Chương 2: Thiết kế móng cọc

Chương 2: Thiết kế móng cọc được biên soạn với các nội dung chính: Cơ sở lý thuyết, các dữ liệu tính toán, trình tự tính toán và thiết kế móng cọc. Để hiểu rõ hơn mời các bạn cùng tham khảo tài liệu.

GVHD: Ths Hoàng Thế Thao MỤC LỤC CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MÓNG CỌC 1.1.CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1.1 CHỌN CHIỀU SÂU CHƠN MĨNG Df VÀ KÍCH THƯỚC CỌC SƠ BỘ: 1.1.2 TÍNH TỐN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC: 1.1.3.TÍNH TỐN SƠ BỘ SỐ LƯỢNG CỌC: 12 1.1.4.BỐ TRÍ CỌC: 12 1.1.5 KIỂM TRA ĐÀI CỌC 13 1.1.6.TÍNH THÉP CHO ĐÀI MÓNG: 19 1.1.7 KIỂM TRA SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC VÀ NHÓM CỌC : 20 1.1.8.KIỂM TRA ỔN ĐỊNH CỦA ĐẤT NỀN DƯỚI MŨI CỌC VÀ ĐỘ LÚN MÓNG CỌC: 21 1.1.9 KIỂM TRA CỌC CHỊU CẨU LẮP: 27 1.1.10 ỨNG DỤNG SAP2000 KIỂM TRA CỌC CHỊU TẢI NGANG: 28 1.1.11 CƠ SỞ LÝ THUYẾT KIỂM TRA CỌC CHUYỂN VỊ NGANG: 37 1.1.12 TÍNH TỐN NỘI LỰC TRONG CỌC (theo TCXD 205 -1998) 40 2.1.CÁC DỮ LIỆU TÍNH TỐN: 45 2.1.1.THỐNG KÊ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT 1B (trích từ phần I): 45 2.1.2.SỐ LIỆU TÍNH TỐN: 46 2.1.3.KHAI BÁO VẬT LIỆU: 46 2.2.TRÌNH TỰ TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MĨNG CỌC: 46 2.2.1.CHỌN CHIỀU SÂU CHƠN MĨNGDfVÀ KÍCH THƯỚC CỌC SƠ BỘ: 46 2.2.2 TÍNH TỐN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC: 47 2.2.3.TÍNH TỐN SƠ BỘ SỐ LƯỢNG CỌC: 55 NHÓM MÓNG CỌC Trang GVHD: Ths Hồng Thế Thao 2.2.4.BỐ TRÍ CỌC: 55 2.2.5 KIỂM TRA ĐÀI CỌC 56 2.2.6 KIỂM TRA SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC VÀ NHĨM CỌC : 60 2.2.7 TÍNH THÉP CHO ĐÀI MÓNG: 61 2.2.8.KIỂM TRA ỔN ĐỊNH CỦA ĐẤT NỀN DƯỚI MŨI CỌC VÀ ĐỘ LÚN MÓNG CỌC: 63 2.2.9 KIỂM TRA CỌC CHỊU CẨU LẮP: 68 2.2.10.ỨNG DỤNG SAP2000 KIỂM TRA CHUYỂN VỊ NGANG: 69 2.2.11 KIỂM TRA CỌC CHỊU TẢI NGANG (theo phụ lục G TCXD 205 1998): 2.2.12 TÍNH TỐN NỘI LỰC TRONG CỌC (theo TCXD 205 -1998) 75 NHĨM MĨNG CỌC Trang GVHD: Ths Hồng Thế Thao CHƯƠNG : THIẾT KẾ MÓNG CỌC 1.1 CƠ SỞ LÝ THÚT 1.1.1 CHỌN CHIỀU SÂU CHƠN MĨNG Df VÀ KÍCH THƯỚC CỌC SƠ BỘ: 1.1.1a.Chọn loại cọc thi công phù hợp ( theo TCXD 205:1998 – Mục 3.2) 1.1.1b.Chiều sâu đặt móng Df phải thỏa mãn điều kiện sau: - Nếu cơng trình khơng có tầng hầm, xung quanh khơng có cơng trình lân cận, địa chất tương đối thuận lợi để đơn giản thi cơng ép cọc, đào thi cơng đài móng… chiều sâu đặt đáy đài từ 1,5m  3,0m - Nếu cơng trình có tầng hầm cao độ mặt đài trùng với cao độ mặt sàn tầng hầm để thuận tiện thi công có lợi cho việc chịu lực sàn tầng hầm - Nếu cơng trình xây chen (xung quanh giáp ranh với