không đủ so với tải trọng kết cấu, cần thiết phải tính đến giải pháp móng cọc cải tạo đất cho công trình [Chú giải] Nếu công trình xây dựng đất yếu, độ lún độ biến dạng vợt phát sinh sức chịu tải đất không đủ Nếu đất lớp cát rời, độ hoá lỏng động đất làm cho công trình bị sụp đổ bị phá hoại cách đáng kể phận công trình Trong trờng hợp nh vậy, trọng lợng công trình phải giảm đất cần phải đợc cải tạo Đối với ổn định móng, xem Chơng Sức chịu tải móng nông, Chơng Sức chịu tải móng sâu, Chơng Độ ổn định mái dốc, độ lún móng xem Chơng Độ lún móng Đối với độ hoá lỏng đất cát động đất, xem Phần II, Chơng 13 Độ hoá lỏng Để thiết kế móng cọc, xem Chơng Sức chịu tải móng cọc Đối với phơng pháp cải tạo đất nền, xem Chơng Các phơng pháp cải tạo đất Chơng Sức chịu tải móng nông Khái quát (Điều 41, Khoản1 Thông báo) Nếu chiều sâu chôn móng nhỏ chiều rộng nhỏ móng, móng tính theo móng nông - V - [Chú giải] (1) Nhìn chung, sức chịu tải móng bao gồm sức chịu đáy móng thành bên Sức chịu tải đáy móng cờng độ ứng suất tác dụng công trình đáy móng lên đất gây chảy dẻo đất ứng suất thành bên móng lực ma sát sức bền dính kết thành bên móng đất So với sức chịu tải đáy móng sức chịu tải thành bên nhỏ nhiều.Nếu chiều sâu chôn móng móng nông nhỏ Bề rộng nhỏ móng công trình sức chịu tải thành bên không đáng kể bỏ qua thiết kế (2) Nếu tải trọng lệch tâm nghiêng tác dụng lê n móng, xem 2.5 Sức chịu tải tải trọng lệch tâm nghiêng tác dụng lên móng 2.1 Sức chịu tải móng cát (Điều 41, Khoản Thông báo) Phơng trình sau đợc sử dụng để tính toán sức chịu tải cho phép móng đất cát Trong trờng hợp này, hệ số an toàn lấy giá trị thích hợp sau có cân nhắc đến tính chất công trình qa = (1BNr + 2DNq) + 2D (2.2.1) Fs đó: qa : Sức chịu tải cho phép móng có kể đến phần đẩy móng (kN/m2) Fs : Hệ số an toàn sức chịu tải đất cát : Hệ số hình dạng móng : Trọng lợng đơn vị đất dới đáy móng (hoặc dung trọng bão hoà ngập nớc)( kN/m3) : Bề rộng nhỏ móng (m) : Hệ số sức chịu tải B Nr, Nq :Trọng lợng đơn vị lớp đất phía đáy móng (hoặc dung trọng bão hoà nớc ngập nớc) (kN/m3) D :Chiều sâu chôn móng (m) [Chú giải] Khi tải trọng tác dụng lên móng tăng, độ lún móng tăng tỷ lệ với tải trọng tác dụng Nếu tải trọng đạt đến trị số xác định đủ lớn độ lún đột ngột tăng xảy phá hoại trợt Cờng độ tải trọng gây phá hoại trợt gọi sức chịu tải tới hạn Sức chịu tải cho phép đợc xác định giá trị sức chịu tải tới hạn chia cho hệ số an toàn [Chỉ dẫn kỹ thuật] (1) Hệ số hình dạng nêu Bảng T2.2.1 cho số hình dạng móng Hệ số sức chịu tải N r Nq xác định theo góc ma sát d đợc nêu Hình T2.2.1 Bảng T 2.2.1 Hệ số hình dạng Hình dạng móng Liên tục Hình vuông Hình tròn Tam giác 0,5 0,4 0,3 0,5 ~ 0,1 B/L - V - Hệ số sức chịu tải B: cạnh ngắn , L: cạnh dài Góc ma sát d Hình T 2.2.1 hệ sức chịu Nq Quan hệ số tải Nr với góc ma sát d (2) Sức chịu tải cho phép cát Khi sử dụng phơng trình (2.2.1) để tính toán sức chịu tải cho phép móng cát theo nguyên tắc hệ số an toàn lấy không nhỏ 2,5 lần 2.1 Sức chịu tải móng sét (Điều 41, Khoản Thông báo) Nếu cờng độ cắt không thoát nớc sét tăng dần tỷ lệ với chiều sâu lớp đất nền, tiêu chuẩn để tính sức chịu tải cho phép móng sét theo phơng trình (2.3.1) Giá trị thích hợp hệ số an toàn lựa chọn có kể đến tính chất công trình qa = Nc0 (1 + n B ) c0 + D (2.3.1) L Fs Trong đó: qa : Sức chịu tải cho phép móng có kể đến lực đẩy phần ngập nớc (kN/m2) Nc0 : Hệ số sức chịu tải móng n : Hệ số hình dạng móng B : Bề rộng nhỏ móng (m) L : Chiều dài móng (m) c0 : Cờng độ cắt không thoát nớc đất dính dới đáy móng (kN/m2) Fs : Hệ số an toàn sức chịu tải sét - V - : Dung trọng đất lớp đáy móng (Dung trọng bão hoà ngập nớc) (kN/m3) D : Chiều sâu chôn móng (m) [Chú giải] Do cờng độ cắt không thoát nớc sét miền duyên hải thờng tăng tuyến tính với chiều sâu, sức chịu tải móng nên tính toán theo phơng trình có kể đến ảnh hởng tăng ứng suất cắt [Chỉ dẫn kỹ thuật] (1) Hệ số an toàn sức chịu tải sét mà cờng độ cắt tăng theo chiều sâu Hệ số an toàn sức chịu tải không nhỏ 1,5 lần so với qui định chung Khi độ lún độ biến dạng nhỏ làm h hỏng đáng kể phận kết cấu phần nh cần trục cầu, hệ số an toàn 2,5 lớn Cờng độ tải trọng Hình T chịu tải Nco 2.3.1 Hệ số sức hệ số hình dạng n sét có ứng suất tăng theo chiều sâu (2) Phơng trình thực tế để tính toán sức chịu tải cho phép Phơng trình (2.3.2) đợc sử dụng để tính toán sức chịu tải cho phép sét khoảng kB/c0 trờng hợp móng liên tục, sở số liệu hệ số sức chịu tải hình T-2.3.1, k số gia cờng độ cắt không thoát nớc đơn vị chiều sâu qa = (1.018 kB + 5.14c0 ) + D F (kB/c0 4) (2.3.2) Trong ký hiệu giống nh ký hiệu phơng trình (2.3.1) Sức chịu tải nhiều lớp (Điều 41, Khoản Thông báo) Nếu móng bao gồm nhiều lớp đất, sức chịu tải đất đợc kiểm tra phân tích cung tròn Trong trờng hợp này, giá trị thích hợp hệ số an toàn đợc sử dụng để thiết kế có kể đến tính chất đất công trình [Chỉ dẫn kỹ thuật] Sức chịu tải đất nhiều lớp thông thờng đợc tính toán phơng pháp phân tích cung trợt với điều kiện áp lực phía đáy móng đợc lấy nh tải trọng chất thêm nh hình T2.4.1 Hệ số an toàn cung trợt đợc qua mép đáy móng đợc tính toán theo phơng pháp phân tích cung trợt phơng pháp Fellenius thay đổi Hệ số an toàn Lớp đất Lớp đất Lớp đất Lớpđất đất 124 Lớp - V Hình T 2.4.1 Phân tích cung trợt để Lớptính đất 3toán sức chịu tải nhiều lớp Lớp đất không nhỏ 1,5 lần so với nguyên tắc chung Hệ số an toàn tăng đến 2,5 lần tr ờng hợp móng cần trục, độ lún vợt gây phá hoại đáng kể cho kết cấu phần Nếu chiều dày lớp sét H nhỏ nhiều so với chiều rộng nhỏ móng B (tức H < 0,5 B), khả xảy phá hoại trợt lớp sét bị ép trồi bề mặt phần gia tải đáy lớp sét Sức chịu tải chống lại loại phá hoại ép trồi tính toán theo phơng trình sau: B ) cu + D qa = (4.0 + 0.5 H F (2.4.1) Trong đó: qa : Sức chịu tải cho phép móng có kể đến lực đẩy phần ngập nớc (kN/m3) B : chiều rộng nhỏ móng (m) H : Chiều dày lớp sét (m) cu : Giá trị trung bình cờng độ cắt không thoát nớc lớp sét có chiều dày H (kN/m2) : Dung trọng đất phía đáy móng (hoặc dung trọng bão hoà nớc ngập nớc) (kN/m3) F : Hệ số an toàn D : Chiều sâu chôn móng (m) 2.2 Sức chịu tải tải trọng lệch tâm tải trọng nghiêng (Điều 41, Khoản Thông báo) Phân tích cung trợt đợc sử dụng nh phơng pháp tiêu chuẩn kiểm tra sức chịu tải tải trọng lệch tâm tải trọng nghiêng tác dụng lên móng kết cấu dạng trọng lực Trong