Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế

§µi cäc d|íi t|êng chÞu lùc cña mét khèi nhµ hoÆc c«ng tr×nh cÇn ph¶i liÒn khèi vµ bè trÝ trªn cïng mét cao ®é... Khi tÝnh to¸n mãng cäc chÞu nhæ trong ®Êt d|íi mùc n|íc ngÇm, cÇn xÐt t[r]

(1)

Móng cọc - Tiêu

(2)

Mãng cäc - Tiªu chuÈn thiÕt kÕ Pile foundation - Specifications for design

1. Nguyªn tắc chung

1.1 Phạm vi áp dụng tiªu chn

Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc đ|ợc áp dụng cho cơng trình thuộc lĩnh vực xây dựng dân dụng công nghiệp, giao thông, thuỷ lợi ngành có liên quan khác Những cơng trình có yêu cầu đặc biệt mà ch|a đề cập đến tiêu chuẩn đ|ợc thiết kế theo tiêu chuẩn riêng kỹ s| t| vấn đề nghị với chấp thuận chủ cơng trình

1.2 Các tiêu chuẩn hành có liên quan :

- TCVN 4195 y 4202 : 1995 Đất xây dựng - Ph|ơng pháp thử; - TCVN 2737 y 1995 - Tải trọng tác động - Tiêu chuẩn thiết kế; - TCVN 5574 y 1991 - Kết cấu bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế;

- TCVN 3993 y 3994 : 1985 - Chống ăn mòn xây dựng kết cấu bê tông bê tông cốt thÐp;

- TCXD 206 : 1998 - Cọc khoan nhồi - Yêu cầu chất l|ợng thi công; - TCVN 160 : 1987 - Khảo sát địa kỹ thuật phục vụ cho thiết kế thi

c«ng móng

- TCXD 174 : 1989 - Đất xây dựng - Ph|ơng pháp thí nghiệm xuyên tĩnh; - TCXD 88 :1982 Cọc - Ph|ơng pháp thí nghiệm tr|ớng;

- ASTM D4945 :1989 - Thí nghiệm động cọc biến dạng lớn - Ph|ơng pháp tiêu chuẩn ( standard test Method for High-Strain Dynamic Testing of Piles );

- BS 8004 :1986 - Mãng (Foundations)

- SINP 2.02.03.85 - Mãng cäc ( Svainu fudamentu);

- SINP.2.02.01.83 - Nền nhà công trình ( Osnovania zdanii i soorujenii) 1.3 KÝ hiƯu quy |íc chÝnh

AP - DiƯn tÝch tiÕt diƯn mịi däc;

As - Tổng diện tích mặt bên kể đến tính tốn;

B - Bề rộng đáy móng quy |ớc; c - Lực dính đất;

d - BỊ réng tiÕt diƯn cäc dp - §|êng kÝnh mịi cäc;

ES - Mơ - đun biến dạng đất nền;

EP - M« - ®un biÕn d¹ng cđa vËt liƯu cäc;

FS - HƯ sè an toµn chung cđa cäc;

FSS -HƯ số an toàn cho ma sát biên cọc;

FSP - Hệ số an toàn cho sức chống mịi cäc;

G1 - Giá trị mơ - đun lớp đất xung quanh thân cọc;

(3)

G2 - Giá trị mô - đun cắt lớp đát d|ới mũi cọc;

L - Chiều dài cọc; IL - Chỉ số sệt đất;

MX,MY - giá trị mô men tác dụng lên đài cọc theo trục x v y;

N - Tải trọng nén tác dụng lên cọc; NK - Tải trọng nhổ tác dụng lên cọc;

NH - Tải trọng ngang tác dụng lên cäc;

Nc, Nq,Ny - Thông số sức chịu tải lấy theo giá trị góc ma sát đất

NSPT - ChØ sè SPT tõ thÝ nghiƯm xuyªn tiêu chuẩn (SPT);

Qa - Sức chịu tải trọng nÐn cho phÐp cđa cäc;

Qak - Søc chÞu t¶i träng cho phÐp cđa cäc;

Qah - Sức chịu tải trọng ngang cho phép cọc;

Qu- Sức chịu tải trọng nén cực hạn cọc;

Quk- Sức chịu tải trọng nhổ cực hạn cọc;

Quh- Sức chịu tải trọng ngang cực hạn cña cäc;

Qs- Sức chịu tải trọng cực hạn cọc đơn ma sát bên;

Qp- Sức chịu tải trọng cực hạn cọc đơn lực chng;

S - Độ lún giới hạn công tr×nh; Sgh -Träng lùc cäc;

