• Xác định tải trọng tính toán của móng: giải khung và xác định giá nội lực tính toán tại chân cột (cũng là tải trọng tính toán của móng) ta được các giá trị gồm: lực lọc Ntt, moment Mtt, lực ngang Htt.

Chương 3: MÓNG CỌC BTCT 3.1 TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN MĨNG: • Xác định tải trọng tính tốn móng: giải khung xác định giá nội lực tính tốn • • • • chân cột (cũng tải trọng tính tốn móng) ta giá trị gồm: lực lọc N tt, moment Mtt, lực ngang Htt Xác định tải trọng tiêu chuẩn móng: lấy giá trị tính tốn chia cho hệ số vượt tải trung bình ntb=1.15 Vậy Ntc= Ntt/1.15, Mtc= Mtt/1.15, Htc= Htt/1.15 Khi tính tốn theo tiêu cường độ (TTGH1) kiểm tra sức chịu tải cọc, kiểm tra xuyên thủng, lực cắt cho đài móng, tính tốn cốt thép cho đài cọc, cọc… dùng tải trọng tính tốn Khi tính tốn theo biến dạng (TTGH2) kiểm tra lún móng cọc, kiểm tra ổn định móng…thì dùng tải trọng tiêu chuẩn Tổng hợp chọn tổ hợp tải trọng: theo nguyên tắc phải chọn tất tổ hợp nội lực để tính toán kiểm tra Nhưng để đơn giản, theo kinh nghiệm thường chọn tổ hợp nội lực sau: + Cặp tổ hợp thứ 1: lực dọc lớn Nttmax, Mtt, Htt + Cặp tổ hợp thứ 2: moment lớn Mttmax, Htt, Ntt + Cặp tổ hợp thứ 3: lực ngang lớn max Htt Nz My Mx , Ntt, Mtt y Hx x Hy O z Hình 3.1 Nội lực tính tốn chân cột • Thực tế thường chọn tổ hợp thứ để tính tốn, tổ hợp lại dùng để kiểm tra Còn kiểm tra chuyển vị ngang, chuyển vị xoay tổ hợp 2, dùng để tính tốn tổ hợp dùng để kiểm tra 3.2 KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT: 3.2.1 Khảo sát địa chất công trình 3.2.1.1 Những vấn đề chung • Nhiệm vụ kỹ thuật cho khảo sát điều kiện đất phục vụ thiết kế móng cọc đơn vị tư vấn thiết kế đề xuất chủ đầu tư trí, sau chuyển giao cho đơn vị chun ngành khảo sát cần nêu rõ dự kiến loại cọc, kích thước cọc giải pháp thi cơng để làm sở cho yêu cầu khảo sát • Trên sở nhiệm vụ kỹ thuật chủ đấu tư, đơn vị thực khảo sát lập phương án kĩ thuật để thực 3.2.1.2 Các giai đoạn khảo sát • Cơng việc khảo sát thực theo yêu cầu Tiêu chuẩn “Khảo sát cho xây dựng – khảo sát địa kỹ thuật cho nhà cao tầng - TCXD 9363:2012 ” Thông thường, nội dung khảo sát thực làm giai đoạn tùy theo yêu cầu chủ đầu tư, bao gồm: • Khảo sát sơ bộ: giai đoạn thực trường 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 thực sau phương án cơng trình khẳng định, nhằm cung cấp chi tiêu tính tốn phục vụ cho việc thiết kế chi tiết giải pháp móng 3.2.1.3 Yêu cầu kĩ thuật công tác khảo sát địa kĩ thuật: a Khảo sát địa kỹ thuật giai đoạn trước thiết kế sở: • Kết khảo sát giai đoạn dùng để luận chứng cho quy hoạch tổng thể lập phương án cho giai đoạn khảo sát • Trong giai đoạn cần làm rõ vấn đề sau:  Đánh giá sơ yếu tố điều kiện địa chất cơng trình  Khả bố trí cách thích hợp cơng trình xây dựng • Các loại móng có khả sử dụng cho cơng trình b Khảo sát địa kĩ thuật giai đoạn thiết kế sở: -Nhiệm vụ khảo sát bao gồm: + Xác định phân