Bài giảng Nền móng: Chương 4 - Nguyễn Thanh Sơn

Bài giảng Nền móng - Chương 4: Móng cọc cung cấp cho người học các kiến thức: Cấu tạo của đài cọc, dự báo sức chịu tải của cọc, thiết kế cọc đài thấp, tính toán kiểm tra cọc trong quá trình thi công,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

4 DỰ 4.7 DƯ BAO BÁO SƯC SỨC CHỊU TAI TẢI CUA CỦA CỌ COC C 4.7.1 Một số vấn đề chung: a Sự làm việc cọc đơn nhóm cọc Sự lam Sư làm việc cua cọ cocc đơn va cua cọ cocc mong móng cọ cocc khác nhiều Tuy nhiên, tính toán ta coi SCT cocï g nhóm cocï SCT cocï đơn  Khi trò số tải trọng tác dụng lên cọc đơn lên cọc nhom nhóm thay thấy rang neu cac cọ cocc cang gan gần σz tạ taii điểm trục cọc nhóm gây >> ứng suất cọc gây → Snhom gay Nếu khoang khoảng cach cách đạ đatt tơi tới trò nhóm cọ cocc >> Scọ cocc đơn Neu số coi làm việc cọc đơn làm việc cọ cua cocc nhom nhóm cọ coc c  Cọïc đơn nhóm cọïc Phân bốá ứùng suấát cọc đơn nhóm cọc b SCT giơi b giới hạ han n cua cọ cocc theo vật liệu va theo nen đat đất Nếu tải trọng tác dụng lên cọc đủ lớn xảy t t ường hợ trườ hơ p:  Cọc bò phá hoại ứng suất cọc vượt khả làm việc củûa vật liệu cọc: tảûi trọng phá hoại tương ứng SCT giới hạn cọc theo vật liệu Pgh(vl);  Tải trọng tiếp xúc đất - cọc vượt SCT giới hạn đất vò trí gây chuyển vò cọc vượt giới hạn cho phép: tải trọng phá hoại tương ứng SCT giới hạn cọc theo đất Pgh(đn)   SCT giới hạn cọc Pgh(cọc) = min{Pgh(vl), Pgh(đn)} Tuy nhien, nhiên, thiet thiết ke kế nen nên Pgh(vl) ≥ Pgh(đn) → Pgh(cọc) ≡ Pgh(đn)  Sức chòu tải theo vật liệu, Pvl Cọc bò p Coc pháa hoai oạ ưứng sua suất o g cọ cocc vươt ượ qua khảa năa ng làa m việc vật liệu & sức chòu tải cực hạn, Pgh (vl) tính toán dựïa cường độä cựïc hạïn vậät liệäu • Với cọc thép: cường độ cực hạn thép thường giới hạn chảy chay  Sức chòu hò tả t ûi theo th đấ đ át nềàn, P(gh) đn gồàm: • Sức kháng bên, Ps: phản lực đất xung quanh cọc với phần xung quanh cọc • Sức kháng mũi, Pp: phản lực đất mũi cọïc tác dụïng lên đầu cọïc • Với cọc bê tông: cường độ cực hạn thường lấy cường độ thí nghiệm ơở ngày thư thứ 28 28  Sức chòu tải theo đất nền, Pđn L Ps = u  f s dz d Pp Sức chòu hò ttảûi, Pđn Pp = Ap q p • u: chu vi tiết diện cọc • Ap: diện tích tiết diện ngang cọc • L: chieu chiều dai dài cọ coc c • fs: ma sát bên đơn vò cực hạn cọc • qp: sứùc kh ùng mũõi đơn đ vòò cực hạ h n củûa cọc  Sức chòu tải cực hạn cọc, Pgh = [Pgh (vl) , Pgh (đn)] Ps Pgh = Ps + Pp Trong đo: đó: Pult Lưu ý:  Vơi Với cọ cocc nhoi: nhồi: Ta co có the thể thiet thiết ke, kế, Pgh (vl) ≅ Pgh (đn)  Với cọc đóng cọc ép: để tránh bò phá hoại cọc (nhất đầu mui đau mũi cọ coc) c) qua trình thi cong, công can cần thiet thiết ke kế sau: Pgh = Pgh (đn) Thông thương Thong thường thiet thieát ke keá cho Pgh (vl) = (2 - 3) Pgh (đn) Hệä số uốn dọïc, ϕ SƯC 4.7.2 SỨC CHỊU TAI TẢI CUA CỦA CỌ COC C THEO VẬT LIỆU a Cọc BTCT đúc sẵn tiết diện đặc (chòu nén) Cọc tính chòu nén có xét đến uốn dọc Pgh (vl) = ϕ ( mb.Rn.Ap + Ra.Aa) λ= lo/r 0.6 sức chòu ò tải cocï nên xác đònh ò theo kết q nén tónh coc ï BẢNG TRA BẢNG TRA Ma sát bên cọc, fsi 327 0.0m 4.7.4.1 Sưc Sức chòu tai tải cua cọ cocc theo tieu tiêu ly lý cua đat đất nen tiếpChú thích: • Các trò số Rn trình bày dạng phân số tử số cát, Lớp 1: Lơp Đỉnh cọc Đáy đài L2 • Các