W - Lực chống cắt khơng n|ớc đất nền; ca- Lực dính cọc đất xung quanh cọc;

cu - Sức chống cắt khơng n|ớc đất nền;

fi - Ma sát bên lớp đất thứ i;

fc - C|ờng độ chịu nén bê tông;

fpe - Giá trị ứng xuất tr|ớc tiết diện bê tông kể đến tổn thất;

fy - Giới hạn dẻo thép;

li - Chiu dày lớp đất thứ i chiều dài tính toán cọc;

qp - C|ờng độ chịu tải cực hạn đất mũi cọc;

qc - Søc chèng ë thÝ nghiƯm xuyªn tÜnh;

u - Chu vi tiết diện ngang thân cọc; J - Khối l|ợng thể tích tự nhiên đất; Q - Hệ số pốt xơng đất;

M - Góc ma sát đất Mn- Góc ma sát cọc đất;

1.4 Các định nghĩa thuật ngữ

- Cọc : kết cấu có chiều dài so với bề rộng diện ngang đ|ợc đóng, ấn hay thi cơng chỗ vào lịng đất, đá để truyền tải trọng cơng trình xuống lớp đất đá sâu nhằm cho cơng trình xây dựng đạt u cầu trạng thái giới hạn quy định

(4)

- Cọc thay : loại cọc thi cơng cách khoan lỗ sau lấp đầy vật liệu khác ( ví dụ cọc nhồi đổ chỗ ) đ|a loại cọc chế tạo sẵn vào - Cọc thí nghiệm : cọc đ|ợc dùng để đánh giá sức chịu tải kiểm tra chất

l|ỵng cäc

- Nhóm cọc : gồm số cọc đ|ợc bố trí gần có chung đài cọc - Băng cọc : gồm cọc đ|ợc bố trí theo - hàng d|ới móng băng - Bè cọc : gồm nhiều cọc có chung đài với kích th|ớc lớn 10 u10m - Đài cọc : phần kết cấu để liên kết cọc nhóm cọc với cơng trình

bªn trªn

- Cọc đài cao : hệ cọc đài cọc khơng tiếp xúc với đất

- Cọc chống : cọc có sức chịu tải chủ yếu lực ma sát đất mũi cọc - Cọc ma sát : cọc có sức chịu tải chủ yếu ma sát đất mặt bên cọc - Lực ma sát âm : giá trị lực đo đất tác dụng lên thân cọc có chiều với

chiều tải trọng cơng trình tác dụng lên cọc chuyển dịch đất xung quanh cọc lớn chuyển dịch cọc

- Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT (Sandard Penetration Test ): thí nghiệm thực hố khoan cách đóng ống mẫu có kích th|ớc quy định vào lịng đất l|ợng rơi tự búa 65,5 kg với chiều cao rơi búa 76cm

- Chỉ số NSPT : kết thu đ|ợc từ thí nghiệm SPT, thể số nhát búa cần thiết để đóng đ|ợc mũi xuyên vào đất khoảng 30cm

- Sức chịu tải cực hạn : giá trị sức chịu tải lớn cọc tr|ớc thời điểm xảy phá hoại, xác định tính tốn thí nghiệm

- Sức chịu tải cho phép : giá trị tải trọng mà cọc có khả mang đ|ợc, xác định cách chia sức chịu tải cực hạn cho hệ số an toàn quy định

- T¶i träng thiÕt kÕ (t¶i träng sư dụng): giá trị tải trọng dự tính tác dụng lªn cäc

2. Yêu cầu khảo sát

2.1 Khảo sát địa chất cơng trình 2.1.1 Những vấn đề chung

Nhiệm vụ kỹ thuật cho khảo sát điều kiện đất phục vụ thiết kế móng cọc đơn vị t| vấn thiết kế đề xuất đ|ợc chủ đầu t| trí, sau chuyển giao cho đơn vị chuyên ngành khảo sát cần nêu rõ dự kiến loại cọc, kích th|ớc cọc giải pháp thi công để làm sở cho yêu cầu khảo sát

Trên sở nhiệm vụ kỹ thuật chủ đấu t|, đơn vị thực khảo sát lập ph|ơng án k thut thc hin

2.1.2 Các giai đoạn khảo sát

(5)

Công việc khảo sát thực theo yêu cầu Tiêu chuẩn Khảo sát Địa kĩ thuật phục vụ cho thiết kế thi c«ng mãng cäc “ TCXD 160:1987 Th«ng th|êng néi dung khảo sát đ|ợc thực làm giai đoạn tùy theo yêu cầu chủ đầu t|, bao gồm:

