§2 Phân loại cọc – Cấu tạo cọc và đài cọc
2.2.2. Cọc bêtông cốt thép đúc sẵn
Ưu điểm: Điều kiện áp dụng không phụ thuộc vào tình hình nước ngầm, điều kiện địa hình, chiều dài, tiết diện cọc cấu tạo tuỳ theo ý muốn, cường độ vật liệu làm cọc lớn, có thể cơ giới hoá trong thi công, chất lượng cọc đảm bảo tốt vì cọc được đúc vẫn dễ kiểm tra chất lượng.
Nhược điểm: Khi tiết diện và chiều dài lớn thì trọng lượng cọc lớn, gây khó khăn cho việc vận chuyển, đưa vào giá búa để hạ cọc. Mặt khác do trọng lượng bản thân lớn nên tốn nhiều thép để cấu tạo đảm bảo chịu lực khi vận chuyển và thi công.
Vật liệu làm cọc: Cọc bêtông cốt thép thường dùng bêtông Mác ≥ 200, tuy nhiên khi thiết kế thường dùng bêtông Mác 250 ÷ 300 để đảm bảo an toàn chất lượng cọc. Còn với cọc bêtông cốt thép ứng suất trước thì sử dụng bêtông mác ≥ 400 đối với móng cọc đài cao và bêtông mác ≥ 300 đối với móng cọc đài thấp.
Chiều dài cọc bêtông cốt thép đúc sẵn có thể từ 5÷6m÷25m, có khi đạt đến 40÷45m (nếu cọc dài thì chế tạo từng đốt rồi nối lại với nhau khi đóng chiều dài đoạn từ 6÷8m). Chiều dài đoạn cọc đúc sẵn phụ thuộc chủ yếu vào điều kiện thi công (thiết bị chế tạo, vận chuyển, cấu lắp, hạ cọc...) và liên quan đến tiết diện chịu lực, chẳng hạn đối với cọc tiết diện đặc thường hạn chế chiều dài như trong bảng 3.1:
Bảng 3.1: Chiều dài tối đa của cọc đặc bêtông cốt thép thường
Kích thước tiết diện (cm) 20 25 30 35 40 45
Chiều dài tối đa (m) 5 12 15 18 21 25
Tỷ số giữa chiều dài (l) trên bề rộng (b) hoặc đường kính cọc (d) gọi là độ mảnh của cọc λ (λ =l d ).
Đối với cọc thi công bằng phương pháp ép bằng kích thủy lực thì độ mảnh λ không nên quá 100, trường hợp λ vượt quá 100 thì cần đảm bảo điều kiện nền đất để cho cọc xuyên qua và điều kiện thi công giữ cho cọc không bị thay đổi dạng hình học.
Tiết diện cọc: Cọc bê tông cốt thép có nhiều loại tiết diện khác nhau như: Tròn, vuông , chữ nhật, chữ T, chữ I, tam giác, đa giác hoặc vuông có lỗ tròn, trong đó loại cọc có tiết diện vuông được sử dụng nhiều nhất.
Hình 3.6: Các dạng tiết diện ngang thân cọc BTCT đúc sẵn
Loại cọc có tiết diện vuông được sử dụng rộng rãi hơn cả vì nó có ưu điểm chủ yếu là chế tạo đơn giản và có thể chế tạo ngay tại công trường. Kích thước tiết diện ngang của loại cọc này thường là: 20×20cm, 25×25cm, 30×30cm, 35×35cm, 40×40cm.
Chiều dài của loại cọc này không vượt quá trị số cho ở bảng (3.1), đồng thời để phù hợp khi thi công thông thường người ta chế tạo kích thước cọc như sau:
Cọc tiết diện 20× 20 ÷ 30× 30 cm chiều dài <10m Cọc tiết diện 30× 30 ÷ 30× 30 cm chiều dài >10m
Cấu tạo cốt thép cho cọc:
Hình 3.7: Cấu tạo cốt thép cho cọc (kích thước theo cm)
- Cốt chịu lực; - Cốt thép đai; - Cốt thép gia cường mũi cọc; - Cốt thép gia cường đầu cọc; - Cốt thép vận chuyển, cẩu lắp.
- Chi tiết cốt thép chịu lực:
Khi cọc tiết diện nhỏ, chịu nén Khi cọc tiết diện lớn, hay chịu lực lớn
Hình 3.8: Bố trí cốt thép chịu lực trên mặt cắt ngang thân cọc
+ Cốt thép số 1 (1a) là cốt dọc chịu lực chính của cọc khi vận chuyển, cẩu lắp cũng như chịu lực ngang đối với móng cọc đài cao. Qui định cốt chịu lực có đường kính φ ≥ 10mm, thép CII (AII).
+ Cốt thép số 2 - Cốt thép đai dùng để chịu lực cắt và định vị khung thép, cốt đai đường kính φ6, φ8, có thể chế tạo cốt đai theo dạng rời hoặc xoắn.
Trong phạm vi 1m tính từ đầu cọc và 0,5m tính từ mũi cọc, bước cốt đai u=5cm để tăng cường độ cứng tại đầu mũi cọc.
+ Cốt thép số 3 đường kính φ≥20cm, L = 750 ÷1000mm; dùng để tăng độ cứng mũi cọc và định vị tim cọc.
Lưu ý : Lớp bê tông bảo vệ của cọc a có chiều dày tối thiểu là 3cm
+ Chi tiết lưới thép đầu cọc: Lưới thép đầu cọc bố trí lưới φ6 a=5cm
để chống ứng suất cục bộ tại đầu cọc khi đóng cọc, tránh vỡ đầu cọc khi đóng hoặc ép. Thường bố trí 4÷5 lưới cách nhau 5cm.
Hình 3.10: Lưới thép đầu cọc và cốt thép móc cẩu
- Khi cọc dài có thể nối cọc từ các đốt chế tạo sẵn, chi tiết mối nối có thể như sau:
Chi tiết mối nối: Có thể sử dụng thép bản táp để liên kết hàn đầu cọc hoặc dùng thép góc L để táp vào và hàn lại. Việc nối cọc thực hiện khi ép xong đoạn trước đó, với cọc chịu nén thì không cần kiểm tra cường độ, với cọc chịu momen thì phải kiểm tra cường độ để thép tại mối nối đủ khả năng chịu lực. Sau khi nối cọc, cần quét một lớp bitum để bảo