giá trò trung gian, τsi: xác đònh nội suy i li Lớp i: li+1 • Khi xac xác đònh τsi, đat đất nen đượ đươcc chia thành cac lơp lớp nho nhỏ đong đồng có chiều dày, li ≤ 2m n giá trò bảng Lớp n: ln BÀI TẬP AP BAI ÁP DỤ DUNG NG Dựï báo SCT cọïc BTCT tiết diệän 25cmx25cm dài 12.5m Nền đất gồm lớp sau:  Lớp 1: Cat Lơp Cát pha deo dẻo day dày 6.5m 5m co có độ sệt B = 0.6 06 u, mf, τsi, li: xác đònh  Lớp 2: Cát bột chặt vừa dày 4.0m m: hệ số điều kiện làm việc,  Lớp 3: Sét trạng thái nửa cứng độ sệt B = 0.3 Đối vớ Đoi vơii coc cọc hạ vao vào đat đất ởơ độ sâ sauu < 4m, 4m m = 0.6 06  Đối với cọc hạ vào đất độ sâu ≥ 4m, m = 0.8 Ln ln-1 • Ma sát bên fsi đất cát chặt nên tăng thêm 30% so với  Li l3 • Độ sâu mũi cọc tính từ cốt đòa hình tự nhiên Ptck = m.ucΣmfτsili l1 l2 mau mẫu so số la cua set sét 4.7.4.1 Sưc Sức chòu tai tải cua cọ cocc theo tieu tiêu ly lý cua đat đất nen tiếpc Sức chòu tải trọng nhổ (hoặc kéo) xác đònh theo công thức: L1 ((chưa khảo sát hết chiều dày) y)  Đỉnh cọc nằm cách mặt đất 1.0m, đáy đài cách mặt đất 1.5m Lời giải Mặt đất tự nhiên Lớp 1: Cát pha deo Cat dẻo Lớp 2: Cát bột chặt vừa Lơp Lớ p 3: Sét nửa cứng 1000 800 1500 500 10 1.0m -2 2.0m 0m 2.0m -3.5m 2.0m -5.5m 55 2.0m -7.5m 2.0m -9.5m 2.0m -11.5m 6500 -1.5m -6.5m 5m 4000 -10.5m 1.0m -13.0m Cát pha deo Cat dẻo Độ sệt B = 0.6 06 C ùt Cat b ät chặ h ët vừa Sét nửa cứng 3000 Lớp đất B = 0.3 -13.5m a Sức chống cực hạn mũi cọc Pmũi = ApRn Trong đó: Rn = Kc qc  Kc: Hệ số mang tải, tra baûng τi [kN/m2] 1.0 12 35 3.5 20 2.0 15 5.5 75 7.5 2.0 20 2.0 17.5 25 25.5 9.5 11 11.5 2.0 20 2.0 26.5 48 48.0 13.0 1.0 50.0 Pgh = m(mRqpAp + ucΣmfτsili) = 57 [T] Sưc 4.7.4.2 Sức chòu tai tải cua cọ cocc theo xuyen xuyên CPT b.Sức chống cực hạn mặt bên cọc Trong đó: • u: chu vi tiết diện cọc • li: chiều dài cọc lớp đất thứ i sát ben bên đơn vò cua lơp lớp đat đất thư thứ i,i đượ đươcc xac xác đònh theo • τsii: ma sat sức chống xuyên đầu mũi, qc độ sâu  qc: Sưc Sứ chố h xuyêân trung t bình, bì h lấ l áy t khoả kh ûng 3d phía hí 3d phía mũi cọc Pma sát = uc Σliτsi li, m z = 13.5m → Rn = 3800 kN/m2 Sưc 4.7.4.2 Sức chòu tai tải cua cọ cocc theo xuyen xuyên CPT b.Sức chống cực hạn mặt bên cọc Độ sâu trung bình,, m 2.0 τsi = qci/αi αi: hệ số, tra bảng BẢNG TRA Kc & α BANG Lưu yý: Khi xác đònh τi lấy ≤ giá trò cực đại τmax cho bang bảng tra tra Nếu τ i = qci αi > τ max laáy τi = τmax lay * SƯC SỨC CHỊU TAI TẢI CUA CỦA CỌ COC C Pms Pmui = + P [ ] Fs1 Fs2 hoaëc [P] = Pms + Pmui Fs Fs = 2,0 ÷ 2,5 Cọc đóng Thành bêtơng Thành ống thép Thành bêtông Thành ống thép Đất loại sét chảy, bùn(*) < 2000 0.4 0.5 30 30 30 30 15 Đất loại sét cứng vừa 2000 5000 80 (80) 35 (80) 35 (80) 35 Cát chảy Cát chặt vừa Cát chặt đến chặt  Đối với cọc nhồi, thành hố giữ tốt, thi công không gây phá hoại thành hố bê tông cọc đạt chất lượng cao  Đối với cọc đóng có tác dụng làm chặt đất đóng cọc > 5000 - 2500 Hệ số Kc 0.35 0.45 0.4 0.45 0.55 Cọc nhồi 40 60 ** 80 Cọc đóng 40 Cọc nhồi Thành bêtơng Thành ống thép Cọc đóng Thành bêtơng Thành ống thép 15 15 15 (80) 35 (80) 35 35 (80) 35 35 120 60 120 (60) 80 (120) 60 35 35 35 35 (120) 80 (80) 35 (120) 80 80 (150) 120 (120) 120 (150) 120 120 0.5 (60) 120 150 (200) 250 1000 (200) 250 2500 10000 04 0.4 05 0.5 (100) 180 > 10000 0.3 0.4 150 (300) 200 150 (300) 200 Đá phấn (mềm) > 5000 02 0.2 03 0.3 100 120 100 120 35 35 35 35 Đá phấn phong hóa > 5000 0.2 0.4 60 80 60 80 (150) 120 (120) 80 (150) 120 120 BÀI TẬP AP BAI ÁP DỤ DUNG NG Lư y:ù Lưu Trong bảng tra trên, giá trò ngoặc () sử dụng khi: Giá trị cực đại qp (kPa) Cọc nhồi Loại đất Đất loại sét, cứng đến cứng Fs1 = 1,5 , ÷ 2,0 , Fs2 = 2,0 ÷ 3,0 Hệ số α Sức chống mũi qc (kPa) Dựï báo SCT cọïc BTCT tiết diệän 25cmx25cm dài 12.5m thi công phương pháp ép Nền đat Nen đất gom gồm lơp lớp sau: Lớp 1: Cát pha dẻo dày 6.0m có sức kháng xuyên qc = 1500 kPa   Lớp 2: Bùn sét dày 5.0m có sức kháng xuyên qc = 500 kPa  Lớp 3: Cát hạt trung, chặt vừa sức kháng xuyên qc = 5000 kPa ((chưa khảo sát hết chiều dày) y) Đỉnh cọc nằm cách mặt đất 1.0m, đáy đài cách mặt đất 1.5m Lời giải  Mặt đất tự nhiên 1000 Lớp 1: Cát pha deo Cat dẻo SCT cua cọ cocc đươc dự dư bao báo theo ket kết qua thí nghiệm CPT 1500 -1.5m 500 qc = 1500 kPa Pgh = u c 6000 n  li -6.0m 0m Lớp 2: Bùn sét Lớp 3:Cá Lơp 3:Catt trung trung, chặt vừa qci αi + A p K c qc αi , Kc: hệ số, tra bảng phụ thuộc loại cọc & PP hạ cọc: qc = 500 kPa qc = 5000 kPa kP 5000 -11.0m 2500 Lớp 1: Cát pha dẻo, qc = 1500 kPa  α1 = 30 Lớp 2: Bun Lơp Bùn set, sét qc = 500 kPa  α2 = 30 Lớp 3: Cát hạt trung, chặt vừa, qc = 5000 kPa  α3 = 100  K3 = 0.5 -13.5m qci αi Giá trò cự Gia cưcc đạ đaii cua τmax Lớp 1: Lơp 1500/30 = 50 kPa 15 kPa Lớp 2: Lơp 500/30 = 16,7 kPa 15 kPa Lớp 3: 5000/100 = 50 kPa 80 kPa SCT củûa cọc theo 4.7.4.3 th thí nghiệ hi äm xuyêân SPT a.Sức chòu tải cực hạn cọc đất rời tính theo công thức Meyerhof (1956) Pgh = K1NAp + K2NtbAs Trong đo: đó: • N: số SPT trung bình khoảng 1d mũi cọc 4d mui tren mũi cọ cocc • Ap: diện tích tiết diện ngang mũi cọc • Ntb: số SPT trung bình dọc thân cọc phạm vi lớp đất rời 4 SCT cua 4.7.4.3 cọ cocc theo thí nghiệm xuyen xuyên SPT T Trong đ ù:  As: diệän tích mặët bên cọïc gp phạïm vi lớp đất rời  K1 ; K2 hệ số (cọc đóng) b Sức chòu tải cho phép cọc theo công thức Nhật Bản: [P] (cọc nhồi) K1 = 400 K1 = 120 K2 = K2 = = α N a Ap +   0.2 N s i Ls i + (  cL i ci  u i ) Trong đó: • α: hệ số, phụ thuộc vào phương pháp thi công cọc Cọïc đóng, α = 30 Cọc nhồi, α = 15  Hệ sốá an toaứn toồồng theồồ: FS = 2.5 ữ Na: số so SPT trung t ng bình t ong khoang khoảng 1d dươi mui m õi cọ cocc & 4d mũi cọc • Ns: số SPT trung bình lớp đất rời dọc thân cọc BÀI TẬP AP BAI ÁP DỤ DUNG NG b Sức chòu tảûi cho phép củûa cọc theo công thức Nhật Bản:  Ls,i g lớp đất rời thứ i mà cọïc q qua s i: chiều dài đoạïn cọïc nằm  Lc,i: chiều dài đoạn cọc nằm lớp đất dính thứ i mà cọc qua  u: chu vi tiết diện cọc  c : Lực dính đất dính lớp đất thứ i mà cọc qua Dựï báo SCT cọïc BTCT tiết diệän 25cmx25cm dài 12.5m thi công phương pháp ép Nền đat Nen đất gom gồm lơp lớp ví dụ du tren Kết thí nghiệm xuyên SPT cho kết sau: Độ sâu (m) Giá trò N 10 11 12 14 16 3 21 22 23 23 Lưcc dính lớ Lự lơp p cat cát pha deo dẻo c = 2T/m2 1,2T/m Hướng giải p dụng theo công thức Nhật Bản ; lơp lớp bun bùn sé sett c = 0 SCT CUA 4.7.5 CỦA CỌ COC C THEO CÔ CONG NG THƯC THỨC ĐỘNG Nguyên lý:  Sau hạ cọc đến độ sâu thiết kế, để cọc nghỉ, tiến hành đóng thử với búa đóng trọïng lượïng Q,, độä cao rơi búa H Đo độä lún nhát búa gây e - độ chối cọc - Độ xuyên sâu bình quân cocï