Thiết kế móng cọc đài thấp

Dựa trên điều kiện làm việc của cọc, mác tối thiểu của bê tông cọc có thể lấy theo bảng 3.1 TCXD 205 – 1998: được các nội lực phát sinh trong quá trình bốc dỡ, vận chuyển và áp lực kéo c

Trang 1

CHƯƠNG V TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG CỌC ĐÀI THẤP

I - Một số vấn đề chung về móng sâu :

1 Khái niệm móng sâu: Móng được gọi là móng sâu khi toàn bộ tải trọng của công trình

truyền qua móng được gánh đỡ bởi đất nền có khả năng chịu lực nằm sâu dưới mặt đất

Và trong tính toán thì lực dính và lực ma sát xung quanh móng được kể tới trong tính toán

Móng cọc là một loại móng sâu, thường dùng khi tải trọng công trình lớn và/ hoặc lớp đất tốt nằm rất sâu trong lòng đất Có hai loại cọc phổ biến nhất là cọc tiền chế (chế tạo sẵn) và cọc đổ tại chổ (cọc nhồi)

Hình 5.1: Công trình sử dụng móng cọc

 Ưu điểm: dùng cho công trình có tải trọng lớn, dùng nơi có địa chất yếu dày và

phức tạp

 Nhược điểm: thi công phức tạp, đòi hỏi thiết bị thi công hiện đại, đội ngũ công

nhân và kỹ sư phải lành nghề, chi phí lớn, thi công ảnh hưởng tới môi trường xung quanh…

2 Các loại móng sâu: Móng sâu có thể phân ra các nhóm sau đây:

Trang 2

 Giếng: móng giếng chìm (có 2 loại: móng giếng chìm hơi ép và móng giếng chìm) thường được sử dụng ở những công trình có tải trọng lớn

Hình 5.3: Móng giếng chìm hơi ép

3 Phân loại móng cọc: có thể phân loại móng cọc theo các hình thức sau đây:

3.1 Theo phương diện truyền tải: cọc chống, cọc ma sát, cọc ma sát chống

3.2 Theo vị trí của bệ đài: móng cọc đài thấp, móng cọc đài cao

Hình 5.4: móng cọc đài cao (b) và đài thấp (a)

3.3 Theo trạng thái chịu lực: cọc chịu nén, cọc chịu kéo, cọc chịu uốn

Header Page 2 of 126

Trang 3

Hình 5.6: thi công cọc BTCT đúc sẵn Hình 5.7: Lồng thép cọc khoan nhồi

II - Các yêu cầu về cấu tạo của móng cọc :

2.1 Móng Cọc bê tông cốt thép đúc sẵn thi công đóng hoặc ép:

a) Đối với cọc:

kết cấu bê tông cốt thép hiện hành Bê tông cọc cần được thiết kế chống được các tác nhân bên ngoài có trong nền đất

Footer Page 3 of 126

Trang 4

Dựa trên điều kiện làm việc của cọc, mác tối thiểu của bê tông cọc có thể lấy theo bảng 3.1 (TCXD 205 – 1998):

được các nội lực phát sinh trong quá trình bốc dỡ, vận chuyển và áp lực kéo của các mô men uốn của công trình bên trên tác dụng vào cọc, cũng cần xét đế trị số ứng suất kéo có

thể phát sinh do hiện tượng nâng nền khi đóng các cọc tiếp theo

hợp bắt buộc phải nối cốt thép chủ, mối nối cần phải được tuân thủ quy định về nối thép

và bố trí mối nối của các thanh

cọc, như cần bố trí sao cho sự gián đoạn đột ngột của cốt thép không gây ra hiện tượng

nứt khi cọc chịu tác động xung trong quá trình đóng cọc

đường kính không nhỏ hơn 14mm Đối với những trường hợp sau, nhất là các cọc cho

nhà cao tầng , hàm lượng cố thép dọc có thể nâng lên 1 – 1.2%:

đóng cọc Cốt đai có dạng móc, đai kín hoặc xoắn Trừ trường hợp có sử dụng mối nối đặc biệt hoặc mặt bích bao quanh đầu cọc mà có thể phân bố được ứng suất gây ra trong quá trình đóng cọc, trong khoảng cách bằng 3 lần cạnh nhỏ của cọc tại hai đầu cọc, hàm

lượng cốt đai không được nhỏ hơn 0.6% của thể tích vùng nêu trên

khoảng cách không lớn hơn bề rộng tiết diện cọc Sự thay đổi các vùng có khoảng cách

các đai cốt khác nhau không nên quá đột ngột

nên dùng lưới thép ϕ6a50 để gia cường đầu cọc (thường bố trí 4 lớp)

