Phân tích, tính toán móng cọc: Phần 1

Cuốn sách Phân tích, tính toán móng cọc được biên soạn gồm 6 chương và được chia thành 2 phần. Phần 1 gồm có 2 chương với những nội dung cụ thể sau: Chương 1 thống kê địa chất để tính toán thiết kế móng cọc, chương 2 móng cọc bê tông cốt thép chế tạo sẵn. Mời các bạn cùng tham khảo.

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP H ồ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

PGS.TS Võ Phán ThS Hoàng Thế Thao

PHÂN TÍCH VÀ TÍNH TOÁN MÓNG c ọ cNhà xuất bản ĐHQG-HCM và tác giả/đối tác liên kết giữ bản quyền® Copyright © by VNU-HCM Publishing House and author/co.partnership

All rights reserved

٠

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐHQG.HCM

Tái bản không SC/BS, lần thứ 2, năm 2013

MỤC LỤC

Chương 1: THỐNG KỀ ĐỊA CHẤT ĐỂ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

2.6 kiểm tra cọc theo điều kiện cẩu cọc và dựng cọc 59

Chương 5: MA S Á T ẢM ẢNH HƯỞNG ĐẾN s ứ c CHỊU TẢI

5.2 Tính toán sức chịu tải của cọc có xét đến ma sá t âm 2275.3 Các biện pháp làm giảm ảnh hưởng của ma s á t âm 228

www.vietcons.org

Chương 6: THÍ NGHIỆM KIỂM TRA s ứ c CHỊU TẢI VÀ

(pda- pile d3Tiamic analysis)

6.5 Thí nghiệm biến dạng nhỏ (P.I.T)

6.6 Thí nghiệm siêu âm đánh giá độ đồng n h ấ t của

cọc khoan nhồi (sonic test)

TẦI LIỆU THAM KHẢO

235235235247

257262

265272

ﺎﻫ ا Μ٥١ ĐẦU

Sự phát triển kinh tể xã hộì kẻo theo sự phủt trtền của ngầnh xây dựng

co sO hạ tồng Trong những năm gàn ddy, một độ xdy dựng cdc khn chang

cư Cao tầng, các loại cầu dây văng nhịp ằ , các công trinh thủy lợi, thủy dtện ngdy cdng nhilu tạt nước ta, dot hỏt việc phdn ttch lụa chọn gtat pháp mỏng cho các công trinh này phải dược kinh te và ben vững Giải pháp mong chọn cho các công trinh này thường là móng cọc.

Trong việc tinh toán và thiết kế móng cọc hiện nay, người học tập và thtết kế có thể tham khdo cdc qưy phạm của vtệt Nam hoặc tdi liệư nưởc ngodi Tay nhiên, do dặc thh cùa thng nưởc vd díềư kiện dta chất của títng vhng chng như ngưyèn ly trong tinh lodn, thiết kế mỏng cọc trong từng gtai đoạn, can thiet phải bo sung cho hoàn chinh Nội dung quyen sách giới thiệư cdc phàn chtnh như: Thống kế dịa chẩt phực vự cho tinh todn mỏng cọc, cọc bê tồng cot thép chế tạo sẵn, cọc khoan nhoi, cọc barette, cọc bê tông ứng suat trước, strc chiu tải của cọc cd xét đen ma sát âm, các phương pháp kiem tra chat lượng và sức chiu tải của cọc.

Trong quá trinh viết quyển sách này, chún.g tôi cd tham khảo các tài liệu ve nen móng, móng cọc cùa cdc lác giả trước nham ke thừa kien thức đã cd và ho sung, cập nhật các nguyên lý linh toan mới đế phục vụ người đọc.

Với kỉến thícc và íhời gian cỏ hạn khi Vỉ'ể'^ cuốn sách này không thể trcính khỏi thieu sót, chúng lôi rat mong cdc nhà khoa học, người đọc cảm thông VÍI góp ý chân linh de quyen sách níiy dược hoàn chinh, phục vạ người đọc.

Mọi ỷ kiến đỏng góp xin liên hệ ،رز،, chỉ: Bộ môn Địa cơ nền móng,

Khoa Kỹ thuật Xây dirng, Trường Đcti học Bách khoa - Đại học Quoc gia

TP Hồ Chi Minh.

Điện thoại: 08.38636822

Cốc tác giả

www.vietcons.org

Chương 1

THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT ĐỂ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

MÓNG CQC

Trong công tác khảo sát địa kỹ thuật hiện nay, ta thường bố trí nhiều

hố khoan để phục vụ việc thiết kế nền móng Tuy nhiên, ữong mỗi hố khoan lại có nhiều lớp đất và có nhiều mẫu đất trong Iơp đất này Trong thiết kế nền móng nói chung và móng cọc nói riêng, ta phải thống kê địa chất trong từng lớp đất để xác định chỉ tiêu đặi diện cho cả lớp đất, từ đó mới có đủ cơ sở để thiết kế nền móng công trình

Theo QPXD, 45-78 được gọi là một lớp địa chật công trình khi tập hợp các giá trị có đặc tnmg cơ - lý của nó phải có hệ số biến động ( đủ nhỏ

Vì vậy phải loại trừ những mẫu có số liệu chênh lệch với giá trị trung bình lớn cho một đsai nguyên địa chất

Vậy thống kê địa chất là một việc làm hết sức quan trọng ữong tính toán nền móng

Ị ٠١ Cơ SỞ LÝ THUYẾT1

ỉ ỉ l Phân chia đơn nguyên địa chất

ỉ- Hệ sổ biến động

Chúng ta dựa vào hệ số biến động V phân chia đơn nguyên

Hệ số biến động V có cìạng như sau:

