- Khả năng chịu tải trọng lớn, sức chịu tải của cọc khoan nhồi cĩ thể đạt đến ngàn tấn nên thích hợp với các cơng trình nhà ở cao tầng, các cơng trình cĩ tải trọng tương đối lớn.
- Quá trình thi cơng khơng gây ảnh hưởng chấn động đến các cơng trình xung quanh, thích hợp cho việc xây chen ở các đơ thị lớn, khắc phục được các nhược điểm trong điều kiện thi cơng hiện nay.
- Cĩ khả năng thi cơng cọc khi qua các lớp đất cứng hoặc các lớp đất khĩ thi cơng ép cọc như cát chặt.
- Cĩ khả năng mở rộng đường kính và chiều dài cọc đến mức tối đa. Trong điều kiện thi cơng cho phép, cĩ thể mở rộng đáy cọc với các hình dạng khác nhau như các nước phát triển đã thử nghiệm .
b. Nhược điểm :
- Tính kinh tế của cọc khoan nhồi thay đổi theo quy mơ cơng trình. Đối với những cơng trình là nhà cao tầng khơng lớn lắm, kinh phí xây dựng nền mĩng thuờng lớn hơn 2- 2.5 khi so sánh với các cọc ép. Tuy nhiên nếu số lượng tầng lớn hơn dẫn đến tải trọng cơng trình lớn thì giải pháp cọc khoan nhồi lại trở thành giải pháp hợp lý, đặc biệt là những cơng trình cĩ điều kiện địa chất địa tầng bên dưới tương đối phức tạp, lớp đất yếu dày và lớp đất tốt nằm khá sâu.
- Cơng nghệ thi cơng địi hỏi kỹ thuật thuật cao, để tránh các hiện tượng phân tầng khi đổ bê tơng dưới nước cĩ áp, các dịng thấm lớn hoặc di qua các lớp đất yếu cĩ chiều dày lớn( các loại bùn, các loại hạt cát nhỏ, các bụi bão hồ thấm nước).
- Biện pháp kiểm sốt chất lượng bêtơng trong cọc thường phức tạp gây nhiều tốn kém khi thực thi chủ yếu sử dụng phương pháp thử tĩnh, và siêu âm một số cọc thử để kiểm tra chất lượng bêtơng cọc
- Việc khối lương bêtơng thất thốt trong quá trình thi cơng do thành lỗ khoan khơng bảo đảm và dễ bị sập hố khoan trước khi đổ bêtơng gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng thi cơng cọc.
- Ma sát bên thân cọc cĩ phần giảm đi đáng kể so với cọ đĩng và cọc ép do cơng nghệ khoan tạo lỗ. 9.5.2 TÍNH TỐN MĨNG M1 – C52 a. Tải trọng - Nội lực tính tốn chân cột : Cột C52 N0 tt M2X0tt M3Y0tt Q2X0tt Q3Y0tt kN kNm kNm kN kN TH Nmax 10549.4 29.06 9.851 101.4 295.11
- Nội lực tính tốn đáy đài :
Cột C52 N
tt M2Xtt M3Ytt Q2Xtt Q3Ytt
kN kNm kNm kN kN
- Nội lực tiêu chuẩn chân cột :
Cột C52 N
tc M2Xtc M3Ytc Q2Xtc Q3Ytc
kN kNm kNm kN kN
TH Nmax 9173.41 25.27 8.57 88.17 256.62
- Nội lực tiêu chuẩn cao độ đáy đài.
Cột C52 N tc M2Xtc M3Ytc Q2Xtc Q3Ytc kN kNm kNm kN kN TH Nmax 9173.41 538.50 184.91 88.17 256.62 b. Chọn cọc - đài cọc Vật liệu : - Bêtơng cọc và đài B25 : Rb= 145 KG/cm2, Rbt = 10.5 KG/cm2. - Cốt thép nhĩm CIII, Rs= 3650 KG/cm2). Cọc :
- Theo điều kiện địa chất, ta đặt mũi cọc tại lớp đất 5 sét pha vàng nâu trạng thái cứng cĩ độ sâu từ 38m trở xuống, phù hợp với cọc khoan nhồi.