 Mũi cọc:

Trang 5

Mũi cọc có thể là mặt phẳng hay nhọn, trong trường hợp phải đóng xuyên qua các lớp đất sét lẫn cuội sỏi hoặc các loại đất nền khác có thể phá

hoại phần bê tông nên mũi cọc cần thiết làm bằng thép

hoặc gang đúc Trong nền đất sét đồng nhất mũi cọc

không nhất thiết phải nhọn

Các thép dọc được uốn xuống để hàn chụm vào

một thanh thép dẫn hướng có đường kính ϕ = 25 –

35mm bằng thép loại AII, AIII Chiều dài thanh thép

dẫn hướng có đường kính 2 – 3d (d – đường kính hoặc

cạnh của cọc)

Hình 5.8: Chi tiết mũi cọc

Cốt thép đai mũi cọc thông thường có ϕ = 6 – 8 (cọc to có thể dùng ϕ10) là loại thép AI,

cốt đai thường được xoắn ôm cốt dọc chủ (hình 2.9)

Nếu cọc có mũi đóng vào đá thì phải cấu tạo bằng thép rất khỏe

Trên một cây cọc không nên có quá 2 mối nối (trừ trường hợp cọc thi công bằng phương pháp ép); khi cọc có trên hai mối nối phải tăng hệ số an toàn đối với sức chịu tải cọc Nói chung mối nối cọc nên thực hiện bằng phương pháp hàn, cần có biện pháp bảo vệ mối nối trong các lớp đất có tác nhân ăn mòn

Hình 5.9: thi công nối cọc BTCT

Trang 6

 Cắt đầu cọc:

Trong trường hợp cọc không đóng đến độ sâu thiết kế nhưng đã đủ sức chịu tải, đầu cọc được cắt đến cao độ sao cho phần bê tông cọc nằm trong đài đảm bảo từ 5 – 10cm Phần cốt thép nằm trong đài được thõa mãn theo yêu cầu của thiết kế (Lneo >=30ϕ, ϕ là đường kính cốt thép dọc trong cọc) Khi cắt đầu cọc phải đảm bảo cho bê tông cọc không bị nứt, nếu bị nứt cần đục bỏ phần nứt và vá lại bằng

bê tông mới

Trong trường hợp phải kéo dài cọc mà đầu cọc không được thiết kế đặc biệt thì phải đập bỏ một phần bê tông đầu cọc không ít hơn 200mm và phải tránh làm hỏng bê tông cọc Thép chủ được hàn theo đúng quy phạm về hàn cốt thép Khi không có máy hàn có thể dùng mối nối buộc với chiều dài đoạn nối buộc không nhỏ hơn 40 lần đường kính cốt thép

b) Đối với đài cọc:

kiện dưới tác dụng của tải trọng công trình và phản lực của cọc Tùy theo cách liên kết giữa các đài cọc, có thể xem đài cọc làm việc như hệ các kết cấu độc lập, hệ kết cấu phẳng hoặc hệ kết cấu không gian

cắm vào đài với chiều sâu 5 – 10cm Không bắt buộc phải kéo dài cốt thép cọc vào đài

ngàm cọc hoặc cốt thép cọc kéo dài trong đài lấy theo yêu cầu của tiêu chuẩn thiết kế kết cấu BTCT Trong trường hợp cọc bê tông ứng suất trước, không được dùng cốt thép kéo căng của cọc để ngàm vào đài mà phải cấu tạo hệ cốt thép riêng Khi cọc được liên kết ngàm với đài, cần kết đến giá trị momen phát sinh tại liên kết

Hình 5.11: Cấu tạo đài cọc

kiện sau:

Thông thường, khoảng cách giữa hai cọc liền kề được lấy như sau:

Trang 7

 Cọc có mở rộng đáy, không nhỏ hơn 1.5D hoặc D + 1m (khi D > 2m, D là đường kính mở rộng đáy)