nhát búa q  Đóng cọc thử phải tiến hành từ đến nhát búa Độ cao rơi búa phai bua phải đong đồng đeu đêu cho tat tất ca cac nhat nhát & lay lấy gia giá trò trung bình) bình)  Độ chối cọc e bé → SCT giới hạn cọc lớn vàø ngược lạ l i Qua Q thí nghiệ hi äm tìm tì kiem ki quan hệ h ä e - Pgh Khaoo sat Khả sát cọ cocc trọ ng lượ lương ng q (gom (gồm ca phụ phu kiện) chòu va chạm búa trọng lượng Q rơi từ độ cao H H Q H Ở độ cao H cọc tích lượng QH (thế năêng củûa bú b ùa) ) Đó Đ ùng cọc dẫ d ãn tớ t ùi va chạ h m giữ i õa búa Q cọc q, lượng QH chuyển Lc th ønh: h q  Cọc dòch chuyển đoạn e;  Búa nẩy ngược trở lại đoạn h;  Mộät p phần lượïng tiêu tán xung g quanh 4.7.5 Sức chòu ò tải cocï theo công thức độäng -tiếp- P 4.7.5 Sức chòu ò tải cocï theo công thức độäng -tiếpTrong đó: Giả thiết: Va chạm cọc búa va chạm đàn hồi (để coi động lượng bảo toàn) → búa QH = lượng va chạm Diễn dòch kết quả: • F : diệ di än tích tí h tiế ti át diệ di än ngang cọc • Q : Trọng lượng phần búa rơi; • q : Trọng lượng cọc bao gồm mũ cọc, đệm cọc cọc dẫn có; • H : Chiều cao rơi thực tế phần động búa 2.1 Theo Gerxêvanov: Pgh = − e Bài toán bản: đo độ chối e cọc, từ xác đònh SCT giơi xac giới hạ han n cua cọ cocc Pgh Q + k q nF nF nF  +  QH  + Q + q e TN   [ P] = Pgh ktct • k1 : Hệ so số phụ phucc hoi hồi va chạ cham m, thep thép vơi với gang va chạ cham m với gỗ lấy k1 = 0,2 • n: hệ so số kinh nghiệm, phụ phu thuộc vật liệu lam làm cọ cocc va cach cách đóng cọc, tra bảng sau: Bảng tra hệ số n: Loại cọc đệm cọc Cọïc g gỗ: - có đệäm - không đệm Cọc BTCT có cọc dẫn 15 Cọc thép: - có đệm gỗ - có đệm thép cọc dẫn - có cọc dẫ d ãn, khô kh âng đệ đ äm 20 30 50 Điều kiện Qu = Ktc Neuu SCT cọ Nế cocc xac xác đònh theo phương phap pháp thư thử động cọc có kể đến biến dạng đàn hồi đất 25 1,25 Nếu SCT cọc xác đònh tính toán, kể theo k át quảû thử kế h û độ đ äng cọc màø khô kh âng kể k å đế đ án biế bi án dạng đàn hồi đất 14 1,4 2.2 Theo Hilley: y k: hiệu suất học búa đóng cọc k = : đố đoii vơi với bua búa rơi tư tự điề đieuu khien khiển tự tư động va bua búa diesel diesel k = 0.75 : búa rơi tự nâng cáp tời k = 0.75 ÷ 0.85, đốái với loại búa nước đơn động  e: hệ số phục hồi Cọc có đầu bòt thép, e = 0.55 Cocc thep Cọ thép co có đệm đau đầu cọ cocc bang go gỗ mem, mềm, e = 0.4 Cọc BTCT, đệm đầu gỗ, e = 0.25 c1: bien biến dang ng đan đàn hoi hồi cua đầ đau u cọ cocc, đệm đau đầu cọ cocc va cọ cocc dẫn c2 = QuL/ApEp  c2: biế bi án d ng đan đ ø hồ h ài củûa cọc   c3: biến dạng đất nền, c3 = 5mm Sức chòu tải cực hạn cọc theo công thức động Hilley xác đònh theo cô cong ng thưc: thức: 10 Ktc tra theo phụ lục A TCVN 205-98:  2 Theo Hilley: 2.2 n (kG/cm2) W + e Wc k W h × e f + 0.5 ( c1 + c2 + c3 ) W + Wc [ P] = Qu Fs với FS ≥ T Trong ñ ù ño:  Wc: trọng lượng cọc  L: chiều dài cọc  W: trọng lượng búa đóng  Ap: diện tích tiết diện ngang cọc  h: chiều cao rơi búa  Ep: module đàn hồi vật liệu cọc Theo TCXD 205: 1998 2.3  Khi thử động cọc đóng, độ chối thực tế, ef ≥ 2mm, sức chòu hò tả t ûi cực hạ h n củûa cọc xáùc đònh đò h theo th côâng thứ th ùc sau: Qu = ∋ p Wn + ε (Wc + W1 )  nFM   1+ × − 1  nFe f Wn + Wc + W1    Nếu độ chối thực tế, ef < 2mm, sức chòu tải cực hạn cocc xac cọ xác đònh theo cong công thưc thức sau:   2e f + c  + ∋ p ( e f + c ) W Qu = * × θ − 1  2θ e f + c  W + W c ( 2e f + c )   Theo TCXD 205: 1998 2.3 Trong đó: • n: hệ số, n = 150T/m2 cọc BTCT có mũ cọc • F: diện tích tiết diện ngang cọc • M: hệ số, M = đóng cọc búa tác dụng va đập Còn hạï cọïc rung g hệä số M,, tra bảng g • ∋p: lượng tính toán va đập búa, tra bảng • ef: độ choi chối thự thưcc te, tế bang độ lú lun n cua cọ cocc va đập cua búa; dùng máy rung độ lún cọc công máy thơi thời gian phut phút • c: độ chối đàn hồi cọc (chuyển vò đàn hồi đất coc) cọ c), xac xác đònh bang may máy đo độ choi chối Theo TCXD 205: 1998 2.3 • n0, nh: hệ số chuyển từ sức chống động sang sức chống tó h củûa đấ tónh đ át Đất mũi cọc, n0 = 0.0025sm/T Đất mặt bên cọc, nh = 0.25sm/T  Ω: diện tích mặt ben bên cọ cocc tiep tiếp xuc xúc vơi với đat đất  g: gia tốc trọng trường  H chiề H: hi àu cao rơii thự th c tế t củûa phầ h àn độ đ äng củûa bú b ùa  h: chiều cao nẩy phần va đập búa Búa diesel, h = 0.5m Các loạ Cac loaii bua búa khac, khác, h = Theo TCXD 205: 1998 2.3 • W: trọng lượng phần va đập búa • Wc: lượng cọc mũ cọc • W1: trọ ng lượ lương ng cua cọ cocc dan dẫn Khi hạ cọ cocc bang rung, rung W1 = 0 • Wn: trọng lượng búa máy rung • ε: hệ h ä sốá phụ h c hồ h ài va đậ đ äp, đ ùng cọc vàø cọc ốáng BTCT búa tác động đập có dùng mũ đệm gỗ, lấy ε2 = 0.2, hạ h bằ b èng rung, lấ l áy ε2 = 0 • θ: hệ số, xác đònh theo công thức:  n0 nh  W +  4 F Ω W +W c θ=  Bảng tra hệ số M g (H − h ) BÀI TẬP AP BAI ÁP DỤ DUNG NG Năng lượïng tính toán búa, ∋p Kết đóng thử cọc búa diezen kiểu ống:  T ng lượ Trọ l ng bú b ùa : Q = 12.5 12 kN  Trọng lượng toàn phần búa : Qn = 26 kN  Chiều cao rơi búa : Hmax = 3.0m  Cocc BTCT tiet Cọ tiết diện 30cmx30cm, 30cmx30cm trọ ng lượ lương ng cọ cocc q = 20.5kN 20 5kN Cọc có đệm lót gỗ Trọng lượng đệm gỗ thớp thép may cua máy tren đau đầu cọ cocc q1 = kN  Năng lượng tính toán củûa búa rung, ∋p  Kết thử cho độ chối cọc : e = 0,008m Yêu cầu: Xác đònh sức chòu tải (SCT) cọc giải Hướng g Sử dụng công thức theo TCVN 205-1998 → [P] = 38 T SCT COÏ 4.7.6 COC C THEO KQ THÍ NGHIỆM NEN NÉN TĨNH CỌ COC C Khái niệm chung Thí nghiệm nén tónh cọc nhằm: Đam Đả m bao bảo chac chan chắn sư pha phá hoạ hoaii cọ cocc khong không xả xayy trướ trươcc xuất tải trọng giới hạn mong muốn Fs lần tải trọng làm việc dự lam dư kien kiến tac tác dụ dung ng len lên cọ coc; c;  Xác đònh lại SCT giới hạn cọc so với dự báo theo tài liệu đòa chat, chất vơi với ket kết qua đong đóng thư thử cọ cocc… → điề đieuu chỉnh lạ laii thiet thiết ke kế ban đầu (nếu cần)  Nghiê N hi ân cứùu tính tí h biế bi án d ng - tả t ûi trọ t ng củûa cọc, dự d bá b ùo độ đ ä lú l ùn nhóm cọc cọc khác  Nguyen Nguyên tac tắc thí nghiệm: Tác dụng lên đầu cọc lực nén tónh tăng dần cọc bò phá h ù hoạ h i hoặ h ëc thỏ th ûa man õ yêâu cầàu khả kh ûo sáùt Đo Đ độ đ ä lú l ùn củûa đầ đ àu cọc cấp tải    TN đen đến pha phá hoạ hoai:i: Pmax(TN) ≥ (2,5 (2 ÷ 3) tai tải dự dư kien; kiến;  TN kiểm tra: Pmax(TN) ≥ 1,5 tải dự kiến Từ quan hệ (P, S) → SCT giới hạn củûa cọc Sơ đo đồ va thiet thiết bò thí nghiệm: Hệ thống gia tải: kích thủy lực đối trọng Kích 3.1 Kí h thủ th ûy lự l c:  Năng lực kích Pmax(kích) ≥ 1,5 Pmax(TN) Pmax(TN): tải thí nghiệm lớn dự kiến, tùy mục đích thí nghiệm:  Sơ đồ nén tónh Đố 3.2 Đ trọ t ng: trọ t ng lượ lươ ng đố đ trọ t ng Q ≥ Pmax(kích) (kí h) để đ å:  Kích làm việc tối đa an toàn; Có thể phát triển TN (nếu cần) nhiều TN đến Pmax(TN) chưa bò phá hoại Có nhiều hình thức tạo hệ thống đối tải khác tùy thuộc Pmax(TN):  Nếu Pmax((TN)) nhỏ vài trăm Tấn: đối tải neo ((cọc neo neo guồng xoắn)  Neu Nế u Pmax(TN) đen đến tren dươi 2500 Tan: Tấn: đoi đối tai tải la vật nặng (BT/ thép)  Neu Nế u Pmax(TN) rat lơn lớn đen đến vai vài chụ chucc nghìn Tan: Tấn: đoi đối tả taii la trọ ng lượng thân cọc, ma sát đất với thành bên cọc phản lực đất dươi đat mui mũi cọ coc: c: Thí nghiệm Osterberg Test (O (O-Test) Test)  Hệ thống đo chuyển vò: Chuyể y n vòò đầu cọïc đo đồng hồ đo chuyể y n vòò g gắn trực tiếp vào đầu cọc thiết bò đo từ xa  Đong Đồ ng ho hồ đo chuyen chuyển vò: dung dùng phổ bien biến độ xac xác cao va bò ảnh hưởng thời tiết   Độ xac xác cua đong đồng ho: hồ: toi tối thieu thiểu 0,01mm 01mm Bố trí tối thiểu đối xứng qua trục dọc cọc Đồng hồ đươcc gan đượ gắn co cố đònh vaoo hệ thong thống dam dầm đỡ  Cach Cách thí nghiệm  Tăng tải theo dõi độ lún để có quan hệ (P,S) Cáùch tă C t êng tả t ûi: cáùch tă t êng tả t ûi kh ùc h tù t øy theo th phương h phá h ùp thí nghiệm (Quy trình nhanh, chậm )  Theo quy phạm ASTM D-1443 có cách gia tải khác Tuy nhiên quy trình gia tải nhanh (QL – Quick Load) thường sử dụng Quy trình sau:  Dự tính tải ï g nén tối đa Pmax Thông thường Pmax = ((2÷3)[P] )[ ] Kế Kett qua thí nghiệm Mỗi cấp tải thu cặp số liệu {Pi, Si} Vẽ biểu đồ quan hệ (P,t); (S,t); (P,S) Dien Diễ n dòch ket kết qua:: Dự Dư bao báo SCT giơi giới han hạn cua coc cọc va SCT cho phép tác dụng lên cọc SCT giới hạn cọc: tải trọng nhỏ tác dụng lên cọc gây ra: g  Mỗi cap Moi cấp se la 1/20 Pmax (tương đương se co có 20 cap) cấp) Sự phá hoại thân vật liệu cọc → SCT cọc theo vật liệu;  Mỗi cấp giữ từ 2,5 phút đến phút   Sau giảûm tảûi (với [P] sức chòu tải thiết kế  Sự lún liên tục đầu cọc tải trọng không đổi tăng đột ngột độ lún đầàu cọc → SCT SC củûa cọc theo đấát nềàn Xac Xác đònh sưc sức chòu tai tải giơi giới hạ han n cua cọ cocc Từ đường cong nén P = f(S) ứng với độ lún S* suy SCT giới h n củûa cọc xáùc đònh hạ đò h trêân đồ đ thò: hò Pgh = f(S*) ( ) = P(S ( = S*)) S*: phụ thuộc vào quy phaïm Pgh S* = {0,2[S], {0 2[S] 40mm} Tải trọïng cho p phép tác dụïng S* lên coïc [P]: [ P] = Pgh Fs Fs = 1,2 (Fs =1,25) 1,25) S (mm) P (T) Sơ đồ trình tự bước tính toán MÓNG CỌC: BÀI TẬP AP BAI ÁP DỤ DUNG NG Kết thí nghiệm nén tónh cọc BTCT tiết diện 25cmx25cm cho k át quảû kế h sau: Xác đònh sức chòu tải cho phép cọc Biết độ lún cho phép công trình 8cm P (T) 10 15 20 25 30 35 40 42 44 S (mm) 3,5 5,1 6,9 8,8 12,6 17,2 24,3 30,4 35,2 Hướng giải Xa dự X dư ng đ đồ thò quan h hệä P = f(S) f(S) Ứ Ưng vơi ới đ độä lun l ù quy ươc ướ S* = 0,2[S] = 16mm, xác đònh Pgh = ??? [P] = Pgh/Fs TÀI LIỆU - Công trình, đòa chất - Các tiêu chuẩn, quy phạm thiết kế - Đài cao - Đài thấp HỆ MÓNG CỌC - Mác bê tông - Cố C át th théùp VẬT LIỆU MÓ MONG NG ĐỘ SÂ SAU ĐAY U ĐÁ Y ĐAI ĐÀI - Phụ thuộc tải trọng Q - Độ sâu đáy đài hm ≥ hmin CÁC ĐẶC TRƯNG: CỌC & ĐÀI - Kích thước cọc, chiều dài - Chiều cao đài… với Fs = 1,2 Sơ đồ trình tự bước tính toán MÓNG CỌC: XÁC ĐỊNH SCT CỌC BỐ TRÍ CỌC (MẶT BẰNG, MẶT ĐỨNG) KIỂM TRA TẢI LÊN CỌC (PHÂN PHOI (PHAN