trờng hợp này, sử dụng phơng pháp phân tích cung trợt dựa phơng pháp Bishop đợc đơn giản hoá Hệ số an toàn tính theo phơng trình sau có giá trị thích hợp tính đến tính chất công trình Các số áp lực đất nh dạng ngoại lực tải trọng tác dụng đợc xét đến tuỳ theo điều kiện công trình Fs = (cb + (W ' tan ) sec 1 + (tan tan ) / Fs W sin + ( ) Ha R (2.5.1) đó: Fs : Hệ số an toàn chống phá hoại trợt theo phơng pháp Bishop đợc đơn giản hoá W : Tổng trọng lợng mảnh phân tố đơn vị chiều dài (kN/m) R H a : : : : c : b : W : : Góc tạo đáy mảnh phân tố giao với mặt phẳng nằm ngang () Bán kính cung trợt (m) Ngoại lực theo phơng ngang tác dụng lên bề mặt đất khối trợt (kN/m) Chiều dài cánh tay đòn từ trọng tâm bề mặt khối trợt đến vị trí tác dụng ngoại lực H theo phơng ngang (m) Cờng độ cắt không thoát nớc sét lực cố kết danh định điều kiện thoát nớc cát (kN/m2) Chiều rộng mảnh phân tố (m) Trọng lợng có hiệu mảnh phân tố đơn vị chiều dài (tổng trọng lợng đất phần gia tải) (Dung trọng bão hoà ngập nớc) (kN/m2) Góc nội ma sát điều kiện thoát nớc cát (), giá trị sét [Chú giải] Tờng bến đê chắn sóng dạng trọng lực tuỳ thuộc vào ngoại lực tác dụng nh trọng lợng cố định, áp lực đất, lực động đất lực sóng Kết tổ hợp lực th ờng sinh lực lệch tâm lực nghiêng Do đó, để tính toán sức chịu tải móng, ảnh hởng lực lệch tâm lực nghiêng - V - đợc quan tâm Lực lệch tâm lực nghiêng có nghĩa tỷ số nghiêng tải trọng lớn 0.1 Kết cấu dạng trọng lực thông thờng tựa lên hệ thống hai lớp mà có lớplớp đệmcuội sỏi đợc đặt móng Do đó, phơng pháp tính toán sức chịu tải phản ánh đầy đủ tính chất hệ thống hai lớp Điều có nghĩa việc tính toán cung trợt dựa phơng pháp Bishop đơn giản hoá ớc tính khả chịu lực loại móng Điều đợc chứng minh loạt nghiên cứu bao gồm thí nghiệm mẫu phòng, thí nghiệm nguyên mẫu trờng, trờng hợp nghiên cứu đê chắn sóng tờng bến có sẵn2) [Chỉ dẫn kỹ thuật] (1) Phân tích sức chịu tải phơng pháp tính toán cung trợt sở phơng pháp Bishop giản hoá Phân tích sức chịu tải phơng pháp tính toán cung trợt sở phơng pháp Bishop giản hoá là` xác phân tích sở phơng pháp Fellenius thay đổi, trừ trờng hợp tải trọng đứng tác dụng lên cát phân tầng nằm ngang Do phơng pháp đợc áp dụng điều kiện tải trọng lệch tâm tải trọng nghiêng tác dụng Trong Hình T2.5.1 (a), điểm bắt đầu mặt trợt đợc xác định đối xứng với hớng điểm tác dụng tổng hợp lực đến cạnh móng gần với điểm lực tác dụng Trong trờng hợp này, lực thẳng dứng tác dụng lênlớp đệmcuội sỏi đợc chuyển thành tác dụng tải trọng phân bố chiều rộng 2b nh Hình T2.5.1 (b) (c) Lực nằm ngang đợc giả thiết tác dụng đáy kết cấu Nếu xác định sức chịu tải trờng hợp động đất, lực động đất đợc giả thiết không tác dụng lên lắp đệm cuội sỏi (2) Hệ số an toàn Hệ số an toàn đợc thể tỷ số mô men kháng gây sức kháng cắt với mô men trợt ngoại lực trọng lợng đất, trờng hợp phân tích cung trợt khác, xem dẫn kỹ thuật (2) 6.2.1 Phân tích ổn định phơng pháp mặt trợt tròn Giá trị tiêu chuẩn hệ số an toàn đợc thể Bảng T2.5.1 Bảng T2.5.1 Hệ số an toàn sức chịu tải lực lệch tâm lực nghiêng gây (Phơng pháp cung tròn Bishop giản hoá) Tờng bến 1,2 lớn 1,0 lớn - Điều kiện bình thờng Động đất Sóng bão Khi phản lực phân bố hình thang: Khi phản lực phân bố hình tam giác: Đê chắn sóng 1,0 lớn q= q= ( p +p ) B 4b' p1b 4b' Tổ hợp lực tải trọng Đá đỏ Đất Hình T2.5.1 Phân tích sức chịu tải gây lực lệch tâm lực nghiêng (3) Các thông số cờng độ vật liệu lớp đệm móng (a) Vật liệu lớp đệm: Các thử nghiệm mẫu phòng trờng sức chịu tải gây tải trọng lệch tâm tải trọng nghiêng xác nhận kết đạt độ xác cao đạt đợc cách xử lý phơng pháp phân tích cung trợt sở phơng pháp Bishop giản hoá, áp dụng thông số cờng độ đạt đợc thí nghiệm nén ba trục 2) Kết nén ba trục phạm vi lớn đá Các giá trị thực nghiệm - V Hình T- 2.5.2 Quan hệ d0 ứng suất ngang giới hạn ứng suất ngang s (kN/m2) vụn khẳng định thông số cờng độ hạt đờng kính lớn xấp xỉ thông số cờng độ đạt đợc từ vật liệu cấp phối tơng tự với hệ số đồng 3) Do đó, thí nghiệm nén ba trục sử dụng mẫu có cấp phối tơng tự đợc sử dụng để ớc tính thông số cờng độ củalớp đệmcuội sỏi cách chuẩn xác Nếu thí nghiệm cờng độ không tiến hành, giá trị lực dính biểu kiến c d =20 kN/m2 góc ma sát d = 35 đợc lấy nh giới hạn cờng độ tiêu chuẩn cho đá đổ sử dụng thông thờng công trình xây dựng cảng Các giá trị tiêu chuẩn đợc nghiên cứu kỹ lỡng sở kết thí nghiệm nén ba trục phạm vi lớn đá phân tích sức chịu tải đê chắn sóng tờng bến sử dụng Cần ý giới hạn cờng độ lực dính kết cd = 20 kN/m2 lực dính biểu kiến, có kể kể đến thay đổi góc ma sát d đá gây áp lực nở hông Hình T2.5.2 cho thấy kết thí nghiệm nén ba trục cho loại đá khác cuội sỏi 2) Nó cho thấy áp lực nở hông giới hạn tăng d0 giảm xuống đá vụn Đờng liền nét hình biểu diễn gía trị chịu áp lực tổng mà lực cố kết qui ớc 20 kN/m2 góc nội ma sát d =35 tính phụ thuộc d0 ứng suất tiếp xúc tốt đợc thể cách đa lực cố kết qui ớc vào tính toán Các gía trị tiêu chuẩn áp dụng cho loại vật liệu đá với cờng độ nén không hạn chế đá gốc 30 MN/m lớn hơn, theo nghiên cứu trớc Nếu đá yếu với cờng độ nén nhỏ 30 MN/m2 đợc sử dụng nh phần lớp đệm, giới hạn cờng độ khoảng chừng 20 kN/m2 d =35 4) (b) Nền móng Móng chịu tải trọng lệch tâm tải trọng nghiêng thờng gây phá hoại trợt bề mặt nông Trong trờng hợp này, điều quan trọng ớc tính cờng độ gần với bề mặt móng Nếu đất cát, góc ma sát d thờng ớc tính từ giá trị N Công thức ớc tính đợc dùng có khuynh hớng đánh giá không mức d trờng hợp cát nông Điều không thực điều chỉnh có tính đến áp lực gia tải tác động trờng Hình T- 2.5.3 tập hợp kết thí nghiệm nén ba trục cát nguyên dạng Nhật (điểm chấm chấm) biểu diễn nghiên cứu so sánh công thức kiến nghị thời gian qua Thậm chí giá trị N nhỏ 10, góc ma sát khoảng 40 đợc chấp nhận Trong nhiều trờng hợp, sức chịu tải lực lệch tâm lực nghiêng vấn đề thiết kế không điều kiện bình thờng mà điều kiện ngoại lực tác dụng hoạt tải nh áp lực sóng lực động đất Trên sở kết việc phân tích sức chịu tải kết cấu bị phá hoại trớc đây, giá trị đợc đa dới đợc áp dụng giá trị tiêu chuẩn d đất Cát có giá trị N nhỏ 10: d = 40 Cát có giá trị N =10 lớn hơn: d = 45 Nếu bao gồm đất dính cờng độ đợc xác định phơng pháp Phần II 11.3.3 Các đặc tính trợt Phạm theo Meyerhof Kết qủavinén ba trục Theo Osaki Hình T - 2.5.3 Quan hệ giá trị N d đợc xác định thí nghiệm ba trục mẫu cát nguyên