Giáo trình Nền móng cầu đường: Phần 1

Giáo trình Nền móng cầu đường: Phần 1 thông tin đến các bạn những kiến thức bao gồm tổng quan và triết lý thiết kế; khảo sát địa chất công trình; móng nông; móng cọc đường kính nhỏ.

GIÁO TRÌNH NỀN MĨNG CẦU ĐUỜNG Tài liệu tham khảo: GS.TSKH Bùi Anh Định, PGS.TS Nguyễn Sỹ Ngọc, Nền móng cơng trình cầu đường, NXB Xây Dựng 2005 Nguyễn Đình Dũng, Nền móng, Đại học Giao thông Vận tải CHƯƠNG TỔNG QUAN VÀ TRIẾT LÝ THIẾT KẾ Tổng quát Độ tin cậy định nghĩa xác xuất đối tượng thực chức yêu cầu thời gian điều kiện định trước Như độ tin cậy móng cơng trình xác xuất chống đỡ cơng trình bên mà khơng sụp đổ gây độ lún mức cho phép thời gian tuổi thọ thiết kế cơng trình Để có độ tin cậy cần thiết mục đích yêu cầu thiết kế xây dựng móng Để thỏa mãn yêu cầu này, thiết kế đạt cách cho hệ số an toàn cao Tuy nhiên, tiếp cận theo cách người thiết kế gặp phải mâu thuẫn khơng phần quan trọng, giá thành cơng trình q cao Như độ tin cậy cơng trình ln đối nghịch với giá thành xây dựng cơng trình Thơng thường người thiết kế ln tìm cân độ tin cậy tính kinh tế thiết kế thơng qua hệ số an tồn Hệ số an toàn cao thường sử dụng độ tin cậy quan trọng trình phân tích thiết kế có nhiều yếu tố khơng chắn, hệ số an toàn thấp thường dùng điều kiện ngược lại Phương pháp gọi phương pháp hệ số an toàn chung Phương pháp hệ số an tồn chung thường khơng dựa vào đánh giá tổng thể độ tin cậy, đặc biệt xem xét móng cơng trình bên tỏng thể Với phương pháp này, số thành phần an tồn Trong lúc đó, số thành phần nguy hiểm Giá thành phụ thêm cho thành phần có hệ số an tồn cao khơng góp phần làm tăng độ an tồn tổng thể cơng trình, phương pháp phương pháp kinh tế để tạo cong trình tin cậy Nói cách khác, tốt nên dùng tiền thành phần có độ an tồn q cao cho thành phần có độ an tồn thấp để tăng độ an tồn chung cơng trình Vì lý phương pháp thiết kế theo độ tin cậy phát triển Phương pháp có xu hướng xác định độ tin cậy để cân độ tin cậy giá thành cơng trình Một mục đích khác thiết kế theo độ tin cậy đánh giá tốt khả phá hoại khác nhau, thông tin dùng để cải tiến thiết kế thi công để đạt cơng trình vững Có nhiều phương pháp thiết kế theo độ tin cậy như: Phương pháp miền xác xuất cho sức kháng tải trọng, phương pháp bậc mô men cấp hai, phương pháp thiết kế theo hệ số sức kháng hệ số tải trọng (LRFD) Thiết kế theo hệ số sức kháng hệ số tải trọng (LRFD – Load and Resistance Factor Design) phương pháp sử dụng hệ số tải trọng (i) nhân với tải trọng danh định (tiêu chuẩn) để có tải trọng có hệ số (có thể coi tải trọng tính tốn) Ngồi ra, để xét đến tính dẻo, độ siêu tĩnh tầm quan trọng cơng trình, tải trọng tác dụng nhân thêm hệ số (i) Các quy định Bộ Tiêu chuẩn 22 TCN 272-05 dựa vào phương pháp luận Thiết kế theo hệ số tải trọng hệ số sức kháng (LRFD) Các hệ số lấy từ lý thuyết độ tin cậy dựa kiến thức thống kê tải trọng tính kết cấu Những quan điểm an tồn thơng qua tính dẻo, tính dư, bảo vệ chống xói lở va chạm lưu ý