Thiết kế văn phòng cho thuê nguyễn thị minh khai quận 1 TP HCM

Trang 1

Chuong 10 Anh hưởng ma sát âm sức chịu tải của cọc GVHD: PGS.TS.Võ Phán

Chương 10

ANH HUONG CUA MA SAT AM DEN SUC CHIU TAI CUA COC

Trang 2

Ở khu vực đồng bằng sông Cửu Long nói chung và TP.Hồ Chí Minh nói riêng việc xây dựng công trình nền đất tốt thì tất cả các tính toán, thiết kế móng cho công trình thì không cần quan tâm nhiều nhưng thực tế, đa phần các khu vực trên nằm trên nền đất yếu thì vẫn đề thiết kế móng cho công trình cân quan tâm và lưu ý đên rât nhiêu vân đê phát sinh

Hình 10.0 Phân bố đất ở TP.HCM và khu vực lân cận

Cụ thê trong bài luận văn của em thì công trình văn phòng cho thuê Nguyễn Thị Minh khai ở Quận 1 thuộc khu vực đất tốt, thuận cho việc xây dựng Nhưng nếu công trình này năm ở khu vực đất

yếu, không thuận lợi cho việc xây dựng như ở Quận 2 , Quận 4,Quận 7 , Nhà Bè thì khi thiết kế

móng cho công trình thì ta cần lưu ý những gì ? Mà một điều chắc chắn trong tương lai TP.HCM sẽ phát triển mở rộng ở các khu vực này Khi đó các khu đô thị mới ,khu dân cư mới, khu cụm công

nghiệp .sẽ được hình thành mà để xây dựng các công trình trên thi rất có thé ta cần phải san lắp

mặt bằng, hạ mực nước ngầm hay xây chen với công trình cũ .thì vấn đề gì cần quan tâm ở đây 9 Trong phạm vi chuyên đề này em chỉ lưu ý đến vấn đề khi san lấp đất trên nền đất yếu đề đạt cao độ của công trình hay cao độ quy hoạch và giải pháp móng cọc BTCT cho các công trình trên thì rất có khả năng xây ra hiện tượng ma sát âm ảnh hưởng đến sức chịu tải của cọc.Hiện tượng này làm giảm sức chịu tải tức thời của cọc và làm tăng tải trọng tác dụng vào cọc có thể gây mất ôn định cho công trình

Trang 3

10 Tổng quan về hiện tượng ma sát âm

10.1 Hiện tượng ma sát âm là gì :

Đối với công trình có sử dụng móng cọc, khi cọc đóng vào trong tầng đất nền có quá trình cố

kết chưa hoàn toàn thì tốc độ lún của đất nền dưới công trình nhanh hơn tốc độ lún của cọc theo

chiều đi xuống, 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 ˆ âm Q A 4 B Á) “=“==~-"“” "JZ~====~= ° hy Dat dap MNN AW "“=====“” J nee p | D e 4h Masat 4m *s ay WY 1 h Dat yeu a H E VW F Ma sat đương “iL it Đất tốt fa,

Trang 4

,N SPC SEE ÔN EPR PE IIR IÊN OO II PRE LIE LE PAR ADE "đất vệ kết chưa bhàn toàn Q Me ees Mũ EU : wt: Tế Ae te tae 07772 Ôn 22/24/2777 EOS LEG LE Hình 10.3 ma sát âm có lớp đất mới đắp xảy ra cô kết do trọng lượng bản thân ` AM VĂN VAN APE IRL VAN PE VAN CÔNG CÔNG CAN IRE PIT PAL [ đất cề kết clnfahdản toàn `

Hình 10.4 ma sát âm khi lớp sét xốp cô kết do thoát nước hoặc có thêm lớp đất đắp mới * Qua những hình minh họa trên ta có thấy ma sát âm có thể xuất hiện trong một phần

đoạn của thân cọc hay toàn bộ thân cọc, nó phụ thuộc vào chiều dày của lớp đất yếu chưa có kết và tốc độ lún của đất

Lực ma sát âm này tỷ lệ với áp lực ngang của đất tác động lên cọc

s* Hiện tượng ma sát âm sẽ cham đứt khi độ lún của đất nền chấm đứt khi đó lực ma sát

âm chuyên thành lực ma sát đương

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

Trang 5

s* Khi tác động các tải lên công trình sẽ gây độ lún của cọc và giảm độ dịch chuyển

tương đối giữa đất và cọc (đồng nghĩa giảm ma sát âm), ít nhất ở phần trên và nhiều

hơn ở đoạn dưới, như vậy những tác động ma sát âm có nhiều ở khu vực gần đầu cọc * Chúng ta thấy nếu ma sát âm tác dụng trên toàn thân cọc thì rất nguy hiểm vì sức chịu

tải của cọc không những không kê đến sức chịu tải do ma sát hông của đất và cọc bị ma sát âm kéo xuống Lúc này:

+ Nếu mũi cọc căm vào lớp đất tốt thì sức chịu tải của cọc chủ yếu là sức chịu mũi

+ Nếu mũi cọc căm vào lớp yếu (cọc treo) thì cọc có thể bị kéo bị tuột đài móng 10.2 Nguyên nhân gây ra ma sát ầm

10.2.1 Theo tiêu chuẩn TCVN 205-1998:

Hiện tượng ma sát âm được xét đến trong các trường hợp sau:

s%* Sự có 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

Khi mực nước ngầm hạ thấp làm cho ứng suất có hiệu trong đất tăng, dẫn đến tăng

nhanh tốc độ có kết của nền đất

Nền công trình được đôn cao với chiều dày lớn hơn l m trên đất yếu Phụ tải trên nền với tải trọng 2T/mÝ trở lên

** Sự giảm thể tích do chất hữu cơ trong đất bị phân hủy

10.2.2 Phân tích các nguyên nhân thường gặp và một số hình ảnh về hiện tượng ma sát âm 10.2.2.1Khi nền công trình được đôn cao :

Khi công trình được đôn cao gây ra tải trọng phụ tác dụng xuống lớp đất phía dưới làm xây ra hiện tượng cô kết cho lớp nền bên đưới hoặc chính bản thân lớp nền đắp dưới tác dụng của trọng lượng bản thân cũng xảy ra quá trình cỗ kết Ta có thể xem xét cụ thê trong các trường hợp sau:

* Trường hợp I : Khi có một lớp đất sét đắp phía trên một tầng đất dạng hạt (Ji 70.5)mà cọc sẽ xuyên qua nó tầng đất sẽ có kết dần dần quá trình cố kết này sẽ sinh ra một lực ma sát âm tác dụng vào cọc trong suôt quá trình cô kết

Trang 6

Lớp sét đặp

Nà

` Lếp cát ˆ

Hinh 10.5 ma sat dm co thé xuat hién khi cé1 tang lop sét đắp

%% Trường hợp 2 : khi cé mét tang dat dang hat , đắp ở phía trên một tầng sét yếu, nó sẽ gây ra quá trình cỗ kết trong tầng đất sét và tạo ra một lực ma sát âm tác dụng vào cọc hộ _ Lớp cát đấp nà NM N - — Lớp đất tốt

Hình 10.6 ma sát âm có thể xuất hiện khi có lớp cát đắp

%% Trường hợp 3 : khi có một tầng đất dính đắp trên một tầng đất sét yếu , nó sẽ gây ra quá trình cỗ kết trong ca tang dat dap và tầng sét yếu tạo ra lực ma sát âm tác dụng vào cọc

Trang 7

Hình 10.6 ma sát âm có thể xuất hiện khi có lớp sét đắpvà lớp sét yếu

Trong trường hợp các cọc tựa trên nền đất cứng và có tồn tại tải trọng bề mặt, ta có thể xét các trường hợp như sau:

