3 chuong 2 mong coc DK nho (272 05) 2009

chơng 2: móng cọc đờng kính nhỏ Chơng móng cọc đờng kính nhỏ Bài 1: Giới thiệu chung I Khái quát chung móng cọc ĐK nhỏ Móng cọc gồm hai phận chính: -Cọc phận chủ yếu có tác dụng truyền tải trọng từ công trình bên thông qua bệ cọc xuống đất dới mũi cọc đất xung quanh cọc -Bệ cọc (bệ cọc) phận liên kết cọc thành khối, truyền tải trọng từ công trình xuống cọc nâng đỡ công trình bên Đặc điểm, u điểm Móng cọc móng sâu điều kiện ổn định tốt Kết cấu tơng đối đơn giản Khả chịu đợc tải trọng công trình bên tơng đối lớn mũi cọc thờng đợc đặt vào lớp đất tốt Công nghệ thi công phổ biến, giới hoá việc thi công, giá thành rẻ Nhợc điểm - Không thể kéo dài cọc theo ý muốn ngời thiết kế cọc đờng kính nhỏ bị hạn chế độ mảnh (thờng lấy tỷ lệ Lc/d=30~70, đặc biệt tỷ số đến 100) - Để đảm bảo cọc hạ đến chiều sâu thiết kế xét đến hiệu ứng nhóm cọc (tức cọc làm làm theo nhóm mà cọc đơn), khoảng cách tối thiểu tim cọc 2.5d (d đờng kính cọc) kích thớc bệ thờng phải mở rộng dẫn đến tốn vật liệu Nếu tải trọng công trình bên mà lớn số lợng cọc sử dụng lớn phải mở rộng bệ cọc nhiều - Đối với cọc BTCT đờng kính nhỏ cốt thép bố trí cọc chủ yếu phục vụ trình vận chuyển, cẩu cọc đóng cọc lực xung kích lớn trình đóng, không tận dụng hết vật liệu trình khai thác, dẫn tới lãng phí vật liệu - Khả chịu lực ngang kém, với công trình có lực ngang lớn tác dụng sử dụng móng cọc đờng kính nhỏ thờng không hiệu cọc dễ bị gãy hay biến dạng chịu lực ngang - Trong thi công móng cọc riêng thời gian đúc, cẩu, vận chuyển đóng cọc hàn nối đốt cọc chiếm từ 60~80% thời gian thi công móng, thờng kéo dài thời gian thi công công 82 chơng 2: móng cọc đờng kính nhỏ trình, thi công làm tăng chi phí quản lý, chi phí nhân công máy móc kho bãi đồng thời phụ thuộc vào điều kiện thời tiết làm ảnh hởng tiến độ thi công chung toàn công trình 9000 2000 +8.50(CĐ Đ T) 2000 1000 1000 300 2300 +4.00(MNTN) 1600 +3.50(CĐ Đ B) 2000 1750 200 1000 200 1600 2000 1900 250 200 3000 3000 200 250 1900 300 200 200 2000 200 1750 4000 7000 200 3000 2300 +1.50(CĐ Đ B) 6@1200 500 7000 1000 2000 1000 +8.00(MNTN) +1.50 500 500 3@1200 500 0.00(CĐ MĐ ) 4600 8200 Sét pha -2.00(MĐ SX) -2.00 -4.00 Sét pha 28 cọc BTCT 400 X 400 L = 28,00 m -6.00 Sét pha -16.00 Cát mịn -18.00 Sét pha -21.00 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27 P28 500 6@1200=7200 Hạ l u 8100 P4 2300 P3 4400 P2 9000 3@1200=3600 P1 500 Phú Y ê n 4600 500 Quy Nh ơn Cát mịn 500 mặt bằ ng c ọc 2300 8200 mặt bằ ng t r ụ Hình 42 - Bố trí chung móng cọc II Phân loại móng cọc 83 chơng 2: móng cọc đờng kính nhỏ Phân loại theo vật liệu Cọc tre, gỗ sử dụng công trình chịu tải trọng nhỏ, công trình tạm thời Xử lý tầng đất yếu chiều dày tầng đất yếu nhỏ Đợc chế tạo từ tre, gỗ đảm bảo điều kiện thẳng Cao độ đầu cọc phải nhỏ cao độ MNN để kéo dài tuổi thọ cọc Cọc thép loại thép hình tiết diện I, O có khả chịu đợc kéo hay nén, đợc sử dụng công trình phục vụ thi công, công trình tạm Tuy nhiên dễ bị ăn mòn, giá thành t ơng đối cao Cọc bê tông cốt thép loại cọc đợc sử dụng phổ biến nhất, có mặt cắt ngang có dạng hình vuông hình tròn Phân loại theo phơng pháp thi công: Cọc hạ búa, cọc hạ phơng pháp ép tĩnh, cọc hạ phơng pháp xoắn, cọc hạ phơng pháp rung kết hợp với vòi xói, cọc mở rộng chân, cọc đổ chỗ (cọc khoan nhồi) Phân loại