dạng [Tài liệu tham khảo] 1) Hakujyu YAMAGUCHI: Soil Mechanics (New Edition), Chapter Bearing Capacity GIHOUDOU, 1985 ,pp 273 274 (in Japanese) 2) Masaki KOBAYASHI, masaaki TERASHI, Kunio TAKAHASHI, Kenjirou NAKASHIMA, Hiraku ODANI: A new method for calcutation the bearing capacity of rubbles mound , Rept Of PHRI, Vol 26, No 2, 1987 (in Japanese) 3) Yoshihiro SHOJI: Study on shearing properties of rubble with large scale triaxial compressin tests Rept Of PHRI, Vol 22, No.4, 1985 (in Japanese) 4) Jun- ichi MIZUKAMI, Masaki KOBAYASHI Strength characteristic of rubble by large scale triaxial compressin test, Tech Note of PHRI, No 699,1991 (in Janpanese) - V - Chơng Sức chịu tải móng sâu 3.1 Khái quát (Điều 42 Thông báo) Nếu chiều sâu chôn móng lớn chiều rộng nhỏ móng móng đợc tính toán theo nguyên tắc móng sâu Trong trờng hợp này, sức chịu tải móng sâu đợc tính toán phơng pháp thích hợp có xét đến đặc điểm đất kết cấu 3.2 Sức chịu tải theo phơng đứng Sức chịu tải cho phép theo phơng đứng móng sâu đợc xác định tuỳ thuộc vào loại kết cấu công trình, biện pháp xây dựng, điều kiện đất [Chú giải] 1) Sức chịu tải cho phép móng sâu Nhìn chung sức chịu tải cho phép theo phơng đứng móng sâu đợc tính tổng sức chịu tải cho phép sức kháng thành bên sức chịu tải cho phép đáy móng, đợc biểu diễn công thức (3.2.1) Tuy nhiên, trị số biến dạng kết cấu đợc tính toán, độ biến dạng móng sâu đợc ớc tính tổng biến dạng đàn hồi qa = qa1 + qa (3.2.1) đó: qa : Sức chịu tải cho phép móng sâu (kN/m2) qa1 : Sức chịu tải cho phép đáy móng (kN/m2) (xem 2.2 Sức chịu tải cho phép móng cát, 2.3 Sức chịu tải cho phép móng sét) qa : Số gia sức chịu tải cho phép gây sức kháng thành bên móng (kN/m 2) 2) Sức kháng thành bên móng sâu Cần thận trọng xác định giá trị sức kháng thành bên móng sâu Điều phụ thuộc vào loại kết cấu phơng pháp thi công, đất xung quanh bị xáo trộn trình thi công giá trị phù hợp sức chịu tải sức kháng thành bên lúc đạt đợc [Chỉ dẫn kỹ thuật] 1) Sức kháng ma sát thành bên móng cát Phơng trình (3.2.2) đợc sử dụng để tính toán số gia sức chịu tải cho phép gây sức kháng ma sát thành bên cát B D2 qa = (1 + ) K a F L E (3.2.2) đó: F : Hệ số an toàn (giá trị giống nh sử dụng qa1) Ka : Hệ số áp lực chủ động đất ( = ) (Xem phần II, chơng 14 áp lực đất áp lực nớc) : Dung trọng đất phía đáy móng (hoặc dung trọng bão hoà ngập nớc) (kN/m3) D : Chiều sâu chôn móng (m) : Hệ số ma sát thành bên móng với đất cát, = tan (2/3) B : Bề rộng móng (m) L : Chiều dài móng (m) Trong phơng trình (3.2.2), số gia sức chịu tải qa đợc lấy cách chia tổng sức chịu ma sát với diện tích đáy móng hệ số an toàn Tổng sức chịu ma sát đợc xác định tích số cờng độ ma sát trung bình thành bên f nhân với chiều sâu chôn móng D tổng bề mặt tiếp xúc đất cát mặt bên móng Phơng trình (3.2.3) thờng đợc sử dụng để tính toán cờng độ lực ma sát trung bình f tơng ứng với chiều sâu chôn móng D - V - 1D zKaàdz = KaDà D0 f = (3.2.3) Góc ma sát thành bên móng với đất cát không đợc lớn góc ma sát đất lấy (2/3) cho trờng hợp bê tông đất cát 2) Lực dính kết mặt bên móng với đất sét Phơng trình (3.2.4) đợc sử dụng để tính toán số gia sức chịu tải cho phép lực dính thành bên móng sét qa = B Dc (1 + ) ca F L B (3.2.4) đó: ca : Lực dính kết trung bình (giá trị trung bình phần móng chôn đất phía dới mức nớc ngầm (kN/m2) Dc : Chiều sâu chôn móng bên dới mực nớc ngầm (m) Trong trờng hợp móng sâu sét, đất phía mực nớc ngầm bị co ngót mùa hè Điều có nghĩa đất không thích hợp để đề cập đến ảnh hởng bề mặt tiếp xúc Do đó, lực dính kết trung bình ca phơng trình (3.2.4) có liên quan đến giá trị trung bình phần chôn móng phía dới mức nớc ngầm Xem Bảng T-3.2.1 cho giá trị thực tế lực dính kết trung bình đất sét Bảng T 3.2.1 Lực dính kết trung bình (Đơn vị: kN/m2) Loại qu ca Đất dính dẻo mềm 25 ~ 50 * Đất dính vừa 50 ~ 100 ~ 12 Đất dính loại cứng 100 ~ 200 12 ~ 25 Đất dính cứng 200 ~ 400 25 ~ 30 Đất dính đầm chặt 400 lớn 30 lớn *: Với loại đất mềm dính, độ kháng thành bên không đợc xét đến 3) Hệ số an toàn Hệ số an toàn áp dụng phơng trình (3.2.2) (3.2.4) 2,5 lớn công trình quan trọng 1.5 lớn công trình khác 3.3 Sức chịu tải theo phơng ngang Sức chịu tải theo phơng ngang móng sâu đợc xác định cách thích hợp tính đến điều kiện đất nền, đặc điểm công trình, phơng pháp thi công [Chú giải] Sức chịu tải theo phơng ngang móng sâu đợc xác định phản lực theo phơng ngang mặt bên móng phản lực theo phơng đứng dới đáy móng [Chỉ dẫn kỹ thuật] (1) Nếu tổng hợp lực đáy móng tác dụng bên lõi (khi mà độ lệch tâm tổng hợp lực tác dụng đáy móng khoảng 1/6 chiều rộng móng từ trục trọng tâm móng phân bố phản lực theo phơng ngang phơng đứng đợc xác định nh Hình T- 3.3.1, phản lực nằm ngang lớn p1 phản lực theo phơng đứng lớn q1 có thể ớc lợng cách phân tích giá trị thích hợp hệ số an toàn chống lại áp lực bị động đất sức chịu tải tới hạn vị trí tơng ứng (2) Giả thiết phân bố phản lực Sự phân bố phản lực theo phơng ngang Hình T- 3.3.1 đợc giả thiết hình parabol với điểm mặt - V 10 Hình T- 3.3.1 Khi hợp lực nằm lõi F Hệ số an toàn sức chịu tải theo phơng ngang : (4) Khi tổng hợp lực vị trí đáy móng nằm lõi Nếu tổng hợp lực tác dụng mặt đáy móng không nằm bên lõi phản lực theo phơng thẳng đứng phân bố hình tam giác đợc thể nh hình T 3.3.2 1) Điều cờng độ kéo đặt vị trí đáy móng mặt Trong trờng hợp này, phản lực lớn p1 (kN/m2) mặt trớc đợc lấy từ phơng trình (3.3.8) Giá trị p1 đợc tính từ phơng trình (3.3.8) phải thoả mãn phơng trình (3.3.5) Trong trờng hợp h đợc xác định từ phơng trình (3.3.9) đó: h : Chiều sâu vị trí phản lực theo phơng ngang lớn (m) (Xem Hình T-3.3.2) W : Tĩnh tải móng (kN) e : Khoảng cách lệch tâm (m) Hình T- 3.3.2 Khi hợp lực không nằm lõi Khoảng cách e xác định nh Hình T3.3.2 Nếu đáy móng hình chữ nhật có chiều dài 2a (m) chiều rộng 2b (m), giá trị e đợc tính theo phơng trình (3.3.10) Trong trờng hợp a đáy móng tròn, việc tính toán lấy cách thay móng tròn móng hình chữ nhật với chiều dài 2a chiều rộng 2b đợc xác định từ phơng trình (3.3.11) đó: D : Đờng kính hình tròn (m) Bằng cách này, sức chịu tải theo phơng ngang đợc xác định mặt bên an toàn khoảng 10% Tuy nhiên, qui đổi đợc áp dụng sở đánh giá phù hợp, xem tham khảo 1) (5) Hệ số an toàn Nếu áp dụng phơng pháp tính toán trên, hệ số an toàn thờng lấy 1.5 lớn kết cấu quan trọng, lấy 1.1 trờng hợp khác [Tài