Trang 8

* Trường hợp 5 : đối với tầng sét yếu khuynh hướng xảy ra biến dạng lún có thê rất nhỏ nêu như nêu như không chịu tác động của tải bê mặt | LHỊ ry SESIERIIED Lop da tat

Hình 10.8 ma sát âm có thê xuất hiện khi có táng sét yêu và chịu tải bê mặt s* Trường hợp 6 : đôi với đât đắp thi chac chăn nó sẽ lún theo thời gian cộng với việc có tải

trọng bề mặt thì quá trình lún sẽ nhanh hơn

Trang 9

10.2.2.2 Cọc đóng trên nền chưa kết thúc cố kết:

Trong thực tế một tình huống thường gặp trong thiết kế cầu đường nơi mà lực ma sát âm có thê xây ra.Các cọc đã được thi công xong trong nền đất chưa kết thúc có kết, mỗ cầu đã được xây dựng và nền đất đã được đắp.Độ lún của nền đất dọc thân cọc rất khó có thể để loại bỏ, vì vậy lực ma sát âm thường xảy ra,thậm chí còn có khuynh hướng tạo ra chuyền vị ngang của mồ cầu nhưng sự dịch chuyên này có thể giảm bằng việc lựa chọn một giải pháp móng hợp lý

Ma sát âm chỉ xảy ra ở một bên cọc do phần đường vào cầu có lớp đất đắp cao làm cho lớp đất bên đưới bị lún còn lớp đất bên kia sông không bị lún do tải trọng ngoải nên cọc không ảnh hưởng ma sát âm Vì vậy một bên cọc chịu ma sát âm còn bên kia chịu ma sát dương

Phân đường vào câu nhip cau —e TE, chrong ‘i || i ‡ E „dương F „dương f tl Tang dat tat Hình 10.10: Hién twong ma sat dm do viéc déng coc mé cau vao lép dat yếu chưa kết thúc cô kết 10.2.2.3 Khi hạ mực nước ngầm :

Đề hiểu hơn phần này ta xét ví đụ đơn giản sau:

Móng công trình đặt trên lớp đấp đắp như hình vẽ.Ban đầu mực nước ngầm tại mặt đất, xét điểm A ở độ sâu 10m.ứng suất tại điểm A là 100 KN/m”.Khi mực nước ngầm hạ xuống 5 m thì ứng suất tại

điểm A sẽ là 150 KN/nỶ Ta thấy khi hạ mực nước ngầm thì ứng suất tại A sẽ tăng lên =>tốc độ

Trang 10

lún của lớp đất đắp tăng lên => 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 tại điểm ¿ ng a EE y= 10x( 20-10) =100 KN “Sa S004 el -150 KN Lép dat tét ớp đất tô V V Lớp đất tốt VNI 4U Ỷ Ỹ Hiện tượng này được giải thích như sau: khi hạ nước nước ngầm thì + Phần áp lực nước lỗ rỗng giảm

+ Phần áp lực có hiệu thăng đứng lên các hạt rắn của đất tăng

Dẫn đến làm đây nhanh tốc độ lún cô kết của nền đất tốc độ lún của đất xung quanh cọc vượt quá

coc coc coc

Hình 10.11 Hiện tượng xuất hiện ma sát âm trên cọc công trình cũ do việc hạ MNN khi thi công công trình mới bên cạnh

Trang 11

Chuong 10 Anh hưởng ma sát âm sức chịu tải của cọc GVHD: PGS.TS.V6 Phan

10.2.2.4 Phụ tải của nền gần móng công trình (móng cọc):

Việc xây chen các công trình mới cạnh công trình cũ hay đặt phụ tải lên nên gan mong sé lam gia tăng độ lún của đât nên, từ đó có thê dân đên tạo ra lực ma sát âm tác dụng vào cọc a ( /T) L Ay 2 j if / = = ll Pa WW Yeo pA Th a Pht app itt =o ono pA A po oon ne a Re ee A - oy 1.Công trình cũ trên mong coc 2 Céng trinh mdi trén móng bè 3.Đắt yếu 4.Dat chat Hinh 10.11 sve xuat hién ma sat am lén cac coc của công trình cũ khi có công trình mới xây chen bén canh

Trang 12

10.2.2.5 Dâng mực nước ngầm (nở):

Đối với đất trương nở mạnh :

+ Nếu đất đó chưa bảo hòa nước (mực nước ngầm thấp): thì nó có sức chịu tải lớn và Mođun biến dạng lớn => độ lún của đất nền ít nhưng khi MNN dâng cao thì làm cho đất đó bão hòa => dẫn

đến độ lớn của Mođun biến dạng và sức chịu tải giảm đáng kể ,kết quả làm cho tốc độ lún tăng

tốc độ lún nay co thé lớn hơn độ lún của cọc => có thể gây ra ma sát âm 10.3 Các yếu tố ảnh hướng đến hiện tượng ma sát âm

Trị số của lực ma sát âm phụ thuộc vào các yếu tố:

s%* Loại cọc, chiều dải cọc, phương pháp hạ cọc , mặt cắt ngang của cọc, bề mặt tiếp xúc giữa cọc và đất nền, sự co ngăn đàn hồi của cọc

* Đặc tính cơ lý của đất, chiều dày lớp đất yếu, tính chương nở của đất $% Tải trọng chất tải (chiều cao đắp nền, phụ tải)

Thời gian chất tải cho đến khi xây dựng công trình

s%* Độ lún của nền đất sau khi đóng cọc, độ lún của móng cọc Quy luật phân bố ma sát âm trên cọc

Có

Trị số của ma sát âm có liên quan tới sự có kết của đất , phụ thuộc trực tiếp vào Ứng suất có 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 cô kết

10.4 Ảnh hưởng của ma sát âm đến nền móng công trình

Khi cọc ở trong đất thì sức chịu tải của cọc được thể hiện qua thành phần ma sát đương xung quanh cọc và sức kháng mũi cọc Khi cọc bị ảnh hưởng ma sát âm thì sức chịu tải giảm do nó phải gánh chịu một lực kéo xuống mà thường gọi là lực ma sát âm

Ngoài ra, đo quá trình cố kết của lớp đất, đã gây nên khe hở giữa đài cọc lớp đất dưới đài, giữa

cọc và lớp đất xung quanh cọc, từ đó gây tăng thêm ứng lực phụ tác dụng lên móng cọc 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

Một vài cuộc thử nghiệm trong thực tế:

Năm 1972 Fellenius đã đo quá trình phát triển lực ma sát âm của 2 cọc bê tông cốt thép được

đóng qua lớp đất sét mềm déo day 40m và lớp cát dày 15m cho thấy : sự cố kết lại của lớp đất

Trang 13

sét mềm bị xáo trộn do đóng cọc đã tạo ra lực kéo xuống 300KN trong thời gian 6 tháng và 16 tháng sau khi đóng cọc thì mỗi cọc chịu lực kéo xuống là 440 KN

Johanessen va Bjerrum đã theo dõi sự phát triển hiện tượng ma sát âm trên cọc thép xuyên qua

lớp đất sét dày 53 m 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 1500 KN ở mũi cọc.Ứng suất ở mũi cọc ước tính đạt đến 190 KN/m và có khả năng xuyên thủng lớp đá

10.5 Các biện pháp làm giảm ảnh hưởng của ma sát âm

Từ các phân tích trên về sự hình thành và tác động của ma sát âm ta có thể sử dụng hai nhóm phương pháp xử lý sau:

% Nhóm 1: Làm giảm tối đa độ lún còn lại của đất nền trước khi thi công cọc, điều này có thể thực hiện được bằng các biện pháp xử lý nên đất yếu như gia tải trước với các

biện pháp tăng nhanh quá trình cố kết thoát nước thẳng đứng như giếng cát, bấc

thấm

Ưu điểm của các biện pháp này là có thể áp dụng cho cả cọc đóng và cọc khoan nhồi tuy nhiên cần thời gian thi công lâu và mặt bằng lớn (nếu có đắp tải)