CHƯƠNG 1

(1.3)

với: Ai - giá trị riêng của đặc trưng từ một thí nghiệm riêng

n - số lần thí nghiệm

2- Qui tắc loại trừ các sai số

Trong tập hợp mẫu của một lớp đất có hệ số biến động V < [v] thì đạt còn ngược lại thì ta phải loại trừ các số liệu có sai số lớn

Trong đó [v]: hệ số biến động lớn nhất, tra bảng trong QPXD 45-78 tùy thuộc vào từng loại đặc trưng

^ ٧٠CM

A -A itrong đó ước lượng độ lệch

(1.4)

)؛

A | - A ) i ٤

|١

=

»:

khi n > 25 thì lấy ƠCM = ٠

1.1.2 Đặc trưng tiêu chuẩn và tính toán

1- Đặc trưng tiêu chuẩn

Giá trị tiêu chuẩn của tất cả các đặc trimg của đất là giá trị trung bình cộng của các kết quả thí nghiệm riêng lẻ A (trừ lực dính đơn vị c và góc ma sát trong p؛

www.vietcons.org

THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT ĐỂ TÍNH TOÁN THIẾT KỄ MÓNG c ọ c

Các giá trị tiêu chuẩn cùa lực dính đơn vị và góc ma sát trong được thực hiện theo phương pháp bình phương cực tiểu của quan hệ tuyến tính của ứng suất pháp ơi và ứng suất tiếp cực hạn Ti của các thí nghiệm cắt tương đương, T = ơ.tgọ + c

Lực dính đơn vị tiêu chuẩn c“^ và góc ma sát trong tiêu chuẩn (p.؛؛ được xác định theo công thức sau:

^

؛) ơ

Nhằm mục đích nâng cao độ an toàn cho ổn định của nền chịu tải, một

số tính toán ổn định của nền được tiến hành với các đặc trưng tính toán

Trong QPXD 45-78, các đặc trưng tính toán của đất được xác định theo công thức sau:

A - giá trị đặc trưng đang xét

k،] - hệ số an toàn về đất

Với lực dinh (c), góc ma sát trong ((p), trọng lượng đơn vị (y) và cường

độ chịu nén một tiạic tức thời có hệ số an toàn đất được xác định như sau:

10 CHƯƠNG ٦

s ể tinh toán V giá tri độ l ẹ h toàn phương hung bỉnh dược xác dinh sau:

؛ ه

7 ٤ ٠

\ا ٠ أ ٠

Khi tinh nền theo cường độ thỉ a = 0.95

Các dặc tnmg tinh toán theo TTGH I và TTGH II cO giá trị nằn trong một khoảng:

THỐNG KÊ ĐIA CHẤT ĐÊ TÍNH TOÁN THIẾT KỀ' MÓNG c ọ c 11

Vậy tập hợp mẫu được chọn

b) Giá trị tiêu chuẩn

Ẻ r ,

c) Tính theo trạng thái giới hạn I

Với TTG H I thì xác suất độ tin cậy a = 0.95

Tra bảng ta được ta = 2.92

0 -0 1 3 0.022

Yi = Y '٠( 1 ± p) = 1.61 (1 ± 0.022) = 1.578 - 1.648 (T W )

d) Tỉnh theo trạng thái giới hạn II

Với TTGH II thì xác suất độ tin cậy a = 0.85 Tra bảng ta được ta = 1.34

1.34x0.013

p = V

Yii = y'٥(1 ± p ) = 1.61 (1 ±0.01) = 1.597 ٣ 1.629 (T/m")

12 CHUƠNG 1

Liru y: Trên đây chi là 1ر ٦ dụ cho đơn gldn, còn hhl tinh todn X ١ vbxv%vế

thực thi số mẫii.n > 6 thỉ mới thống kê tr n g thái giới hạn Nếu n < 6 thi chỉ tinh dến gỉá trị tiêu chuẩrí = gia trị trung binh (sau khi dẫ kiểm tra thống kê

c) Kiềm tra thong kê

0.3

=]0.216

=ν٠٠φ

0.097tgtp

ﺀ٠ج'

0.021

=σtgφ ؛0.097

=اﺀtrong dó: tgφ

ΝΗ TOAN TH١ẾT k ế MONG COC

Vậy mẫu có Vtgọ, Vc < fv] = 0.3 nên tập hợp mẫu duợc chọn

d) Giả tr] lieu chuản

Theo bảng trên ta có:

tgφ؛ﺀ= 0.097د φﺀﺀ=5.54ﻻ

c‘ =0.121 (kG/cm2)

e) Gia trl tinh toủn theo ^ G H 1

Theo TTGH I xác suất tin cậy a = 0.95

n = 6 ي> n - 2 = 4 tra bảng = 2.13 -G óc ma sát φι

Độ chinh xác p duợc xác định nhu sau:

Ptg<p= ί٥ ν 6 ؛φ = 2.13 X 0.216 = 0.460

t g i ٠ = tg(p ؛٠(l ± p ( g٠0) = 0.097(l ±0.460) = 0 0 5 2 0 1 4 2 ؛Suy ra φι = 2.998 آ 8.061ه

- Lực dinh c

Độ chinh xác p dupc xác định nhu sau:

pc = t٥ Vc=2 13x 0.114 = 0.243

Ci = c‘٠(l ± P c ) = 0.121(1 ± 0.243) = 0.092 0.151 ب (kG/cm2)

j) Gia trị tinh toán theo ^ G H I I

Theo TTGH II xác ή tin cậy a = 0.85

n = 6 ^ n - 2 = 4 trab ả n g t٠ = 1.19

-G óc ma sát φιι

Độ chinh xác p duợc xác dịnlĩ nhu sau:

Ptgọ=t«.v،g٠٠)= 1.19x0.216 = 0.257

Tặp hợp mẵu ư ợ c c h ọ n

Giá trjtiêu Gốc ma sát ا9٠ ا ٠ ئ 0.097 chuần trong <p٠. 5.&4٥

C h ứ ằ g 2

2.1 NGUYÊN TẮC c bAn TBONG Τ(ΝΗ TOAN

2.1.1 Những yêa cầu chung

tt) Cọc và mỏng c؟ c đuợc thiết kể theo cảc frọng thải gỉốì họn (TTGH)

- Trạng thải g؛ớí hạn I (TTGH I) (cường độ)

+ Sửc chiu tải giới hạn của CÇC theo diều kiện dất nền؛

+ Độ bền của vật liệu làm cợc và dài cợc؛

+ Độ ổn định c١a cọc và mỏng

- Trạng thải giới hạn II (TTGHII) (biến dạng)

+ Độ lún mdng cợc;

+ Chuyển vị tri ngang của CỘC và mdng cọc.