- Chiều dài cọc : 43.8 (m). - Cọc cĩ tiết diện : D = 1000mm => Fc = π. 2 =0.785( )2 4 d m . - Diện tích cốt thép dọc trong cọc : 16φ20 ⇒ Fa = 50.24 cm2. Đài cọc :
- Sơ bộ chọn đài cọc cao hđ = 2.2m.
- Cao độ mặt đài so với mốc chuẩn : -3.600 (m). - Cao độ đáy đài : -5.800 (m).
- Đáy đài đặt trên lớp đất thứ 2 :bùn sét nhão cĩ : γ = 14.49 (kN/m3) và φ = 0.820.
Độ sâu đặt mũi cọc :
- Đoạn đập đầu cọc neo thép : 1000mm. - Đoạn cọc ngàm sâu vào đài 100mm .
- Chiều dài đoạn cọc trong đất : 43.8 – 1.1 = 42.7 (m). - Độ sâu mũi cọc so với mốc chuẩn: 48.5 (m)
- Mũi cọc đặt ở lớp đất thứ 5, cọc ngàm vào lớp thứ 5 một đoạn : 9.9 (m).
c. Kiểm tra độ sâu đặt đài cọc
- Đối với mĩng cọc đài thấp. tải trọng ngang hồn tồn do các lớp đất từ đáy đài trở lên tiếp nhận. Vì vậy. độ sâu đặt đáy đài phải thoả mãn điều kiện đặt tải ngang và áp lực bị động của đất:
max 0 min 2 0.7 (45 / 2) ' tt dd m Q h h tg B φ γ ≥ = − - Với :
+ ϕ và γ’: Gĩc ma sát trong và dung trọng tự nhiên của đất từ đáy đài trở lên. chính là lớp đất 2 : γ = 14.49 (kN/m3) và φ =0.820.
+ Qtt: Giá trị tính tốn của tải trọng ngang : 295.11 (kN). + Bđ: Bề rộng đáy đài. chọn sơ bộ Bđ = 3 m
-> 0 min 2*295.11 0.7 (45 0.82 / 2) 14.49 3 o h = tg − × =2.54 m < hdd = 5.2 m.
Vậy ta chọn chiều sâu chơn đài cọc h= 5.2 m ( so với mặt đất tự nhiên) là hợp lý.
d. Tính tốn SCT cọc đơn
SCT theo vật liệu :
- Do các yếu tố thi cơng phức tạp và khả năng hạn chế trong kiểm sốt chất lượng cọc ( cọc nhồi được thi cơng đổ bêtơng tại chỗ vào các hố khoan, hố đào sẵn sau khi đã đặt lượng cốt thép cần thiết vào hố khoan, chiều sâu cọc quá lớn…) , sức chịu tải của cọc nhồi khơng thể tính như cọc chế tạo sẵn mà cĩ khuynh hướng giảm đi :
Pvl =Ru.Ab + Ran.Aa. - Tham khảo phụ lục A TCXD 195-1997 tài liệu tham khảo : + Ru : cường độ tính tốn của bêtơng cọc nhồi.
Ru = Rb/4 Khi đổ bêtơng trong hố khoan khơ khơng lớn hơn 6 Mpa ( 60 kG/cm2). R: Mac thiết kế bê tơng : 350.
-> Ru = 350 4 = 87.5 (kG/cm2) > 60 (kG/cm2). -> Chọn Ru = 60 kG/cm2. + Cốt thép φ < 28 ⇒ Ran = 1,5 sc R
nhưng khơng lớn hơn 220 Mpa (2200 kG/cm2 ). Rsc : cường độ chịu nén tính tốn cốt thép : 3650 (kG/cm2).
-> Ran = 3650
1.5 = 2433 (kG/cm2) > 2200 (kG/cm2). -> Chọn Ran = 2200 kG/cm2.
+ Fc : Diện tích tiết diện ngang của cọc : Fc = 7850 cm2.
+ Fa:Diện tích cốt thép dọc trong cọc : Dùng 16φ20⇒ Fa = 50.24 cm2. -> Pvl = 7850 x 60 + 50.24 x 2200 = 582 (T).