% Nhóm 2 : Làm giảm sự bám dính của cọc với đất nền trong đoạn coc sẽ phải chịu ma sát âm bằng cách tạo lớp phủ Bitumen (nhựa đường )xung quanh cọc

Tạo lớp phủ mặt ngoài để ngăn ngừa tiếp xúc trực tiếp giữa cọc và đất xung quanh cọc làm giảm ma sát thành bên giữa cọc và lớp đất nền xung quanh cọc.Bitumen thường được sử đụng vì đặc tính đẻo nhớt của nó, ứng xử như vật liệu rắn đài hồi đưới tác động tải tức thời (đóng cọc)và như chất lỏng

nhớt với sức chống cắt nhỏ khi tốc độ di chuyền thấp

Theo kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của lớp phủ bitumen làm giảm ma sát âm trong cọc của Brons (1969), kết quá nghiên cứu cho thấy lực ma sát âm giảm khoảng 90% so với trường hợp ta dùng Theo kết quả nghiên cứu của Bjerrum (1969) đối với cọc dùng lớp phủ Bitumen và dùng bùn bentonite để bảo vệ khi hạ cọc thì lực kéo xuống giảm 92% Trong trường hợp cọc dùng bùn bentonite để giữ ôn định thì lực kéo giám 15% ,như vậy lớp phủ bitumen có tác dụng làm giảm lực kéo là 75% Tuy nhiên, nếu không có bùn betonite khi hạ cọc thì tác dụng của bitumen chỉ 30% mà thôi ,do lớp phủ bitumen bị phá hỏng trong quá trình hạ cọc Do vậy chiều dày lớp phủ bitumen nên vào khoảng 4-5 mm để ngăn ngừa cho trường hợp bị xước khi hạ cọc

Trang 14

10.6 Sơ sở lý thuyết tính xác định sức chịu tải của cọc

10.6.1 Xác định sức chịu tải của cọc khi chưa xét ma sát âm : Đã trình bày trong chương 6 phần thiết kế móng cọc BTCT

10.6.2 Xác định sức chịu tải của cọc khi xét đến ma sát âm

¢ GO phần này ta giới hạn thiết kế móng cọc BTCT có xét đến hiện tượng ma sát âm.ta vẫn tính tương tự như trường hợp cọc không bị ảnh hưởng ma sát âm nhưng lúc này ma sắt thành bên lại giảm do có đoạn cọc chịu ảnh hưởng ma sát âm có chiều ngược lại với phần cọc bên dưới trục trung hòa chịu ma sát dương

10.6.2.1 Xác định vùng ảnh hưởng của ma sát ầm :

Dựa vào tương quan giữa độ lún của đất nền xung quanh cọc và độ lún của cọc ta xác định được vị trí mặt phẳng trung hòa mà tại đó chuyển vị đứng của đất nền và của cọc bằng nhau.từ đó xác định chiều sâu vùng ảnh hưởng của ma sát âm Z„;

Trong trường hợp đơn giản , xem chuyển dịch của đất nền và chuyển dị của cọc là tuyến tính thi có thể xác định chiều sâu vùng ảnh hưởng ma sát âm theo công thức sau: = (1 5 10-1 Zy = 1-"2)xH (10-1) Trong do : Sa : độ lún của cọc đơn S :d6 lún Ôn định của nền

H : chiều dày lớp đất yếu

Chiều dài đoạn cọc chịu ảnh hưởng ma sát âm (L„ ) được tính theo công thức :

Lar = Zne - Zaiu coc (10-2)

Trong đó :

Z„: : chiều sâu vùng ảnh hưởng ma sát âm Zđàu cọc : độ sâu đầu cọc

10.6.2 2 Sức chịu tải của cọc khi có xét đến ma sát âm

Qu nf = Qs ne + Qp (10 —3)

Trong do :

Q; „: : Thành phần ma sát thành bên ( ma sát âm hoặc dương)

Q; uy =A;f£=U Dd fi Zi u: chu vi tiết diện cọc

f¡ : lực ma sát âm đơn vị (lấy dấu -) hoặc lực ma sát đương đơn vị (lây dẫu +) của lớp đất

thir i

Trang 15

zi : bề dày lớp đất tht i

Q; : Thành phần sức kháng mũi Q›„ =A; qp Ap : diện tích tiến diện ngang mũi cọc

qp : Sức kháng mũi don vi của cọc 10.6.2.3 Giá trị lực ma sát lớn nhất

Que =U Lug fs ne (10 - 4)

Trong đó :

L„ : chiều dài đoạn cọc chịu ảnh hưởng ma sát âm (m)

f „r : Lực ma sát don vi trong đoạn cọc chịu ma sát âm (KN/m’) 10.6.2.4 Xác định độ lún của cọc đơn

Độ lún s của một cọc làm việc riêng lẻ gồm độ co vật liệu làm cọc s¡, độ biến dạng nén của đất nền đưới mũi cọc s; và độ chuyển vị đứng của đất nền xung quanh cọc do ma sát giữa đất và mặt bên

COC 83 S= §SỊ † Sạ † (10 - 5)

¢ D6 hin s; do biến dạng co của thân cọc được tính như một thanh chịu nén bởi lực Qạp ở hai đầu và lực Q;; ma sát xung quanh cọc theo công thức sau :

„_ (0, + 60„)

' AxE xL (10-6)

Trong đó :

A : Diện tích ngang của thân cọc E : Mođun đàn hồi vật liệu làm cọc

L : Chiều dài cọc

¿: Hệ số phụ thuộc hình đạng phân bố lực ma sát f, giữa cọc và đất dọc thân cọc Néu f, phân bố đều hoặc đạng parabol theo chiều sâu : €:=0.5

Nếu f, phân bố tuyến tính theo chiều sâu : € := 0.67

Độ lún s;¿ do biên dạng nén của đât nên dưới mũi cọc được tính theo lý đàn hơi từ cơng thức xD

§› - >2 v1—g)xø (10— 7)

A,xE,

Trong do :

Qap ‘Phan tai trong tác động lên mũi cọc hoặc sức chịu tải an toàn của đất đưới mũi cọc Eo jo : Mô dun bién dang va hé số Poisson của đất nền đưới mũi cọc

øœ : Hệ số phụ thuộc hình dạng ngang mũi cọc trong phương pháp tính lún theo nền đàn hồi

Trang 16

+ Nếu cọc vuông : a =0.88 + Nếu cọc vuông : a =0.79

$% Độ lún s; do chuyên dịch theo phương đứng của đất bởi ma sát giữa đất và mặt bên cọc có thể được tính theo công thức sau : Q xD 2 =——~45 x l-yu xửï 10-8 uxLxk, ( 0) | ( ) 53 Trong đó : Q;; : Phân tải tác động lên mặt bên cọc hoặc sức chịu tải an toàn của ma sát giữa đât va COC nk 2 ; L I; : hệ sô ảnh hưởng: 7, =2+0435,| 5 (Vesic ) (10-9) 10.6.2.3.5 Nhan xét:

1 That ra khi tinh strc chiu tai cua coc thì ta phải tính : Sức chiu tải theo vật liệu , Sức chịu tải

theo chỉ tiêu cơ lý đất nền, sức chịu tải theo cường độ đất nền, sức chịu tải theo kết qua xuyên tĩnh (SPT), rồi chọn kết quả nhỏ nhất là sức chịu tải của cọc nhưng đối với trường

hợp này để đơn giản trong việc tính toán thì ta xem sức chịu tải của cọc là min của sức chịu tải theo cường độ đất nền và vật liệu.Điều này cũng khá hợp lý vì đối với tầng địa chất này

thì mực nước ngầm cao (gần mặt đất) thì sức chịu tải của cọc được chọn thường là theo

cường độ đất nền.Còn các hỗ sơ địa chất khác thì phải tính đầy đủ các chỉ tiêu rồi chon SCT Của cọc