liệu tham khảo] 1) Kunio TAKAHASHI, Masatoshi SAWAGUCHI: Experimental study on the lateral resistance of a well Rept Of PHRI, Vol.16, No.4, 1997, pp 3-34 (in Japanese) - V 12 - Chơng Sức chịu tải móng cọc 4.1 Sức chịu tải cho phép dọc trục cọc 4.4.1 Khái quát (Điều 43, Khoản 10 Thông báo) Sức chịu tải cho phép dọc trục cọc đơc tính toán sở sức chịu tải tới hạn cọc đơn chia cho hệ số an toàn nh giá trị tiêu chuẩn Hơn nữa, đợc tính toán thích hợp cách xét đến hệ số sau để mở rộng cần thiết Hệ số an toàn đợc xác định theo đặc điểm công trình đất (1) ứng suất nén cho phép vật liệu cọc (2) Giảm ứng suất cho phép mối nối cọc (3) Giảm ứng suất cho phép hệ số độ mảnh cọc (4) ảnh hởng nhóm cọc (5) Ma sát âm cọc (6) Độ lún cọc [Chú giải] (1) Những điều khoản đa nguyên tắc để đánh giá sức chịu tải dọc trục cọc móng cọc Trớc tiên, xác định sức chịu tải tới hạn cọc đơn, sau chia cho hệ số an toàn để xác định sức chịu tải tiêu chuẩn cho phép dọc trục Tiếp đến, hệ số từ (1) đến (6) nêu đợc tính toán sức chịu tải tiêu chuẩn cho phép dọc trục lấy thấp hơn, cần thiết Kết cuối sức chịu tải cho phép dọc trục cọc đợc dùng để thiết kế móng cọc (2) Các phơng pháp thi công thực xây dựng có ảnh hởng lớn đến sức chịu tải cọc Do đó, trớc bắt đầu thực thi công, cần phải thực đóng cọc thí nghiệm công tác thiết kế đợc khẳng định thông qua nghiên cứu khác Chiều dài cọc biện pháp thi công xác định thông qua kết thí nghiệm (3) Nhóm cọc đợc hiểu tổ hợp cọc sức chịu tải biến dạng cọc có tác động qua lại lẫn 4.1.2 Sức chịu tải cho phép dọc trục tiêu chuẩn Sức chịu tải cho phép dọc trục tiêu chuẩn đợc tính cách chia sức chịu tải dọc trục tới hạn cọc đơn cho giá trị phù hợp hệ số an toàn [Chú giải] Hệ số an toàn đợc sử dụng tính toán sức chịu tải cho phép dọc trục tiêu chuẩn từ sức chịu tải dọc trục tới hạn có xét đến sai khác điều kiện nền, điều kiện cọc, điều kiện tải trọng v.v Hệ số an - V 13 - toàn có giá trị để đảm bảo an toàn cho cọc chống lại phá hoại Khi tính toán sức chịu tải tới hạn dọc trục cọc đơn thí nghiệm chất tải công thức xác định sức chịu tải tĩnh, sức chịu tải dọc trục cho phép tiêu chuẩn lấy giá trị từ sức chịu tải dọc trục tới hạn cọc đơn chia cho hệ số an toàn [Chỉ dẫn kỹ thuật] (1) Bảng T4.1.1 đa nguyên tắc cho giá trị tối thiểu hệ số an toàn Các giá trị dựa nguyên tắc sau: (a) Giá trị tối thiểu 2.5 hệ số an toàn điều kiện bình thờng có nghĩa hệ số an toàn lấy 2.5 chống lại tợng phá hoại đất tới hạn Hệ số an toàn chống lại tợng uốn đất 1.5 đến 2.0 (b) Hệ số an toàn tối thiểu cho trờng hợp động đất lấy thấp điều kiện bình thờng Điều trình động đất xảy tơng đối ngắn thông thờng, cờng độ đất chống lại ảnh hởng tăng tải (2) Sau xảy trình động đất mà biến dạng d đất đợc đề cập giữ nguyên cần phải có thêm nghiên cứu Đối với tính chất động đất, tồn nhiều vấn đề cha rõ Do đó, nghi ngờ liệu cờng độ cao đất trình xảy động đất đợc dùng để thiết kế? Ví dụ, đất sét yếu cờng độ lắc dội Trong trờng hợp phá hoại động đất xảy ra, biết tính hoá lỏng xảy địa tầng đất cát rời, điều giảm đáng kể sức chịu tải cọc Cọc ma sát dễ bị ảnh h ởng trờng hợp Do vậy, hệ số an toàn cọc ma sát trình xảy động đất lấy giá trị lớn so với sức chịu tải cọc cọc ma sát (3) Nếu giá trị hệ số an toàn Bảng T4.1.1 đợc áp dụng, kết cấu cảng bến điều kiện thiết kế bình thờng an toàn Đồi với kết cấu đặc biệt quan trọng liên quan đến ngời, dù cách giá trị lớn hệ số an toàn phải áp dụng Mặt khác, áp dụng giá trị an toàn thấp giá trị tối thiểu sở nghiên cứu đầy đủ đánh giá cách thận trọng Một ví dụ cho trờng hợp tiến hành khảo sát chi tiết đất thí nghiệm tải trọng làm việc cọc đợc tính toán sở phù hợp với kết quan trắc tỉ mỉ kết cấu loại tơng tự vùng lân cận Trong trờng hợp nh vậy, giá trị hệ số an toàn thấp cho phép, với điều kiện đánh giá chuyên gia lĩnh vực địa chất công trình ủng hộ Bảng T 4.1.1 Chỉ dẫn xác định giá trị nhỏ hệ số an toàn Điều kiện bình thờng Trong trình xảy động đất 2,5 Cọc chống 1,5 Cọc ma sát 2,0 4.1.3 Sức chịu tải tới hạn dọc trục cọc đơn Muốn đạt đợc sức chịu tải dọc trục tới hạn cọc đơn cách tiên hành thí nghiệm sức chịu tải trờng Nếu việc thực thí nghiệm sức chịu tải tới hạn dọc trục cọc đơn trờng gặp khó khăn tạm tính theo công thức sức chịu tải không thay đổi [Chú giải] Các phơng pháp dự đoán sức chịu tải giới hạn dọc trục cọc đơn nh sau: (1) Xác định thí nghiệm sức chịu tải (2) Xác định công thức sức chịu tải không đổi (3) Xác định số liệu hành Phơng pháp đáp ứng đợc yêu cầu xác định sức chịu tải dọc trục giới hạn cọc đơn phơng pháp thí nghiệm sức chịu tải dọc trục trờng Đây phơng pháp hợp lý để xác định sức chịu tải cho phép công tác thiết kế Thỉnh thoảng, gặp khó khăn thực thí nghiệm sức chịu tải trớc thiết kế, thời gian thi công bị giới hạn, hạn chế kinh phí Trong trờng hợp nh vậy, cho phép tính công thức xác định sức chịu tải không đổi Thậm chí xác định sức chịu tải giới hạn dọc trục phơng pháp khác với thí nghiệm tải trọng định sức chịu tải cho phép sở này, thí nghiệm sức chịu tải đ ợc thực giai đoạn đầu thi công sức chịu tải cho phép thích hợp đợc chấp thuận để thiết kế đợc xác định 4.1.4 Đánh giá sức chịu tải giới hạn dọc trục thử tải Nếu sức chịu tải giới hạn đợc xác định đờng cong tải trọng - độ lún, giá trị đợc xác định sức chịu tải giới hạn Nếu tải trọng giới hạn không đợc xác định từ đờng cong tải trọng - độ lún, tải trọng phá hoại đợc xác định tải trọng giới hạn đợc tính toán từ tải trọng phá hoại - V 14 - [Chú giải] Thí nghiệm thử tải cọc dạng thử nghiệm qui mô mà xác định đợc sức chịu tải trực tiếp Tuy nhiên, thí nghiệm thử tải, điều kiện chất tải khác với điều kiện thực tế đặc biệt số l ợng cọc thời gian chất tải [Chỉ dẫn kỹ thuật] Mối quan hệ tải trọng tổng độ lún xác định thí nghiệm tải trọng tĩnh đợc sơ đồ nh hình T- 4.1.1 Tải trọng đàn hồi đợc xác định P1 điểm A, mà điểm độ dốc thoải ban đầu trở nên dốc thẳng đứng rõ ràng đờng cong cho thấy có độ cong lớn Tải trọng cuối đợc xác định P2 điểm mà đờng cong tải trọng - độ lún trở thành thẳng đứng Cọc đợc chôn vào lớp cát thờng không đạt đợc tải trọng nh Trong trờng hợp đó, tải trọng cuối lấy P điểm B đờng cong tải trọng - độ lún đột ngột gập xuống phía dới tăng tải nhỏ gây độ lún lớn Độ lún tổng cộng (1) Tải trọng đàn hồi tải trọng giới hạn Tải trọng (2) Tải trọng giới hạn Việc xác định giới hạn thí nghiệm thử tải lúc thực đợc hạn