theo chứa làm việc cọc Cọc ma sát: Là cọc mà khả chịu lực cọc thành phần ma sát hai thành phần ma sát cọc với lớp đất mà cọc xuyên qua phản lực mũi cọc tạo nên Cọc chống: Khi mũi cọc tựa vào tầng cứng (tầng đá) chuyển vị cọc nhỏ, sức chịu tải cọc chủ yếu thành phần sức chống mũi cọc tạo nên Cọc chống ma sát: sức chịu tải cọc gòm ma sát thành bên scs chống mũi Phân loại theo kích thớc cọc (phụ thuộc vào đờng kính cọc, có tính chất tơng đối): Cọc đờng kính nhỏ: d = 250 ~ 600mm Cọc cọc khoan đờng kính lớn: 600 ~ 3000mm Giếng vỏ mỏng: 600 ~ 3000mm Móng giếng chìm: d > 5m Phân loại theo chiều sâu chôn cọc độ cứng tơng đối: Cọc chia thành cọc dài cọc ngắn Cọc dài cọc đợc chôn đủ sâu để mũi cọc đợc coi cố định Cọc đợc coi nh cấu kiện mảnh chịu uốn Cọc ngắn cấu kiện có độ cứng tơng đối mà mũi cọc có dịch chuyển đáng kể Móng giếng chìm thờng dợc coi cọc ngắn có mặt cắt ngang lớn cứng Phân loại theo tải trọng: tải trọng tác dụng lên móng nén, kéo, mô men, tải trọng ngang Phụ thuộc vào đặc tính thời gian, tải trọng đợc phân thành tĩnh tải, tải trọng chu kỳ, hoạt tải Độ lớn loại tải trọng yếu tố để xác định kích thớc loại móng Phân loại theo độ nghiêng: cọc thẳng cọc nghiêng Nói chung nên tránh dùng cọc nghiêng, đặc biệt nơi có động đất 84 chơng 2: móng cọc đờng kính nhỏ Bài 2: cấu tạo móng cọc đờng kính nhỏ I cấu tạo cọc BTCT đờng kính nhỏ Các cọc đợc hạ phơng pháp đóng phải đợc thiết kế để chịu đợc lực đóng vận chuyển Cọc đúc sẵn cần đợc thiết kế với trọng lợng thân không nhỏ 1,5 lần trọng lợng thân cọc vận chuyển lắp dựng Thông số cọc - Mặt cắt ngang cọc thờng hình vuông, cạnh a = 200, 250, 300, 350, 400, 450mm, hình tròn, ống đờng kính d 600mm Các cọc bê tông đúc sẵn có mặt cắt đặn thon Khi cọc bê tông không tiếp xúc với nớc ngọt, cọc phải có diện tích mặt cắt ngang đo phía đoạn thon không nhỏ 90000 mm2 Các cọc bê tông sử dụng nớc muối phải có diện tích mặt cắt ngang không nhỏ 142000mm2 Các góc mặt cắt hình chữ nhật phải đợc vát góc - Chiều dài toàn cọc (đợc tổ hợp từ đốt cọc) phải thoả mãn yêu cầu độ mảnh: Lc/d= 30~70 (đôi lên tới 100 lớp đất mà cọc xuyên qua phía dới móng tơng đối yếu) - Chiều dài đốt cọc: Cọc BTCT đờng kính nhỏ đợc chế tạo thành đốt cọc chiều dài Lđ = 5~15m (chiều dài tối đa đốt cọc tuỳ thuộc vào đờng kính cọc, d=30cm chiều dài tối đa đốt không nên lấy 8m, d=45cm không 15m) Các đốt cọc đợc nối dần với trình thi công để đủ chiều dài cọc thiết kế, thờng ngành cầu sử dụng mối nối hàn Vật liệu chế tạo cọc * Bê tông: thờng có mác 300 với cọc đờng kính nhỏ đúc sẵn * Cốt thép: Cốt thép chế tạo cọc chủ yếu gồm loại sau: a) Cốt thép đai - Cốt đai thờng có đờng kính ữ mm Bớc cốt đai: a = 50~100mm đầu cọc a = 150~200mm đốt cọc, tối đa không 25mm Là cốt thép cấu tạo có nhiệm vụ chống nứt, chống cắt, chịu ứng suất cục thi công - Cốt đai dùng cốt đai rời cốt đai xoắn ốc - 85 Lớp bê tông bảo vệ cốt thép đai mỏng 12mm so với trị số quy định cho lớp bê tông bảo vệ chủ, nhng không đợc nhỏ 25 mm chơng 2: móng cọc đờng kính nhỏ b) Cốt thép dọc chủ A1- A1 A-A 41 41 41 400 a) Bố trí 41 2@159 41 400 b) Bố trí 12 Hình 44 - Mặt cắt ngang cốt thép dọc chủ Cốt thép dọc phải có không thanh, thờng bố trí 12 thanh, đặt theo khoảng cách đặn xung quanh chu vi cọc, Cốt thép dọc chủ có đờng kính 12 ữ 32 mm phụ thuộc vào tính toán (hình 44) Diện tích cốt thép không đợc