Ngoài nhftng yêu cầu chung ٥ية ٠ ا.آ trong thiết kể mống CỘC cần lutt

ỷ thêm:

+ Khi trong nền đ ấ t ề ớ i mũi cọc cớ lớp đất yếu thi cầnphảỉ kiểnrtra

sức chịu tải của lớp này để đảm bảo điêu kiện làm việc tin cậy cW٥ cọc.

+ Khi cọc làm việc trong đài cao hoặc cọc dài v۵ mảnh xuyên qua

lởp dât nêu cỏ sửc chịu ٠ ةا gỉơi hạn nhỏ hỏn 50 kPa (hoặc sửc chổng cẳt thodt nuOc nhỏ hơn 10 kPa), thl càn kiềm ira lực nẻn cực hạn cùa thân

cọc

■؛· Khi cpc nằm ở sườn dốc, ở mép bien cạnh hố đào , cần kiểm tra

tinh ôn định cii các cọc và móng Nêu có yêu câu nghiêm ngặt đôi với chuyên V,' ngang, phải kiểm tra chuyển vị ngang.

+ Tinh toán khả năng chổng nứt và độ mở rộng khe nứt cùa cọc và

đài cpc bằng bê tông cốt thép theo tiêu c h ế thiết kế kết cẩu bê tông cốt thép hìện hành.

16 CHƯƠNG 2

b) Cách chọn tải trọng và tổ hợp tải trọng để thiết kế móng cọc

Tải trọng tính toán và tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên móng

- Xác định tải ttọng tính toáh Thông thường khi giải khung, ta thường

nhập tải trọng tác dụng lên khung là tải trọng tính toán Do vậy, nội lực xác

đinh được là giá trị tính tbán gồm: lực dọc N٠ ٤, moment M؛‘, và lực ngang H“ Để tính toán, thiết kế móng ta chọn các giá tri nội lực này (cũng là ngoại lực để tính toán móng)

- Xác định tải họng tiêu chuẩn: Để xác định các tải ữọng tiêu chuẩn tác dụng lên rtióng thì phả' giải lại khunậ với tải ữọng nhập vào là tải trị tiêu chuẩn, tuy nhiên làm như vậy sẽ mất nhiêu thời gian Đê đon giản ừong tính toán người ta thường lấy giá trị tính toán chia cho hệ số vượt tải tnmg bình r،tb=1.15:

- Quy ước về lực tác dụmg lên móng

Hình 2.1 Quy ước phương và chiều cùa lưc

trong đó: N - lực dọc theo phưong trục Oz

Hx - lực ngang theo phưong trục Ox

Hy - lực ngang theo phưorng trục Oy

Mx - moment quay quanh trục Ox

My - moment quay quanh trục Oy

www.vietcons.org

-t- Khi tính toán theo biến dạng như kiểm tra lún trong móng cọc, kiểm tra ốn định nền dưới móng khối quy ước thì dùng tải trọng tiêu chuẩn.

Ckợn tổ h(ỹp để tính toán và thiết kể móng cọc:

+ Theo đúng nguyên tắc tính toán và thiết kế móng cọc, phải chọn tất

cả các cặp tổ hợp nội lực ftể tính toán và kiểm tra Tuy nhiên để đcm giản trong tính toán, theo kinh nghiệm, ta thường dùng các cặp tổ hợp nội lực sau đây để thiết kế móng cọc:

- Cặp tổ hợp ỉ: Lực dọc lớn nhất: (1)

N "a x

MyH“

)hoặc (3b

18 CHưON6 2

'Trong tinh toản móng 2ỌC, ta thường chọn cặp tổ hợp 1 (lực dợc lớn

nhất), dể tinh toán và thỉết kế mOng CỘC, sau dó lấy cắc cập nội lục còn lại

Cọc BTCT chế tạo sẵn phải dưọc thiết kế dể có thể chiu dưọc giá trị

nội lục sinh ra trong циа trinh cẩu, vận chuyển, lắp d١mg, thi công hạ CỘC và chịu tải với hệ số an toàn và họp lý.

- ứ n g suất cho phép lớn nhất trong cọc khi làm việc không dưọc vượt quá 0.33 Rb

- ứ ng suất cho phép lớn nhất do dOng cợc (có thể sinh ra hai loại sóng ứng suất nén và kéo), khOng dược vượt quá giớỉ hạn: 0.85 Rb (cho trường hợp sOng nén )0.70 ؛ fy (cho trường hợp sOng kéo)؛ (Rb: cường độ chịu nén của bê tông؛ fy: giới h n dẻo của thép)

Yêu cầu về bê tông:

Dựa trên dỉều kiện làm việc của cọc, cấp độ bền tối thiểu cho bê tông cqc có thể lấy như sau:

Bảng 2.1 Cap độ bền tối thiểu cua bê tong làm cọc

20 C H Ü 0 I 2

cố t thép trong cọc

د و

Hìttìt

٧ề chất !ượng cốt + Cốt thép cọc phải thỏa mãn các điều kíện quy định

ực phát sinh trong quá trínli bốc

؛

؛thép để có thể chịu dược các nộ

ực kéo các mô-men uốn của công

trinh bên tác dụng vào cọc, cũng cần xét dến tr

,(hát sinh do hỉện tượng nâng nền khi dóng các cọc tíếp theo

ỉên tục theo suốt chỉều dài cọc

.íân theo quy.dlnh về nối thép và bố tri mối nốỉ của các thanh

'

o n g trưCmg hợp cần tăng khả năng chiu

Ong ở phần dầu cọc, nhưng cần bố tri sao cho sự gián đoạn dột

jrng kinh'o đư٠

/

ượng thép không nhỏ hon 0,8٥

؛theo tinh toán, hàm

khOng nên nhỏ hon 14mm

à các cọc cho nhà cao tầng,

؛+Dối với những trường họp sau, nhất

:ưọng của cốt thép dọc có thể nâng tên 1 - 1.2% khi

؛hàm

؛

op dất cứng

؛MQi cọc xuyên qua

٠

؛60

MỎNG CỌC BE TÔN6 CỐT THẾP CHỂ TẠO SẴN 21

Hình 2.4 Các chi tiết thép trong cọc trước khi đổ bẽ tông

-C ố t da؛:

+ Cốt daỉ có ٧aí trò dặc bỉệt quan trọng dể chịu ứng suất nảy sinh

trong quán trinh dóng cọc c ố t da؛ có dạng móc, da؛ kin hoặc xoắn Trừ trường hợp có sử dụng mốỉ nốỉ dặc b؛ệt hoặc mặt bích bao

quanh dầu c،١c mà có tliể phâiĩ b ố dưọc ứng suất gây ra trong quá trinh dóng cọc, trong khoảng cách bằng 3 lần cạnh nhỏ của cọc tại ha؛ dầu cọc, hàm lượng cốt dai không ít hơn 0,6% của thể tích vUng nêu trên

+ Trong phần thần cọc, cốt dai có tổng tỉết d؛ện không nhỏ hơn 0,2%

và dược bố tri với khoảng cdch không lớn hơn 200mm Sự thay dổỉ các vUng có khoảng cách các dai cốt khác nhau không nên quá dột ngột

+ Thép gia cường dầu cợc: thông thưỂmg dể dầu CỘC không bị bể khi

dOng hoặc ép cọc thi nên dUng lưới thép ф6а50 dể gỉa cưỉmg dầu cọc (thưímg bố tri 4 lớp)

d) Cốc yêu cầu khảc

- Mũỉ cợc: Khi đống (ép) CỘC vào dất nền, mũỉ cợc thưỉmg dễ vỡ, nên

cấu tạo mũi CỘC thưímg nhpn, có thanh thép gia cưỉmg dưọc hàn với các

thép chủ ở mQi CỘC.

!ﻊﺷﻷ ٠

ﺔ ﺜ ﻫ ذ

:'

:

٠

ا ا ٠ ﺀهأ!

٩ , ٠ ,,؛؛

٠ ﺀ _ا

؛Nố

nối cọc, mối nối cọc phảỉ bảo đảm cho các đoạn CỘC dồng trục, không

؛kh)؛

thi công băng phương pháp ép

ện bâng

؛nối cợc nên thực h

؛

an toàn dôi với sức chịư tải Nói chung mô

nốỉ trong cấc lớp dất có tác ện pháp bảo vệ mố٤

؛phương pháp hàn c ầ n có b

.nhân ăn mòn

Hình 2.6 Hộp thép đầu cọc

www.vietcons.org

i MÓNG CỌC BẼ TÔNG CỐT THẾP TẠO SẨN 23

Hình 2.7 Thép gia cường đầu cọc

Hình 2.8 Thi công hộp thép nối cọc

٠ Cất đầu cọc: Trong trưòmg hợp cọc đóng chưa đến độ sâu thiết kế

nhưng đã đủ sức chịu tải, đầu cọc được cắt đến cao độ ôao cỊio phần bê tông

cọc nằm ٥٠ong đài đảm bảo từ 5 - lOcm Phần cốt thép nằm trong đài được

thỏa mãn theo yêu cầu cùa thiết kế (Lneo> 30(ị), (Ị) là đường kính cốt thép dọc trong cọc) Khi cắt đầu cọc, phải đảự bảo cho bê tông cọc không bị nứt, nếu

có, cần đục bỏ phần nứt và vá lại bằng bê tông mới

٠ Kéo dài cọc; Trong trường hợp phải kéọ dài cọc mà đầu ■cọc không

được thiết kế mối đặc biệt, thì phải đập bỏ một phần bê tông đầu cọc không

ít hom 20()mm và phải tránh làm hò.op, h ì tông cọc Thép cbủ được hàn theo

đúng quj phạm về về hàn cốt thép ؛Kiii Idiông có máy hàn thì có thể sử

e) Chọn chiều sầu đặt đài D f

Chiều sâu đặt đài Df phải thỏa mãn các điều kiện sau:

- Nếu công trình không có tầng hầm, xung quanh không có công trình lân cận, địa chất tương đối thuận lợi thì để đơn giản trong thi công như ép cọc, đào thi công đài móng chiều sâu đặt đáy đài Df: 1.5m-3.0-؛m

- Nếu công trình có tầrụ hầm thì cao độ mặt ứên của đài trùng yới cao

độ mặt trên của sàn tấig 1 ^ để thuận tiện ttong thi công và có lợi cho việc chịu lực của sàn tầng hầm