chế khả thiết bị thí nghiệm Trong trờng hợp tải trọng giới hạn lấy 1.2 lần tải trọng đàn hồi đợc xác định từ thí nghiệm tải trọng Việc đánh giá dựa kết nghiên cứu Yamakata Nagai cọc thép số liệu thống kê Kitajima cộng sự1) Nếu độ lún không xảy trình thí nghiệm thử tải, tải trọng giới hạn đợc lấy 1.2 lần tải trọng lớn thí nghiệm Trong trờng hợp khác, cần thiết phải đảm bảo hợp lý tải trọng giới hạn lớn tải trọng giới hạn xác định theo cách Hình T 4.1.1 Tải trọng phá hoại tải trọng giới hạn 4.1.5 Xác định sức chịu tải giới hạn dọc trục công thức không đổi Khi xác định sức chịu tải giới hạn công thức không đổi, điều cần ý điều kiện đất điều kiện cọc, phơng pháp thi công, giới hạn áp dụng công thức [Chỉ dẫn kỹ thuật] (1) Khi sử dụng công thức xác định sức chịu tải, điều cần ý khác ph ơng pháp thi công (a) Cọc đóng búa Phơng trình (4.1.1) đợc sử dụng sức chịu tải giới hạn cọc đóng vào cát búa R = 300 NA +2 N A u P (4.1.1) S đó: Ru : Sức chịu tải giới hạn cọc (kN) Ap : Diện tích chân móng cọc (m2) As Tổng diện tích xung quanh cọc (m2) : N : N- giá trị xung quanh chân cọc N: Giá trị trung bình tổng chiều dài xuyên cọc Giá trị N đợc tính toán theo công thức (4.1.2) - V 15 - N= N 1+ N (4.1.2) đó: N1 : Giá trị N chân cọc N: Giá trị trung bình phạm vi từ chân cọc đến cao độ 4B phía B : Đờng kính chiều rộng cọc (m) Điều cần lu ý xác định sức chịu tải giới hạn cọc chống có giá trị N =50 lớn hơn, từ giá trị N lớn 50 không đáng tin cậy Thêm nữa, khẳng định dù số hạng bên tay phải phơng trình (4.1.1) áp dụng trực tiếp cho cọc loại cứng Phơng trình (4.1.3) sử dụng xác định sức chịu tải cọc đóng sét búa R u = c p A P + ca A S (4.1.3) đó: cp: c a Lực dính kết chân cọc (kN/m2) : Lực dính kết trung bình tổng chiều dài cọc đóng đất (kN/m2) Lực dính kết đợc tính nh sau: ca = c : c 100 kN/m2 ca = 100 kN/m2 : (4.1.4) c 100 kN/m2 đây, cần ý đến tính chất đất điều kiện cọc, giá trị lực dính kết đợc tính toán Điều có vấn đề lý thuyết 2) việc tính lực dính kết cọc từ lực dính kết đất c cờng độ nén không giới hạn (b) Phơng pháp đóng cọc rung động (phơng pháp búa rung) đợc sử dụng ngày nhiều để đóng cọc lực máy đóng cọc ngày tăng năm gần Nguyên tắc phơng pháp khác với phơng pháp đóng cọc loại búa khác chỗ sức chịu tải đợc đánh giá cẩn thận Khi sử dụng phơng pháp này, đất đợc đầm chặt phơng pháp đóng cọc thay cho đóng cọc búa rung loạt đóng cuối cùng, thí nghiệm tải trọng thẳng đứng đợc tiến hành để khẳng định đặc điểm sức chịu tải đợc bàn đến (c) Trong năm gần đây, việc sử dụng phơng pháp lắp đặt cọc không bao gồm đóng cọc búa ngày tăng dự án xây dựng công trình bến công trình cảng ; ví dụ việc lắp dựng cọc phơng pháp đào bên Trong trờng hợp này, đặc tính sức chịu tải cọc đề cập đợc khẳng định thí nghiệm tải trọng thẳng đứng (2) (3) Trờng hợp chân cọc không bịt đầu, diện tích chống cọc thép đợc tính gần với tiết diện Hình T-4.1.2 Trong trờng hợp này, mép cọc đơn diện tích kín đợc lấy nh chu vi cọc Điều dựa nguyên tắc sau Đất vào bên coc thép khoảng cánh thép hình dạng H trình đóng cọc, lực ma sát đất bề mặt cọc thép trở nên cân với sức kháng cọc Sự cân tránh cho đất vào bên có ảnh hởng tơng tự trờng hợp phần cuối hở bị bịt kín Nhng bịt kín hoàn toàn xảy trờng hợp cọc đờng kính lớn Trong trờng hợp nh tỉ Hình T- 4.1.2 Diện tích chống cuối lệ diện tích bịt kín đợc kiểm tra cọc thép Tỷ lệ diện tích bịt kín Tỷ lệ diện tích bịt kín xác định đơn giản đờng kính chiều rộng cọc Nó phụ thuộc vào chiều dài chôn vào đất cọc, tính chất đất nền, phơng pháp hạ cọc Các số liệu trớc cho tỷ lệ diện tích bịt kín 100 % đờng kính cọc thép nhỏ 60 cm cạnh ngắn cọc hình chữ H nhỏ 40 cm Đối với cọc đờng kính lớn bề rộng lớn, có số phơng pháp tính toán lý thuyết kết thí nghiệm phòng Diện tích bịt kín khác phụ thuộc phần lớn tính chất đất phơng pháp hạ cọc Trạng thái bịt kín cọc thực tế phụ thuộc vào chiều sâu chôn ứng suất liên quan Mặc dù khó khăn - V 16 - xác định tỷ lệ tính toán lý thuyết Hiệp hội cọc thép ống đối chiếu mẫu xác định tỷ lệ diện tích bịt kín nh Hình T4.1.3 đây, cọc có đờng kính 1117,6 mm nh nêu tỷ lệ diện tích bịt kín đợc đánh giá số hạng đầu phơng trình (4.1.1) biểu thị sức chịu tải giới hạn trờng hợp bịt kín hoàn toàn Theo hình này, tỷ lệ diện tích bịt kín nằm khoảng từ 30% đến 140% Điều có nghĩa tỷ số đánh giá không đ ờng kính ống thép tỷ lệ chiều sâu chôn đến địa tầng đặt mũi cọc, phân loại đất địa tầng đặt cọc Trong năm gần đây, cọc ống thép đờng kính 1100 mm lớn ngày đợc sử dụng thông dụng Tuy nhiên, số liệu cho tỷ lệ diện tích bịt kín cọc dạng không đợc báo cáo tỷ lệ diện tích bịt kín cọc ống nêu không đợc biết Từ đó, tỷ lệ diện tích bịt kín bị ảnh hởng lắp đặt điều kiện đất địa điểm xây dựng cụ thể, điều chắn phải thông qua thí nghiệm thử tải cọc (4) Sức chịu tải đá mềm Nếu cọc chống vào đá mềm sét cứng, sức chịu tải đợc xác định phơng trình (4.1.1) Nếu cờng độ nén không nở hông q u (kN/m2) đợc xác định mẫu không phá hoại, sức chịu tải sử dụng phơng trình (4.1.5) sau: Ru = quAp (4.1.5) Mặt khác, giá trị qu giảm đến 1/2 1/3 giá trị xác định phụ thuộc vào trình phá vỡ tự nhiên Trong trờng hợp giá trị q u không vợt trị số x 10 kN/m2 Hình T 4.1.3 Tỷ số tải trọng mũi cọc thử tải đến 300 N - Ap Đờng kính 700 mm lớn Đờng kính 650 mm nhỏ Tỷ số chiều dài chôn cọc đến địa tầng chịu lực so với đờng kính cọc Tác dụng bịt kín cọc đầu hở 4.1.6 Đánh giá cờng độ nén vật liệu cọc (Điều 43, Khoản Thông báo) Sức chịu tải cho phép dọc trục cọc không vợt giá trị xác định cách nhân diện tích cắt ngang có hiệu cọc với cờng độ nén vật liệu cọc đợc đề cập đến 4.1.1 Khái quát 4.1.7 Giảm sức chịu tải cọc mối nối (1) Nếu cần thiết phải phân đoạn cọc công tác phân đoạn cọc phải đợc thực điều kiện giám sát thích hợp độ tin cậy mối nối cọc phân đoạn phải đợc khẳng định kiểm tra thích hợp (2) Nếu mối nối có độ tin cậy phù hợp không cần thiết phải giảm sức chịu tải cho phép dọc trục tồn mối nối [Chỉ dẫn kỹ thuật] - V 17 - (1) Nếu cọc phân đoạn đợc dùng mối nối cọc có điểm yếu Do đó, sức chịu tải cho phép dọc trục bị giảm có xét đến ảnh hởng mối nối phải chịu toàn sức chịu tải móng cọc (2) Việc hàn vòng tròn trờng phơng pháp bán tự động nói chung đợc dùng cho đoạn cọc ống thép sử dụng lĩnh vực xây dựng công trình bến cảng Nếu phơng pháp mối nối có độ tin cậy cao đợc áp dụng dới giám sát thích hợp độ tin cậy mối nối đợc khẳng