nhỏ 1,5% diện tích mặt cắt ngang toàn bê tông đo bên điểm thon Toàn chiều dài cốt thép dọc phải đợc bọc cốt thép xoắn đai tơng đơng Lớp bê tông bảo vệ cọc bê tông đúc sẵn môi trờng không bị ăn mòn 50mm, môi trờng bị ăn mòn 75mm Cốt thép dọc chịu lực trình khai thác, trình vận chuyển đặc biệt đóng cọc trình đóng cọc chịu lực đóng cao có độ mảnh lớn dễ gây nguy hiểm cho cọc nh gẫy Khi xét đến động đất vùng 2, với cọc có cốt thép thờng đúc sẵn, cốt thép dọc không đợc nhỏ 1% diện tích mặt cắt ngang, đợc bố trí Cốt thép xoắn cốt đai tơng đơng không đợc nhỏ No10, đợc bố trí theo khoảng cách không vợt 225 mm, trừ khoảng cách 75 mm đợc dùng vùng chiều dài tăng cờng (ở vùng 3, chiều dài tăng cờng 1200mm), không nhỏ 600 mm 1,5 lần đờng kính cọc bên dới cốt thép mũ cọc Không cần xét đến động đất vùng d) Chi tiết cốt thép cứng mũi cọc Cốt thép mũi cọc có đờng kính 32 ữ 45 mm (chi tiết số 07), với chiều dài 60 ữ 100cm, đoạn nhô khỏi mũi cọc khoảng ữ 10 cm nhằm định hớng cọc, phá vỡ đẩy vật cứng trình hạ cọc (Hình 46) 86 400 2@159 1a 41 41 41 2@159 2@159 400 1b chơng 2: móng cọc đờng kính nhỏ C- C TL 1:10 1b 7 84 C 400 1b 94 40 L = 800 50 C 100 300 Hình 46 - Chi tiết cốt thép mũi cọc Nói chung cọc tơng đối dài đóng vào lớp đất đất yếu, nên cấu tạo mũi cọc nh để tránh tợng đầu cọc bị toè gãy đóng Còn cọc ngắn sức chịu tải cọc không lớn cần vát nhọn phần bê tông đầu cọc đợc e) Lới cốt thép đầu cọc đầu đốt cọc bố trí số lới cốt thép đầu cọc có đờng kính ữ mm, với mắt lới a = 5x5cm Lới cốt thép đợc bố trí nhằm đảm bảo cho bê tông đầu cọc không bị phá hoại chịu ứng suất cục trình đóng cọc (hình 47) B- B 6@50 vat goc 15x15 40 10 10 15 vat goc 10x10 370 350 400 370 400 15 350 10 370 10 10 50 290 Hình 47 - Chi tiết đầu cọc f) Vành đai thép đầu cọc Đầu cọc thờng đợc bọc vành đai thép thép dày = ữ 12mm, nhằm bảo vệ bê tông đầu cọc không bị phá hỏng đóng để hàn nối đốt cọc thi công với (hình 48) Liên kết cọc vào bệ cọc Có cách liên kết cọc với bệ: - Sau đóng xong, để phần bê tông nguyên cọc ngàm vào bệ đoạn 300mm sau dọn tất vật liệu cọc h hại Sau đóng xong, đập vỡ phần bê tông đầu cọc, phần bê tông nguyên vẹn cọc ngàm vào bệ 150mm Cốt thép neo phải cốt thép cọc kéo dài dùng chốt thép Các lực nhổ ứng suất 87 chơng 2: móng cọc đờng kính nhỏ uốn gây phải cốt thép chịu Tỷ lệ cốt thép để neo không đợc nhỏ 0,005 số neo không đợc nhỏ Cốt thép phải đợc kéo dài đủ để chịu lực 1,25 f yAs (fy = cờng độ chảy quy định cốt thép (MPa), As = diện tích cốt thép thờng chịu kéo (mm2)) Nói chung thờng phải bố trí lới lới cốt thép cục phía đầu cọc để tránh bê tông bệ cọc chịu ứng suất nén cục lớn cọc truyền lên II Cấu tạo bệ cọc Nói chung cao độ đáy bệ cọc liên quan chặt chẽ đến điều kiện địa chất, khả chắn dòng chảy xây dựng, vấn đề xói lũ thiết kế, chiều dài tự cọc, mực nớc thiết kế Kích thớc bệ cọc phụ thuộc vào kích thớc, số lợng cọc cách bố trí cọc Theo 22TCN 272-05 hay AASHTO-2007 yêu cầu bố trí cọc nh sau: 88 - Khoảng cách tim hai hàng cọc liền nhau: mặt phẳng đáy bệ không dợc nhỏ 2.5d hay 750mm, chọn giá trị lớn - Khoảng cách từ mép cọc đến mép bệ: 225mm 128 41 41 2@159 50 290 40 1b 15 350 600 41 6@50 CHI TIếT "B" vat goc 15x15 22 5400 vat goc 10x10 L =9086 22 8660 9000 28@150 =4200 10 1b L =9920 555 2@159 A-A RCP - 12 22 10000 34@150 =5100 6000 23 1a 32 CHI TIếT "A" 11@100 =1100 