cơng trình lân cận) chiều sâu đặt đài khơng nên q sâu thi cơng dễ ảnh hưởng đến cơng trình lân cận - Cũng cần lưu ý rằng, móng cọc khơng cần thiết phải chọn chiều sâu đặt đài cho thõa mãn lực ngang tác dụng lên móng phải nhỏ áp lực tác dụng đất móng cọc phải xét đến cọc chịu tải trọng ngang để xác định nội lực cốt thép cọc (sẽ kiểm tra phần cọc chịu tải trọng ngang) 1.1.1c Cường độ vật liệu làm cọc: - Những vấn đề chung: cọc BTCT chế tạo sẵn phải thiết kế chịu giá trị nội lực sinh trình cẩu, vận chuyển, lắp dựng, thi công hạ cọc chịu tải với hệ số an toàn hợp lý + Ứng suất cho phép lớn cọc làm việc không vượt 0.33fc + Ứng suất cho phép lớn ép cọc (có thể sinh hai loại sóng ứng suất nén kéo), khơng vượt q giới hạn: 0.85fc (cho trường hợp sóng nén); 0.70 fy (cho trường hợp sóng kéo); (fc: cường độ chịu nén nén tĩnh bê tông; fy: giới hạn dẻo thép) - Yêu cầu bê tông: dựa điều kiện làm việc cọc, cấp độ bền tối thiểu cho bê tơng cọc lấy sau: Bảng 1.1 Cấp độ bền tối thiểu bê tông làm cọc Điều kiện ép cọc Mác bê tông Cấp độ bền bê tông tương ứng Mác bê tông (Mpa) Cọc phải ép (đóng) đến độ chối nhỏ 400 B30 Điều kiện bình thường dễ ép 250 B20 NHĨM MĨNG CỌC Trang GVHD: Ths Hồng Thế Thao - Yêu cầu cốt thép dọc: + Cốt thép dọc phải thỏa mãn điều kiện quy định chất lượng cốt thép để chịu nội lực phát sinh trình bốc dỡ, vận chuyển, cẩu lắp áp lực kéo mô-men uốn cơng trình bên tác dụng vào cọc, cần xét đến trị ứng suất kéo phát sinh tượng nâng ép (đóng) cọc + Cốt thép chủ yếu cần kéo dài liên tục theo suốt chiều dài cọc Trong trường hợp bắt buộc phải nối cốt thép chủ, mối nối cần tuân theo quy định nối thép bố trí mối nối + Trong trường hợp cần tăng khả chịu mô-men, thép tăng cường phần đầu cọc, cần bố trí cho gián đoạn đột ngột cốt thép không gây tượng nứt cọc chịu tác động xung q trình ép (đóng) cọc + Trong trường hợp bình thường cốt thép dọc xác định theo tính tốn, hàm lượng thép khơng nhỏ 0,8% đường kính khơng nên nhỏ 14mm + Đối với trường hợp sau, cọc cho nhà cao tầng, hàm lượng cốt thép dọc nâng lên – 1,2% khi:  Mũi cọc xuyên qua lớp đất cứng;  Độ mảnh cọc L/d > 60;  Số cọc đài cọc - Yêu cầu cốt đai: + Cốt đai có vai trò đặc biệt quan trọng để chịu ứng suất nảy sinh q trình ép (đóng) cọc Cốt đai có dạng móc, đai kín xoắn Trừ trường hợp có sử dụng mối nối đặc biệt mặt bích bao quanh đầu cọc mà phân bố ứng suất gây trình ép (đóng) cọc, khoảng cách lần cạnh nhỏ cọc hai đầu cọc, hàm lượng cốt đai khơng 0,6% thể tích vùng nêu + Trong phần thân cọc, cốt đai có tổng tiết diện khơng nhỏ 0,2% bố trí với khoảng cách không lớn 200mm Sự thay đổi vùng có khoảng