nhấn mạnh Bộ Tiêu chuẩn biên soạn, dựa Tiêu chuẩn thiết kế cầu theo hệ số tải trọng hệ số sức kháng AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials), xuất lần thứ hai (1998), in dùng hệ đơn vị quốc tế (SI) Theo tiêu chuẩn 22 TCN 272-05, Cầu phải thiết kế theo trạng thái giới hạn quy định để đạt mục tiêu thi cơng được, an tồn sử dụng được, có xét đến vấn đề: khả dễ kiểm tra, tính kinh tế mỹ quan (nêu Điều 2.5) Bất kể dùng phương pháp phân tích kết cấu phương trình ln ln cần thỏa mãn với ứng lực tổ hợp ghi rõ chúng Mỗi cấu kiện liên kết phải thỏa mãn Phương trình với trạng thái giới hạn, trừ quy định khác Đối với trạng thái giới hạn sử dụng trạng thái giới hạn đặc biệt, hệ số sức kháng lấy 1,0, trừ trường hợp với bu lơng phải áp dụng quy định Điều 6.5.5 Mọi trạng thái giới hạn coi trọng i i Qi   Rn = Rr (1) với : i= D R l > 0,95 (2) Đối với tải trọng dùng giá trị cực đại Yi: ηi  1,0 ηDηRηI (3) : i = hệ số tải trọng: hệ số nhân dựa thống kê dùng cho ứng lực  = hệ số sức kháng: hệ số nhân dựa thống kê dùng cho sức kháng danh định (ghi Phần 5, 6, 10, 11 12) i = hệ số điều chỉnh tải trọng; hệ số liên quan đến tính dẻo, tính dư tầm quan trọng khai thác D = hệ số liên quan đến tính dẻo (Điều 1.3.3) R = hệ số liên quan đến tính dư (Điều 1.3.4) I = hệ số liên quan đến tầm quan trọng khai thác (Điều 1.3.5) Qi = ứng lực Rn = sức kháng danh định Rr = sức kháng tính tốn = Rn Các cấu kiện liên kết cầu phải thoả mãn phương trình cho tổ hợp thích hợp ứng lực cực hạn tính tốn quy định cho trạng thái giới hạn Tải trọng tác dụng Các tải trọng lực thường xuyên thời sau phải xem xét đến: Tải trọng thường xuyên: Ký hiệu Tên tải trọng DD tải trọng kéo xuống (xét tượng ma sát âm) down drag DC tải trọng thân phận kết cấu & thiết bị phụ phi kết cấu dead load of structural components and nonstructural attachments DW tải trọng thân lớp phủ mặt tiện ích cơng cộng dead load of wearing surfaces and utilities EH tải trọng áp lực đất nằm ngang horizontal earth pressure load EL hiệu ứng bị hãm tích luỹ phương pháp thi cơng accumulated locked-in effects resulting from the construction process ES tải trọng đất chất thêm earth surcharge load EV áp lực thẳng đứng thân đất đắp vertical pressure from dead load of earth fill Tải trọng thời: Ký hiệu Tên tải trọng BR lực hãm xe vehicular braking force CE lực ly tâm vehicular centrifugal force CR từ biến creep CT lực va xe vehicular collision force CV lực va tầu vessel collision force EQ động đất earthquake FR ma sát friction IM lực xung kích (lực động ) xe vehicular dynamic load allowance LL hoạt tải xe vehicular live load LS hoạt tải chất thêm live load surcharge PL tải trọng người pedestrian live load SE lún settlement SH co ngót shrinkage TG gradien nhiệt temperature gradient TU nhiệt độ uniform temperature WA tải trọng nước áp lực dòng chảy water load and stream pressure WL gió hoạt tải wind on live load WS tải trọng gió kết cấu wind load on structure Chi tiết cách tính