NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG

 Cọc đóng trên nền chưa kết thúc cố kết: Trong thực tếthiết kế cầu đường, ma sát âm chỉ xảy ra một bên cọc dophần đường vào cầu có lớp đất đắp cao làm cho lớp đấtbêndưới bị lún dophải c

2 Móng Móng cọc cọc nhồi nhồi 3

3 Hiện Hiện tượng tượng ma ma sát sát âm âm 4

4 Móng Móng cọc cọc đài đài băng băng đài đài bè 5

5 Thử Thử tĩnh tĩnh cọc cọc ngoài hiện hiện trường trường

3.1 Tổng quan về ma ma sát sát âm âm 3.2 Những nguyên nguyên nhân nhân gây gây ra ma ra ma sát sát âm âm 3

3 3 3 Các Các yếu yếu tố tố ảnh ảnh hưởng hưởng đến đến ma ma sát sát âm âm 3.4 Ảnh Ảnh hưởng hưởng ma ma sát sát âm âm đến công công trình trình 3.5

3.5 Các Các biện pháp giảm giảm ảnh ảnh hưởng hưởng của của ma sát

sát âm âm 3.6

3.6 Tính Tính toán toán ma ma sát sát âm âm

3 HIỆN TƯỢNG MA SÁT ÂM

 Ma sát giữa 2 vật thể sinh

ra do chuyển động tương đối giữa 2 mặt phẳng tiếpxúc

 Thành phần ma sát trênthân cọc là do chuyển vị tương đối của cọc và đấtnềnxung quanh coc

 Hướng chuyển vị tương đối này sẽ quyết định lực

ma sát bên cọc là âm hay

dương

3.1 Tổng quan về ma sát âm

 Định nghĩa hiện tượng ma sát âm

Theo TCXD 189:1996 và TCXD 205 :1998, ma sát

âm tác dụng lên cọc xảy ra khi tốc độ lún của đất nềnlớn hơn tốc độ dịch chuyển của cọc tại độ sâu tươngứng

 Đối với công trình có sử dụng móng cọc, khi cọcđược đóng vào trong tầng đất nền có quá trình cố kếtchưa hoàn toàn Nếu tốc độ lún của đất nền dưới côngtrình nhanhhơn tốc độlún của cọctheo chiều đi xuống,thì sựlún tương đối này phát sinh ralực kéoxuống củatầng đất đối với cọclàm giảm khả năng chịu tải của cọcgọi là hiện tượng ma sát âm, lực kéo xuống gọi là

3.1 Tổng quan về ma sát âm

SÉT M Ề M HAY L Ớ P

Đ ẤT ĐẮ P CÓ TÍNH NÉN LÚN

GĐ2 3.1 Tổng quan về ma sát âm

 Lực ma sát âmxảy ra trên một phầnthân cọc phụ thuộcvàotốc độlún của đất xung quanhcọcvàtốc độ lún củacọc.

 Lựcma sát âm cĩ chiều hướng thẳng đứng xuống dưới,

cĩ khuynh hướng kéo cọc đi xuống, do đĩ làm tăng lựctácdụnglêncọc

 Ta cĩ thể so sánh sự phát sinh ma sát âm và ma sátdươngthơng qua hình sau:

7

3.1 Tổng quan về ma sát âm

(a) Sựphát sinh ma sát dương (b) Ma sámới đắp xảt ây ra cốkếm cólớp đất dot

trọng lượng bản thân

3.1 Tổng quan về ma sát âm

(c) Ma sát âm khi lớp sét xốp cốkết dothoát nước hoặc có thêm lớp đất mớiđắp.

3.1 Tổng quan về ma sát âm

~80 cm 3.1 Tổng quan về ma sát âm

 Dù tồn tại lún của lớp đất xung quanh cọc, ma sát âm

sẽ không xuất hiện nếu sự chuyển dịch xuống phíadưới của cọc dưới tác dụng của tĩnh tải và hoạt tải lớnhơn sự lúncủa đất nền

 Vì vậy mối quan hệ giữa biến dạng lún của nền và biến dạng lún của cọc là nền tảng cơ bản để lực ma sát âm xuất hiện

 Thông thường hiện tượng này xảyra trong trường hợpcọc xuyên quađất có tính cố kết và độ dày lớn; khi cóphụ tảitácdụngtrênmặt đấtquanhcọc

3.2 Nguyên nhân gây ra ma sát âm

 Khi nền công trình được tôn cao, gây ra tải trọng phụtác dụng xuống lớp đất phía dưới làm xảy ra hiện tượng

cố kếtcho lớp nềnbêndưới;hoặcchính bảnthânlớp nềnđắp dưới tác dụng của trọng lượng bản thân cũng xảy raquá trìnhcố kết

 Khi có sự tăng độ chặt của nền đất rời dưới tác dụngcủa động lực

Khi cósựlúnướt của đất ngập nước

 Khi có sự tăng ứng suất hữu hiệu khi mực nước ngầm

 Cọc đóng trên nền chưa kết thúc cố kết: Trong thực tếthiết kế cầu đường, ma sát âm chỉ xảy ra một bên cọc dophần đường vào cầu có lớp đất đắp cao làm cho lớp đấtbêndưới bị lún dophải chịu tải trọng của lớp đấtnày.