2 Trong thực tế,vùng ảnh hưởng của ma sát âm và lực ma sát âm thay đổi theo thời gian do đất nền có kết theo thời gian.Tuy nhiên, để đơn giản tính toán, phương pháp ở trên chưa đề cập đến yếu tô thời gian nhưng phương pháp này thiên về an toàn do tính toán với độ lún ôn định của nền và lực ma sát âm trong trường hợp này là lớn nhất

3 Phương pháp trình bày ở trên chỉ đề cập việc xác định độ lún cọc đơn chưa xét đến nhóm

cọc nhằm đơn giản hóa tính toán mà mang tính khái quát hơn bởi vì khi tính toán thiết kế

móng cọc bao giờ cũng tính toán từ cọc đơn rồi sau đó mới tính theo nhóm cọc cho từng móng cụ thê

Trang 17

10.7 Ứng dụng tính toán cho công trình thực tế 10.7.1 Tính toán theo chuyên đề của đề tài :

Trong phạm vi chuyên đề của em, em chỉ nghiên cứu ảnh hướng của ma sát âm đến sức chịu tải của cọc do tác nhân là lớp đất đắp trên nền đất yếu của công trình Công trình được chọn năm ở Quận 7 có lớp đất yếu dày và thuộc chỗ trũng thấp có nhiều ao mương cần phải san lấp đôn lên với chiều cao lớn

10.7.2 Mô tả về công trình :

s Tên công trình : khu dân cư An Hữu 10.7.3 Đặt vẫn đề nghiên cứu tính toán :

Do khu dân cư được hình thành trên nền hiện trạng là đất vườn thấp và có nhiều kênh mương nên cần san lấp mặt băng với chiều cao lớn ( từ 1- 4m) , khu dân cư được xây dựng với nhiều hạng mục có công năng và chiều cao tầng khác nhau ,đất nền khu vực xây dựng có lớp đất yếu đày (khoảng 30 m ) và giải pháp thường được chọn ở đây là móng cọc

Vì vậy, dé tong quát hóa cho khu vực có điều kiện xây dựng và mặt cắt địa chất công trình tương tự, ta nghiên cứu tính toán với các yếu tô sau :

s* Chiều cao lớp đất đắp :Hđ =1;1.5;2;2.5;3;3.5;4 s* Chiều dài cọc : Lsạc = 40m; 42 m; 44 m; 46 m,

s* Tiết diện cọc : 25cm x25cm ; 30cm x 30cm ; 35cm x 35cm ; 40cmx 40cm

Trang 20

** Bước 2 : Xác định độ gia tăng áp lực bên trên AP Độ gia tăng áp lực bên trên AP là trọng lượng khối đất đắp

Dung trọng đất đắp y= 20 KN/m”

v Hệ số vượt tải là n= 1

Nó sẽ tương đương với tải phân bố đều :p =n.y Hạ (KN/m?)

s* Bước 3: Thực hiện tính toán độ lún cho các lớp đất khi Hđ = 1;1.5 ; 2 ; 2.5 ; 3 ; 3.5; 4 (m)

Trang 21

Chuong 10 Anh hưởng ma sát âm sức chịu tải của cọc GVHD: PGS.TS.V6 Phan

Các bảng tính độ lún của đất nền khi chiều cao lớp đất đắp Hđ =1.5 ; 2 ; 2.5 ; 3 ; 3.5; 4 (m) xem phần phụ lục 10

s* Bước 4: Xác định sức chịu tải của cọc (khi chưa xét ma sát âm)

Y Coc cé tiết điện 25x25 cm và chiều dai Lege = 40 m

Sức chịu tải cực hạn (Q,) : Qy = Qs + Qp = Asfs + Apdp = 1195 KN

Stic chiu tai cho phép (Q,) : Qa = Agfs/FSst+ Apqp/FSp = 582.34 KN

Trong đó : F5; =2, FSp =3

SVTH V6 Minh Hé6 -80501028 Trang 189

Trang 22

= B4.3 Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu

Quvi = @ (RsAs+ RpAp) (KN) = 868.4588 KN

As : Diện tích mặt cắt ngang cốt thép dọc trục cỦacọc = 0.001256 mÏ

Ab : Diện tích mặt cắt ngang của cọc ~ 0.0625 mỸ

Rb : Cường độ chịu của bê tông B15 = 14500 KN/mf

Rs : Cường độ chịu của nén của cốt thép AII = 280000 KN/m” r là cạnh cọc 0.25 L: chiều dày lớp đất yếu có cọc đi qua 30 2 đầu ngàm 0.7 Lo=v*L 21 À=Ào/p 84 : Hệ số uốn dọc của cọc 0.690387 > Kết luận : Sức chịu tải thiết kế của cọc Qarg = min (Qui; Qacp ) = min ( 868 ;582) = 582 (KN) s* Bước § : Tính độ lún cọc đơn Y Coc cé tiết điện 25x25 cm và chiều dai Lege = 40 m

Các đại lượng / thông số Ký hiệu | Đơn vị Diễn giải / Công thức Giá trị

Mô đun đài hồi của cọc Ec KN/m? theo cấp độ bền của BT 3E+07

hệ số phụ thuộc hình dạng phân bé luc ma sat fs Lay theo phan bố tuyến tính 0.67 hệ số phụ thuộc hình dạngcoc œ Cọc vuông 0.88 Hệ số Poisson của đất đưới mũi cọc Lo lớp 3: đất sét nữa cứng 0.3

Mô đun biến dạng của đất dưới mũi cọc Eo KN/m” lớp 3: đất sét nữa cứng 7000

Hệ số ảnh hưởng (phụ thuộc vào độ mảnh) Is Is =2+0.35 x sqrt(L/B) 6.427 Độ lún do biến dang co đàn hồi của thân cọc S,(AL) m S¡ =(Q,,+6Q,;)xI⁄(A, x E.) 0.0203 Độ lún do nén của đất nền đưới mũi cọc S(Sm) m S% =(Q;psmu/A„)x(D/E.)x(1-kạ )xœ 0.043 Độ lún do chuyển địch do ma sát đất và mặt bên S:(Sb) m S; =(Q,/uL)x(Đ/E,)x(1-0u 2l, 0.006

Độ lún của cọc đơn Sa m Se = S| +S8,.+8, 0.0693

Trang 23

Chuong 10 Anh hưởng ma sát âm sức chịu tải của cọc

s* Bước 6 : Xác định SCT của cọc (có xét ma sát ầm)

Y Coc có tiết dién 25x25 cm va chiéu dai Lege = 40 m

& B6.1 Trudng hop chiéu cao nén dat dap Hy=1 m

GVHD: PGS.TS.V6 Phan

Xác định vị trí mặt trung hòa (độ lún của cọc bằng độ lún của đất nền )

Độ lún của cọc đơn là Sa = 0.0693 m dựa vào bảng 10.1 ta thấy chuyền vị đứng của đất nền bằng độ

lún của cọc đơn tại vị trí Z„r = 19.975 m

Chiều dài đoạn cọc chịu ảnh hưởng của ma sắt âm: L„y = Zar - Zaincoe = 19.975 —2 =17.975 m

