Báo cáo nguyên lý thiết kế kết cấu thầy hoàng thiện toàn

Tuy nhiên, cấu kiện nền móng là một trong những bộ phận kết cấu quan trọng nhất của một công trình, nâng đỡ toàn bộ công trình, và có giá thành thi công chiếm tỉ trọng lớn trong giá thàn

Chương 1: Mục đích của tiểu luận

Trong các công trình xây dựng hiện nay, móng cọc nói chung và móng cọc ép BTCT

nói riêng được sử dụng rất rộng rãi và phổ biến

Trong thực tế, có rất nhiều loại cọc bê tông như: các loại cọc chế tạo sẵn đặc ruột hay rỗng ruột và hạ bằng búa đóng hoặc bằng các kích thủy lực, hay hạ bằng xói nước, dôi khi khoan nhồi và đóng Cọc ép BTCT thường được sử dụng là cọc bê tông tiền chế tại công trường hoặc ở những nhà máy Tiết diện ngang của cọc này thường là dạng hình vuông, cạnh d= 20cm-40cm, dài từ 4m-8m cho các cọc hạ vào đất bằng máy ép và có thể dài từ 8m-20m cho loại hạ bằng búa đóng cọc Ngoài ra cọc cũng có thể có tiết diện tròn, tam giác, lục giác có cấu tạo đặc ruột hay rỗng ruột, đôi khi cũng được làm bằng bê tong ứng suất trước Cọc bê tông chế tạo sẵn thường đươc bố trí 4 hay 8 thanh thép dọc chịu uốn, thép đai chống cắt do cẩu vận chuyển hoặc cẩu lắp dựng, các vỉ thép Ø6 lưới ô vuông 50x50 ở đầu cọc để chống vỡ bê tông khi bị ép mặt mạnh, thanh thép gia cường ở mũi cọc để chịu lực kháng xuyên qua các lớp đất cứng, ngoài ra còn có thép để móc đầu cọc

Các phương pháp tính toán, thiết kế móng cọc ép BTCT đã được quy định rõ ràng trong các văn bản quy phạm, TCVN Tùy theo quy mô công trình, báo cáo khảo sát địa chất công trình mà tính toán, chọn lựa giải pháp kết cấu móng cọc ép BTCT phù hợp Tuy nhiên, cấu kiện nền móng là một trong những bộ phận kết cấu quan trọng nhất của một công trình, nâng đỡ toàn bộ công trình, và có giá thành thi công chiếm tỉ trọng lớn trong giá thành xây dựng công trình.Vì thế, khi tính toán nền móng nói chung và móng cọc ép BTCT nói riêng, chúng ta phải tính toán và lựa chọn giải pháp kết cấu hợp lý nhất

có thể cho công trình nhằm đảm bảo khả năng chịu lực của cấu kiện và tiết kiệm giá thành xây dựng cũng như nguyên vật liệu phục vụ cho quá trình thi công công trình

1.1 Nội dung bài tiểu luận:

Trong bài tiểu luận này, chúng em xin được trình bày các cơ sở nguyên lý và các cơ

sở lý thuyết tính toán và thiết kế móng cọc ép BTCT, xây dựng thuật toán thực hành đánhgiá sự làm việc của kết cấu, kiểm tra sự thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật và đánh giá việc

sủ dụng của kết cấu móng cọc ép BTCT, qua đó chọn lựa giải pháp thiết kế kết cấu hợp

lý nhất cho công trình

1.2 Phạm vi nghiên cứu:

Hệ kết cấu móng cọc ép Bê Tông Cốt Thép nghiên cứu trong phạm vi:

- Móng dùng cọc Bê Tông Cốt Thép tiết diện vuông – đặc, cốt thép thường Các cọcliên kết cứng vào đài cọc, để đỡ 1 cột liên kết cứng với đài Móng thuộc loại móngđài thấp

- Cọc được thi công bằng phương ép tĩnh ( cọc ép )

- Sơ đồ làm việc của hệ kết cấu làm việc theo sơ dồ đàn hồi

- Tải trọng tác dụng: trọng lương bản thân móng và đất, tải trọng từ cột truyền vào