Hình 5.12: Mặt bằng bố trí cọc

khoảng này thì cọc đảm bảo sức chịu tải và các cọc làm việc theo nhóm

cọc tối thiểu là 3d

Trang 8

 Khi cọc bố trí > 6d thì ảnh hưởng lẫn nhau giữa các cọc có thể bỏ qua, khi đó xem cọc làm việc riêng lẻ

cọc tương đối bằng nhau

2.1 Móng cọc khoan nhồi:

a) Đối với cọc:

Cọc nhồi là loại cọc được thi công tạo lỗ trước trong đất, sau đó lỗ được lấp đầy bằng bê tông hoặc không có cốt thép Vệc tạo lỗ được thực hiện bằng phương pháp khoan, đóng ống hay bằng các phương pháp đào khác

Cọc nhồi có đường kính bằng hoặc nhỏ hơn 60cm được gọi là cọc nhồi có đường kính nhỏ, ngược lại gọi là cọc nhồi có đường kính lớn

Người thiết kế hoặc thi công cần có hiểu biết đầy đủ về điều kiện đất nền cũng như các đặc điểm về công nghệ dự định thực hiện để đảm bảo các quy định về chất lượng cọc

cọc Khi cốt thép dọc được nối cần phải hàn theo đúng yêu cầu chịu lực Khi lực nhổ là nhỏ, cốt thép dọc được bố trí đến độ sâu cần thiết để lực kéo được triệt tiêu hoàn toàn thông qua ma sát cọc

Đường kính cốt thép không nhỏ hơn 10mm và bố trí đều theo chu vi cọc đối với cọc chịu tải trọng ngang, hàm lượng cốt thép không nhỏ hơn 0.4 – 0.65%

thể dùng đai hàn vòng đơn hoặc đai xoắn ốc chưa liên tục Nếu chiều dài lồng thép dài hơn 4m, để tăng độ cứng của lồng thì bổ sung théo đai ϕ12 cách nhau 2m, đồng thời các cốt đai này dùng để gắn các miếng kê tạo lớp bảo vệ cốt thép

Trang 9

Đai Þ6 Móc cẩu

Þ25 A

4 Þ20

B

Vát góc 2x2cm Đai Þ6

A

Móc cẩu Þ25

8 Þ20 B

Móc cẩu Þ25

Hàn d=10 Bát hàn nối cọc

hoặc (1a) +1Þ20(giữa)

C-C MŨI CỌC

8 Þ20 Þ32

(Đốt 1: mũi nhọn 40x40cm,L:12m)

THÉP BẢN NỐI CỌC

1-1 1

776x150x12

NEO Þ16 NEO Þ16

1

DÀY 10 mm HÀN SUỐT

B

UỐN CHỮ L

776x150x12 UỐN CHỮ L

(1 lưới thép loại 2)

(+ 3 lưới thép loại 1)

@K.Bố trí thép đai

(+ 3 lưới thép loại 1)

(1 lưới thép loại 2)4 Lưới thép Þ6

@K.Bố trí thép đai

2x 3 Þ6

@.100,L=850

CT.LƯỚI THÉP ĐẦU CỌC

CẤU KIỆN Þ6 Þ16 Þ20 Þ25 Þ30 10 12 thépT.cộng BT Số

tròn M300T.cộng

L hànT.cộngL hàn 6mm 10mmlượng

Kg Kg Kg Kg Kg Kg Kg Kg M3 M M Đốt ĐỐT MŨI 63.83 8.65 251.13 14.22 3.88 344.11 1.96 0.72 2.30ĐỐT GIỮA

ĐỐT CUỐI HỘP NỐI CỌC

14.22 241.67 17.30 66.89

14.22 247.98 8.65

4.60 1.92 346.39

2.30 1.92 337.74

9.04 146.65

350 3a 58 350 20.30

01 Þ30 AII 7

4 Þ25 AI 02 5

2 Þ20 AII Þ6 AI 08

12 100 106 100

DANH SỐ (mm) LƯỢNG SỐ Þ

DANH SỐ (mm) LƯỢNGSỐ Þ Þ20 AII 1a Þ6 AI

2 101

06 101 08

3 2a

11900

850 350

95.20 105.00 10.20 37.10 149.00

CHIỀU DÀI SƠ ĐỒ UÔN THÉPTổng cộng (m) (mm)