11@100 =1100 1a 15 555 525 15 A1 A1 B- B 1a A A 8 1b 50 94 84 TL 1:10 C- C 11@100 =1100 Móc cẩu 22 L i thép 50 x 50 50 40 L = 800 1b 19@50 =950 1800 11@100 =1100 100 C C B 7@50 B 300 B 41 2@159 41 400 A1- A1 B 7@50 50 300 10 CHI TIếT "A" 1b 20@50 =1000 2000 L i thép 50 x 50 41 2@159 41 400 600 23 370 10 400 600 41 Hình 48 - Cấu tạo cốt thép cho đốt cọc 2 Móc cẩu 22 400 370 100 C 1800 20@50 =1000 20@50 =1000 22 RCP-1 10000 400 100 6@50 40 l =600 2000 CHI TIếT "B" RCP - 10000 RCP-1 SƠ Đ Nố I Cọ C 400 370 50 100 370 400 C 7@50 10 300 50 50 9000 RCP-2 50 89 50 bố t r í Cố T THéP Cọ C B.T.C.T chơng 2: móng cọc đờng kính nhỏ 90 100 120 600 600 7@200 =1400 130 400 1750 100 100 21@200 =4200 Hình 43 - Bố trí cốt thép bệ cọc 100 100 B 400 600 8200/2 40@200 =8000/2 600 1/2 Mặt cắt D - D 600 Mặt cắt A - A B 8200 40@200 =8000 600 600 100 100 A D 100 1/2 Mặt cắt C - C 600 1750 8200/2 40@200 = 8000/2 400 C 250 100 600 100 100 100 600 600 600 Mặt cắt B - B 4600 22@200 =4400 600 21@200 =4200 600 600 100 100 100 400 A 600 100 1400 100 40@200 = 8000 100 120 D C 100 8200 chơng 2: móng cọc đờng kính nhỏ 2000 250 1750 400 130 2000 20@200 =4400 100 400 chơng 2: móng cọc đờng kính nhỏ Bài 3: dự tính sức chịu tải cọc I khái quát sức chịu tải cọc Tổng quan sức chịu tải (sức kháng đỡ) Sức chịu tải dọc trục cọc đợc phân làm hai loại : Sức chịu tải theo vật liệu (Rvl); Sức chịu tải theo đất (Rdn); Đối với sức chịu tải cọc theo vật liệu, sức chịu tải cực hạn (Ruvl) đợc tính toán dựa cờng độ cực hạn vật liệu (với cọc thép cờng độ giới hạn chảy thép, fy, với cọc bê tông, cờng độ cực hạn thờng cờng độ thí nghiệm ngày thứ 28 mẫu trụ tròn, fc Đối với sức chịu tải cọc theo đất nền, cọc truyền tải trọng từ công trình bên xuống đất phía dới theo hai phơng cách: Sức kháng bên RS (gồm ma sát thành bên lực dính), phản lực đất xung quanh cọc với diện tích thành bên cọc Sức kháng mũi Rp, phản lực đất mũi cọc lên đầu cọc Về độ lớn chia sức chịu tải cọc làm hai loại: (1) Sức chịu tải cực hạn (Ru, Rult): tải trọng mà vật liệu hay đất bị phá hoại Sức chịu tải cực hạn cọc giá trị nhỏ hai giá trị sức chịu tải theo vật liệu theo đất : Ru = (Ruvl, Rudn) Tuy nhiên với cọc khoan nhồi điều tơng đối hợp lý, nhng với cọc đóng (ép) để tránh bị phá hoại cọc (nhất đầu mũi cọc) trình hạ cọc thờng thiết kế Ruvl >> Rudn, Ru = Rudn (sẽ đề cập rõ dới đây) (2) Sức chịu tải cho phép (R a) : tải trọng mà cọc làm việc an toàn (với hệ số an toàn Fs thờng > 2) Sức chịu tải cực hạn cọc theo đất đợc chia thành sức kháng bên sức kháng mũi nh sau: Ru = RS + RP (83) Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng, sức kháng bên đạt cực hạn nhanh chuyển vị khoảng ~ 5mm Nếu cọc nhồi có thành nhám sức kháng bên đạt cực hạn 10 ~ 15mm Ngợc lai sức kháng mũi đạt cực hạn chậm, dới tải trọng cho phép, chuyển vị cọc nhỏ, sức kháng mũi huy động phần nhỏ (trong đó, sức kháng bên cọc đợc huy động lớn) Chính thế, thiết kế sức chịu tải cọc theo hệ số an toàn thờng lấy hai hệ số riêng rẽ cho sức kháng mũi sức kháng bên 91 chơng 2: móng cọc đờng kính nhỏ Đoạn 2: đờng cong parabol, điểm cuối đoạn yk: p /y yk = m nm ( kz ) /( n 1) (135) Và pk=(kx)yk, bậc parabol n: n= ym pm pu p m yu y m (136) Đoạn 3, đờng thẳng ym, yu, pm, pu đợc trình bày nh sau: ym = b 60 (138) yu = 3b 80 (139) p m = Bs p s (140) pu = As p s (141) Trong đó: b = đờng kính cọc As Bs = hệ số xác định từ hình 70 71, phụ thuộc vào trạng thái tải trọng tĩnh hay theo chu kỳ ps = (pst, psd): lấy giá trị nhỏ hai giá pst psd nh sau: tan / K z tan sin ( b + z tan tan ) + + p st = z tan ( ) cos tan ( ) + K z tan ( tan tan tan ) K b ( ) p sd = K a bz tan + K bz tan tan Trong đó: 136 (142) (143) chơng 2: móng cọc đờng kính nhỏ = góc nội ma sát đất = /2 K0 = hệ số áp lực đất tĩnh, thờng giả định = 0.4 Ka = tan 450 / : hệ số áp lực chủ động đất ( = 450+/2 ) Hình 70 Sự biến đổi As theo chiều sâu đất cát (theo Reese, 1974) Hình 71 Sự biến đổi Bs theo chiều sâu đất cát (theo Reese, 1974) (3) Đờng cong t-z 137 chơng 2: móng cọc đờng kính nhỏ Tơng tự nh đờng cong p-y, độ cứng gối đàn hồi đứng (kz = t/z) số, quan hệ tải trọng đứng (t) chuyển vị đứng (z) phi tuyến, gồm nhiều đoạn Các ký hiệu sau áp dụng cho đờng cong t-z: tmax = sức kháng cực hạn đất Nếu gối đàn hồi xét nằm thân cọc tmax sức kháng bên fi, gối đàn hồi nằm mũi cọc tmax sức kháng mũi qp tres = sức kháng d (sức kháng trạng thái biến dạng dẻo) = tỷ số tres tmax ( 1) zcr = chuyển vị đứng tơng ứng với tmax zres = chuyển vị đứng trạng thái biến dạng dẻo, = tỷ số zres zcr (à > 1) a) Đờng cong t-z với sức kháng bên Đờng cong t-z cọc chế tạo sẵn đất dính gồm đoạn nh hình 72a, đoạn cong đợc xây dựng qua điểm thể bảng 44 Còn giá trị = tres/tmax biến thiên khoảng 0.7 đến 0.9 tơng ứng với sét mềm sét cứng Đối với cọc nhồi dờng cong t-z tơng tự nh với cọc chế tạo sẵn, đờng cong đợc thể hình 3.13, z cr 0.004B ~ 0.006B Đờng cong cọc chế tạo sẵn đất rời gồm hai đoạn đơn giản nh hình 72b, zcr thờng không phụ thuộc vào đờng kính cọc mà có giá trị khoảng 25mm Còn đờng cong t-z cọc nhồi nh thể hình 73, z cr 0.004B ~ 0.008B, riêng sỏi zcr lớn Hình 72 - Đờng cong t-z cho ma sát bên cọc chế tạo sẵn 138 chơng 2: móng cọc đờng kính nhỏ Hình 73 - Đờng cong t-z cho ma sát bên cọc nhồi đất dính Hình 74 - Đờng cong t-z cho ma sát bên cọc nhồi đất rời b) Đờng cong t-z với sức kháng mũi Đối với cọc chế sẵn, đờng cong t-z đợc thể hình 74 Đoạn cong có phơng trình nh sau: 139 chơng 2: móng cọc đờng kính nhỏ z t = t max z cr 1/ (144) Đối với cọc nhồi, đờng cong t-z thể hình 75 hình 76 Hình 75 - Đờng cong t-z cho sức kháng mũi cọc chế sẵn Hình 76 - Đờng cong t-z cho sức kháng mũi cọc nhồi đất dính 140 chơng 2: móng cọc đờng kính nhỏ Hình 77 - Đờng cong t-z cho sức kháng mũi cọc nhồi đất rời Kiểm toán sức chịu nén chịu nhổ dọc trục cọc đơn 1.1 Tính nội lực đầu cọc Có thể sử dụng lý thuyết chơng trình tính khác để tính nội lực đầu cọc (nh trình bày mục 1) 2.2 Điều kiện kiểm toán V( i ) max + P RRC V( i ) RRU cho cọc chịu nén cho cọc chịu kéo (145) (146) Trong đó: V(i)max = nội lực đầu cọc chịu nén dọc trục lớn (tính từ mục 1.1 chơng trình máy tính, sử dụng PILING hay FB-Pier) V(i)min = nội lực đầu cọc chịu nhổ lớn RRC = sức kháng chịu nén dọc trục cọc, nhân hệ số sức kháng RRU = sức kháng chịu kéo (nhổ) dọc trục cọc, nhân hệ số sức kháng P 141 = Trọng lợng thân cọc đơn (có xét đến lực đẩy nổi) chơng 2: móng cọc đờng kính nhỏ Kiểm toán sức kháng đỡ chịu nhổ nhóm cọc 3.1 Kiểm toán sức kháng đỡ dọc trục nhóm cọc: VC RRg = Rn = g Rg (147) 3.2 Kiểm toán sức kháng nhổ dọc trục nhóm cọc: VU RRug = Rn = ug Rug (148) Trong đó: VC = tổng lực gây nén nhóm cọc nhân hệ số VU = tổng lực gây nhổ nhóm cọc nhân