định kiểm tra, không cần thiết phải giảm sức chịu tải cho phép dọc trục (3) Điều khoản cho mối nối tìm 4.5.3 Các mối nối 4.1.8 Giảm sức chịu tải tỷ số độ mảnh Đối với cọc có tỷ lệ lớn chiều dài đờng kính, sức chịu tải cho phép dọc trục cọc giảm tính đến độ xác lắp đặt, ngoại trừ độ an toàn của sức chịu tải đợc xác định thí nghiệm thử tải [Chỉ dẫn kỹ thuật] 1) Điều khoản đợc tính toán thực tế mà độ nghiêng cọc trình lắp đặt làm giảm sức chịu tải chúng Nếu thí nghiệm tải trọng đợc tiến hành cọc móng sức chịu tải tới hạn đợc xác định bao gồm cần thiết giảm sức chịu tải gây độ xác lắp đặt Do đó, trờng hợp giảm tỷ lệ độ mảnh không thiết phải đa vào tính toán 2) Nếu sức chịu tải giảm độ mảnh cọc giá trị sau đợc sử dụng có tính chất tham khảo: (a) Cho cọc cọc thép (b) Cho cọc thép đó: : Hệ số chiết giảm (%) : Chiều dài cọc (m) d : Đờng kính cọc (m) 4.1.9 Sức chịu tải nhóm cọc Nếu tổ hợp cọc đợc tính toán nh nhóm cọc, sức chịu tải nhóm cọc đợc xem nh móng đơn móng sâu tạo thành bề mặt bao quanh cọc xa nhóm cọc [Chỉ dẫn kỹ thuật] Terzaghi Peck cho phá hoại móng nghĩa phá hoại cọc riêng rẽ mà phá hoại nh khối móng đơn 3) 4) Điều dựa nguyên tắc đất cọc bên phần bao nh Hình T4.1.4 làm việc nh khối đơn thống mà khoảng cách cọc nhỏ Sức chịu tải giới hạn nhóm cọc trờng hợp đợc trình bày phơng trình (4.1.8) R qu = q A + s UL d g (4.1.8) đó: R qu : Sức chịu tải nhóm cọc móng khối qui ớc (kN) - V 18 - q d : Sức chịu tải tới hạn đáy móng khối qui ớc (kN/m ) (xem 2.2 Sức chịu tải củamóng cát, 2.3 Sức chịu tải móng sét ) A g : Diện tích đáy móng khối qui ớc (m2) U : Chu vi móng khối qui ớc (m) L s : Chiều dài cọc ngàm đất (m) : Cờng độ cắt trung bình đất liền kề với cọc (kN/m2) Sức chịu tải cho phép cọc đợc thể phơng trình (4.1.9) Ra = { 1 ( R gu ' A g L) } F n (4.1.9) đó: Ra : Sức chịu tải cho phép cọc chống lại phá hoại móng khối qui ớc Dung trọng trung bình toàn móng khối bao gồm cọc đất (kN/m 3) : (Dung trọng trung bình đợc tính toán có kể đến dung trọng ngập nớc (có kể đến lực đẩy nổi) có kể đến dung trọng ớt phía mức nớc ngầm) n : Số lợng cọc nhóm cọc F : Hệ số an toàn (Xem 4.1.2 Sức chịu tải cho phép tiêu chuẩn) Trong trờng hợp đất dính, phơng trình (4.1.9) đợc thay phơng trình (4.1.10), c lực dính kết = (2 : Dung trọng trung bình đất phía mũi cọc ) Ra = {5.7cA g (1 + 0.3 B ) + cUL 2A g L) nF B1 } (4.1.10) đó: B : Chiều dài cạnh ngắn móng khối (m) B1 : Chiều dài cạnh dài móng khối (m) Sức chịu tải cho phép cọc nhóm cọc thờng nhỏ sức chịu tải cho phép cọc đơn sức chịu tải cho phép móng khối qui ớc cho phơng trình (4.1.9) (4.1.10) Giới hạn cao khoảng cách hàng cọc đến tổ hợp lực xác định giống Điều phụ thuộc vào tính chất đất bố trí cọc Lớp yếu - V 19 - Độ lún cố kết Độ lún cố kết Lớp yếu Chu vi U Lực ma sát thành bên âm Lớp yếu Lực ma sát thành bên dơng Chu vi U Địa tầng chịu lực Hình T 4.1.4 Móng cọc Hình C 4.1.1 Ma sát thành bên âm 4.1.10 Tính toán lực ma sát âm Nếu cọc xuyên qua lớp đất mà chịu ảnh hởng cố kết masát âm đợc tính đến tính toán sức chịu tải cho phép dọc trục cọc [Chú giải] Khi cọc xuyên qua lớp sét mềm tới lớp địa tầng chịu lực, lực masát từ lớp yếu mềm tác động hớng lên phía chịu phần tải trọng tác động lên đầu cọc Khi lớp sét cố kết thân cọc đợc đỡ sức chịu tải tầng chịu lực hầu nh không lún, hớng lực ma sát theo hớng ngợc lại nh Hình C-4.1.1 Lực ma sát toàn chu vi xung quanh cọc dừng chống lại tải trọng tác dụng lên đầu cọc, mà thay vào lực tác dụng hớng xuống phía dới tác dụng lên tải trọng chân cọc Lực ma sát hớng xuống phía dới toàn chu vi xung quanh cọc đợc gọi ma sát tiếp xúc âm ma sát âm [Chỉ dẫn kỹ thuật] 1) Mặc dù giá trị thực tế ma sát cha đợc hiểu cách rõ ràng, nhng giá trị lớn xác định từ phơng trình (4.1.11) R nf , max = L f (4.1.11) s đó: R nf , max : Lực ma sát tiếp xúc âm lớn (cho cọc đơn) (kN) : Chu vi xung quanh cọc (Chu vi diện tích kín tr ờng hợp cọc thép có tiết diện chữ H) (m) L2 : Chiều dài cọc lớp đất cố kết (m) f : Cờng độ lực ma sát tiếp xúc lớp cố kết (kN/m2) s 2) Trong trờng hợp trên, f s đất sét đợc lấy qu/2 Nếu lớp cát kẹp lớp sét cố kết, lớp cát nằm lớp sét cố kết, chiều dày lớp cát nằm L Ma sát thành bên lớp cát đợc xét đến để tính toán cho f s Giá trị lớn ma sát âm trờng hợp đợc thể phờng trình (4.1.12) - V 20 - R q L = N L + u c nf , max s2 (4.1.12) đó: L s : Chiều dày lớp cát nằm L2 (m) Lc : Chiều dày lớp sét nằm L2 (m) L s + L c = L2 N s : Giá trị N trung bình lớp cát có chiều dày L s qu : Cờng độ trung bình nén nở hông lớp sét có chiều dày L c (kN/m2) 3) Trong trờng hợp nhóm cọc, ma sát tiếp xúc âm đợc tính toán cách coi làm việc nhóm cọc nh móng đơn sâu Lực ma sát tiếp xúc âm cho cọc đợc tính toán cách chia cho số cọc (Xem hình T 4.1.5) s UH + A g L R nf ,max = (4.1.13) n R nf ,max : Lực ma sát tiếp xúc âm lớn cọc (kN) U : Chu vi nhóm cọc (m) : Cờng độ cắt trung bình đất phạm vi s chiều dài L2 (kN/m2) Hình T 4.1.5 Ma sát tiếp xúc nhóm cọc Ag : Diện tích đáy nhóm cọc (m2) : Dung trọng trung bình đất phạm vi chiều dài L 2(kN/m3) n : Số lợng cọc móng Phơng trình (4.1.11) đến (4.1.13) đa giá trị lớn ma sát tiếp xúc âm Giá trị thực tế phụ thuộc vào trị số lún cố kết tốc độ lún, tính chất từ biến đất sét yếu, tính chất biến dạng tầng chịu lực 4) Khi tính toán sức chịu tải dọc trục cho phép cọc, có vài trờng hợp thay đổi việc đánh giá ảnh hởng lực ma sát tiếp xúc âm Trong phơng pháp, ảnh hởng ma sát tiếp xúc âm đợc xác định cách kiểm tra lực truyền lên mũi cọc vợt hai giá trị tải trọng chịu uốn mũi cọc cờng độ nén uốn tiết diện ngang cọc Điều có nghĩa sức chịu tải cho phép dọc trục điều kiện bình thờng Ra thoã mãn phơng trình (4.1.14) (4.1.15) R R R a 1.2 p nf , max (4.1.14) R a f A R e nf , max (4.1.15) đó: Ra : Sức chịu tải dọc trục cho phép (trong điều kiện bình thờng)(kN) R : Sức chịu tải cuối cọc (giá trị tới hạn) p (kN) R nf , max : Lực ma sát âm tiếp xúc lớn (giá trị thờng nhỏ cọc đơn nhóm cọc) - V 21 - Tầng chịu lực Hình T4.1.6 Sức chịu tải mũi cọc f : Cờng độ nén uốn cọc (kN/m2) A e : Tiết diện ngang có hiệu cọc(m2) Giá trị sức chịu tải tới hạn cọc R p lấy tới 300 NAp phơng trình (4.1.1) Nếu cọc xuyên vào địa tầng chịu lực, lực ma sát tiếp xúc địa tầng chịu lực bao gồm sức chịu tải tới hạn (Xem Hình T 4.1.6) R p = 300 NA p +2 N s1L s1 (4.1.16) đó: Rp : Sức chịu tải mũi cọc (Giá trị tới hạn) (kN) N : Giá trị N mũi cọc Ap : Diện tích muĩ cọc (m2) L s1 = L1 : Chiều dài cọc nằm tầng chịu lực (nền cát) (m) N s1 : Giá trị N trung bình miền L s1 : Chu vi cọc (m) 4.1.11 Tính toán độ lún cọc Sức chịu tải dọc trục cho phép cọc đợc xác định theo cách cho độ lún dự tính đầu cọc không đợc vợt độ lún cho phép đợc xác định kết cấu phần 4.2 Sức kháng nhổ cho phép cọc 4.2.1 Khái quát (Điều 43, Khoản Thông báo) Sức kháng nhổ cho phép tiêu chuẩn cọc đợc tính toán cách xác định sức kháng nhổ cực đại theo phơng pháp thích hợp chia cho hệ số an toàn Các yếu tố đợc dới đợc xét đến cần thiết Trong trờng hợp nh vậy, hệ số an toàn đợc lấy giá trị thích hợp có xét đến tính chất kết cấu cờng độ 1) ứng suất kéo cho phép vật liệu cọc 2) ảnh hởng mối nối cọc 3) Sự tác động nhóm cọc 4) Sự chuyển vị đầu cọc lực nhổ [Chú giải] 4.2.2 Sức kháng nhổ tiêu chuẩn cho phép - V 22 - Trọng lợng tĩnh Dịch chuyển Sức kháng nhổ cho phép tiêu chuẩn cọc đạt đợc cách chia sức kháng kéo lớn cọc đơn cho giá trị thích hợp cuả hệ số an toàn Sau đó, sức kháng kéo cọc đợc xác định sở có kể đến cờng độ vâtj liệu cọc, ảnh hởng mối nối, làm việc nhóm cọc, chuyển vị theo hớng lên đây, Sức kháng kéo lớn có nghĩa giá trị lớn tải trọng kéo đợc Hình C 4.2.1 Trong thí nghiệm kéo cọc, giảm tải chuyển vị hớng lên vợt giới hạn đó, cuối có tĩnh tải cọc lại Cần phải ý đến khác tải trọng lớn tải trọng tới hạn Sức kháng nhổ lớn Sức kháng nhổ Hình C 4.2.1 Sức kháng kéo lớn Sức kháng nhổ tiêu chuẩn cho phép đợc tính cách chia sức bền kháng nhổ lớn cọc đơn cho giá trị thích hợp hệ số an toàn [Chỉ dẫn kỹ thuật] 1) Bảng T-4.2.1 đa dẫn giá trị nhỏ hệ số an toàn tính sức kháng nhổ tiêu chuẩn cho phép theo sức kháng nhổ lớn cọc đơn 2) Giá trị nhỏ hệ số an toàn động đất 2,5 Giá trị đợc thiết lập nhỏ giá trị cho điều kiện bình thờng thời gian chịu tải địa chấn ngắn Khi có nguy hoá lỏng lớp cát động đất, sức kháng nhổ cho phép đợc xác định cách xem xét hoá lỏng Bảng T- 4.2.1 Chỉ dẫn giá trị nhỏ hệ số an toàn (3) Điều kiện bình thờng 3,0 Khi động đất 2,5 Tĩnh tải cọc đợc coi sức kháng nhổ với trọng lợng đất bên Do vậy, tĩnh tải cọc cần chia cho hệ số an toàn, tính sức kháng nhổ tiêu chuẩn cho phép từ sức kháng nhổ lớn theo phơng trình dới hợp lý Tuy nhiên, tĩnh tải cọc tơng đối nhỏ việc cộng thêm tĩnh tải cọc thờng đợc bỏ qua Nếu đờng kính cọc lớn, đất nằm cọc lúc bám lên theo cọc, mà rơi khỏi cọc (a) Khi sức kháng nhổ lớn đợc tính thí nghiệm kéo R =W + at p R W ut1 p F (4.2.1) (b) Khi sức kháng nhổ lớn đợc tính phơng trình chịu tải tĩnh R R =W + ut at p F (4.2.2) đó: R at : sức kháng nhổ tiêu chuẩn cho phép cọc (kN) W p : tĩnh tải cọc (trừ sức nổi) (kN) R ut1 : sức kháng nhổ lớn cọc (từ thí nghiệm sức kéo)(kN) R ut : sức kháng nhổ lớn cọc (từ công thức sức chịu tải tĩnh) F : hệ số an toàn 4) Giảm hệ số an toàn Nếu bao gồm đất cát chất lợng cao đợc đầm chặt tốt sức chịu tải đợc tính toán với độ xác đáng tin cậy sở liệu xác thực nh kết khảo sát đất thí nghiệm sức kéo xác nh dự đoán qua phơng pháp phân tích đáng tin cậy, giá trị hệ số an toàn giảm xuống 4.2.3 Sức kháng nhổ lớn cọc đơn Sức kháng nhổ lớn cọc đơn đạt đợc sở kết thí nghiệm kháng nhổ [Chú giải] Không giống nh sức chịu tải dọc trục, có it liệu so sánh đ ợc sức kháng nhổ, đánh giá gián tiếp dẫn đến vài rủi ro Do thí nghiệm kháng nhổ nên đợc thực để tính đợc sức bền kháng nhổ lớn cọc đơn Tuy nhiên trờng hợp đất dính tơng đối mềm, ma sát bề mặt đóng cọc đợc xem xét gần nh tơng tự nhổ cọc Do vậy, sức kháng nhổ lớn đợc định lợng từ kết thí nghiệm tải trọng (hớng đẩy) phơng trình xác định sức chịu tải tĩnh [Chỉ dẫn kỹ thuật] 1) Dự tính sức kháng nhổ lớn công thức sức chịu tải tĩnh theo hớng dẫn đợc đa phần 4.1.5 Đánh giá sức chịu tải tới hạn dọc trục công thức sức chịu tải - V 23 - tĩnh Trong trờng hợp này, sức chịu tải mũi cọc số hạng phơng trình (4.1.1) (4.1.3) nên bỏ qua Do đó, cọc đóng búa, nên sử dụng phơng trình sau: (a) Đất cát R ut = N A S (4.2.3) (b) Đất sét R ut = c a As (4.2.4) R ut : sức kháng nhổ lớn cọc (kN) N : giá trị N trung bình cho tổng chiều dài chôn cọc A s : tổng diện tích xung quanh cọc (m2) c a : độ dính bám trung bình tổng chiều dài chôn cọc (kN/m 2) (xem 4.1.5 Đánh giá sức chịu tải tới hạn dọc trục công thức sức chịu tải tĩnh) 2) Phơng trình Terzaghi đợc sử dụng nh công thức sức chịu tải tĩnh để tính sức kháng nhổ lớn cọc, xem phơng trình (4.2.5) Trong trờng hợp này, giá trị đợc tính từ phơng trình (4.2.3) (4.2.4) đợc so sánh với giá trị tính từ phơng trình Terzaghi nhằm đạt đợc giá trị thích hợp R ut = R f = Lf (c f s= (4.2.5) s + K s q i )i (4.2.6) L R ut : Sức kháng nhổ lớn cọc (kN) Rf L fs c Ks qi i : Lực ma sát thành bên cọc (kN) : Chu vi cọc (m) : Chiều dài chôn cọc (m) : Cờng độ ma sát thành bên trung bình (kN/m2) : Lực dính kết đất cọc lớp thứ i (kN/m2) : Hệ số áp lực ngang đất tác động lên cọc : áp lực nén có hiệu trung bình lớp đất thứ i (kN/m2) : Hệ số ma sát cọc đất : độ dày lớp đất thứ i (m) c , xem 4.1.5 Đánh giá sức chịu tải tới hạn dọc trục công thức sức a chịu tải tĩnh Giá trị hệ số áp lực ngang đất K trờng hợp kháng nhổ đợc coi nhỏ s Đối với giá trị trờng hợp chịu tải Thông thờng giá trị từ 0,,3 đến 0,7 (gần với hệ số áp lực đất trạng thái nghỉ ) thờng đợc sử dụng 4.2.4 Kiểm tra ứng suất căng vật liệu cọc (Điều 43, Khoản Thông báo) Sức kháng nhổ cho phép cọc không vợt giá trị đợc tính cách nhân ứng suất kéo cho phép vật liệu cọc với diện tích mặt cắt ngang cọc 4.2.5 Các điều kiện cần xem xét để xác định sức bền kháng nhổ cho phép cọc Khi tính sức bền kháng nhổ cho phép cọc, phải ý đến điều kiện sau: 1) Trong trờng hợp cọc ghép, sức bền kháng nhổ cọc dới điểm nối đợc bỏ qua Tuy nhiên, điểm nối chất lợng cao đợc lắp vào cọc thép, sức kháng - V 24 - nhổ cọc thấp đợc xem xét khoảng cờng độ kéo cho phép mối nối, sau khẳng định độ tin cậy mối nối 2) Trong trờng hợp nhóm cọc, sức kháng nhổ đợc tính nh móng khối đơn với bề mặt bao quanh cọc phía nhóm cọc 3) Khi xác định sức bền kháng nhổ cho phép cọc, trị số chuyển vị cho phép hớng lên phía đầu cọc kết cấu phần tham gia đ ợc xem xét 4.3 Sức chịu tải ngang cho phép cọc 4.3.1 Khái quát Sức chịu tải ngang cho phép cọc đơn đợc xác định thích hợp sở xét làm việc cọc phải chịu lực ngang [Chú giải] (1) Đối với sức chịu tải dọc trục, giá trị tiêu chuẩn sức chịu tải cho phép đ ợc tính cách chia sức chịu tải tới hạn cho hệ số an