1.3 Mục đích:

Thông qua bài tiểu luận chúng ta sẽ hiểu rõ hơn về việc thiết kế móng cọc ép, biết được các bước thiết kế móng cọc Bê Tông Cốt Thép, các cách kiểm tra cũng như tính toán móng cọc Bê Tông Cốt Thép theo các trạng thái giới hạn

Chương 2: Cơ sở nguyên lý thiết kế kết cấu:

2.1 Theo các tiêu chuẩn xây dựng:

Tuân theo tiêu chuẩn thiết kế móng cọc được áp dụng cho các công trình thuộc lĩnh vực xây dựng dân dụng và công nghiệp, giao thông, thủy lợi và các ngành có liên quan khác

Những công trình có yêu cầu đặc biệt sẽ được thiết kế theo tiêu chuẩn riêng hoặc theo

do kĩ sư tư vấn đề nghị với sự chấp thuận của chủ công trình

Các tiêu chuẩn hiện hành có liên quan:

- TCVN 4195:4202:1995 : Đất xây dựng – Phương pháp thử

- TCVN 2737:1995 : Tải trọng và tác động – Tiêu chuẩn thiết kế

- TCVN 5574:1991: Kết cấu bê tông cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế

- TCVN 3993:3994:1985 : Chống ăn mòntrong xây dựng kết cấu bê tông và bê tôngcốt thép

- TCXD 174:1989 : Đất xây dựng – Phương pháp thí nghiệm xuyên tĩnh

2.2 Theo các trạng thái giới hạn:

Cọc và móng cọc được thiết kế theo các trạng thái giới hạn Trạng thái giới hạn của móng cọc được phân thành hai nhóm sau :

 Nhóm thứ nhất gồm cac tính toán :

- Sức chịu tải giới hạn của cọc theo điều kiện đất nền ;

- Độ bền của vật liệu làm cọc và đài cọc ;

- Độ ổn định của cọc và móng ;

 Nhóm thứ hai gồm các tính toán :

- Độ lún của nền cọc và móng ;

- Chuyển vị ngang của cọc và móng ;

- Hình thành và mở rộng vết nứt trong cọc và đài cọc bằng bê tông cốt thép

Tải trọng dùng trong tính toán theo nhóm trạng thái giới hạn đầu là tổ hợp tải trọng cơ bản và tải trọng đặc biệt (động đất, gió, v.v ) còn theo nhóm trạng thái giới hạn thứ hai theo tổ hợp tải trong cơ bản với tải trong tiêu chuẩn như quy định của tải trọng và tác động

Chương 3: Cơ sở lý thiết tính toán thiết kế:

3.1 Những yêu cầu chung:

- Khi trong nền đất dưới mũi cọc có lớp đất yếu thì cần phải kiểm tra sức chịu tải của lớp đất này để đảm bảo điều kiện làm việc tin cậy của cọc

- Khi cọc làm việc trong đài cao hoặc cọc dài và mảnh xuyên qua lớp đất yếu có sức chịu tải giới hạn nhỏ hơn 50 kPa (hoặc sức chống cắt không thoát nước nhỏ hơn 10 kPa) thì cần kiển tra lực nén cực hạn của thân cọc

- Khi cọc nằm ở sườn dốc hoặc ở mép biên cạnh hố đào cần kiểm tra tính ổn định của cọc và móng Nếu có yêu cầu nghiêm ngặt đối với chuyển vị ngang, phải kiểm tra chuyển

vị ngang

- Tính toán khả năng chống nứt và độ mở rộng khe nứt của cọc và đài cọc bằng bê tông cốt thép theo tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép hiện hành.