- Nếu công trinh xây chen (xung quanh giáp ranh với các công trình lân cận) thì chiều sâu đặt đài không nên quá sâu vì khi thi công dê ảnh hưởng đến các công trình lân cận

www.vietcons.org

MÓNG CGC ВЕ TỒNG CỐT ТНЕР СнЕ TẠO SẴN 25

Cũng cần lưu ý rằng, trong móng cọc chúng ta không cần thiết phải chọn chiều sâu ứặt dài sao cho thỏa mãn lực ngang tác dụng lên mOng phải nhỏ hơn áp lực tác dụng của dất nền vì trong mOng cọc phải xét dến cọc chiu tải trọng ngang dể xác djnh nội lục và cồt thép trong cọc (sẽ dược kiểm tra ở phần cọc chiu tải trọng ngang)

2.2 SỨC CHỊU TẢI CI١ACỢC0ƠN

2.2.1 Sức chiu tải cùa coc theo dô bền của vât lỉêu ٠ ٠ ٠ ٠ ٠

Tinh t o n cọc theo độ bền của vật liệu theo yêu cầu của các tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép hoặc thép

As - diện tích tỉết dỉện ngang của cốt thép dọc trong cọc (m2)

Ab - diện tích của của tiết dỉện ngang của bê tông trong cọc (dã trir diện tích cốt thép) (m2)

Rb - cường độ chịu nén của bê tông (phụ thuộc vào cấp độ bền của

r - bán kinh của cọc trOn hoặc cạnh cọc vuông

b - bề rộng của tiết diện chữ nhật

0ا - chỉều dài tinh toán của cọc dược xác d)nh như sau:

26 CHƯƠNG 2

Õ ở

/i ■ ٠ chiều dài đoạn cọc

(Cũng cần lưu ý rằng, trong

trường hợp đoạn lớp đất yểu

nằm trên cùng thì chiều dài 1]

tỉnh từ đáy lớp đất yếu đến

đỉnh cọc phía trên) ■^"^٠^ ^٠ Tncờng hợp thi công ép (đóng) cọc

- Trường hợp 2: Khi cọc chịu tải trọng công trình

Ngàm tương dương trong dát nổn

Hình 2.11 Trường hợp cọc làm việc chịu tải trọng công trình

Trong trường hợp này; /ó2 = V2./2

trong đó: V2 = 0.5 (thanh hai đầu ngàm)

h = l

www.vietcons.org

TẠO SẴN

غ

؛ 0

ﺀ

/dàỉ CÇC một khoảng

؛tri cách mép dướ

chiu tải trọng ngang

.(

loi (

؛2.2.2Sức chju tả

1 - Sửc chịn t^i сйп cẹc theo kết quả thỉ nghiệm trong phOng

a) Xác định sức chiu tải егш cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền

:-Sức chiu tảỉ cho phép của cọc dơn, theo dất nền, dược tinh

Qa - sức chiu tải cho phép tinh to n (kN)؛

Qtc - sức chiu tả! tỉêu chuẩn của cọc dơn (kN)؛

k،c - hệ số an to n , dược lấy nhưsaư:

- Dối với mOng cợc dàỉ cao hoặc dàỉ thấp có dáy dài nằm trên dất có

tinh nén Ιύη lớn ١ 'à đối ١.'ớĩ cợc ma sát ch؛ư tổi trong nén, cũng như dổi với bất kỳ loại dài nào mà CỘC treo, cọc chốn-g chịu tải trọng nhổ, tùy thuộc sổ lượng cọc trong mOng, trị số ktc lấy như sau:

Bảng 2.3 Bảng xác định hệ số ktc

Mống cồ trên 21 cợc 1,4 Móng cỗ từ 11 đến 20 cợc 1.55 Mỏng cỗ từ ج đến 10 cọc 1.65 Mỗng cỏ từ 1 đến 5 cợc 1.75

Lưu ỷ: 1) Nếu việc tín١ t o n mOng cọc có kể dến tải trọng gió và tải

trọng cầu trục thi đư?c phép tăng tải trọng tinh toán trên các cọc biên lên 20% (trừ mOng trụ dường dây tải diện)

2) Dối với móng chi có 1 cọc dOng, mang tải trên 600 kN thi k،c=l,6

Xảc định súc chịu tài tiêu chuần theo chỉ tiêu cơ lý cUa dất nền

Sức chịu tải tiêu chuẩn của cợc ma sát thi công bSng phương pháp dOng

có cạnh cọc dến 0,8m, chiu tảỉ trọng nén, dược xác định theo công thức:

2δ CHUONG2

Чр và fs - cường độ đất nển dướ؛ mũi cọc và !ực ma sát dơn vị của dất ở mặtbên của cọc, lấy theo bảng 2.4 và 2.5؛

m - hệ số díều kỉện làm vỉệc của cọc trong dất, lấy bằng 1,0؛

niR, mf - hệ số diều kỉện làm việc của dất lần lượt ở mũi cọc và ở mặt bên

cọc có kể dến ảnh hưởng của phương pháp hạ CÇC dến sức chống tinh toán

cùa dất, xác dinh theo bảng 2.6

Việc lấy tổng cường độ chiu tảỉ của dất phảí dược tỉến hành trên tất cả các lớp dất mà cọc xuyên чиа Trong trường hợp khi san nền cần gạt bỏ hoặc có thể bị xOí trôi dất dí, phải tỉến hành lấy tổng sức chống tinh toán của tất cả các lớp dất nằm lần lượt bên dưới mức san nền (gọt bỏ hoặc dưới cốt xóí lở cục bộ khi bị lũ)

680 (510) 360

320 (250)

210

700 (620) 400

340 (260)

220

٦ 970

730 (690) 430

370 (330)

260

820 (750) 560

khi san nen bang phương pháp gọt bò hoặc clap dày đến ỉm, nên lay tie cao trinh

nam cao hem phan hi g()i ỉm hoặc íhấp hem mirc clap 3m.