Thành phần ma sát bên (âm hoặc dương) của cọc : Lớp | bềdày | Ca oa Zz y ov o'vtb Ks fs L Qs at | lớp đất | KN/m | độ | m | KN/mẺ | KN/mP | KNmP |, ing) KNmˆ| m | KN 1 0 2(MSA) | 19.975 4.2 2.97 | 19.98 6.7 133.83 | 66.9163 | 0.948 | -7.491 | 19.975 | -149.6 2(MSD) | 10.025 4.2 2.97 30 6.7 201 167.416 | 0.948 | 12.434 | 10.025 | 124.65 3 10 38.9 | 12.78 | 40 9.5 296 248.5 | 0.779 | 82.81 10 828.1 Nhận xét Lực ma sát âm lớn nhất ( Qu) -149.632725 KN Lực ma sắt dương bên hông cọc (Q; (+)) 952.75085 KN Thành phần ma sát bên hông cọc (Q.-nÐ 803.118125 KN Thành phần sức chịu mũi (Q,) 93.435 KN

Sức chịu tải cực hạn của cọc khi xét ma sát âm Q„_„r 896.553125 KN

3+ B6.2 Trường hợp chiều cao nền đấtđắpHạ = 1.5 m

Chiều sâu vùng ảnh hưởng của ma sát âm (Z„;) 21.5 m

Trang 24

} 3 | 1 | 389 |1278|40 | 95 | 296 | 2485 | 0779 | 8281 | 10 | 8281 | Nhận xét Lực ma sát âm lớn nhất ( Q„r) -166.5 KN Lực ma sát dương bên hông cọc (Q; (+)) 935.9 KN Thành phần ma sát bên hông cọc (Q;„;) 769.5 KN Thành phần sức chịu mỗi (Q,) 93.44 KN

Sức chịu tải cực hạn của cọc khi xét ma sát ầm Qy„r 862.9 KN

4 Bó6.3 Trường hợp chiều cao nền đất đắp H a = 2 m

Chiều dài đoạn cọc chịu ảnh hưởng của ma sát âm (L„¡¿) 20.1 m

Thành phần ma sát bên (âm hoặc dương) của cọc : Lớp bề dày Ca oa Z v Gv o'vtb Ks fs L Qs dat lớp đất | KN/m | độ m | KNm | KNm | KNm ; tro) KNm | m KN 1 0 2(MSA) 22.1 4.2 2.97 | 22.1 6.7 148.07 74.035 0.948 | -7.841 22.1 | -173.3 2(MSD) 7.9 4.2 2.97 | 30 6.7 201 174.535 | 0.948 | 12.784 | 7.9 | 100.99 3 10 38.9 12.78 | 40 9.5 296 248.5 0.779 82.81 10 828.1 Nhận xét Lực ma sát âm lớn nhất ( Qu;) -173.29 KN Lực ma sát dương bên hông cọc (Q, (+)) 929.094 KN Thành phần ma sát bên hông cọc (Q:„;) 755.808 KN Thành phần sức chịu mỗi (Q,) 93.435 KN

Sức chịu tải cực hạn của cọc khi xét ma sát ầm Q„_„r 849.24 KN

% Bó 4 Trường hợp chiều cao nên đất đắp H a = 2.5 m

Chiều sâu vùng ảnh hưởng của ma sat 4m (Zap 22.5 m

Chiều dài đoạn cọc chịu ảnh hướng của ma sát âm (L„;) 20.5 m

Trang 25

Chuong 10 Anh hưởng ma sát âm sức chịu tải của cọc GVHD: PGS.TS.V6 Phan 3 | 10 | 389 |1278| 40 | 9.5 | 296 | 2485 | 0.779 | 82.81 | 10 | 8281 | Nhận xét Lực ma sát âm lớn nhất ( Q„;) -177.9 KN Lực ma sát dương bên hông cọc (Q; (+)) 924.48 KN Thành phần ma sát bên hông cọc (Q:„:) 746.57 KN Thành phần sức chịu mũi (Q,) 93.435 KN

Sức chịu tải cực hạn của cọc khi xét ma sat 4m Qyor 840 KN

4L B6.5.Trường hợp chiều cao nền đấtđắpHạ = 3 m

Chiều dài đoạn cọc chịu ảnh hưởng của ma sát âm (L„;) 20.7 m

Thành phần ma sát bên (âm hoặc dương) của cọc

Lớp bề đày Ca pa Z y o'v o'vtb Ks fs L Qs dat lớp đất | KN/m | độ m | KNm | KNm | KNmÏ ; ing) KN/m” m KN 1 0 2(MSA) | 22.7 4.2 | 2.97 | 22.7] 6.7 152.09 | 76.045 | 0.948 | -7.94 | 22.7 | -180.2 2(MSD) | _ 7.3 4.2 | 2.97 | 30 6.7 201 | 176.545 | 0.948 | 12.883 | 7.3 | 94.046 3 10 38.9 | 12.78] 40 9.5 296 248.5 | 0.779 | 82.81 10 | 828.1 Nhận xét Lực ma sát âm lớn nhất ( Q„;) -180.2 KN Lực ma sát dương bên hông cọc (Q; (+)) 922.15 KN Thành phần ma sát bên hông cọc (Q „:) 741.91 KN Thành phần sức chịu mỗi (Q,) 93.435 KN

Sức chịu tải cực hạn của cọc khi xét ma sat 4m Qu-or 835.3 KN

4k B6.6 Trường hợp chiều cao nền đất đắp Hạ = 3.5 m

Chiều dài đoạn cọc chịu ảnh hưởng của ma sát âm (L„;) 20.85 m

Trang 26

3 | 10 | 389 |1278| 40 | 95 | 296 | 2485 |0.779| 8281 | 10 | 8281 | Nhận xét Lực ma sát âm lớn nhất ( Q„;) -182 KN Lực ma sát dương bên hông cọc (Q, (+)) 920.39 KN Thành phần ma sát bên hông cọc (Q;„;) 738.39 KN Thành phần sức chịu mỗi (Q,) 93.435 KN

Sức chịu tải cực hạn của cọc khi xét ma sat 4m Qyor 831.8 KN

4+ B.6.7 Trường hợp chiều cao nền đất đắp H ¿= 4 m

Chiều dài đoạn cọc chịu ảnh hưởng của ma sat 4m (Lus) 20.9 m

Thành phần ma sát bên (âm hoặc dương) của cọc Lớp bề dày Ca oa Z y' o'v o'vtb Ks fs L Qs dat lớp đất | KNm2 | độ | m | KN/m3 | KN/m | KN/m2 ; mo) KN/m2 | m KN 2(MSA) | 22.9 4.2 2.97 | 22.9] 6.7 153.43 | 76.715 | 0.948 | -7.973 | 22.9 | -182.6 2(MSD) | 7.1 4.2 2.97 | 30 6.7 201 | 177.215 | 0.948 | 12.916 | 7.1 | 91.704 3 10 38.9 | 12.78 | 40 9.5 296 248.5 | 0.779 | 82.81 10 828.1 Nhan xét

Luc ma sat 4m 1én nhat ( Que) -182.6 KN

Luc ma sat dương bên hông cọc (Q; (+)) 919.8 KN

Thanh phan ma sat bén hong coc (Qsnt) 737.22 KN

Thành phần sức chịu mỗi (Q,) 93.435 KN

Sức chịu tải cực hạn của cọc khi xét ma sát ầm Qạ-nr 830.7 KN

BANG TONG HOP VA PHAN TICH CAC SO LIEU TINH TOAN KHI XET MA SAT AM

Chiều dài cọc 40 m tiết diện cọc 25x25 cm”

Trang 27

Chuong 10 Anh hưởng ma sát âm sức chịu tải của cọc

Tương tự ta tính cho các cọc còn lại có : e >, >, se se se >, se Xem phần phụ lục 10 Tiết diện 25x25 cm và chiều dài L.„ = 42 ; 44 ;46 m GVHD: PGS.TS.V6 Phan