loại tải trọng xem Phần – Tải trọng hệ số tải trọng Tiêu chuẩn 22TCN 272-05 hay AASHTO – 2007 2.1 Tải trọng thường xuyên (1) Tĩnh tải DC, DW EV Tĩnh tải bao gồm trọng lượng tất cấu kiện kết cấu, phụ kiện tiện ích cơng cộng kèm theo, trọng lượng đất phủ, trọng lượng mặt cầu, dự phòng phủ bù mở rộng Khi khơng có đủ số liệu xác lấy tỷ trọng Bảng để tính tĩnh tải (2) Tải trọng áp lực đất EH áp lực đất, tải trọng phụ gia đất , tải trọng kéo xuống (ma sát âm) xác định Điều 3.11 Khi đất giữ khơng nước tác dụng áp lực thuỷ tĩnh phải bổ sung vào áp lực đất Trong trường hợp phía sau tường đọng thành vũng tường phải thiết kế để chịu áp lực đất áp lực thuỷ tĩnh Áp lực ngang đất phía mức nước ngầm phải tính với tỷ trọng đất ngậm nước Nếu mức nước ngầm hai phía tường khác phải xét tác dụng thấm đến ổn định tường khả phải đặt đường ống dẫn áp lực lỗ rỗng sau tường lấy gần theo phương pháp dịng tịnh hay phương pháp phân tích khác phải cộng thêm vào ứng suất nằm ngang hữu hiệu tính tổng áp lực ngang đất lên tường Khi lường trước tác dụng thiết bị đầm máy xảy cự ly nửa chiều cao tường lấy chênh cao điểm giao lớp móng đường làm xong với lưng tường đáy tường tác dụng bổ sung áp lực đất đầm lèn phải đưa vào tính tốn Bảng - Tỷ trọng Vật liệu Tỷ trọng (kg/m3) Hợp kim nhôm 2800 Lớp phủ bê tông at-phan 2250 Xỉ than 960 Cát chặt phù sa hay đất sét 1925 Bê tông Nhẹ 1775 Cát nhẹ 1925 Thường 2400 Cát rời phù sa sỏi 1600 Đất sét mền 1600 Sỏi cuội macadam balat 2250 Thép 7850 Đá xây 2725 Nước Ngọt 1000 Mặn 1025 Hiệu ứng khả khuyếch đại áp lực đất chủ động và/hoặc độ chuyển dịch khối đất bị động động đất phải xét đến Áp lực đất giả thiết phân bố tuyến tính tỷ lệ với chiều sâu đất lấy bằng: p  k h  s gz (10 9 ) (4) đó: p = kh áp lực đất (MPa) = hệ số áp lực ngang đất lấy ko (Điều 3.11.5.2) tường không uốn cong hay dịch chuyển, ka (Điều 3.11.5.3; 3.11.5.6 3.11.5.7) tường uốn cong hay dịch chuyển đủ để đạt tới điều kiện chủ động tối thiểu s = tỷ trọng đất (kg/m3) z = chiều sâu mặt đất (mm) g = số trọng lực (m/s2) Trừ quy định khác đi, tổng tải trọng ngang đất trọng lượng đất lấp phải giả định tác dụng độ cao 0,4H phía đáy tường, H tổng chiều cao tường tính từ mặt đất đến đáy móng * Hệ số k0 Đối với đất cố kết bình thường hệ số áp lực đất ngang tĩnh lấy sau: k0 = - sinf (5) Đối với đất cố kết hệ số áp lực đất ngang tĩnh giả thiết thay đổi theo hàm số tỷ lệ cố kết hay lịch sử ứng suất lấy bằng: k0 = (1 - sinf )(OCR)sint (6) đó: f = gốc ma sát đất thoát nước ko = hệ số áp lực đất tĩnh đất cố kết OCR = tỷ lệ cố kết Các giá trị ko cho tỷ lệ cố kết khác OCR lấy Bảng Phù sa, sét, sét dẻo chảy không nên dùng làm đất đắp mà vật liệu hạt dễ thoát nước có sẵn Bảng 2- Hệ số điển hình áp lực đất ngang tĩnh Hệ số áp lực đất ngang k0 Loại đất OCR = OCR = OCR = OCR = 10 Cát rời 0,45 0,65 1,10 1,60 Cát vừa 0,40 0,60 1,05 1,55 Cát chặt 0,35 0,55 1,00 1,50 Đất phù sa bùn(ML) 0,50 0,70 1,10 1,60 Sét nhão (CL) 0,60 0,80 1,20 1,65 Sét dẻo chảy (CH) 0,65 0,80 1,10 1,40 * Hệ số áp lực chủ động Trị số hệ số áp lực chủ động lấy bằng: ka  Sin    Sin Sin     (7) đây:  Sin    Sin        1   Sin      Sin       (8) đó:  = góc ma sát đất đắp tường(độ)  = góc đất đắp với phương nằm ngang Hình (độ)  = góc đất đắp sau tường với phương thẳng đứng Hình (độ) , = góc nội ma sát hữu hiệu (độ) Tường cứng Hình -1 Chú giải Coulomb áp lực đất Đối với điều kiện khác với miêu tả Hình 1, áp lục đất chủ động tính phương pháp thử dựa theo lý thuyết lăng thể trượt * Áp lực đất bị động Đối với đất dính áp lực bị động xác định theo: p p  k p  s g Z  10 9  c k p (9) đó: pp = áp lực đất bị động (MPa) s = tỷ trọng đất (kg/m3) z = độ sâu tính từ mặt đất c = độ dính đơn vị (MPa) kp = hệ số áp lực bị động lấy theo Hình thích hợp (3) Tải trọng chất thêm (ES) Khi có tải trọng chất thêm phải bổ sung thêm áp lực đất ngang không đổi vào áp lực đất - áp lực đất không đổi lấy bằng: p = k s q s (10) đó: p = áp lực đất ngang không đổi tác dụng tải trọng chất thêm phân bố (MPa) ks = hệ số áp lực đất tác dụng tải trọng chất thêm qs = hoạt tải tác dụng lớn (MPa) Đối với áp lực đất chủ động ks phải lấy ka , với áp lực đất tĩnh ks phải lấy ko Ngoài loại đất đắp độ dịch chuyển tường cụ thể dùng giá trị trung 10 Hình 69 – Hình dạng đặc trưng đường cong p-y đất cát (theo Reese, 1974) Đoạn 1: bắt đầu đường thẳng với độ dốc kz, z chiều sâu tính từ mặt đất đến điểm cần tính tốn để xây dựng đường cong p-y k hệ số xác định dựa vào độ chặt tương đối khác nằm mực nước ngầm Các giá trị điển hình k nêu rõ Bảng 45 Bảng 45 – Góc ma sát hệ số k Đoạn 2: đường cong parabol, điểm cuối đoạn yk: p /y  yk   m n m   kz   /( n 1) (135) Và pk=(kx)yk, bậc parabol n: n ym pm  pu  p m   yu  y m    (136) Đoạn 3, đường thẳng ym, yu, pm, pu trình bày sau: ym  b 60 (138) yu  3b 80 (139) 145 p m  Bs p s (140) pu  As p s (141) Trong đó: b = đường 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 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  (142) (143) Trong đó:  = góc nội ma sát đất  = /2 K0 = hệ số áp lực đất tĩnh, thường 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) 146 Hình 71 – Sự biến đổi Bs theo chiều sâu đất cát (theo Reese, 1974) (3) Đường cong t-z Tương tự đường 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 đường 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 dư (sức kháng trạng thái biến dạng dẻo)  = tỷ số tres tmax (  1) zcr zres = chuyển vị đứng tương ứng với tmax = chuyển vị đứng trạng thái biến dạng dẻo,  = tỷ số zres zcr ( > 1) a) Đường cong t-z với sức kháng bên Đường cong t-z cọc chế tạo sẵn đất dính gồm đoạn hình 72a, đoạn cong xây dựng qua điểm thể bảng 44 Cịn giá trị  = tres/tmax biến thiên khoảng 0.7 đến 0.9 tương ứng với sét mềm sét cứng Đối với cọc nhồi dường cong t-z tương tự với cọc chế tạo sẵn, đường cong thể hình 3.13, zcr  0.004B ~ 0.006B Đường cong cọc chế tạo sẵn đất rời gồm hai đoạn đơn giản hình 72b, zcr thường khơng phụ thuộc vào đường