Độ sâu hạ cọc trong các lớp đất ở vùng có dòng chày của nước nên lấy có liru y đến klià nang chủng bị xói trỏ؛ ờ mt'rc lữ tinh todn Khi thiết kể cọc cho các đường vượt cpca híìo ranh ihì chieu sâu của mũi cọc nêu ở being 2.4 nên lay từ cao trinh địa lìình íirnhỉên ờ vị tri móng công trinh.

f\ tie bàng 2.4 và 2.5 bangphirorngphcip nội suy.

của cọc trong đất không bị xói trôi hoặc gọt bò không nhỏ hem:

t Đối vớ,' nhà ve) các công irìnli kheic: 3m.

30 : h ư ơ n g 2

trong báng 2.5.

Bảng 2.6 Bảng xác định hệ số niR và ny

Phương pháp hạ cọc

Hộ số đỉ٤u kiện làm việc của đát âược

kổ đến một cách độc lập với nhau khi tính toán sức chịu tải của cọc

Dưởi mũi cọc mR ở mặt bên cọc mf

1 Hạ cọc đặc và cọc rỗng cỏ bịt mũi cọc bằng bủa

hơi (treo), bủa mảy và búa diezei.

2 Hạ cọc bằng cách đóng vào lỗ khoan mồi với độ

sâu mũi cọc không nhỏ hơn 1m dưới đáy hố

khoan, khi đường kính lỗ khoan mồl:

a) Bằng cạnh cọc vuông

b) Nhỏ hơn cạnh cọc vuông 5cm

c) Nhỏ hơn cạnh cọc vuông hoặc đường kính cọc

tròn (đối với trụ đường dây tải điện) 15cm

0.5

0.6

1

3 Hạ cọc có xỏi nước trong đất cát với điều kiện

đỏng tiếp cọc ở mẻt cuối cùng không xói nước

1 1 1

0.9 0.9 0.9 1

5 CỘc rỗng hờ nũi hạ bằng búa có kết cấu ■١ất ki

a) Khi đường kính lỗ rỗng của cọc ^40cm

b) Khi đường kính lỗ rỗng của cọc >4Qcm

0.9

0.8

0.7

www.vietcons.org

Ĩ١٩ÒNG CỌC BÊ TỎNG CỔT THẾP Cí'.Ế TẠO SẴN 31

//, > ٠ được xác định bằ"g cách nội suy.

2- Xác định sừc chịu tài cUa CỘC ٠ heí ١ chỉ t.iêu cuờng đọ cũa.rtất nền

٥ ) S ú i chịu tải cực hạn của cọc

Qp - sức chịu tải cục hạn do kháng mũi (kN)

FSs - hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên, lấy bằng 1,5 - 2,0؛

FSp - hệ số an toàn cho sức k h n g mữỉ lấy bằng 2,0 - 3,0.

Việc chọn hệ số an toàn cho thành phần ma sát nhỏ hem hệ số an toan cho thành phần khảng mũi vỉ Hai đại lượng trẽn không đạt cực hạn cìing lUc thitờng ma sát bên dạt cục hạn trvtởc sửc khdng тйг.

- Xác định sức chiu tải cực hạn do ma sát Qs:

)

2 8 ( لﺎﻳا

؛

٠ ﺀ 0

u - chu vi của tỉ^t dỉện cọc (m

(

)fsi - lực ma sát dơn vị ở gỉữa lớp dất thức i tác dụng lên CỘC (kN/m2

chiều dàỉ của lớp dất thứ ỉ mà CỘC dí qua (m

-:

)2.9( i

؛i+ c

؛

٠h ta n ọ = fsi

với cọc dOng bê tông cốt ؛

trohg do Ci' là lục dinh của lớp dất thứ ỉ (lấy theo

؛',thép, Cai' = ctrạng tháỉ gỉới hạn I

;(

vớỉ cọc bê tông cốt thép hạ bằng ؛

trong dó: ٠٧’- ứng suất hữu hiệu giữa lớp dất thử 1 theo phương thẳng dứng ؛

ksi - hệ số áp lực ngang của lớp dất thứ I, ks؛=l-sỉn(p؛'

- Sức chiu tải cục hạn do kháng mũi Qp (kN):

Ap - díện tích tiết diện ngang của mQi cọc (m2)

٩p - cương độ dất nền dưới mũi cọc (kN/m2).

- Theo Teriaghi:

٩٥ =l,3cNc +Nq ٠ ’v +a.y.d.N٦ (2.12)

Nc, N ٩ , Νγ là các hệ số sức chịu tải phụ thuộc vào góc ma sát trong của dất

dưới mũi cọc φ' (theo trạng thái giới hạn I), dược tinh theo công thức hoặc 'bang tra sau:

a - hệ số phụ thuộc

a = 0.3 (nếu cọc trOn(

d - cạnh cọ، vuônậ h٥ặc dưỉmg kinh của cợc trOn

}■

TỉteoVesic(ĩ973

-)2.16(

N q ò v /i.d N r + q p = c N ٠

3-Xác ậ h sue chịu tai của cọc theo kểt qua thỉ nghỉệm xuyên hìệntruírtig

a) kết quả thi nghiệm x ¥ n tĩnh (CPT)

Sức chịu tài cực hạn của một CỘC:

Sức khắng mũl cực hạn ở mũi xác định the cOng thức:

www.vietcons.org

MÓNG CQC BÈ TÔNG CỐT THẾP CHẾ TẠO SẴN 35

Giá trị của ٩p dược xác dinh theo công thức:

Kc - hệ số mang tải, lấy theo bảng 2.9

4c- sức chống xuyên trung binh, lấy trong khoảng 3d phía trên và 3d duớỉ mũi cọc

Sức chiu tảỉ cực hạn do ma sát, dược xác dinh theo công thức:

)2.22(

li - chiều dài của-cộc trong lớp dất thứ i

u - chi vi tíết d؛ện CỘC (m)

fsi - lực ma sát don vị của lớp dất thứ i và dưọc xác định theo cường

độ dất nền ở mữỉ cọc ٩٠ ở cUng độ sâu, theo công thức:

f S i

ة ﺀﺀ

36 CHƯƠNG 2

Chú thích:

vì khi tác dụng một tải trọng rất nhỏ lên nó, hoặc ngay cả với tải trọng bản thân, cũng làm cho đất này lún và gãy ra ma sát âm.