Tiét dién 30x30 cm va chiéu dai Lege = 40 ; 42 ; 44 ; 46 m Tiết diện 35x35 cm và chiéu dai Lege = 40 ; 42 ; 44 ;46 m Tiết dién 40x40 cm va chiéu dai Lege = 40 ; 42 ; 44 ;46 m 10.7.5 Tổng kết các kết quả tính toán :

10.7.5.1 Kết quả về sức chịu tải của cọc khi chưa xét đến ma sát âm

Trang 28

10.7.5.2 Phân tích các tỉ số khả 10.7.5.2.1 Tỉ số (L„r / Ly) Chiéu dai coc L (m) o sat ve ma sat 4m Bảng 10.3 Bảng tổng hợp tỉ số (Lưy/ Ly) theo các loại chiêu dài và tiết điện cọc Chiều dài | Tiết diện Chiều dài nền đấp đắp Hđ (m) cọc(m) | cmxcm 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 25x25 0.449 0.538 0.553 0.563 0.568 0.571 0.573 40 30x30 0.44 0.533 0.54 0.543 0.544 0.545 0.55 35x35 0.424 0.52 0.533 0.538 0.539 0.54 0.541 40x40 0.406 0.505 0.513 0.517 0.518 0.52 0.524 25x25 0.412 0.503 0.517 0.523 0.524 0.526 0.527 49 30x30 0.403 0.495 0.511 0.517 0.521 0.523 0.524 35x35 0.389 0.483 0.501 0.509 0.512 0.513 0.514 40x40 0.374 0.471 0.486 0.495 0.497 0.498 0.498 25x25 0.38 0.469 0.485 0.491 0.493 0.494 0.495 44 30x30 0.371 0.461 0.477 0.484 0.488 0.488 0.488 35x35 0.359 0.451 0.47 0.478 0.482 0.484 0.484 40x40 0.341 0.44 0.459 0.473 0.476 0.477 0.479 25x25 0.351 0.437 0.455 0.462 0.465 0.466 0.466 46 30x30 0.342 0.43 0.449 0.457 0.46 0.461 0.462 35x35 0.331 0.422 0.44 0.452 0.456 0.457 0.457 40x40 0.315 0.411 0.427 0.435 0.444 0.448 0.45 Bieu do (Lnff/Ly)-Hd voi coc la 40m Bieu do (Lnf/Ly)-Hd voi coc la 42m va ¬ mm s S 3 3 ne a ™ th 35 1 15 2 2.5 3.5 1 15 2 25 3 3.5 4 chieu cao dat dap Hd (m) chieu cao dat dap Hd (m)

Trang 29

Chuong 10 Anh hưởng ma sát âm sức chịu tải của cọc 10.7.5.2.2 Tỉ số (Qu„r/ Qu) : Bảng 10.4 Bảng tông hợp tỉ số (Quy / Qu) theo các loại chiếu đài và tiêt điện cọc GVHD: PGS.TS.V6 Phan Chiéu dai | Tiét dién Chiều dài nền đấp đắp Hđ (m) coc(m) | cmxcm 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 25x25 0.75 0.722 0.71 0.702 0.699 0.696 0.695 40 30x30 0.761 0.729 0.724 0.722 0.721 0.72 0.717 35x35 0.775 0.743 0.734 0.73 0.729 0.728 0.727 40x40 0.79 0.757 0.752 0.749 0.748 0.747 0.744 25x25 0.794 0.766 0.757 0.752 0.751 0.75 0.749 42 30x30 0.803 0.775 0.764 0.76 0.757 0.756 0.755 35x35 0.814 0.785 0.773 0.768 0.766 0.765 0.765 40x40 0.825 0.796 0.786 0.78 0.779 0.779 0.779 25x25 0.828 0.802 0.792 0.788 0.787 0.786 0.785 44 30x30 0.835 0.809 0.799 0.795 0.793 0.793 0.792 35x35 0.843 0.817 0.806 0.801 0.799 0.798 0.798 40x40 0.855 0.826 0.815 0.807 0.805 0.804 0.803 25x25 0.854 0.831 0.821 0.817 0.815 0.815 0.814 46 30x30 0.86 0.837 0.826 0.822 0.82 0.82 0.819 35x35 | 0.867 | 0.843 0.833 0.826 | 0.824 | 0.824 | 0.824 40x40 | 0.877 | 0.851 0.842 | 0.838 | 0.833 0.831 0.83 Bieu do (Qu-nf/Qu) - Hd voi coc la 44m Bieu do (Qu-nf/Qu) - Hd voi coc la 42m ầ v3 —— (Qu-nf/Qu) (c0c 25x25) ầ ớ —— (Qu-nf/Qu) (c0c 25x25) ở ”—.— ở miele é = Se = " | —>— (Qu-nf/Ou)(c0c 40x40)

chieu cao dat dap a (m) chieu cao dat dap Hd (m) ˆ

Bieu do (Qu-nf/Qu) - Hd voi coc la 40m

1 1 Bieu do (Qu-nf/Qu) - Hd voi coc la 46m 3 7 —— (Qu-nf/Qu) (cọc 25x25} 4 | 0.95 —— (Qu-nf/Qu) (cọc 25x25)

3 0.9 —B (Qu-nf/Qu) (coc 30x30) g —E—(Qu-nf/Qu) (coc 30x30)

Trang 30

10.7.5.2.3 Tỉ số (Q„r/ Q,) : Bảng 10.5 Bảng tổng hợp tỉ số (Quy/ Qu) theo các loại chiều dài và tiết điện cọc Chiều dài | Tiết diện Chiều dài nền đấp đắp Hđ (m) cọc(m) | cmx em 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 25x25 0.125 0.139 0.145 0.149 0.151 0.152 0.153 40 30x30 0.12 0.135 0.138 0.139 0.139 0.14 0.142 35x35 0.112 0.128 0.133 0.135 0.136 0.136 0.136 40x40 0.105 0.121 0.124 0.126 0.126 0.127 0.128 25x25 0.103 0.117 0.122 0.124 0.124 0.125 0.125 42 30x30 0.099 0.113 0.118 0.12 0.122 0.122 0.122 35x35 0.093 0.107 0.113 0.116 0.117 0.117 0.118 40x40 0.087 0.102 0.107 0.11 0.11 0.111 0.111 25x25 0.086 0.099 0.104 0.106 0.107 0.107 0.107 44 30x30 0.083 0.095 0.1 0.102 0.103 0.104 0.104 35x35 0.078 0.091 0.097 0.099 0.1 0.101 0.101 40x40 0.072 0.087 0.093 0.097 0.098 0.098 0.098 25x25 0.073 0.085 0.09 0.092 0.093 0.093 0.093 A6 30x30 0.07 0.082 0.087 0.089 0.09 0.09 0.091 35x35 0.066 0.078 0.084 0.087 0.088 0.088 0.088 40x40 0.062 0.075 0.079 0.081 0.084 0.085 0.085 Bien do (Qui/Qu)-Havoi coch4om | | | Bieu do (Qnf/Qu)-Hd voi coca 42m | 7 — =#—(Quf/Qu) (c0c 35x35) ầ 0.12 CC ầ 0.12