PHỐI TẢ TAII LÊ LEN N ĐẦ ĐAU U CỌ COC) C) KIEM KIỂ M TRA TONG TỔNG THE THỂ MONG MÓNG COC CỌC (Cường độ đất & lún) BẢN VẼ MÓNG 4.8 THIET Á KẾ MONG Ù CỌC ĐAIØ THAP Á - Theo vật liệu - Theo đất - Khoảng cách cọïc 3D - 6D - Cấu tạo đài… - Phân phối tải trọng lên đầu cọc - Kiểm tra Pi ≤ [P] KIEM KIỂ M TRA CỌ COC C KHI V.C CẨU LẮP TÍNH TOÁN ĐÀI CỌC (Chiều dày, cốt thép) 4.8.1.Chon 4.8.1.Chọ n độ sau sâu chon chôn đai đài cọ cocc Khái niệm móng cọc đài thấp: Khi đáy đài đủ sâu áp lực đất lên thành bên chòu toàn lực ngang g g Q0 → cọïc không chòu ò tải trọïng ngang g g → móng cọïc đài thấp Dựa vào điềàu kiện: Lực cắét chân cột cân bằèng với áp lực đất tác dụng lên đài cọc 4 Chọ 4.8.1 Chon n độ sau sâu chon chôn đai đài cọ cocc Chọ 4.8.2 Chon n kích thươc thước cọ cocc, chieu chiều dai dài cọ cocc Chiều sâu tối thiểu đài cọc hmin ϕ  Qo  = 0, 7tg  45° −  2 γ B  Kích thước cọc gồm: đường kính (hoặc cạnh cọc) Dc, chiều dài làm việc cọc L, chiều dài thực cọc Lc M0 Q0 N0 Lưa Lự a chọ chon n Dc: chọ chon n tương ưng ứng vơi với chieu chiều dai dài lam làm việc cua cọ coc: c: hđ Q0 : tải trọng ngang t/d lên phương vuông góc với cạnh B B : kích thước cạnh đài phát sinh áp lực đất; γ ϕ : trọng lượng riêng góc ma sát cua sat đat đất tren đay đáy đai đài pa L ≤ ( 70 ÷ 100 ) Dc pp L: Chiều dài làm việäc sơ bộä cocï chon ï theo điều kiệän đòa ò chấtø tải trọng, phương pháp thi công thích hợp Sơ đồ đo tai tải va ap áp lưc lực đấ đatt tác dụng lên đài cọc Nguyen Nguyê n tac tắc chung: Cọ Cocc phai phải đượ đươcc hạ vao vào lớ lơp p đat đất tot, tốt thương thường chọn Ln ≥ 3Dc để phản lực đất Rn lớp đất mũi cọc phá h ùt huy h hế h át khả kh û năêng l øm vieä i äc Xac 4.8.2 X ù đònh đò h sơ b ä sốá lượ lươ ng cọc bố b trí t í cọc Xac 4.8.2 X ù đònh đò h sơ b ä sốá lượ lươ ng cọc bố b trí t í cọc a Xác đònh ò sơ bộä số lượïng cọïc b Bo Bố trí cọ cocc tren mặt bang, bằng, mặt đưng đứng Trong đo: đó: N nc = β o [P] β: hệ số xét đến ảnh hưởng moment tác dụng lên móng cọc, β = 1,2 ÷ 2,0 ọ g đư đứng tính toá oa n tai cchâa n cột N0: tổo ng tảa i [P]: sức chòu tải cho phép cọc, xác đònh theo phương phap pháp đa họ hocc  Các cọc bố trí theo hàng, dãy theo lưới tam giác  Khoảng cach Khoang cách giưa cac tim cọ cocc, S = (3 ÷ 6)d 6)d Nếu bố trí khoảng cọc đảm bảo sức chòu tải vàø cáùc cọc l øm việ i äc theo th nhó h ùm Để Đ å bò ảûnh hưở h ûng đế đ án sứùc chòu hò tải cọc, Smin ≥ 3d  Khi tải đứng lệch tâm kích thước đài lớn, có thểå bốá trí cọc cho phản lực đầu cọc tương đối   Nên bố trí cọc cho tâm cột trùng với trọng tâm nhóm cọc  Kích thước đài lấy chẵn đến 5cm Một số so cach cách bố bo trí coc cọc B ≥ 3D Một số so cach cách bố bo trí cọ cocc Dc Dc ≥ 3D B ≥ 3D L L 4.8.3 Kiem Kiểm tra tai tải trọ ng tac tác dụ dung ng len lên cọ cocc 4.8.3 Kiem Kiểm tra tai tải trọ ng tac tác dụ dung ng len lên cọ cocc Giả thiết: • Móng cọc móng đài thấp; X • Đàa i cọ cocc tuyệ uyệt đo đối cư cứng; Z Sơ đồ xác đònh tải trọng tác dụng lên cọc y ΣN ΣM x yi ΣM y xi Pi = + n + n nc  yi2  xi2 i =1 Từ giả thiết → cọc tiep ng đưng tiếp nhận tai tải trọ đứng Pi ΣMy ΣN Tải trọng tác dụng lên cọc thứ i: • Chuyển vò ngang hệ thống đài-coc đai cọc khong không đáng ke; kể; Y • Bỏ qua phản lực đất lên đáy đai, đài tai tải trọ đứng va đay ng đưng mômen