- Các giả trị trong ngoặc có thể sử dụng khỉ đóng cọc làm chặt đất.

Ap ٠ diện tích tiết diện mũi cọc, n?

Ntb - chi số SPT trung bình dọc thân cọc trong phạm vi lớp đất rời

As - diện tích mặt bên cọc trong phạm \’i ìop đất rời, n ỉ

Ki ٠ hệ số, lấy bằng 400 cho cọc đóng

FS - hệ số an toàn áp dụnẹ khi tính toán sức chịu tải của cọc theo

xuyên tiêu chuẩn lấy băng 2,5-3,0-؛

- Sức chịu tải cho phép của cọc tính theo công thức của Nhật Bản:

Q ٥i [ a N ^ ٠,+ (0.2N s.L s+ N ،.L ٠)u]

\ a ٠ chỉ S ố SPT của đất dưới mũi cọc

ì ٠ chỉ số SPT của lớp đất ròá bên thân cọc ؛ ٠

l ؛١c - chỉ số SPT của lớp đất dính bên thân cọc

Ls - chiều dài đoạn cọc nằm trong đất rời, m

Lc - chiều dài đoạn cọc nằm ưong đất dính, m

u ٠ chu vi của tiết diện cọc

ư ٠ hộ số, phụ thuộc vào phưorng pháp thi công cọc.

Cọc bê tông cốt thép thi công bằng phương pháp đóng: a = 30

(2.27)

www.vietcons.org

W\ỐNG CQC BÊ TỒNG CỐT THẾP CHỄ TẠO SẴN 37

4- Xác định sửc chịn tài сйа cẹc theo cOng thửc thử áộng

a) Xác định sức chiu tải của cọc theo công thức của Gersevanov

Sức chiu tả؛ chc, phép của cọc:

Q

^tcQtc - sức chịu tải tỉêu chuấn tinh theo công thức động của Gersevanov, kN

Ktc - hệ số an toàn١ xác đ ịẾ nhu sau:

t Móng có trên 21 cọc: k،c= 1,4

t Móng có từ 11 áến 20 cọc: k(c= 1,55 + Móng có từ 6 đến 10 cọc; k،c= 1,65

Trong trường họrp số cọc được thử ở những điều kiện đất như nhau,

mà nhỏ hơn ổ cọc, lấy Qu = Qu min và kd = 1,0.

- Trong truờng hợp số cọc duợc thử ở những dỉều kiện dất g؛ống nhau, bằng hoặc lớn hơn 6 cọc thi sức chống giới hạn Qu xác định trên cơ sở kết quả xử lý thống kê các gỉá tr؛ rỉêng của sức ch؛u tải cùa cọc theo số lỉệu thử

Khi thừ dộng cọc dỏng, nếu độ chổi thực (do dược) e;> 0,002m; Qu xác định theo công thửc;

Nếu độ chối thực (do dược) Cf< 0,002m thi trong dự án dOng cọc nên xét việc dUng búa có nâng lượng va dập lớn dể hạ cọc, ở năng lượng này độ chốỉ Cf > 0,002m, còn trong trường hợp không thể dổỉ dược thíết b؛ dOng cọc và khi do dược độ chối dàn hồi, thi sức ch؛u tảỉ cực hạn nên xác định theo công thức:

Qu =

1 2е٢+ с l + 8Õp(ef+c) w

2 0 e f + c ]Ị (2 e l + c) 2 ٠w + w ،

38 CHƯƠNG 2

n - h ệ s ố !ấy bằng 1500kN/m2 ứối với cọc bê tông cốt thép có mQ cọc؛

F - dỉện tích dược giới hạn bằng chu vi ngoài của tiết diện ngang cọc؛

M - hệ số lấy bằng 1,0 khỉ dóng CỘC bằng búa tác dựng va dập, còn khi

hạ CỘC bằng dung thỉ lấy theo bảng 2.10 phụ thuộc vào loạỉ dất dưới mũi cọc؛

0p - năng lượng tinh toán của một va dập của búa, (kN.m) lấy theo bảng 2.11 hoặc nàng lượng tinh toán của máy hạ bằng rung - lấy theCbảng2.12؛

6f - độ chối thực, bằng độ lún của cọc do va dập của một nhát búa, còn khi dùng máy rung là độ lún của CỘC do công của máy trong thờí

gian một phUt, m؛

c - độ chốỉ dàn hồỉ của cợc (chuyển vi dân hồi của dất và cợc), xác dinh bằng máy do độ chốí, m؛

w - trọng lư،.mg của phần va dập của búa, kN؛

Wi - trọng lượng của cọc dẫn (khỉ hạ bằng rung Wi = 0), kN؛

Wn - trọng lượng của b١ầ hoặc của máy rung, kN؛

e - hệ số phục hồỉ va dập, khi dOng cọc và cợc ống bê tông cốt thép

bằng búa tác dộng dập có dùng mũ dệm gỗ, lấy 80,2 = ت khi hạ

bằng rung, lấy 80 = إ - hệ số, //t, xác đ ị Ể theo công thức:

د 0 ( "

no, nh - hệ số chuyển tír sức chống dộng sang sức chống tĩnh của dất, lấy

lần lưọt hằng: dổỉ với dất dưới mũi CỘC no,= 0,00025s.m/kN và dối với dất ở mặt hông cọc Hh= 0,025 S Ể N ؛

Ω - diện tích mặt bên cọc tiếp xúc với dất, m2؛

g - gia tốc trpng trường, lấy bằng 9,81m/s2؛

h - chíều cao nẩy dầu tỉên của phần va dập của búa dối với búa diesel lấy bằng h = 0,5m؛ dốỉ với các loại búa khác, h = 0؛

H - chỉều cao roi thực tế cíia phần dộng của búa, m

Chủthich:

1- Các giá trị của w„, w, fVc và fV/ dìmg trong công thức tinh toán nói trên không có hệ số v ، ^ tải.