Trang 31

Chuong 10 Anh hưởng ma sát âm sức chịu tải của cọc GVHD: PGS.TS.Võ Phán 10.7.5.2.4 Hệ số an toàn còn lại K= (Q„„r / Q;) : Bảng 10.6 Bảng tổng hợp Hệ số an toàn còn lại K= (Qu-n¢/ Qa) theo chiéu dai va tiét dién coc Chiéu dai | Tiét dién Chiều dài nền đất đắp Hđ (m) cọc (m) cm x cm 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 25x25 1.5396 1.4818 1.4583 1.4425 1.4345 1.4284 1.4264 40 30x30 1.5693 1.5052 1.4941 1.4902 1.4883 1.4863 1.4786 35x35 1.6072 1.5407 1.5213 1.5137 1.5115 1.5099 1.508 40x40 1.6461 1.5778 1.5662 1.5596 1.5589 1.5552 1.5501 25x25 1.6271 1.5687 1.5494 1.5406 1.5389 1.5359 1.5342 42 30x30 1.6515 1.5937 1.5712 1.5629 1.5566 1.5546 1.5536 35x35 1.6821 1.6226 1.5977 1.5877 1.5834 1.5815 1.5805 40x40 1.7128 1.6514 1.6309 1.6192 1.617 1.616 1.6157 25x25 1.6922 1.6389 1.6185 1.6104 1.608 1.6066 1.6051 44 30x30 1.7132 1.6609 1.6403 1.6317 1.6274 1.6268 1.6263 35x35 1.7379 1.684 1.6608 1.6507 1.6464 1.6441 1.6436 40x40 1.7687 1.7084 1.6858 1.6692 1.6648 1.6637 1.6614 25x25 1.7559 1.7082 1.6877 1.6795 1.6757 1.6751 1.6746 46 30x30 1.7624 1.7142 1.6925 1.6835 1.679 1.6785 1.6772 35x35 1.783 1.7331 1.7123 1.699 1.6945 1.6933 1.693 40x40 1.8086 1.7549 1.7372 1.7288 1.7184 1.7137 1.7118

17 Bieu do (Qu-nf/Qa) - Hd voi coc dai 40 m ia Bieu do (Qu-nf/Qa)- Hd voicoc dai 42 m

—e—(Qu-nf/Qa}-Hd coc 25x25 172 + (Qu-nf/0a)-Hd cọc 25x25 ~#—(Qu-nf/Oa)-Hd cọc 30x30 “E—(Qu-nf/Qa)-Hd cọc 30x30 =#—(Qu-nf/Qa)-Hd cọc 35x35 ==s= (Qu-nf/Ga)-Hd cọc 35x35 —>—(Qu-nf/Qa)-Hd cạc 40x40 —— (Qu-nf/Qa)-Hd coc 40x40 © oY O ơ = 2 1 Co â T tỏ he so (Qu-nf/Qa) he so K: 1 15 2 25 3 3.5 4 1 15 2 25 3 3.5 4 chieu cao dat dap Hd (m) chieu cao dat dap Hd (m) 1.78 Bieu do (Qu-nf/Qa)- Hd voi cóc đai 44m 182 Bieu do (Qu-nf/Qa)- Hd voicoc dai 46m 1.76

== (Qu-nf/Qa)-Hd coc 25x25 == (Qu-nf/Qa)-Hd coc 25x25

Trang 32

10.7.5.2.5 Biêu đồ kết quả theo tiết diện cọc Bieu do (Lnf/Ly)-Hd theo chieu dai coc Bieu do (Lnf/Ly)-Hd theo chieu dai coc 1.5 Chieu cao lop dat dap H d (m) 0.6 0.6 + 0.55 0.55 - 3 0.5 0:5: - 0.45 0.45 - = coc 40m 25x25cm2 4 —— cọc 40m 35x35cm2

04 “8—coc 42m 25x25cm2 04 —E— coc 42m 35x35cm2

mate coc 44m 25x25cm2 —t— coc 44m 35x35em2

——-coc 46m 25x25cm2 —— coc 46m 35x35cm2

0.35 † † † † t | 0.35 t t

1 1:5 2 25 3 85 4 1 15 2 2.5 3 3:5 4

Chieu cao lop dat dap H d(m) Chieu cao lop dat dap H d (im)

Bieu do (Lnf/Ly)-Hd theo chieu dai coc Bieu do (Lnf/Ly)-Hd theo chieu dai coc 0.6 ¬ 0.55 0.55 - : sas XE ——Ừ 0.5 - 0.45 - —e— coc 40m 30x30cm2 —e— coc 40m 40x40cm2 0.4 —m— coc 42m 30x30cm2 035 + —8— coc 42m 40x40cm2 =—=#— cọc 44m 30x30cm2 =—=#— cọc 44m 40x40em2 —— coc 46m 30x30cm2 cọc 46m 40x40cm2 0.35 + 1 + + + + 4 03 + t † † † 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 Chieu cao lop dat dap H d(m) Chieu cao lop dat dap H d (m)

Bieu do (Qu_nf/Qu)-Hd theo chieu dai coc Bieu do (Qu_nf/Qu)-Hd theo chieu dai coc 0.9 0.9 —e— coc 40m 25x25cm2 —e— coc 40m 30x30cm2 0.88 —@— coc 42m 25x25cm2 —®— coc 42m 30x30cm2 0.85 tt cọc 44m 25x25cm2 0.86 te cọc 44m 30x30cm2 —>—coc46m 25x25cm2 0.84 —>— cọc 46m 30x30cm2 0.82 0.8 0.78 0.76 0.74 0.72 - $ + > —— 0.7 t t t : 0.65 + ‡ ‡ 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 * ì fat Hd : = * Chieu cao lop dat dap H d (im) ‘hieu cao lop dat dap H d (m)

Trang 33

Chuong 10 Anh hưởng ma sát âm sức chịu tải của cọc GVHD: PGS.TS.V6 Phan Bieu do (Qnf/Qu)-Hd theo chieu dai coc Bieu do (Qnf/Qu)-Hd theo chieu dai coc 0.17 0.09 0.05 1 1:5 2 Chieu cao lop dat dap H đ(m) 2.5 3.5 a —e— cọc 40m 35x35cm2 0.07 —#— coc 42m 35x35cm2 ==#— cọc 44m 35x35cm2 cọc 46m 35x35cm2 0.15 0.13 0.07 0.05 1 15 2 Chieu cao lop dat dap H d(m) + 0.17 0.15 0.15 013 0.13 Lư ~— 0.11 0.11 x P = = ă = 9 air ¿ xe 4 0.09 ie eee 0.09 = coc 40m 25x25cm2 a ee “—coc 42m 25x25cm2 0.07 coe te cọc 44m 30x30cm2 0.07 —#— cọc 44m 25x25cm2 —— cọc 46m 30x30cm2 ==<==cọc 46m 25x25cm2 0.05 0.05 1 1.5 2 25 3 3.5 4

1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 Chieu cao lop dat dap H d (im) Chieu cao lop dat dap H d (m)

Trang 34

Biểu đồ SCT cực hạn (Q,) hay Q„„ theo khối lượng bê tông cọc 3000 - ; —e Qu chuatinh MSA 2800 - ~=—=Qu_nf (Hđ = 1m) ==Qu_ nf (Hđ = 1.5m) —— Qu_nf (Hd = 2m) 2600 - —— Qu_nf (Hd =2.5m) SCT —e—Qu_nf(Hd = 3m) Qu 2400 Hay 2200 Qu-nf (KN)) 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 T I T T T T T T T T T T T T T T T T T T T 1 2.52729 3.133353.73941434547495153 5.5 5.7 5.9 6.1 6.3 6.5 6.7 6.9 7.1 7.3 7.5 Khối lượng bê tông cọc (m”) 10.7.5.3 Nhận xét :

Từ kết quá phân tích tính toán và các biểu đồ thể hiện các mối quan hệ tương quan được trình bày ở trên trên từ đó ta có thể rút ra một số kết luận sau:

1 Chiều sâu vùng ảnh hưởng ma sát âm (Z„) và chiều dài đoạn cọc chịu ảnh hưởng của ma

sát âm (Lạ¿) khi tăng chiều cao lớp đất đắp càng lớp (tăng phụ tải) làm cho lớp đất yếu bên

dưới lún càng nhiều Tuy nhiên, độ gia tăng này giảm dân khi tăng chiều cao đất đắp càng lớn