bố lớp đất đá theo diện chiều sâu + Xác định đặc tính lý lớp đất, mực nước đất đánh giá sơ khả ăn mòn nước + Đánh giá sơ khả chịu tải, tính nén lún lớp đất đá nghiên cứu + Đánh giá sơ tượng địa chất bất lợi ảnh hưởng đến công tác thi công hố đào sâu kiến nghị phương án chống đỡ -Phương pháp khảo sát: + Phương pháp địa vật lý + Khoan kết hợp thí nghiệm SPT, lấy mẫu đất để mơ tả phân tầng Khối lượng mẫu nguyên trạng để thí nghiệm phịng lấy số hố khoan đại diện: mẫu đến mẫu cho lớp đất có bề dày nhỏ 5m, + + + + + • • • • • • • mẩu đến mẫu cho lớp đất có bề dày từ 5m đến 10m, mẫu đến mẫu cho lớp đất có bề dày từ 10m đến 15m Thí nghiệm xuyên tĩnh xen kẽ hố khoan, nhằm xác định biến đổi tổng quát bế dày lớp đất độ cứng chúng Thí nghiệm cắt cánh trường ( đất có trạng thái từ dẻo đến chảy) Thí nghiệm phịng với mẫu đất ngun trạng Phân tích hóa học số mẫu nước đặc trưng -Bố trí mạng lưới thăm dị: Khoảng cách điểm khảo sát thường dao động từ 50m dến 200m Tuy nhiên, việc bố trí cụ thể điểm khảo sát tùy thuộc vào đặc điểm phân bố khu khu đất xây dựng cơng trình Có thể bố trí thí nghiệm cắt cánh, thí nghiệm nén ngang, thí nghiệm xuyên hố khoan với khoảng ách dày tùy theo yêu cầu kĩ thuật -Chiều sâu điểm thăm dò: Đối với điều kiện địa chất phức tạp, cơng trình quan trọng, quy mơ lớn đến lớn: • Nếu gặp đất yếu: phải khoan qua đất yếu, 1/2 số điểm khoan vào đất tốt tối thiểu 3m (NSPT > 30) Nếu gặp đất tốt: khoan sâu từ 10m đến 15m Nếu gặp đá nông: khoan vào đá tươi 1m • Mỗi hạng mục ( đơn nguyên) khoan hố khoan khống chế Đối với điều kiện địa chất trung bình, cơng trình quan trọng, quy mơ lớn: • Nếu gặp đất yếu: phải khoan qua đất yếu, 1/3 số điểm khoan vào đất tốt tối thiểu 3m (NSPT > 30) Nếu gặp đất tốt: khoan sâu đến 10m Nếu gặp đá nông: khoan vào đá tươi 1m • Mỗi hạng mục ( đơn nguyên) khoan hố khoan khống chế Đối với điều kiện địa chất đơn giản , công trình loại bình thườngg, quy mơ lớn: Nếu gặp đất tốt: khoan sâu từ 5m đến 10m Nếu gặp đá nơng: khoan chạm vào đá khơng bị phong hóa Một hố khoan khống chế cho toàn khu c Khảo sát địa kĩ thuật giai đoạn thiết kế kỹ thuật: -Bố trí mạng lưới thăm dị: + Đối với điều kiện địa chất phức tạp, cơng trình quan trọng, nhạy cảm với độ lún lún lệch: • Khoảng cách khoan thơng thường từ 20m đến 30m; bổ sung xun với khoảng cách trung bình 10m • u cầu có khơng ba điểm thăm dị cho nhà riêng rẽ khơng ba điểm đến năm điểm cho cụm nhà cơng trình • Trong trường hợp đặc biệt cần khoanh phân bố lớp đất yếu, phân bố khối trượt karst khoảng cách bố trí nhỏ 20m + Đối với điều kiện địa chất trung bình, cơng trình quan trọng, nhạy cảm với lún khơng đều: • Khoảng cách khoan thơng thường từ 30m đến 50m; bổ sung xuyên với khoảng cách trung bình 15m đến 25m • u cầu có khơng ba điểm thăm dị cho nhà riêng rẽ khơng ba điểm đến năm điểm cho cụm nhà cơng trình + Đối với điều kiện địa chất đơn giản, công trình loại bình thường: • Khoảng