hệ số RRg tải = sức kháng đỡ dọc trục nhóm cọc theo cánh tính sức chịu RRug = sức kháng nhổ dọc trục nhóm cọc theo cánh tính sức chịu tải g, ug = hệ số sức kháng đỡ kháng nhổ nhóm cọc Kiểm tra Khả chọc thủng cọc vào lớp đất yếu phía dới đáy móng Nếu nhóm cọc đợc đóng lớp trầm tích tốt nằm lớp trấm tích yếu phải xét đến khả phá hoại chọc thủng mũi cọc vào tầng yếu Nếu tầng đất nằm dới bao gồm đất nén lún yếu phải xét đến khả lún lớn lớp đất yếu Thay dẫn chỗ việc điều tra nghiên cứu khả chịu tải loại đất yếu bên dới vào tính toán tải trọng cộng tác dụng với giả thiết phân bố áp lực dới mũi cọc cách chiếu diện tích vùng đợc bao mũi cọc mặt dốc đứng nằm ngang Sức kháng chiều sâu dới mũi cọc phải đợc xác định sở kích thớc hình chiếu móng quy ớc Khả chịu lực phải vào tiêu chuẩn móng mở rộng đợc quy định quy trình (hay phần tính lún thiết kế theo TTGH sử dụng) Kiểm tra sức chịu tải ngang trục cọc nhóm cọc 5.1 Kiểm tra sức chịu tải ngang cọc đơn: Q RR = Ruh Trong đó: Q = tải trọng ngang tác dụng lên cọc đơn (đã nhân hệ số) RR = sức chịu tải ngang tính toán cọc 142 (149) chơng 2: móng cọc đờng kính nhỏ Ruh = RL : sức chịu tải ngang giới hạn (danh định) cọc đơn (phần tải trọng ngang, sức chịu tải cọc) = hệ số sức kháng (tra bảng 16 hay 39) 5.2 Kiểm toán sức kháng ngang nhóm cọc: Qg RR = RLg = L RL (150) Trong đó: Qg = tải trọng ngang tác dụng lên nhóm cọc (đã nhân hệ số) RR = sức kháng ngang nhóm cọc RLg = sức kháng ngang danh định nhóm cọc (phần tải trọng ngang, sức chịu tải cọc) RL = sức kháng ngang danh định cọc đơn L = hệ số sức kháng (tra bảng 16 hay 39) = hệ số nhóm III thiết kế móng cọc theo TTGH sử dụng Thiết kế móng cọc đóng theo TTGH sử dụng bao gồm đánh giá độ lún tĩnh tải tải trọng kéo xuống (ma sát âm), có, ổn định tổng thể, ép ngang biến dạng ngang ổn định tổng thể móng cọc phải đợc đánh giá móng đợc đặt nơi sau đây: Móng đợc đặt qua đắp Móng cọc đợc đặt trên, gần, hay phạm vi mái dốc Khả chống đỡ móng cọc xói hay tồn xói Địa tầng có độ nghiêng đáng kể Chuyển vị ngang móng cọc Phải đánh giá chuyển vị ngang tải trọng ngang Giới hạn chuyển vị ngang móng cọc không đợc vợt chuyển vị ngang cho phép 38mm Chuyển vị ngang nhóm cọc phải đợc ớc tính cách dùng phơng pháp có xét đến tơng tác đất-kết cấu (ví dụ đờng cong p-y) Chuyển vị ngang cho phép cọc phải dựa vào so sánh chuyển vị phận 143 chơng 2: móng cọc đờng kính nhỏ kết cấu, nối cọc tới cột, điều kiện chất tải Cần xét đến tác động sức kháng ngang bệ móng đợc chôn ngập vào đất đánh giá chuyển vị ngang Sức kháng ngang cọc đơn xác định theo thí nghiệm tải trọng tĩnh Nếu thí nghiệm nén tĩnh theo phơng ngang đợc tiến hành, trình tự phải tuân thủ theo ASTM D 3966 Phải tính đến tơng tác nhóm cọc đánh giá chuyển vị ngang nhóm cọc Khi sử dụng phơng pháp phân tích đờng cong p-y, theo AASHTO-2007 giá trị p phải đợc nhân với hệ số Pm tính đến tác động nhóm Giá trị P m đợc cho bảng 47 Bảng 47 - Hệ số Pm cho hàng cọc Khoảng cách tim-tim cọc (theo hớng lực tác dụng) Pm Hàng (Row 1) Hàng (Row 2) Hàng (Row 3) cao 3d 0.7 0.5 0.35 5d 1.0 0.85 0.7 Hớng tải trọng khoảng cách phải lấy nh hình 78 sau Nếu hớng tải trọng cho hàng cọc đơn vuông góc với hàng cọc (xem chi tiết hình), phải sử dụng hệ số nhóm chiết giảm nhỏ 1.0 khoảng cách cọc 5d, ví dụ nh khoảng cách 3d hệ số chiết giảm 0.7 Lún móng cọc 2.1 Tổng quát Hình 