2- Trong t r ẳ g hợp cỏ chênh lệch hơn 1,4 lần về sức chịu tải của cọc xác

định theo các công thức (2.30 và 2.31) vớ،' sức chịu tó،' xác định bang tinh toáu dựa vào tinh chất cơ lý của dổt cầu kiểm tra thêm bang phương phdp nén tĩnh.

www.vietcons.org

Bảng 2.10 Hệ sổ M

MÓNG CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP CHÊ' TẠO SẴN 39

Bảng 2.11 Năng lượng tính toán 0p của búa

Kiểu búa Năng lượng tính toán của va đập búa 0p kNm

1 Búa treo hoặc tác dụng đơn động 10WH

4 Búa diesel khi đóng kiểm tra lại

bằng va đập đơn

Chú thích: ở điểm 4, h - chiều cao nẩy đầu tiên phần va đập của búa diesel do đệm không khi gây ra, xác định theo thước đo, m Đe tính toán sơ bộ cho phép h = 0,6m đối với búa kiểu cột vàh = 0,4m đối với búa kiểu ống.

Bảng 2.12 Năng lượng tỉnh toán &p của búa rung

Lực kích thích của I

máy rung kN 100 200 300 400 500 600 700 800 Năng lu v n g tỉnh toán

tương đương va đập của

40 CHƯƠNG 2

+ 100% đối với búa rod tự do điều khiển tự động và búa diesel

+ 75% đối với búa rơi tự do nâng bằng cáp tời

+ 75% 85% đổi với các loại búa hơi nước đơn động

Wc - trọng lượng của cọc, kN

w - trọng lượng của búa đóng, lcN

h - chiều cao rơi búa, m

e - hệ số phục hồi, một số giá trị của e như sau:

+ Cọc có đầu bịt thép: e = 0,55

+ Cọc thép có đệm đầu cọc bằng gỗ mềm: e = 0,4

+ Cọc bê tông cốt thép, đệm đầu bằng gồ: e = 0,25

Cf - độ lún của cọc dưới một nhát búa khi thí nghiệm (độ chối), m

Ci - biến dạng đàn hồi của đầu cọc, đệm đầu cọc và cọc dẫn, m

C2 - bién dạng đàn hồi của cọc, m;

C2 - QụL

C3 - biến dạng của đất nền, thưòmg lấy bằng 0,005m

A - diện tích tiết diện cọc, m^

E - môđun đàn hồi của vật liệu cọc, kN/m^

Hệ số an toàn khi áp dụng công thức Hilley Fs > 3,0

Giá trị Qp củng nhải nhân với hệ số điều kiện làm việc Mc3 = 1 khi Le

> 3 và M.3 = 0,9 khi Le < 3, trong đó Le - chiều dài tính đôi của cọc xác

định trong phần tính cọc chịu tải trong ngang Ma sát bên cọc, Fi trong

khoảng giữa mặt đất đến độ sâu Hu lấy bằng 0:

= ؛h

ơbd - hệ sô biên dạng, xác định trong phân tính cọc chịu tải trọng ngang

www.vietcons.org

MÓNG CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP CHẾ TẠO SẴN 41

Khi tính toán cọc theo điều kiện hạn chế áp lực lên đất qua mặt bên

của cọc nêu trong phần kiểm tra cọc chịu tải trọng ngang, dưới tác dụng của

tải trọng động đất, lấy giá trị của góc ma sát trong tính toán Ọi giảm như

sau: đối với động đất tính toán cấp 7: giảm 2 độ, cấp 8; giảm 4 độ, cấp 9:

giảm 7 độ

c ) Khi tính toán móng cọc của cầu, ảnh hưởng của động đất đến điều

kiện ngàm cọc vào cát bụi no nước đất sét và á sét dẻo chảy vào dẻo mềm

hoặc á cát chảy thì hệ số K cho trong phần tính cọc chịu tải trọng ngang phải

giảm đi 30%

Khi tính toán sức chịu tải trọng của cọc chịu tác động cùa lực ngang

cân phải kê đên đặc trưng ngăn hạn của tác động động đất băng cánh tăng hệ

số r|2 thêm 30%, còn trường hợp móng một hàn cọc với tải trọng tác dụng

tại mặt phẳng vuông góc với hàng đó thì r|2 tăng lên 10%

d) Sức chịu tải của cọc, Qtc, kN làm việc với tải trọng nén và nhổ

thẳng đứng theo kết quả thí nghiệm hiện trường phải được xác định có xét

đến tác động động đất theo công thức:

kc - hệ số, bằng tỉ sổ giữa giá trị sức chịu iải trọng Iién cùa cọc Qu nhận dược

bằng cách tính theo những chỉ dẫn ở điều a và b có xét đến tác động động

đất với giá trị tính theo điều kiện không tính đến tác động động đất

Qu - sức chịu tải cực hạn của cọc, kN, xác định theo công thức không tính

Hệ số đièu kiện iàm việc m Ịđ٤

hiệu chinh qp trong đất

Hệ số điều kiện làm việc mc2 để hiệu chinh f ,٠ trong đất