SCT cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền - phụ lục B
- Sức chịu tải cực hạn của cọc :
Qu = Qs + Qp = Asfs + Apqp - Với :
+ As : tổng diện tích mặt bên cọc. + fs : ma sát thân cọc.
+ Ap : Diện tích tiết diện mũi cọc.
+ qp : cường độ chịu tải cực hạn của đất mũi cọc. - Sức chịu tải cho phép của cọc :
Qa = s s Q FS + p p Q FS - Với : + FSs : hệ số an tồn cho thành phần ma sát bên, FSs = 1.5 ÷ 2.0. + FSp : hệ số an tồn cho sức chống mũi cọc, FSp = 2.0 ÷ 3.0. - Cơng thức tính fs : fs = ca + σ’h *tanφa - Với :
+ Ca : lực dính giữa thân cọc và đất, T/m2 , với cọc BTCT, ca = 0.7c trong đĩ c là lực dính của đất nền.
+ σ'h: ứng suất hữu hiệu trong đất theo phương vuơng gĩc với mặt bên cọc, T/m2.
+ φa: gĩc ma sát giữa cọc và nền đất, với cọc BTCT lấy φa = φ với φ : gĩc ma sát trong của đất nền.
- Cơng thức tính qp :
qp = c*Nc + σ’vp *Nq + γ*dp *Nγ - Với :
+ c: lực dính đất nền dưới mũi cọc, T/m2.
+ σ'vp: ứng suất hữu hiệu trong đất theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc do trọng lương bản thân đất, T/m2.
+ Nc , Nq, Nγ: hệ số SCT, phụ thuộc vào ma sát trong của đất, hình dạng mũi cọc, phương pháp thi cơng cọc.
+ γ : trọng lượng thể tích đất ở độ sâu mũi cọc, T/m3. - Sức chịu tải cực hạn của cọc trong đất dính :
Qu = Qs + Qp = As αcu + ApNc cu
- Với :
+ cu : sức chống cắt khơng thốt nước của đất nền, T/m2.
+ α : hệ số, khơng cĩ thứ nguyên. Đối với cọc đĩng lấy theo hình B.1 trong TCVN 205 – 1998 thiết kế mĩng cọc, với cọc nhồi lấy từ 0.3 ÷ 0.45 cho sét dẻo cứng và 0.6 ÷ 0.8 cho sét dẻo mềm.
+ Nc : hệ số sức chịu tải lấy bằng 9.0 cho cọc đĩng trong sét cố kết thường và 6.0 cho cọc nhồi.
- Lưu ý : Hệ số an tồn khi tính tốn SCT của cọc theo cơng thức trên lấy bằng : 2.0 ÷ 3.0.
+ Trị giới hạn của αcu: 1kg/cm2.
- Sức chịu tải cực hạn của cọc trong đất rời :
Qu = Qs + Qp = As Ksσ’v tanφa + Ap σ’vpNq
- Với :
+ Ks : hệ số áp lực ngang trong đất ở trạng thái nghỉ, lấy theo hình B.2. + σ'v: ứng suất hữu hiệu trong đất tại độ sâu tính tốn ma sát bên tác dụng lên cọc,
+ φa: gĩc ma sát giữa đất nền và thân cọc.
+ σ’vp: ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại mũi cọc, T/m2. + Nq : hệ số SCT, xác định theo hình B.3
- Lưu ý : Hệ số an tồn khi tính tốn SCT của cọc theo cơng thức trên lấy bằng : 2.0 ÷ 3.0.
- Sct cọc theo điều kiện nền : 560 (T). - Vậy, chọn SCT thiết kế cọc : Ptk = 560 (T).
e. Xác định số lượng cọc trong đài :
- Số lượng cọc trong đài được xác định sơ bộ theo cơng thức : β = ∑ . = 1054.94×1.3 2.5= 560 tt a N n Q (cọc) chọn n = 4 (cọc). - Bố trí cọc trong đài với khoảng cách giữa các cọc : S = 3d÷6d = 3 ÷ 6 (m). - Khoảng cách giữa mép cọc hàng biên đến mép đài : X = d/2 ÷ d/3 = 400(mm). - Diện tích đài cọc : Fđ = 4.8x4.8= 23.04 m2