78 - Xác dịnh hớng tải trọng khoảng cách tác động nhóm Với mục đính tính toán độ lún nhóm cọc, tải trọng đợc giả định tác động lên móng tơng đơng đặt hai phần ba độ sâu chôn cọc vào lớp chịu lực nh Hình 79 (hay hình 80 theo AASHTO-2007) 144 chơng 2: móng cọc đờng kính nhỏ Độ lún nhóm cọc đợc tính cho móng cọc đặt đất dính, loại đất mà bao gồm nhiều lớp đất dính, cọc lớp đất dạng hạt rời rạc Tải trọng sử dụng để tính lún tải trọng tác dụng th ờng xuyên lên móng cọc (theo AASHTO-2007) Trong áp dụng móng tơng đơng móng cọc, không áp dụng diện tích có hiệu (giảm kích thớc tơng đơng B L) nh móng nông Với cọc đất rời, độ lún móng đợc khảo cứu cách dùng tất tải trọng tác dụng Tổ hợp Tải trọng sử dụng Với cọc đất dính, sử dụng Tổ hợp Tải trọng sử dụng với tất tải trọng, ngoại trừ tải trọng tức thời bỏ qua 2.2 Lún móng cọc đất dính Phải dùng phơng pháp tính lún cho móng nông để ớc tính độ lún nhóm cọc, cách sử dụng vị trí móng tơng đơng cho Hình 79 80 ỏt Móng t đ ng Móng t đ ng ng ng Lp t yu Múng tng ng Lp t tt Lớ p yế m Lớ p yế m Lớ p tốt Móng t đ ng Múng tng ng Móng t đ ng ng Lớ p tốt ng Hình 79 - Vị trí móng tơng đơng (theo Duncan Buchignani 1976) 2.3 Lún móng cọc đất rời Độ lún nhóm cọc đất rời đợc ớc tính cách sử dụng kết thí nghiệm trờng vị trí móng tơng đơng cho Hình 77 78 Độ lún nhóm cọc đất rời tính nh sau: Sử dụng SPT: 145 = 30 q I B N160 (151) chơng 2: móng cọc đờng kính nhỏ Sử dụng CPT: = qBI 24qc (152) đó: = 0,125 D, 0,5 B (153) : q = áp lực móng tĩnh tác dụng 2Db/3 cho Hình 79 80 áp lực với tải trọng tác dụng đỉnh nhóm đợc chia diện tích móng tơng đơng không bao gồm trọng lợng cọc đất cọc (MPa) B = chiều rộng hay chiều nhỏ nhóm cọc (mm), = độ lún nhóm cọc (mm) I = hệ số ảnh hởng chiều sâu chôn hữu hiệu nhóm D = độ sâu hữu hiệu lấy 2Db /3 (mm) 146 chơng 2: móng cọc đờng kính nhỏ Hình 80 - Phân bố ứng suất dới móng tơng đơng (AASHTO 2007) Db = độ sâu chôn cọc lớp chịu lực nh cho Hình 79 hay hình 80 (AASHTO 2007) (mm) qc = sức kháng xuyên hình nón tĩnh trung bình độ sâu X dới móng tơng đơng (MPa) 147 chơng 2: móng cọc đờng kính nhỏ N160 = giá trị trung bình đại diện hiệu chỉnh ứng suất tổng hiệu suất có hiệu búa N160 = CN.N60 N60 = (ER/60%).N [ ( C N = 0.77 log10 1.92 / V' N = )] CN < 2.0 số nhát búa cha hiệu chỉnh (Búa/300mm) N60 = Số nhát búa dã hiệu chỉnh cho hiệu suất búa (nhát/300mm) ER = hiệu suất búa tính theo phần trăm v = ứng suất thẳng đứng hữu hiệu (MPa) Lún ma sát âm Sức kháng danh định cọc để chịu lại tải trọng kết cấu ma sát âm phải đợc tính toán cách xét riêng phần sức kháng thành bên sức kháng mũi dơng bên dới lớp đất sâu có tơng ma sát âm Nói chung sức kháng đỡ tính toán đất phải lớn tải trọng tính toán tác dụng lên cọc, kể ma sát âm theo TTGH sử dụng Trong trờng hợp xác định sức kháng đất bên dới lớp đất sâu có tợng ma sát âm, ví dụ nh cọc ma sát, để chống lại ma sát âm phải thiết kế để kết cấu chịu đợc độ lún toàn phần ma sát âm tải trọng tác dụng khác Nếu sức kháng đất chịu đợc ma sát âm tải trọng công trình theo TTGH sử dụng, phải ớc tính độ lớn biến dạng cần phải huy động hoàn toàn sức kháng đất, kết cấu phải đợc thiết kế để chịu đợc chuyển vị đợc dự đoán trớc Nén ngang Phải ớc tính nén ngang mố cầu có móng móng cọc đóng qua lớp đất yếu mà chịu tác dụng tải trọng đắp IV thiết kế móng cọc theo TTGH đặc biệt Móng cọc phải