cọc Giả thiết gốc tọa độ đặt trọng tâm đ ùy đà đá đ øi T Tảûi trọ t ng ngoàøi so vớùi cáùc trụ t c {N, Mx, My} quy ước hình vẽ: i =1 ΣMy ΣMx x Sơ đồ xác đònh tải trọng tác dụng lên cọc Kiem 4.8.3 Kiểm tra tai tải trọ ng tac tác dụ dung ng len lên cọ cocc Trong đo: đó: • ΣN: tổng tải trọng thẳng đứng tác dụng đáy đài cọc • ΣMx, ΣMy: tổång moment tác dụng đáy đài cọc quay quanh trục x trục y Trong g khai thác sử dụng g, cọc g móng cọc đài thấp chòu lực dọc trục Tải trọng tác dụng lên cọc phải thỏa mãn điều kiện: • nc: số lượng cọc đài Pi ≤ [P] • xi, yi: toạï độä trọïng tâm cọïc thứ i Pmax = N M y xmax M x ymax + n + n nc  xi  yi2 • xmax, ymax: toạ độ trọng t âm cọc xa nhấ tâ h át (cá ( ùc cọc chòu tải lớn nhất) N M y xmin M x ymin − n − n nc  xi  yi2 • xmin, ymin: toạ độ trọng tâm cọ tam cocc xa nhat (cac (các cọ cocc chòu tải nhỏ nhất) i =1 Pmin = i =1 i =1 i =1 Kiem 4.8.3 Kiểm tra cọ cocc sư sử dụ dung ng Khi Pmin < 0: kiểm tra cọc chòu nhổ Ngoà g i kiểm tra điều kiện cho cọc chòu nén, phải kiểm tra khả chòu kéo cọc theo điều kiệän: ⏐Pmin⏐- gc ≤ [P]k  Trong đó: [P]k: sưc sức chòu nho nhổ cho phep phép cua cọ cocc (do thành phan phần ma sat sát gây ra) Note: Khi kiem kiểm tra cọ cocc chòu nho nhổ nen nên kiem kiểm tra kha khả nang chòu lự lưcc mối nối cọc khả chòu kéo cọc Thực tế, cần quan tâm cọc chòu Pmax Pmin  Nế N áu Pmin ≥ → tấ t át cảû cacù cọc đề đ àu chòu hò nen, ù hỉ cầàn kiể ki åm tra t cọc chòu Pmax: Pmax + gc ≤ [P] Trong đó: gc: trọ ng lượ lương ng coc cọc, gc = L.F L Fc.γγbt Vơi Với γbt = 25 (kN/m3) Tính toan 4.8.4 toán kiem kiểm tra cọ cocc qua trình thi cong công Chỉ thực với cọc đúc sẵn kiểm tra theo TTGH Trong thi công cọc trải qua giai đoạn vận chuyển, lắp dựng cocc len cọ lên gia giá bua búa (gia (giá may máy ep), ép), chòu va chạ cham m cua bua búa đong ng chòu lực ép ép cọc  Ưng Ứ ng suat suất lơn lớn nhat xuat xuất ket kết cau cấu cọ cocc phai phải thoa thỏa mãn điều kiện: σmax ≤ R  R: cường độ vật liệu cọc tương ứng với ứng suất σmax a Khi vận chuyen, a chuyển di dờ dơii coc cọc Khi vận chuyển cọc móc cẩu đối xứng sử dụng, sơ đồ làm việc sau: Tuyy vò trí moc Tù móc cau, cẩu momen mômen lơn lớn nhat co có the thể ơở vò trí moc móc cau cẩu đoạn cọc a Lc a q.a M1 = q q.L2c q a Lc M2 = − Khi a = 0,207.L , c M1 = M2 b Khi lắp dựng cọc M1 M1  Nếu có móc cẩu, móc cẩu bên sử dụng  Nếeuu co có móocc cau, cẩu, móocc cau cẩu đượ đươcc du dùng cchung u g M2 Vơii b la Vớ khoang khoảng cá cach ch tư từ mut mút đoạ đoan n cọc đến móc cẩu sử dụng q b M3 = q.L2c  Lc − 2b  M4 =    Lc − b  Mô men uốán lớn nhấát xuấát thi công dùng đểå tính toán kiểm tra thép dọc cọc cấu kiện BTCT thông thường Trọng lượng cọc q cần xét đến hệ số động từ (1.2 ÷ 2) tuỳ theo điều kiện phương tiện vận chuyển cung đường vận chuyển tốt hay xấu Mmax = max {M1, M2, M3, M4} Hàm lượng cốt thép cọc tính theo công thức: Khi b = 0,297.Lc M3 = M4 Fa = M max Ra ho 0,9 Ra: cường độ chòu kéo cốt thép ï ho: chiều cao làm việäc coc  ... 3: Sét nửa cứng 1000 800 1500 500 10 1.0m -2 2.0m 0m 2.0m -3 .5m 2.0m -5 .5m 55 2.0m -7 .5m 2.0m -9 .5m 2.0m -1 1.5m 6500 -1 .5m -6 .5m 5m 40 00 -1 0.5m 1.0m -1 3.0m Cát pha deo Cat dẻo Độ sệt B = 0.6... mb.Rn.Ap + Ra.Aa) λ= lo/r < 14 21 28 35 42 48 55 62 69 76 83 90 97 1 04 λ lo/b λ=