kính cọc mà có giá trị khoảng 25mm Còn đường cong t-z cọc nhồi thể hình 73, zcr  0.004B ~ 0.008B, riêng sỏi zcr lớn 147 Hình 72 - Đường cong t-z cho ma sát bên cọc chế tạo sẵn Hình 73 - Đường cong t-z cho ma sát bên cọc nhồi đất dính 148 Hình 74 - Đường cong t-z cho ma sát bên cọc nhồi đất rời b) Đường cong t-z với sức kháng mũi Đối với cọc chế sẵn, đường cong t-z thể hình 74 Đoạn cong có phương trình sau:  z t  t max   z cr    1/ (144) Đối với cọc nhồi, đường cong t-z thể hình 75 hình 76 Hình 75 - Đường cong t-z cho sức kháng mũi cọc chế sẵn 149 Hình 76 - Đường cong t-z cho sức kháng mũi cọc nhồi đất dính 150 Hình 77 - Đường 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 chương trình tính khác để tính nội lực đầu cọc (như trình bày mục 1) 2.2 Điều kiện kiểm toán V( i ) max  P  R RC cho cọc chịu nén (145) V( i )  R RU cho cọc chịu kéo (146) Trong đó: V(i)max = nội lực đầu cọc chịu nén dọc trục lớn (tính từ mục 1.1 chương 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 = Trọng lượng thân cọc đơn (có xét đến lực đẩy nổi) Kiểm toán sức kháng đỡ chịu nhổ nhóm cọc 151 3.1 Kiểm tốn sức kháng đỡ dọc trục nhóm cọc: VC  RRg  Rn   g R g (147) 3.2 Kiểm tốn sức kháng nhổ dọc trục nhóm cọc: VU  R Rug  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 RRug = sức kháng đỡ dọc trục nhóm cọc theo cánh tính sức chịu tải = 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 đáy móng Nếu nhóm cọc 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 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 vào tính toán tải trọng cộng tác dụng với giả thiết phân bố áp lực mũi cọc cách chiếu diện tích vùng bao mũi cọc mặt dốc đứng nằm ngang Sức kháng chiều sâu mũi cọc phải xác định sở kích thước hình chiếu móng quy ước Khả chịu lực phải vào tiêu chuẩn móng mở rộng 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 (149) Trong đó: Q = tải trọng ngang tác dụng lên cọc đơn (đã nhân hệ số) RR = sức chịu tải ngang tính toán cọc 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 tốn sức kháng ngang nhóm cọc: Q g  RR =  RLg = L RL (150) Trong đó: 152 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 đánh giá móng đặt nơi sau đây:     Móng đặt qua đắp Móng cọc 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 khơng vượt chuyển vị ngang cho phép 38mm Chuyển vị ngang nhóm cọc phải ước tính cách dùng phương pháp có xét đến tương tác đấtkết cấu (ví dụ đường cong p-y) Chuyển vị ngang cho phép cọc phải dựa vào so sánh chuyển vị phận kết cấu, nối cọc tới cột, điều kiện chất tải Cần xét đến tác động sức kháng ngang bệ móng 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 phương ngang tiến hành, trình tự phải tuân thủ theo ASTM D 3966 Phải tính đến tương tác nhóm cọc đánh giá chuyển vị ngang nhóm cọc Khi sử dụng phương pháp phân tích đường cong py, theo AASHTO-2007 giá trị p phải nhân với hệ số Pm tính đến tác động nhóm Giá trị Pm cho bảng 47 Bảng 47 - Hệ số Pm cho hàng cọc Khoảng cách tim-tim