đợc kiểm toán sức kháng đỡ dọc trục ngang trục với tổ hợp tải trọng đặc biệt với tải trọng đợc nhân với hệ số thích hợp Khi thiết kế chống động đất, tất cọc vùng hóa lỏng (nếu đất bị hóa lỏng) không đợc tính sức kháng đỡ dọc trục Ma sát âm đất hóa lỏng phải đợc xem xét với tải trọng tác dụng lên móng Tải trọng ma sát âm tĩnh học không đợc tổ hợp với ma sát âm hóa lỏng động đất Móng cọc cần phải đợc kiểm tra chống lại lực ngang từ việc nén ngang đất hóa lỏng Khi xác định sức kháng ngang móng cọc theo đờng cong p-y tham số phải đợc triết 148 chơng 2: móng cọc đờng kính nhỏ giảm để tính tới việc bị hóa lỏng Móng cọc cần phải đợc kiểm tra điều kiện xói Ví dụ 3: Tính lún hệ móng cọc có 20 cọc gồm cột với khoảng cách tim cọc 90cm Đờng kính chiều dài cọc 30cm 9m Đỉnh bệ nằm độ sâu 2m so với mặt đất Chi tiết lớp đất đợc mô tả dới đây, với độ sâu tình từ mặt đất Biết mực nớc ngầm nằm độ sâu 4m so với mặt đất, móng cọc chịu tải trọng trọng tâm đáy móng 2500 kN Độ sâu (m) Tính chất đất Từ Đến Bùn sét , có =16 kN/m3 Sét pha, có =19.2 kN/m3 12 Sét pha, có =19.2 kN/m3, e0=0.80, Cc=0.23 12 14 Sét, có Cc=0.34 =18.24 kN/m3, e0=1.08, 14 17 Sét, có Cc=0.2 =20.0 kN/m3, e0=0.70, 17 Đá không lún Bài làm Phân bố ứng suất lớp đất bị lún Lớ p N Lớ p Lớ p Móng t ơng đ ơng Lớ p Lớ p Công thức tính lún Si = H i 149 Cc ' + p lg( ' ) + e0 p2 p3 p1 Lớ p đất tính lún thứ 2 Lớ p đất tính lún thứ Lớ p đất tính lún thứ chơng 2: móng cọc đờng kính nhỏ Trong đó: 0: ứng suất có hiệu lớp đất trớc thời điểm gia tải p: Tải trọng tăng thêm lớp đất tải trọng gia tải gây Ta có móng tơng đơng với tải trọng trọng tâm đáy móng 2500 kN đợc đặt đô sâu 2L/3=6m Tính ứng suất có hiệu lớp đất tính lún: + Đến lớp 1: 01=2x16+2x19.2+(10-4)x(19.2-9.81)= 126.74 kN/m + Đến lớp 2: 02=126.74 + 2x (19.2-9.81) + 1x (18.24-9.81) = 153.95 kN/m2 + Đến lớp 3: 03=153.95 + x (18.24-9.81)+ 1.5x (20.0-9.81) = 177.67 kN/m2 Tính ứng suất tải trọng gia tải gây lớp tính lún: + Đến lớp 1: Tại độ sâu 2m so với móng tơng đơng, ta có diện tích phân bố ứng suất =(3.9+2)x(3+2)=29.5m2 suy ra: p1=2500/29.5=84.75 kN/m2 + Đến lớp 2: Tại độ sâu 5m so với móng tơng đơng, ta có diện tích phân bố ứng suất =(3.9+5)x(3+5)=71.2m2 suy ra: p1=2500/71.2=35.1 kN/m2 + Đến lớp 3: Tại độ sâu 7.5m so với móng tơng đơng, ta có diện tích phân bố ứng suất =(3.9+7.5)x(3+7.5)=119.7m2 suy ra: p1=2500/119.7=20.9 kN/m2 Tính độ lún + Lớp 1: S1 = x0.23 126.74 + 84.75 lg( ) = 0.113m + 0.80 126.74 + Lớp 2: S = x 0.34 153.95 + 35.1 lg( ) = 0.029m + 1.08 153.95 + Lớp 2: S = 3x 0.2 177.67 + 20.9 lg( ) = 0.017m + 0.70 177.67 Tổng độ lún: S = S1 + S2 + S3 = 0.113+0.029+0.017 = 0.159m = 16 cm 150 ... 9000 20 00 +8.50(CĐ Đ T) 20 00 1000 1000 30 0 23 0 0 +4.00(MNTN) 1600 +3. 50(CĐ Đ B) 20 00 1750 20 0 1000 20 0 1600 20 00 1900 25 0 20 0 30 00 30 00 20 0 25 0 1900 30 0 20 0 20 0 20 00 20 0 1750 4000 7000 20 0 30 00 23 0 0... mịn -18.00 Sét pha -21 .00 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P 12 P 13 P14 P15 P16 P17 P18 P19 P20 P21 P 22 P 23 P24 P25 P26 P27 P28 500 6@ 120 0= 720 0 Hạ l u 8100 P4 23 0 0 P3 4400 P2 9000 3@ 120 0 =36 00 P1 500 Phú Y... bệ: 22 5mm  128 41 41 2@ 159 50 29 0 40 1b 15 35 0 600 41 6@50 CHI TIếT "B" vat goc 15x15 22 5400 vat goc 10x10 L =9086 22 8660 9000 28 @150 = 420 0 10 1b L =9 920 555 2@ 159 A-A RCP - 12 22 10000 34 @150