3.2 Nguyên nhân gây ra ma sát âm

V iệc hạ thấp mực nước ngầm làm tăng ứng suất thẳng đứng

có hiệu tại mọi điểm của nền đất Vì vậy, làm đẩy nhanh tốc độ

lún cố kết của nền đất Lúc đó, tốc độ lún của đất xung quanh

cọc vượt quá tốc độ lún của cọc dẫn đến xảy ra hiện tượng kéo

cọc đi xuống của lớp đất xung quanh cọc

3.2 Nguyên nhân gây ra ma sát âm

Việc xây dựng công trình mới bên cạnh công trình cũtrênnền đất yếu

3.2 Nguyên nhân gây ra ma sát âm

Ma sát âm là hiện tượng phức tạp vì nó phụ thuộc vàonhiều yếu tố như:

 Loại cọc, chiều dài cọc, phương pháp hạ cọc, mặt cắtngang của cọc, bề mặt tiếp xúc giữa cọc và đất nền, sự

Làmgiảm sức chịu tải của cọc.

Gây nên khehở giữa đài cọcvàlớp đất dưới đài

3.4 Ảnh hưởng của ma sát âm đến công trình

Trong một số TH, lực ma sát âm có thể vượt qua tảitrọngcho phép tácdụnglêncọc

 Trường hợp cọc chủ yếu chịu mũi, ma sát âm làm tăngứng suất mũi cọc

 Đối với việc sử dụng giếng cát: ma sát âm hạn chế quátrìnhcố kết của nền đất yếu sử dụng giếngcát

3.4 Ảnh hưởng của ma sát âm đến công trình

3.4 Ảnh hưởng của ma sát âm đến công trình

C Ố K Ế T TH Ấ M C Ố K Ế T TH Ấ M

3.4 Ảnh hưởng của ma sát âm đến công trình

 Mực nước ngầm bị hạ thấpxâydựngcông trình lân cận

 Biện pháp khắc phục ma sát âm có thể chia làm ba nhóm chính:

 Biệnpháp làmtăngnhanhtốc độ cố kết của nền đất

 Biệnpháp làmgiảm tải trọng lênđất nền

 Biện pháp làmgiảm ma sátgiữa đất vàcọc trong vùng

ma sát âm

3.5 Các biện pháp khắc phục hưởng của ma sát âm

 Biện pháp làm tăng nhanh tốc độ cố kết của nền đất

 Đối với công trình có thời gian thi công không gấp,công trình cóhệmóngcọctrongđất yếu chưa cố kết:

 Bố trí cácphương tiệnthoát nướctheophương thẳngđứng (giếng cát hoặc bấc thấm) để nước ở các lớpsâu trong đất yếu dưới tác dụng tải trọng đắp sẽ cóđiều kiện đểthoát nhanh

3.5 Các biện pháp khắc phục hưởng của ma sát âm

 Biện pháp làm tăng nhanh tốc độ cố kết của nền đất

cm, bố trí kiểu hoa mai với khoảng cách giữa các giếng

3.5 Các biện pháp khắc phục hưởng của ma sát âm

 Biện pháp làm tăng nhanh tốc độ cố kết của nền đất

Ưu điểm : có thể áp dụng cho cả cọc đóng và cọc khoannhồi

Nhược điểm : cần thời gian thi công lâu và mặt bằng lớn(nếucóđắpgiatải)

Kiểmsoát và hạn chế đến mức có thể ứng suất phân

bố trong nền đất yếu do tải trọng chất thêm trong khithi công công trìnhcũng như sau khi công trình đượcđưavào sử dụng

Giải pháp cóthể được đưara là sử dụngsàn giảm tảitrên hệ cọc hoặc là nền đất đắp trên hệ cọc vật liệutrộn (đất trộn xi măng, đất trộn vôi, ) có lót vải địa kỹthuật

Đối vớicác công trình có phụ tải là hàng hóa, vật liệu,container, … tải trọng phụ có giá trị lớn thì dùng cácsàn bê tông cóxửlýcọc để đặt phụ tải

3.5 Các biện pháp khắc phục hưởng của ma sát âm

 Biện pháp làm giảm tải trọng lên đất nền

Trong công trình giao thông, sàn giảm tải (bố trí chonền đường đắpcao sau mố cầu), ngày càng được sửdụng rộngrãi, đất đắp nền được đắp lên sàn giảm tảichứ không tác dụng trực tiếp lên nền đất yếu bêndưới