cọc (theo hướng 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 0.7 153 Hướng tải trọng khoảng cách phải lấy hình 78 sau Nếu hướng tải trọng cho hàng cọc đơn vng 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 khoảng cách 3d hệ số chiết giảm 0.7 Lún móng cọc 2.1 Tổng qt Hình 78 - Xác dịnh hướng tải trọng khoảng cách tác động nhóm Với mục đính tính tốn độ lún nhóm cọc, tải trọng giả định tác động lên móng tương đương đặt hai phần ba độ sâu chôn cọc vào lớp chịu lực Hình 79 (hay hình 80 theo AASHTO-2007) Độ lún nhóm cọc 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 thường xuyên lên móng cọc (theo AASHTO-2007) Trong áp dụng móng tương đương móng cọc, khơng áp dụng diện tích có hiệu (giảm kích thước tương đương B’ L’) móng nơng Với cọc đất rời, độ lún móng 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 phương pháp tính lún cho móng nơng để ước tính độ lún nhóm cọc, cách sử dụng vị trí móng tương đương cho Hình 79 80 154 Líp m M ó n g tư n g đương L í p tè t M ã n g t­ ¬ n g đương Hỡnh 79 - V trớ múng tng đương (theo Duncan Buchignani 1976) 2.3 Lún móng cọc đất rời Líp m Độ lún nhóm cọc đất rời ước tính cách sử dụng kết thí nghiệm ngồi trường vị trí móng tương đương cho Hình 77 78 p t ètính t Độ lún nhóm cọc đất rời cóL íthể sau: = Sử dụng SPT: M ã n g t­ ¬ n g ®­¬ng Sử dụng CPT: 30 q I B N 160  qBI 24qc (151) (152) đó: D,    0,125  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 chia diện tích móng tương đương khơng bao gồm trọng lượng cọc đất cọc (MPa) B = chiều rộng hay chiều nhỏ nhóm cọc (mm),  = độ lún nhóm cọc (mm) I = hệ số ảnh hưởng chiều sâu chơn hữu hiệu nhóm D = độ sâu hữu hiệu lấy 2Db /3 (mm) 155 Hình 80 - Phân bố ứng suất móng tương đương (AASHTO 2007) Db = độ sâu chôn cọc lớp chịu lực cho Hình 79 hay hình 80 (AASHTO 2007) (mm) qc = sức kháng xun hình nón tĩnh trung bình độ sâu X móng tương đương (MPa) N160 = giá trị trung bình đại diện hiệu chỉnh ứng suất tổng hiệu suất có hiệu búa 156 N160 = CN.N60 N60 = (ER/60%).N   C N  0.77 log 10 1.92 /  V'  CN < 2.0 N = số nhát búa chưa 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 tính tốn cách xét riêng phần sức kháng thành bên sức kháng mũi dương bên lớp đất sâu có tương ma sát âm Nói chung sức kháng đỡ tính tốn đất phải lớn tải trọng tính tốn tác dụng lên cọc, kể ma sát âm theo TTGH sử dụng Trong trường hợp xác định sức kháng đất bên lớp đất sâu có tượng ma sát âm, ví dụ cọc ma sát, để chống lại ma sát âm phải thiết kế để kết cấu chịu độ lún toàn phần ma sát âm tải trọng tác dụng khác Nếu sức kháng đất chịu ma sát âm tải trọng cơng trình theo TTGH sử dụng, phải ước tính độ lớn biến dạng cần phải huy động hoàn toàn sức kháng đất, kết cấu phải thiết kế để chịu chuyển vị dự đoán trước Nén ngang Phải ước tính nén ngang mố cầu có móng móng cọc đóng qua lớp đất yếu mà chịu tác dụng tải trọng đắp IV THIẾT KẾ MĨNG CỌC THEO TTGH ĐẶC BIỆT Móng cọc phải kiểm toán sức kháng đỡ dọc trục ngang trục với tổ hợp