cách đai cốt khác khơng nên đột ngột + Thép gia cường đầu cọc: thông thường để đầu cọc không bị bể ép (đóng) ép cọc nên dùng lưới thép  6a50 để gia cường đầu cọc (thường bố trí lớp) 1.1.2 TÍNH TỐN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC: Nền phải tính theo : ( Trích mục 4.1.3 TCVN 9362-2012) - Trạng thái giới hạn thứ dựa vào sức chịu tải Trạng thái giới hạn thứ hai dựa vào biến dạng (độ lún, độ võng ) gây cản trở việc 1.1.2.1 SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO CƯỜNG ĐỘ CỦA VẬT LIỆU: (3.3.2 TCXD 205-1998): 1.1.2.1.a Cọc chịu tải trọng tức thời ép cọc: NHÓM MÓNG CỌC Trang GVHD: Ths Hồng Thế Thao - Cơng thức tính tốn: 𝑄𝑉𝐿1 = 𝜑𝐴𝑏 𝑅 Trong đó: R: ứng suất cọc (kN/m2) tính sau: + Với cọc bê tông cốt thép: R=0.85fc (fc cấp độ bền bê tông mẫu lăng trụ xác định theo thí nghiệm cường độ, kN/m2) - trích 3.3.2 tcxd 205 – 1998 Ứng suất tức thời lớn q trình đóng cọc có sinh song ứng suất nén kéo Với nén R=0.85fc với kéo R=0.7fy 𝐴𝑏 : diện tích tiết diện ngang cọc (m2)  : hệ số uốn dọc cọc   1,028  0,0000288  0,0016  : độ mảnh cọc,  =lo/r (cọc tròn cọc vng),  = lo/b (cọc chữ nhật) r: bán kính cọc tròn cạnh cọc vng b: bề rộng tiết diện chữ nhật l0: chiều dài tính tốn cọc xác định sau: + Khi ép (đóng) cọc: 𝑙0 = 𝑣𝑙 NHĨM MĨNG CỌC Trang l0 v=1 GVHD: Ths Hồng Thế Thao Hình 1.1 Trường hợp thi cơng ép (đóng) Với: v = 1.0 (thiên an tồn xem vị trí nối cọc liên kết khớp, vị trí lực tác dụng ép cọc tựa đơn) l – chiều dài đoạn cọc lớn chưa ép vào đất 1.1.2.1.b Cọc chịu tải trọng cơng trình lâu dài: - Cơng thức tính tốn: Qvl   ( Ac R  As s fy ) Trong đó: R: ứng suất cọc (kN/m2) tính sau: NHĨM MĨNG CỌC Trang GVHD: Ths Hoàng Thế Thao + Với cọc bê tông cốt thép: R=0.33fc (fc cấp độ bền bê tơng, kN/m2) - trích 3.3.2 tcxd 205 – 1998 Ứng xuất cho phép lớn không vượt giới hạn sau: - Với cọc bê tông cốt thép : 0.33fc; - Với cọc bê tông côt thép ứng suất trước : 0.33fc-0.27fpe 𝐴𝑏 : diện tích tiết diện ngang cọc (m2)  : hệ số uốn dọc cọc   1,028  0,0000288  0,0016  : độ mảnh cọc,  =le/r (cọc tròn cọc vng),  = le/b (cọc chữ nhật) r: bán kính cọc tròn cạnh cọc vng b: bề rộng tiết diện chữ nhật l0: chiều dài tính tốn cọc xác định sau: le - Khi chịu tải trọng cơng trình Hình 1.2 Trường hợp cọc làm việc chịu tải trọng cơng trình le   bd L NHÓM MÓNG CỌC Trang GVHD: Ths Hồng Thế Thao Trong đó: L - chiều sâu thực tế bd :hệ số biến dạng, I/m, xác định theo công thức: ( theo phụ lục G3 TCXD 205-1998)  bd  Kbc Eb I Trong đó: K - hệ số tỉ lệ lấy từ bảng G1 TCXD 205-1998 (lấy theo lớp đất ảnh hưởng đáy đài) bc - Chiều rộng quy ước cọc,m  bc=1.5d+0.5 (d=0.4m