 Ưu điểm 3.5 Các biện pháp khắc phục hưởng của ma sát âm

 Biện pháp làm giảm tải trọng lên đất nền

 Nhược điểm

– Xétvề mặt kinhtếthìchưa đạt hiệu quảcao

– Trong nhóm này còn phải kể đến phương pháp xử

lý nền bằng phương pháp cố kết chân không Cácphương pháp này mới được áp dụng tại Việt Nam

cóhiệu quả rất lớntuy nhiên giá thành còn cao

3.5 Các biện pháp khắc phục hưởng của ma sát âm

 Biện pháp làm giảm tải trọng lên đất nền

 Tạo lớp phủ mặt ngoài để ngăn ngừa tiếp xúc trực tiếp giữa cọc và đất xung quanh làm giảm ma sát thành bên giữa cọc

và lớp đất nền xung quanh cọc

 Bitumen được sử dụng để phủ xung quanh cọc bởi vì đặc

tính dẻo nhớt của nó, ứng xử như vật liệu rắn đàn hồi dưới

tác động tải tức thời (đóng cọc) và như chất lỏng nhớt khi tốc

độ di chuyển thấp

Những thành công sử dụng bitumen để làm giảm lực kéo

xuống phụ thuộc nhiều vào các yếu tố như : – L ọai và tính chất của bitumen,

– M ức độ thâm nhập của hạt đất vào bitumen, – S ự phá hỏng của bitumen khi đóng cọc,

– N hiệt độ môi trường

3.5 Các biện pháp khắc phục hưởng của ma sát âm

 Biện pháp làm giảm ma sát giữa đất và cọc trong vùng

ma sát âm

 Theo kết quả nghiên cứu của Brons (1969): lực ma sát

âm giảm khoảng 90% so với trường hợp không dùng lớpphủbitumenmặt ngoài

 Lớp phủ bitumen có tác dụng làm giảm lực kéo xuốngkhoảng75%

 Tuy nhiên,nếu không có bùn bentonite khi hạ cọc thì tácdụng của bitumen chỉ còn khoảng 30% do lớp phủbitumenbịpháhỏngtrong quá trìnhhạ cọc

 Do đó chiều dàylớp phủ bitumen nên vàokhoảng 4-5mm

để ngừachotrường hợp bị xước khihạ cọc

3.5 Các biện pháp khắc phục hưởng của ma sát âm

 Biện pháp làm giảm ma sát giữa đất và cọc trong vùng

ma sát âm

 Ưu điểm: Thi côngđơn giản,kinh phíthấp

 Nhược điểm

 Chỉ có thể áp dụng cho cọc đóng, không áp dụngđượcchocọckhoan nhồi

Ngoài ra, người ta có thể khoan tạo lỗ có kích thước

3.5 Các biện pháp khắc phục hưởng của ma sát âm

 Biện pháp làm giảm ma sát giữa đất và cọc trong vùng

ma sát âm

3.5 Các biện pháp khắc phục hưởng của ma sát âm

 Biện pháp làm giảm ma sát giữa đất và cọc trong vùng

C C’

H

 Trong điều kiện dài hạn hoặc chống cắt trong điều kiện thoát nước:

fn=’htga= K’vtga

Nguyên lý tính ma sát âm cực đại

 Tại độ sâu z, lực ma sát âm đơn vị được tính bởi biểu thức :

S 1: độ lún do biến dạng co của thân cọc ,

S 2: độ lún do biến dạng nén của đất nền dưới mũi cọc ,

S 3: độ lún do chuyển dịch theo phương đứng của đất bởi lực ma sát giữa đất và thân cọc

Q as: lực ma sát xung quanh cọc hay sức chịu tải ma sát an toàn,

E0, 0 : Module đàn hồi và hệ số poisson của lớp đất nền dưới mũi cọc ,

D: đường kính cọc ,

L: chiều dài cọc ,

uchu vi tiết diện ngang cọc ,

I s: hệ số ảnh hưởng , theo Vesic :

3.6 Tính toán ma sát âm

Vùng ảnh hưởng của ma sát âm

Dựa vào sự tương quang độ lún giữa đất và cọc , xác định diểm trung hòa mà tại đó chuyển vị của cọc và đất bằng nhau Trên điểm trung hòa cọc chịu ma sát âm, dưới điểm trung hòa cọc chịu ma sát dương

Xem độ lún cọc và đất tuyến tính theo độ sâu, chiều sâu vùng ảnh hưởng ma sát âm:

3.8 TCXD 205

3.8 TCXD 205

3.8 TCXD 205