2 Tỉ số (L„r/Ly) sẽ giảm dân khi chiều dài cọc tăng, do khi tăng chiều dài cọc thì chiều dai

vùng ảnh hướng ma sát âm thay đôi không đáng kê so với tăng chiều dai coc tăng

3 Tisd (Lu /Ly) sẽ giảm dần khi tiết diện cọc tăng.Do khi tăng tiết điện cọc thì độ lún cọc đơn sẽ tăng lên mà độ lún của đất nền không đổi (vì nó không phụ thuộc vảo tiết điện cọc) dẫn đến chiều dài đoạn cọc chịu ảnh hưởng của ma sát âm (L„¡) sẽ giảm mà Ly không đổi => Tỉ sO (Lue /Ly) sé giam

4 Véi chiéu cao dat dap khdo sat tir 1 dén 4m thi ti s6 (Lar /Ly) có thê lên đến hơn 0.573 do độ

lún của lớp đât yêu quá lớn so với độ lún của cọc

Trang 35

5 Tỉ số (Que/ Qu) 1a ti số giữa lực ma sát âm lớn nhất tác dụng lên cọc so với sức chịu tải cực hạn của cọc không xét đến ảnh hưởng của ma sát âm càng tăng khi chiều cao lớp đất đắp càng lớn do chiều sâu vùng ảnh hưởng ma sát âm tăng Tuy nhiên, độ gia tăng này giảm dần

khi tăng chiều cao đất đắp càng lớn

Tỉ số (Q„z/ Q,) càng giảm khi chiều dài hay tiết điện cọc cảng lớn.kết hợp nhận xét (2), (3)

và sức chịu tải tăng nhiều khi tăng chiều đài cọc (do chiều dài cắm vào lớp đất tốt tăng ) hay tăng diện tích tiếp xúc giữa đất và cọc và tăng diện tích chịu mũi (do tăng tiết diện cọc) Trong khi đó chiều sâu ảnh hưởng ma sát âm thay đổi không đáng kể và lực ma sát đơn vị trong đất yếu nhỏ do đó lực ma sát âm ít thay đổi

Chú ÿ :

7

10

+ (Qu„r/ Q,) tỉ lệ thuận với (Lạr /Ly)

+ (Quar/ Q,) tỉ lệ nghịch với tỉ số (Q„r/ Qu)

+ K=(Q¿„r/ Q,) tỉ lệ thuận với tỉ số (Qu„r/ Qu) và tỉ lệ nghịch với (Q„r/ Q,)

Tỉ số (Qu„:/ Q,) là tỉ số giữa sức chịu tải cực hạn của cọc khi xét đến ma sát âm(Q „;) so với sức chịu tải cực hạn của cọc không xét đến ảnh hưởng của ma sát âm.(Q,).Càng giảm khi chiều cao đất đắp càng lớn.Do chiều sâu vùng ảnh hưởng ma sát âm tăng => tăng lực ma sát âm => giảm lực ma sát đương => dẫn đến sức chịu tải của cọc giảm đi

Ti số (Qu„r/ Q.) cảng tăng khi chiều dài cọc hay tiết diện cọc càng lớn xem chú ý và nhận xét 6

Hệ số an toàn còn lại của cọc khi xét ma sát âm (K= Qu.„r/Q,) càng tăng khi tăng chiều dài cọc hay tăng tiết điện cọc nhưng giảm khi tăng chiều cao đất đắp (giải thích xem chú ý và nhận xét 8).Trong một số trường hợp nến phụ tải lớn ,cọc cắm không sâu vào lớp đất tốt hay tiết điện cọc nhỏ thì hệ số an toàn còn lại này có thể giảm ổi nhiều Điều này cho thấy hiện tượng ma sát âm làm giảm độ an tồn cho cơng trình

Việc tăng chiều dài cọc sẽ chiều dài cọc sẽ hợp lý khi có xét ảnh hưởng ma sát âm trong quá trình thiết kế vì sẽ lãng phí khi lực ma sát dương phục hồi do giảm lún theo thời gian ( khi đất nền đã cô kết đạt độ lún nhỏ hơn độ lún của cọc ).Như vậy ta có thể hạn chế ảnh hưởng của ma sát âm đến công trình bằng giải pháp tăng chiều dài cọc để đảm bảo sức chịu tải của cọc , giải pháp này hiệu quả hơn với việc tăng tiết diện hay số lượng cọc do ít lãng phí hơn khi ma sát dương hồi phục và cấu tạo đài móng sẽ nhỏ hơn Trong trường hợp tăng chiều dài cọc mà chưa đạt sức chịu tải thiết kế thì mới tính đến giải pháp tăng tiết điện cọc hay số lượng cọc

Trang 36

I

KET LUAN VA KIEN NGHI KET LUAN :

Qua việc tổng hợp, phân tích và đánh giá về hiện tượng ma sát âm được trình bày trong phần chuyên đề, ta có thê rút ra một sô kết luận vê ma sát âm tác động lên SCT cùa cọc như sau:

1

Il

Phụ tải tác dụng (do đất đắp) càng lớn thì phạm vi vùng ảnh hưởng và giá trị ma sát âm tác dụng lên cọc càng lớn đồng thời càng giảm SCT của cọc

Cọc có chiều dài càng lớn thì ảnh hưởng của ma sát âm đến SCT của cọc càng giảm.Cụ thẻ trong chuyên đề này khi chiều dài cọc tăng từ 40 m lên 46 m thì lực ma sát lớn nhất tác đụng lên coc (Qus) giảm khoảng 40 % so với ban đầu

Tiết diện cọc càng lớn thì ảnh hưởng của ma sát âm đối với cọc càng giảm Cụ thể trong chuyên đề này khi tiết diện cọc tăng từ 25x25 cm” lên 40x40 cm” thì lực ma sát lớn nhất tác dụng lên cọc (Q„;¿) giảm khoảng 16 % so với ban đầu

Khi tính toán thiết kế móng cọc trên nền đất yếu và có san lắp tôn nền thì cần phải xem xét đến ảnh hưởng ma sát âm tác dụng vào cọc để xác định đúng SCT của cọc

Giải pháp tăng chiều dài cọc sẽ hợp lý hơn giải pháp tăng tiết diện cọc hay số lượng cọc để giảm sự ảnh hưởng của ma sát âm tác dụng lên cọc

KIÊN NGHỊ :

Ma sát âm là hiện tượng phức tạp và cần phải lưu tâm khi thiết kế móng cọc, hiện chưa đủ số liệu để khăng định phương pháp tính theo tác giả nào là chính xác và gần với thực tế nhất.Các công thức nêu trên đều có xu hướng thiên về an toàn và đơn giản cho tính toán thiết kế Vì vậy, khi có điều kiện, cần phải nghiên cứu hiện tượng ma sát âm thông qua các

thí nghiệm thực tế hiện trường để đối chiếu với các kết quả tính toán từ các phương pháp lý

thuyết

Trong phạm vi chuyên đề này, em chỉ tập trung nghiên cứu ảnh hướng ma sat 4m do tai trọng đất đắp đối với cọc đơn, chưa nghiên cứu các tác nhân khác cũng gây ra ma sát âm như : hạ mực nước ngầm, phụ tải phát sinh bên cạnh công trình cũ sử dụng móng cọc , chưa xem xét đến nhóm cọc cũng như chưa nghiên cứu sự thay đổi của vùng ảnh hưởng ma sát âm và lực ma sát âm thay đôi theo thời gian.Do đó nếu có thời gian em sẽ nghiên cứu thêm phần này

Định dạng
Số trang	36
Dung lượng	13,42 MB