cách khoan thơng thường từ 50m đến 75m; bổ sung xuyên với khoảng cách trung bình 25m đến 30m • u cầu có khơng ba điểm thăm dị cho nhà riêng rẽ cho cụm nhà công trình Bảng 3.1 Thành phần khối lượng cơng tác khảo sát địa kỹ thuật Số lượng: + Số lượng điểm khảo sát khống chế khơng 1/3 số lượng điểm khảo sát + Số lượng điểm khoan lấy mẫu thí nghiệm trường khơng 2/3 tổng số điểm khảo sát - Chiều sâu điểm thăm dò: + Chiều sâu thăm dò giai đoạn thiết kế kĩ thuật phụ thuộc chủ yếu vào kết khảo sát giai đoạn trước loại móng sử dụng + Đối với cơng trình tự nhiên, chiều sâu cơng trình thăm dị phụ thuộc vào chiều sâu đới chịu nén phải lớn chiều sâu đới chịu nén từ 1m đến 2m - + Đối với cọc chống cọc có mũi chịu lực chính, chiều sâu thăm dị khơng 5m mũi cọc Đối với lớp chịu lực đá gặp dải vụn đứt gãy hang động nên khoan xuyên vào lớp đá gốc khơng phong hóa 3m + Đối với cọc ma sát ma sát chính,chiều sâu thăm dị phải vượt qua chiều sâu vùng hoạt động móng quy ước mũi cọc , tới độ sâu mà ứng suất cơng trình truyền xuống hỏ 15% ứng suất trọng thân đất gây + Đối với phương án dùng cọc có độ dài cọc khác , chiều sâu khảo sát xác định theo cọc có chiều dài lớn 3.2.2 Các phương pháp khảo sát phục vụ cho thiết kế : • Khoan • Lấy mẫu đất nước để thí nghiệm; • Thí nghiệm xun tiêu chuẩn ( SPT ); • Thí nghiệm xun tĩnh (CPT ); • Thí nghiệm cắt cánh; • Các thí nghiệm quan trắc nước đất; • Thí nghiệm nén ngang hố khoan; • Thí nghiệm xác định sức chịu tải khả thi cơng cọc; • V.v… 3.2.3 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; • Giá trị sức chống cắt cU theo độ sâu; • Chế độ nước đất; • Các tiêu lí đất, tính ăn mịn đất nước 3.2.4 Khảo sát cơng trình lân cận • Các cơng trình lân cận khu vực xây dựng(nhà, cầu, đường, cơng trình ngầm, hệ thống đường ống kĩ thuật,v.v…) cần khảo sát trạng để lập biện pháp thi công thi công cọc chống ảnh hưởng bất lợi việc sử dụng bình thường cơng trình Nội dung giải pháp khảo sát kĩ sư tư vấn định 3.3 CHỌN CHIỀU SÂU CHƠN MĨNG Df VÀ KÍCH THƯỚC CỌC SƠ BỘ: 3.3.1 Chọn loại cọc thi công phù hợp: Phải xem xét đến tiêu chí sau trước lựa chọn phương án cọc thi cơng: • H M – giá trị tính tốn lực cắt (kN) momen uốn (kNm) đầu cọc • �0 – chiều dài đoạn cọc (m) khoảng cách từ đáy đài cọc đến mặt đất • y0, �0 – chuyển vị ngang (m) góc xoay tiết diện ngang cọc (radian) mặt đất với cọc đài cao, mức đáy đài với cọc đài thấp xác định sau: �0 = �0ð�� + �0ð�� �0 = �0ð�� + �0ð�� Trong đó: • H0 – giá trị tính tốn lực cắt (kN), lấy H0 = H • M0 – giá trị tính tốn lực cắt (kNm), lấy M0 = M + Hl0 • ð�� – chuyển vị ngang tiết diện (m/kN) lực H0 = • ð�� – chuyển vị ngang tiết diện (1/kN) momen M0 = • ð�� – góc xoay tiết diện (1/kN) (hoặc kNm) lực H0 = • ð�� – góc xoay tiết diện (1/kN) (hoặc kNm) lực M0 = Chuyển vị ð��, ð��=ð��và vð��được xác định theo công thức: ð�� = �� �0 �3 � �� ð�� = ð�� = �� �0 �2 � � � ð�� = Trong đó: �0 � �� � � � � • � 0, � 0, �0 - hệ số không thứ nguyên lấy theo bảng 5.16.2 ( Bảng G2 - TCXD 205:1998) tùy thuộc vào chiểu sâu tính đổi phần cọc đất le, le nằm hai giá trị bảng 5.16.2 lấy theo giá trị gần để tra bảng Bảng 5.16.2 Gía trị hệ số Ao, Bo, Co 3.17 TÍNH TỐN NỘI LỰC TRONG CỌC: (theo TCXD 205 -1998) 3.17.1 Khi tính ổn định quanh cọc, phải kiểm tra điều kiện hạn chế áp lực tính tốn �z lên đất mặt bên cọc theo công thức � ≤ [� ] = (� + £� ) � � �o� � � � � � Trong đó: � � – áp lực tính tốn lên đất (kN/m2) mặt bên cọc độ sâu z (m) kể từ mặt đất cho cọc đài cao từ đáy đài cho cọc đài thấp �� – khối lượng thể tích tính tốn đất (kN/m3) ��′ - ứng suất có hiệu theo phương thẳng đứng đất (kN/m2) độ sâu z � �, �� – giá trị tính tốn góc ma sát (độ) lực dính (kN/m2) đất £ – hệ số, lấy 0.6 cho cọc nhồi cọc ống; lấy 0.3 cho cọc lại 51 – hệ số, lấy cho trường hợp trừ trường hợp tính móng cho cơng trình chắn lấy 0.7 52 – hệ số kể đến phần tải trọng thường xuyên tổng tải trọng, tính theo cơng thức: 52 = �� + � � �� � + �� �� – momen tải trọng thường xun (kNm) tính tốn tiết diện móng mức mũi cọc �� – momen tải trọng tạm thời (kNm) n –hệ số, lấy 2.5 trừ trường hợp sau a) Những công trình quan trọng + le≤ 2.5 lấy n = + le≥ lấy n = 2.5 + le nằm trị số nội suy n b) Móng hàng cọc chịu tải trọng lệch tâm thẳng đứng, nên lấy n = không phụ thuộc vào le Chú thích: áp lực ngang tính tốn lên đất �� khơng thõa mãn điều kiện lúc sức chịu tải cọc chưa tận dụng hết chuyển vị cọc nhỏ trị số cho phép chiều sâu tính đổi cọc le> 2.5 nên lặp lại việc tính toán với hệ số tỉ lệ K giảm (điều G.2 TCXD 205:1998) Với trị số mơi K cần kiểm tra độ bền cọc theo vật liệu, chuyển vị cọc phải tuân theo điều G.14 Khơng cần tính tốn ổn định đất quanh cọc có bề rộng tiết diện d ≤ 0.6m, với chiều dài đất lớn 10d, trừ trường hợp cọc hạ vào bùn đất sét trạng thái chảy dẻo chảy 3.17.2 Nội lực cọc: Áp lực �� (kN/�2), moment uốn ��(kNm), lực cắt �� (kN) tiết diện cọc tính theo cơng thức sau (trích từ mục G7 phụ lục G TCXD 205:1998): �� = � �� �� �0 �0 � (� � − � � �1) + + �0 � � � � � � � � � � e 1 �� � � � � = � � �� − � � �� � � � + � � + 0� � �� � �� � 0 ��� � � = �3 ����0� − �2 ����0� + ��� � 0� + �0� �� �� ��=� Trong đó: • K – hệ số tỉ lệ • � �� , � �, � – có ý nghĩa cơng thức nói phần trước • �e – chiều sâu tính đổi, tùy theo độ sâu thực tế z mà xác định � � , � �, � � • � 0, �0, �0, � – có ý nghĩa nói phần trước • A1, A3, A4, B1, B3, B4,C1,C3,C4, D1, D3, D4 – hệ số tra bảng 5.17.2 (Bảng G3 – TCXD 205-1998) • N – tải trọng tính tốn dọc trục đầu cọc Bảng 5.17.2 Các giá trị A, B, C, D Momen ngàm tính tốn Mng (kNm) tính cọc ngàm cứng đài đầu cọc khơng bị xoay, tính theo cơng thức sau: ��g ð�� + �0ð�� + �0 2� �� � =− ð + �� ��� Ở ý nghĩa kí hiệu giống như cơng thức nêu Dấu “âm” có ý nghĩa với lực ngang H hướng từ trái sang phải, momen truyền lên đầu cọc từ phía ngàm có hướng ngược với chiều kim đồng hồ 3.18 ỨNG