toàn Nhng sức chịu tải ngang, giá trị cho phép đợc tính trực tiếp từ làm việc cọc mà không nhắc đến sức chịu tải tới hạn (2) Sức chịu tải ngang cho phép cọc đợc xác định để thoả mãn hai điều kiện sau: (a) ứng suất uốn tăng lên không đợc vợt ứng suất uốn cho phép vật liệu cọc (b) Sự chuyển vị đầu cọc (chuyển vị ngang) không đợc vợt chuyển vị cho phép kết cấu phần [Chỉ dẫn kỹ thuật] 1) Chiều sâu chôn cọc Chiều dài phần cọc chôn đất chịu sức kháng có hiệu chống lại ngoại lực đợc gọi chiều dài có hiệu Cọc đợc gọi cọc dài chiều sâu chôn cọc dài chiều dài có hiệu Các cọc đợc gọi cọc ngắn chiều sâu chôn cọc ngắn chiều dài ảnh hởng 2) Cọc chịu lực ngang Sức kháng cọc chịu lực ngang (ngoại lực theo phơng nằm ngang gần nh ngang) đợc gọi sức kháng theo phơng nằm ngang Nó đợc chia thành ba dạng nh Hình T- 4.3.1 5) (a) Khi cọc đứng chịu lực ngang Khi ngoại lực nằm ngang tác động vào cọc đứng, có sức kháng theo phơng nằm ngang xuất hiện, sức kháng dọc trục Đây dạng đơn giản sức kháng theo phơng nằm ngang, đợc gọi sức kháng theo phơng nằm ngang cọc theo nghĩa hẹp (b) Khi cọc nghiêng chịu lực ngang Trong trờng hợp này, phần ngoại lực đợc chống đỡ sức kháng dọc trục Hệ số tải trọng sức kháng ngang dọc trục gần nh hoàn toàn đợc xác định góc nghiêng cọc Do vậy, sức chịu tải đuợc chia thành sức kháng ngang sức kháng dọc trục đợc tính riêng rẽ (c) Khi cọc chụm đôi chịu lực ngang Cọc chụm đôi hệ cọc bao gồm hai hay nhiều cọc có hớng dọc trục khác đợc kết hợp lại Dạng đơn giản cọc chụm đôi đợc biểu diễn hình T- 4.3.1 (c) Trong trờng hợp này, hầu hết ngoại lực có sức kháng dọc trục cọc chụm đôi nghiêng Do chiều dài tự cọc mà dài sức kháng ngang thờng đợc bỏ qua tính sức chịu tải Thay vào đó, sức chịu tải dọc trục riêng cọc đợc tính toán Với cọc chụm đôi, khó tính chuyển vị đầu cọc Một số phơng pháp lỗi thời, nhng phơng pháp số phù hợp để ứng dụng tính toán chuyển vị đầu cọc (4.3.6 Sức chịu tải ngang cọc chụm đôi [Chỉ dẫn kỹ thuật]) Tuy nhiên, chuyển vị cọc chụm đôi nhỏ nhiều so với cọc đơn, nên chuyển vị trở thành vấn đề khó giải - V 25 - (a) Khi cọc đứng chịu lực ngang (b) Khi cọc nghiêng chịu lực ngang Hình T- 4.3.1 Cọc chịu lực ngang - V 26 - c) Khi cọc đôi chịu lực ngang [...]... sử dụng phơng trình (4.1 .5) sau: Ru = 5 quAp (4.1 .5) Mặt khác, giá trị của qu sẽ giảm đến 1/2 hoặc 1/3 của giá trị xác định phụ thuộc vào quá trình phá vỡ nền tự nhiên Trong bất kỳ trờng hợp nào thì giá trị của q u cũng sẽ không vợt quá trị số 2 x 10 4 kN/m2 Hình T 4.1.3 Tỷ số tải trọng mũi cọc trong thử tải đến 300 N - Ap Đờng kính ngoài 700 mm hoặc lớn hơn Đờng kính ngoài 650 mm hoặc nhỏ hơn Tỷ số... trị N đợc tính toán theo công thức (4.1.2) - V 15 - N= N 1+ N 2 (4.1.2) 2 trong đó: N1 : Giá trị N tại chân cọc N: Giá trị trung bình trong phạm vi từ chân cọc đến cao độ 4B phía trên B : Đờng kính hoặc chiều rộng của cọc (m) Điều cần lu ý ở đây là xác định sức chịu tải giới hạn của cọc chống trên nền có giá trị N =50 hoặc lớn hơn, từ giá trị N lớn hơn 50 có thể không đáng tin cậy Thêm nữa, vẫn có thể... tắc cho giá trị tối thiểu của hệ số an toàn Các giá trị dựa trên các nguyên tắc sau: (a) Giá trị tối thiểu 2 .5 của hệ số an toàn ở điều kiện bình thờng có nghĩa là hệ số an toàn lấy là 2 .5 chống lại hiện tợng phá hoại đất nền tới hạn Hệ số an toàn chống lại hiện tợng uốn của đất nền sẽ là 1 .5 đến 2.0 (b) Hệ số an toàn tối thiểu cho trờng hợp động đất có thể lấy thấp hơn đối với điều kiện bình thờng... các đánh giá của chuyên gia trong lĩnh vực địa chất công trình đều ủng hộ Bảng T 4.1.1 Chỉ dẫn xác định giá trị nhỏ nhất của hệ số an toàn Điều kiện bình thờng Trong quá trình xảy ra động đất 2 ,5 Cọc chống 1 ,5 Cọc ma sát 2,0 4.1.3 Sức chịu tải tới hạn dọc trục của cọc đơn Muốn đạt đợc sức chịu tải dọc trục tới hạn của cọc đơn bằng cách tiên hành thí nghiệm sức chịu tải ngay tại hiện trờng Nếu việc thực... tải theo phơng ngang sẽ đợc xác định tại mặt bên an toàn hơn khoảng 10% Tuy nhiên, sự qui đổi này sẽ đợc áp dụng trên cơ sở đánh giá phù hợp, xem tham khảo 1) (5) Hệ số an toàn Nếu áp dụng phơng pháp tính toán trên, hệ số an toàn thờng lấy 1 .5 hoặc lớn hơn đối với các kết cấu quan trọng, và lấy 1.1 đối với các trờng hợp khác [Tài liệu tham khảo] 1) Kunio TAKAHASHI, Masatoshi SAWAGUCHI: Experimental... phơng trình (3.3.4) tơng ứng Nếu kiểm tra sức chịu tải theo phơng ngang của móng sâu, các giá trị p1 và q1 đợc lấy tử các phơng trình (3.3.3) và (3.3.4) phải thoả mãn phơng trình (3.3 .5) và (3.3.6) tơng ứng 1 pp p1 F (3.3 .5) q1 qa (3.3.6) trong đó: : Chiều sâu chôn móng (m) 2b : Chiều rộng lớn nhất (vuông góc lực ngang) 2a : Chiều dài lớn nhất A : Diện tích đáy móng (m2) P0 : Lực ngang tác dụng lên... Lực ma sát tiếp xúc âm cho một cọc đợc tính toán bằng cách chia cho số cọc (Xem hình T 4.1 .5) s UH + A g L 2 R nf ,max = (4.1.13) n trong đó R nf ,max : Lực ma sát tiếp xúc âm lớn nhất trên một cọc (kN) U : Chu vi của nhóm cọc (m) : Cờng độ cắt trung bình của đất trong phạm vi s chiều dài L2 (kN/m2) Hình T 4.1 .5 Ma sát tiếp xúc của nhóm cọc Ag : Diện tích đáy của nhóm cọc (m2) : Dung trọng trung bình... cờng độ nén khi uốn của tiết diện ngang của cọc Điều đó có nghĩa là sức chịu tải cho phép dọc trục trong điều kiện bình thờng Ra sẽ thoã mãn phơng trình (4.1.14) và (4.1. 15) 1 R R R a 1.2 p nf , max (4.1.14) R a f A R e nf , max (4.1. 15) trong đó: Ra : Sức chịu tải dọc trục cho phép (trong điều kiện bình thờng)(kN) R : Sức chịu tải cuối cùng của cọc (giá trị tới hạn) p (kN) R nf , max : Lực ma sát âm... số an toàn khi động đất là 2 ,5 Giá trị này đợc thiết lập nhỏ hơn giá trị cho các điều kiện bình thờng vì thời gian chịu tải địa chấn là rất ngắn Khi có nguy cơ hoá lỏng lớp cát trong khi động đất, sức kháng nhổ cho phép sẽ đợc xác định bằng cách xem xét sự hoá lỏng Bảng T- 4.2.1 Chỉ dẫn về các giá trị nhỏ nhất của hệ số an toàn (3) Điều kiện bình thờng 3,0 Khi động đất 2 ,5 Tĩnh tải của cọc luôn đợc... quanh của cọc (m2) c a : độ dính bám trung bình của tổng chiều dài chôn cọc (kN/m 2) (xem 4.1 .5 Đánh giá sức chịu tải tới hạn dọc trục bằng các công thức sức chịu tải tĩnh) 2) Phơng trình Terzaghi đôi khi đợc sử dụng nh là một công thức sức chịu tải tĩnh để tính sức kháng nhổ lớn nhất của cọc, xem phơng trình (4.2 .5) Trong trờng hợp này, các giá trị đợc tính ra từ các phơng trình (4.2.3) và (4.2.4) sẽ đợc