- Khảo sát sơ bộ, giai đoạn đ|ợc thực tr|ờng hợp quy hoạch khu vực xây dựng, nhằm cung cấp thông tin ban đầu để khởi thảo giải pháp cơng trình móng dự kiến

- Khảo sát kĩ thuật: giai đoạn đ|ợc thực sau ph|ơng án cơng trình đ|ợc khẳng định, nhằm cung cấp chi tiêu tính toán phục vụ cho việc thiết kế chi tiết gii phỏp nn múng

2.1.3 Khối l|ợng khảo s¸t

- Đối với giai đoạn khảo sát sơ bộ: Số l|ợng điểm khảo sát cần phải đủ tuỳ theo điều kiện phức tạp đất độ lớn diện tích xây dựng để cung cấp thông tin sơ đất theo độ sâu, điểm phải khoan đến độ sâu lớp đất có khả chịu lực thích hợp

- Đối với giai đoạn khảo sát kĩ thuật: Số l|ợng điểm khảo sát cần phải tuỳ theo độ lớn diện tích xây dựng nh|ng khơng q điểm cho khu vực cơng trình dự kiến xây dựng Đối với trụ mố cầu, vị trí thực điểm thm dũ

2.1.4 Độ sâu thăm dò

- Đối với giai đoạn khảo sát sơ bộ: tùy theo đặc điểm cơng trình, độ sâu điểm thăm dị đ|ợc kết thúc NSPT > 50 - 100 liên tiếp lần thí nghiệm

Khoảng cách hai lần thí nghiệm liền khơng lớn 1,5m.Trong tr|ờng hợp khơng sử dụng thí nghiệm SPT, sử dụng ph|ơng pháp cho thỏa mãn yêu cầu xác định đ|ợc lớp đất có đủ tin cậy để tựa cọc

- Đối với giai đoạn khảo sát kĩ thuật: độ sâu thăm dò không nhỏ giá trị sau: 10 lần đ|ờng kính d|ới độ sâu mũi cọc 6m Tuy nhiên cơng trình giao thơng sử dụng nhóm cọc, độ sâu thăm dị d|ới mũi cọc không nhỏ lần chiều rộng lớn nhóm cọc đ|ợc thiết kế chống mặt đá ngàm đá Khi cọc đ|ợc thiết kế chống hay ngàm đá, vị trí thăm dị cần khoan vào đá chiếu sâu không nhỏ 6m hay lần đ|ờng kính cọc 2.1.5 Các ph|ơng pháp khảo sát phục vụ cho thiết kế :

- Khoan

- Lấy mẫu đất n|ớc để thí nghiệm; - Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn ( SPT ); - Thí nghiệm xuyên tĩnh ( CPT ); - Thí nghiệm cắt cánh;

- Các thí nghiệm quan trắc n|ớc d|ới đất; - Thí nghiệm nén ngang hố khoan;

- Thí nghiệm xác định sức chịu tải khả thi công cọc; - V.v…

2.1.6 Các thông số chủ yếu cần cho thiết kế bao gồm : - Chỉ số Nspt theo độ sâu;

- Giá trị sức chống mũi, qc ma sát bên, fs theo độ sâu;

(6)

0,9 - 0.85 - 0.90 0.85 - - 0.80 0.75 0,9 - 0,8 0,8 - 0,85 0.75 0,7 - 0,95 0.95 0,90 0.80 0,85 0.75 0,80 - 0,90 0.80 0,80 0.70 0,70 0.65 0,8 0,7 0,7 0,75 0.60 - 0,9 0.85 0,85 0.70 0,75 0.65 0,70 0,85 0.65 0,70 0.60 0,60

Chú thích: Trị số tử số dùng cho cọc đóng, mẫu số cho cọc nhồi

I.5 Đối với móng vùng động đất cho phép dùng tất loại cọc, trừ cọc khơng có cốt thép ngang

Khi thiết kế mong cọc vùng có động đất phải đ|a mũi cọc tựa lên loại đất đá, đất lớn, cát chặt chặt trung bình, đất sét có số sệt ILd 0,5

Không cho phép tựa mũi cọc lên cát dời bão hịa n|ớc đất sét bụi có số sệt IL >

0,5

I.6 Độ cắm sâu cọc vào đất vùng động đất phải lớn 4m, mũi cọc nằm đất cát bão hồ n|ớc chặt vừa khơng nhỏ 8m trừ tr|ờng hợp mũi cọc tựa đá, cho phép giảm độ chơn sâu cọc có kết xác thí nghiệm cọc tr|ờng tác động động đất mô

I.7 Đài cọc d|ới t|ờng chịu lực khối nhà cơng trình cần phải liền khối bố trí cao độ Trong tr|ờng hợp liên kết ngàm, chiều dài ngàm cọc vào đài đ|ợc xác định tính tốn có kể đến tải trọng động đất

Không cho phép xây dựng móng cọc đai cho nhà công trình

I.8 Khi cú sở kinh tế – kỹ thuật, cho phép dùng móng cọc có đệm trung gian vật liệu rời (đá răm, sỏi sạn, cát hạt thô lớn cát trung )/ Giải pháp không đ|ợc sử dụng đất tr|ơng nở, đất than bùn, đất lún |ớt, vùng có t|ợng tr|ợt hang ngầm (carst vùng khai thác mỏ.)

Khơng nên tính tốn cọc chịu tải trọng ngang móng có đệm trung gian Sức chịu tải trọng nén có kể đến tác động động đất nên xác định theo tát mặt bên cọc, tức hu = 0, hệ số điều kiện làm việc mũi cọc d|ới tác dụng động đất

mcl lÊy b»ng 1,2

Phô lôc K

ThiÕt kÕ cäc cho trô đ|ờng dây tải điện không

a) §èi víi trơ trung gian bình th|ờng mc = 1,2;

b) Trong tr|ờng hợp khác mc = 1,0

K.2 Sc chu tải cọc chịu nhổ đ|ợc xác định theo công thức (A.10) phụ lục A, hệ số điều kiện làm việc đ|ợc lấy nh| sau:

a) Đối với trụ trung gian tiêu chuẩn mc = 1,2;

(7)

b) §èi víi trơ neo vµ gãc mc = 1,0

c) Khoảng v|ợt lớn, trọng l|ợng cọc đài cọc lực nhổ tính tốn, lấy mc = 0,6;

d) C¸c tr|ờng hợp lại mc lấy theo nội suy

K.3 Sức chịu tải cọc chịu nén tính theo công thức (A.4) phụ lục A phải giảm l|ợng 1,2W cọc chịu nhổ, tính theo cơng thức (A.10), tăng thêm l|ợng 0,9W W trọng l|ợng cọc

Khi tính tốn móng cọc chịu nhổ đất d|ới mực n|ớc ngầm, cần xét tới tác dụng đẩy n|ớc

K.4 Ma sát bên cọc móng đ|ờng dây tải điện khơng đất sét bụi có số sệt IL > 0,3 cần phải tăng 25% so với giá trị cho bảng phụ lục A cần

¸p dơng hƯ số điều kiện làm việc bổ xung mg nêu bảng K.1 phụ lục

Bảng K.1 Hệ số mg

Các hệ số điều kiện làm viƯc bỉ sung mg chiỊu dµi cđa cäc

Lp < 25d tỷ lệ Loại móng đặc tr|ng đất tải trọng

Lp > 25d

H/N d 0,1 H/N = 0,4 H/N = 0,6 Mãng d|íi trơ trung gian tiªu chn tÝnh:

a) Cọc đơn chịu tải trọng nhổ : - Trong đất cát cát - Trong sét sét: Khi IL d 06 Khi IL > 0,6

b) Cọc đơn chịu tải trọng nén cọc nhóm chịu tải trọng nhổ:

- Trong đất cát cát - Trong sét sét Khi IL d 06 Khi IL > 0,6

2 Móng d|ới neo, d|ới trụ góc, đâu mút, d|ới trụ chuyển tiếp lớn tính a) Cọc đơn chịu tải nhổ:

- Trong đất cát cát - Trong sét sét

b) Cọc nhóm chịu tải trọng nhổ: - Trong đất cát cỏt

- Trong sét sét

c) Cọc chịu tải trọng nén loại đất

0,9 1,15 1,5 0,9 1,15 1,50 0,8 1,0 0,8 1,0 1,0 0,9 1,15 1,5 0,9 1,50 0,8 1,0 0,8 1,0 1,0 0,8 1,05 1,35 0,9 1,15 1,50 0,7 0,9 0,8 1,0 1,0 0,55 0,7 0,9 0,9 1,15 1,50 0,6 0,6 0,8 1,0 1,0 Chó thÝch:

1) b¶ng K.1 lÊy ký hiƯu nh| sau:

d- Đ|ờng kính cọc tròn, cạnh cọc vông cạnh dài cọc tiết diện chữ nhật

(8)

H- Tải trọng ngang tính tốn N- Tải trọng đứng tính tốn

2) Khi hạ cọc đơn với góc nghiêng 100 phía tác dụng tải trọng ngang hệ số điều kiện làm việc

mg lấy nh| cọc thẳng đứng làm việc nhóm cọc (điểm 1b 2b bảng K.1)