tải trọng đặc biệt với tải trọng nhân với hệ số thích hợp Khi thiết kế chống động đất, tất cọc vùng hóa lỏng (nếu đất bị hóa lỏng) khơng tính sức kháng đỡ dọc trục Ma sát âm đất hóa lỏng phải xem xét với tải trọng tác dụng lên móng Tải trọng ma sát âm tĩnh học không tổ hợp với ma sát âm hóa lỏng động đất Móng cọc cần phải kiểm tra chống lại lực ngang từ việc nén ngang đất hóa lỏng Khi xác định sức kháng ngang móng cọc theo đường cong p-y tham số phải triết giảm để tính tới việc bị hóa lỏng Móng cọc cần phải kiểm tra điều kiện xói VÍ DỤ 3: Tính lún hệ móng cọc có 20 cọc gồm cột với khoảng cách tim cọc 90cm Đường kính chiều dài cọc 30cm 9m Đỉnh bệ nằm độ sâu 2m so với mặt đất Chi tiết lớp đất mô tả đây, với độ sâu tình từ mặt đất Biết mực nước 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 157 Bùn sét , có g=16 kN/m3 Sét pha, có g=19.2 kN/m3 12 Sét pha, có g=19.2 kN/m3, e0=0.80, Cc=0.23 12 14 Sét, có g=18.24 kN/m3, e0=1.08, Cc=0.34 14 17 Sét, có g=20.0 kN/m3, e0=0.70, Cc=0.2 17 Đá khơng lún BÀI LÀM Phân bố ứng suất lớp đất bị lún Líp N Líp Lớp Móng tương đương Lớp p2 Lớp p3 p1 Líp ®Êt tÝnh lón thø 2 Líp ®Êt tÝnh lón thø Líp ®Êt tÝnh lón thø Cơng thức tính lún Si  H i Cc  '  p lg( ' )  e0 0 Trong đó: s’0: ứng suất có hiệu lớp đất trước thời điểm gia tải Dp: Tải trọng tăng thêm lớp đất tải trọng gia tải gây Ta có móng tương đương với tải trọng trọng tâm đáy móng 2500 kN đặt sâu 2L/3=6m 158 Tính ứng suất có hiệu lớp đất tính lún: + Đến lớp 1: s’01=2x16+2x19.2+(10-4)x(19.2-9.81)= 126.74 kN/m2 + Đến lớp 2: s’02=126.74 + 2x (19.2-9.81) + 1x (18.24-9.81) = 153.95 kN/m2 + Đến lớp 3: s’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 tương đương, ta có diện tích phân bố ứng suất =(3.9+2)x(3+2)=29.5m2 suy ra: Dp1=2500/29.5=84.75 kN/m2 + Đến lớp 2: Tại độ sâu 5m so với móng tương đương, ta có diện tích phân bố ứng suất =(3.9+5)x(3+5)=71.2m2 suy ra: Dp1=2500/71.2=35.1 kN/m2 + Đến lớp 3: Tại độ sâu 7.5m so với móng tương đương, ta có diện tích phân bố ứng suất =(3.9+7.5)x(3+7.5)=119.7m2 suy ra: Dp1=2500/119.7=20.9 kN/m2 Tính độ lún + Lớp 1: S1  x 0.23 126 74  84.75 lg( )  0.113m  0.80 126 74 + Lớp 2: S  x 0.34 153 95  35.1 lg( )  0.029 m  1.08 153 95 + Lớp 2: S  x 177.67  20.9 lg( )  0.017 m  0.70 177.67 Tổng độ lún: S = S1 + S2 + S3 = 0.113+0.029+0.017 = 0.159m = 16 cm 159 ... với cối, nhà cao tối đa khoảng 10 m 10 1, 09 1, 00 0, 81 20 1, 14 1, 06 0,89 30 1, 17 1, 10 0,94 40 1, 20 1, 13 0,98 50 1, 21 1 ,16 1, 01 Khu vực có nhà cửa với đa số nhà cao 10 m Đối với trụ, không xét mặt... (wi) 14 5 = 14 5 14 5 Y2 = 14 5*Y2 35 Y1 = 35*Y1 Tổng Pi*Yi =A 39 11 0 = 11 0 11 0 Y3 = 11 0*Y3 Xe hai trục =B Tổng xe tải thiết kế 14 5 = 14 5 14 5 Y1 = 14 5*Y1 35 Y2 = 35*Y2 35 Y3 = 35*Y3 14 5 Y4 = 14 5*Y4... độ 1. 25 1. 5 1. 75 - - - - Cường độ 1. 25 1. 5 - 1. 4 - - - Cường độ 1. 25 1. 5 1. 35 0.4 1 - - Đặc biệt 1. 25 1. 5 0.5 - - 1 Sử dụng: 1 1 0.3 1 - - Tải trọng 6.3 Thiết kế móng theo TTGH (1) Thiết kế móng