1490 850 150.49 5.10 106.05 99.04

XEM CHI TIẾT-1

CỌC BTCT 40x40cm

830x1000x10 410x410x10

CHI TIẾT - 1

( 2 mặt) ĐƯỜNG HÀN 10mm CỌC BTCT

830x1000x10

CHI TIẾT - 2

HÀN GÓC 10mm

ĐƯỜNG HÀN DÀY 10 mm VÁT CẠNH 10Cm

40x40cm

410x410x10 KHOẢNG TRỐNG

150x50x10

XEM CHI TIẾT-2

CỌC ĐẦU NHỌN

350 08 4a Þ20 AII 2.80 776x150x12

1050

1847

1370

08 Þ20 AII 08 04 02 776x150x12 5 Þ16 AI 5a

4 Þ25 AI 4a 350 2.80

3.69

10.96

(Đoạn I) (Đoạn II) (Đoạn III)

(cho 1 vị trí nối) 66.89 THÉP XOẮN

- Kích thước trong bản vẽ trừ trường hợp ghi cụ thể, đều tính bằng milimét.

- Trước khi gia công hộp nối, cần phải kiểm tra kích thước cụ thể của cọc để gia công cho phù hợp.

- Các cốt thép chủ được hàn nối đối đầu , tại mỗi mặt cắt không quá 2 cây được nối.

- Cọc phải thử động tại mố hoặc trụ để xác định sức chịu tải của cọc.

- Yêu cầu các đơn vị thi công áp dụng các biện pháp chống co rút mối hàn

- Cọc BTCT 40x40cm thiết kế bê tông cấp 300, cốt thép loại AI-CT3; AII-CT5 THUYẾT MINH :

để đảm bảo chất lượng công trình.

Đoạn II

Đoạn I

Þ6 AI Þ6 AI Þ6 AI

0.466M²

21.95 43.90 21.95

Trang 10

b) Đối với đài cọc:

Yêu cầu cấu tạo về bê tông, cốt thép và cách bố trí cọc trong đài hoàn toàn giống với yêu cầu của đài cọc trong móng cọc đóng

III - Sức chịu tải của cọc đơn :

3.1 Sức chịu tải cọc theo độ bền của vật liệu làm cọc (P vl ):

3.2.1 Sức chịu tải của cọc BTCT tiết diện đặc, hình vuông, chịu nén:

Tính toán theo công thức:

 b b a a

Trong đó:

Rb – cường độ tính toán của bê tông khi nén mẫu hình trụ

Ra – cường độ tính toán của cốt thép

Fa – diện tích tiết diện ngang của cốt thép cọc

φ – hệ số uốn dọc của cọc, thông thường lấy bằng 1, trừ trường hợp cọc xuyên qua các tầng đất yếu (than bùn, bùn, sét yếu) lúc đó φ lấy theo bảng 3.1 sau:

b, d – chiều rộng cạnh cọc hoặc đường kính cọc

3.2.2 Sức chịu tải của cọc ống BTCT, chịu nén:

Tính toán theo công thức:

Trong đó:

x

x n ax

t

F D

Trang 11

Fx – diện tích tiết diện cốt thép đai

được xác đinh theo công thức (5-1)

3.2.3 Sức chịu tải của cọc nhồi, chịu nén:

3.2 Sức chịu tải cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền (P đn ):

3.2.1 Sức chịu tải của cọc theo các kết quả của thí nghiệm trong phòng:

a Sức chịu tải của cọc đơn, theo đất nền:

Được tính theo công thức:

tc

tc a đn

k

Q Q

Trong đó:

 Theo phương pháp xác định sức chịu tải cọc:

Trang 12

 Đối với móng cọc đài cao, khi cọc chống chỉ chịu tác dụng thẳng đứng, không phụ

Đối với móng cọc đài cao hoặc đài thấp mà đáy của nó nằm trên đất có tính nén lún lớn

và đối với cọc ma sát chịu tải trọng nén, cũng như đối với bất kỳ loại đài cọc nào mà cọc treo, cọc chống chịu tải trọng nhổ thì tùy thuộc vào số lượng cọc trong móng:

Chú ý: số trong ngoặc đơn là trị số ktc khi sức chịu tải của cọc đơn được xác định từ kết

quả nén tĩnh cọc tại hiện trường

Chú thích:

phép tăng tải trọng tính toán trên các cọc biên lên 20% (trừ móng trụ đường dây tải điện)

mang tải trọng 250T (2500kN) thì:

định theo thử tĩnh cọc

 Xác định sức chịu tải tiêu chuẩn theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền:

Sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc ma sát thi công bằng phương pháp đóng có bề rộng tiết diện đến 0.8m, chịu tải trọng nén, được xác định theo công thức:

m – hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, lấy bằng 1

Trang 13

mf, mR – các hệ số điều kiện làm việc của đất ở mũi cọc và ở mặt xung quanh cọc

có kể đến phương pháp hạ cọc, lấy theo bảng 5.5

U – chu vi thân cọc Trong công thức (5-5) việc lấy tổng cường độ chịu tải của đất phải được tiến hành trên tất

cả các lớp đất mà cọc xuyên qua Trong trường hợp khi san nền cần gạt bỏ hoặc có thể bị xói trôi đất đi, phải tiến hành lấy tổng sức chống tính toán của tất cả các lớp đất nằm lần lượt bên dưới mức san nền (gọt bỏ hoặc dưới cốt xói lở cục bộ khi lũ)

Bảng 5.3: Sức chống của đất ở mũi cọc

Bảng 5.4: Ma sát bên fs

Trang 14

Chú thích:

 Trong trường hợp khi mà ở bảng 5.3 các giá trị số của q p trình bày ở dạng phân

số, thì tử số là của cát, còn ở mẫu số là của đất sét

nền bằng phương pháp gọt bỏ hoặc đắp dày đến 3m thì nên lấy từ mức địa hình tự nhiên Còn khi gọt bỏ hoặc đắp thêm dày 3 – 10m thì lấy cốt quy ước thì lấy cao hơn phần bị gọt 3m hoặc thấp hơn mức đắp 3m

Độ sâu hạ cọc trong các lớp đất ở vùng có dòng chảy của nước nên lưu ý đến khả năng chúng bị chống xói trôi ở trên mức lũ tính toán

Khi thiết kế cọc cho các đường vượt qua hào rãnh thì chiều sâu mũi cọc ở bảng 5.3 nên lấy từ cốt địa hình tự nhiên ngay tại vị trí đáy móng công trình

 Đối với các giá trị trung gian của độ sâu và chỉ số độ sệt I L thì xác định q p , f s theo phương pháp nội suy

chôn sâu của cọc trong đất không bị xói trôi hoặc gọt bỏ không nhỏ hơn:

 Đối với công trình thủy lợi: 4m

 Đối với nhà và công trình khác: 3m

 Khi xác định ma sát bên f s theo bảng 5.4, đất nền được chia thành các lớp nhỏ đồng nhất với chiều dày không nhỏ hơn 2m

bày trong bảng

 Xác định sức chịu tải tiêu chuẩn chống nhổ của cọc đóng:

Khi nhà cao tầng chịu lực ngang của gió và động đất cần kiểm tra khả năng chống nhổ của cọc, xác định theo công thức sau:

u, mf, fi, li – ký hiệu giống công thức (5-6)

m – hệ số điều kiện làm việc, m = 0.8

Trang 15

Bảng 5.5: Các hệ số mR, mf

Chú ý: hệ số m f , m R ở bảng trên đối với đất sét có độ sệt 0.5 > IL > 0 được xác định bằng

cách nội suy

 Sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc nhồi, chịu nén đúng tâm:

Sức chịu tải của cọc nhồi có và không có và không có mở rộng đáy được xác định theo công thức sau:

Trang 16

m – hệ số điều kiện làm việc:

dưới nước

khoan tạo lỗ cọc, lấy theo bảng 5.6

Bảng 5.6: Hệ số mf

Trang 17

qp – cường độ chịu tải của đất ở đầu mũi cọc, được tính như sau:

 Đất sỏi lẫn cát và cát:

1 0 '

1 .75

, , ,A k  B k

Mũi cọc hạ vào đất sét, trong trường hợp cọc nhồi có hoặc không có mở rộng đáy, cọc

được tra bảng 5.8

Bảng 5.7: Các hệ số không thứ nguyên

Trang 18

Q tc nh   f i.i 

Trong đó:

m – hệ số điều kiện làm việc, m = 0.8

w – trọng lượng cọc, tính bằng Tấn

3.2.2 Sức chịu tải của cọc theo các kết quả của thí nghiệm xuyên ngoài hiện

trường:

 Sức chịu tải của cọc theo kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh (CPT):

Q u = Q s + Q p

Q p = A p q p

Định dạng
Số trang	34
Dung lượng	2,5 MB