DỤNG SAP2000 KIỂM TRA CỌC CHỊU TẢI NGANG: Khi tính tốn cọc chịu tải ngang, đất quanh cọc xem môi trường đàn hồi biến dạng tuyến tính đặc trưng hệ số Cz �� = �� Trong đó: - K: hệ số tỉ lệ, kN/m4, lấy theo bảng G1 tiêu chuẩn 205-1998: z: độ sâu vị trí cọc, m, kể từ mặt đất đôi với cọc đài cao, đáy móng cọc đài thấp Ở để đơn giản trình gán điều kiện biên hệ số ta chọn K, z vị trí lớp cần xét, lấy độ cứng đem gán cho lớp đất Tại mặt phân cách lớp đất ta tính riêng hệ số đàn hồi ( độ cứng lò xo khai báo) mang đặc tính lớp lớp nên ta tính riêng giá trị lớp phân cách này) Chỉ dẫn sửa dụng SAP2000: • File->New model-> Grid Only->Ok Hình 3.18 Hướng dẫn SAP2000 • Hiệu chỉnh lưới cột: Kích chuột chọn Edit -> Modify/Show System……->OK Hình 3.19 Hướng dẫn SAP2000 Hình 3.20 Hướng dẫn SAP2000 Hiệu chỉnh lưới cột với khoảng cách bề dày lớp đất (z), cột (x,y ) • Khai báo vật liệu: Define-> Materials-> Add New Material-> Chọn vật liệu Concrete-> Weight =0 (không cần xét đến trọng lượng thân cọc)-> nhập Modul E với loại bê tơng->OK Hình 3.21 Hướng dẫn SAP2000 • Khai báo tiết diện cho cọc: Define-> Frame Sections: Tạo cọc “COC“có kích thước kích thước cọc Hình 3.22 Hướng dẫn SAP2000 • Khai báo tiết diện cho đài cọc: Define-> Area-> Sections : Tạo cọc “DAICOC“có kích thước kích thước cọc Hình 3.23 Hướng dẫn SAP2000 • Dùng Draw Frame/Cable Element vẽ cọc Quick Draw Area Element vẽ đài cọc Hình 3.24 Hướng dẫn SAP2000 • Gán tiết diện bê tơng vào cọc: Chọn cọc-> Assign-> Frame-> Frame sections>chọn “COC” Hình 3.25 Hướng dẫn SAP2000 • Gán tiết diện bê tơng vào đài cọc: Chọn đài cọc-> Assign->Area->Sections…>chọn “DAI COC” Hình 3.26 • Chia cọc thành đoạn để gán điều kiện biên: Chọn cọc ->Edit ->Edit lines-> Devide Frames-> Nhập số đoạn cần chia vào Devide into Specified Number…-> OK Hình 3.27 Hình 3.28 Hướng dẫn SAP2000 • Gán độ cứng lò xo cho đoạn vừa chia: Chọn đối tượng cần gán-> Assign >Joint -> Springs : Nhập hệ số Cz vừa tính được.(điều chỉnh hệ trục tọa độ sang hệ trục Global) Hình 3.29 Hướng dẫn SAP2000 • Gán tải trọng lên cọc: Chọn trọng tâm đài cọc-> Assign ->Joint Loads-> Forces nhập tải trọng Hình 3.40 Hướng dẫn SAP2000 • Chạy chương trình SAP2000: bấm F5-> Run Now • Xem kết giải nội lực SAP2000: Hình 3.41 Hướng dẫn SAP2000 Xem chuyển vị Hình 3.42 Hướng dẫn SAP2000 Xem momen ... : lực dọc tính tốn chân cột (ngoại lực tác dụng lên móng) • Nc,d : sức chịu tải thiết kế cọc •  : hệ số xét đến moment lực ngang chân cột, trọng lượng đài đất đài, tùy theo giá trị moment lực. .. tải cọc theo tiêu đất :  Chỉ tiêu đất xác định từ thí nghiệm phịng trường  Thử cọc tải trọng tĩnh  Thử cọc tải trọng động Sức chịu tải tính tốn tải trọng nén cọc: Nc,d � � �,� ≤ �,� � �� ��,�... chịu tải xác định nén tĩnh cọc trường;  1,25- Nếu sức chịu tải xác định theo kết thử động cọc có kể đến biến dạng đàn hồi đất theo kết thử đất trường cọc mẫu;  1,4- Nếu sức chịu tải xác định tính