- Mỗi phương án thiết kế cần thoả mãn các yêu cầu sau đây :

+ Đảm bảo mọi yêu cầu của trạng thái giơí hạn theo quy định ;

+ Hệ số an toàn sử dụng cho vật liệu cọc và đất nền là hợp lí ;

+ Phương án có tính khả thi về mặt kinh tế- kĩ thuật, đảm bảo việc sử dung bình thường các công trình lân cận

- Những công trình có một trong những điều kiện sau đây phải tiến hành quan trắc lún theo một chương trình quy định cho đến khi độ lún được coi là ổn định :

+ Công trình có tính chất quan trọng

+ Điều kiện địa chất phức tạp

+ Dùng công nghệ làm cọc mới

Việc tính toán móng cọc đài thấp dựa vào các giả thuyết sau:

- Tải trọng ngang do các lớp đất từ đáy đài trở lên tiếp nhận

- Sức chịu tải của cọc trong móng được xác định như đối với cọc đơn đứng riêng lẽ,không kể đến ảnh hưởng của nhóm cọc

- Đài cọc xem như tuyệt đối cứng khi tính toán lực truyền xuống cọc

- Tải trọng của công trình qua đài cọc chỉ truyền lên các cọc chứ không trực tiếp truyềnlên phần đất nằm giữa các cọc tại mặt tiếp giáp với đài cọc

- Khi xác định độ lún của móng cọc thì người ta coi móng cọc như một móng khối quyước bao gồm cọc và các phần đất giữa các cọc

- Vì việc tính toán móng khối quy ước giống như tính toán móng nông trên nền thiênnhiên (bỏ qua ma sát mặt ở bên móng) nên trị số moment của tải trọng ngoài tại đáymóng khối quy ước được lấy giảm đi một cách gần đúng bằng trị số moment của tải trọngngoài so với cao trình đáy đài

- Giằng móng có tác dụng tiếp thu nội lực kéo xuất hiện khi lún không đều, làm tăngcường độ và độ cứng không gian của kết cấu Tuy nhiên khi mô hình tính khung, ta xemnhư cột ngàm cứng vào móng nên ta đã bỏ qua sự làm việc của giằng móng

3.3.Tải trọng tác dụng:

3.3.1 Trọng lượng bản thân móng và đất:

Móng công trình được tính toán theo giá trị nội lực nguy hiểm nhất truyền xuống châncột, bao gồm:

(Nmax, Mxtu, Mytu, Qxtu, Qytu)(Mxmax, Ntu, Mytu, Qxtu, Qytu)(Mymax, Ntu, Mxtu, Qxtu, Qytu) Tùy theo số liệu, tính toán với 1 trong 3 tổ hợp rồi kiểm tra với 2 tổ hợp còn lại

Do mực nước ngầm thấp hơn đáy đài móng nên không xét ép lực thủy tĩnh

- Tải trọng tính toán :

Tải trọng tính toán sử dụng để tính toán nền móng theo trạng thái giới hạn I

Nội lực tính toán là lực dọc tính toán của các cột chịu tải trọng trong công trình, kể thêm trọng lượng sàn tầng hầm và tường tầng hầm

- Tải trọng tiêu chuẩn :

Tải trọng tiêu chuẩn sử dụng để tính toán nền móng theo trạng thái giới hạn II

Tải trọng lên móng đã xác định được là tải trọng tính toán, muốn có tổ hợp các tải trọng tiêu chuẩn lên móng đúng ra phải làm bảng tổ hợp nội lực chân cột khác bằng cách nhập tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên công trình Tuy nhiên, để đơn giản quy phạm cho phép dùng hệ số vượt tải trung bình n = 1.15 Như vậy, tải trọng tiêu chuẩn được xác địnhbằng cách lấy tổ hợp các tải trọng tính toán chia cho hệ số vượt tải trung bình

Chương 4: Thuật toán thực hành đánh giá sự làm việc của kết cấu:

4.1 Các bước tính toán móng cọc đài thấp:

4.1.1 Khái niệm chung:

Móng cọc đài thấp là loại móng cọc có đài nằm thấp hơn mặt đất Toàn bộ lực ngang tác dụng lên móng cọc không lớn hơn áp lực ngang của đất tác dụng lên mặt trước của đài cọc theo phương vuông góc với lực ngang

Khi thiết kế móng cọc đài thấp phải thực hiện các tính toán sau đây:

- Chọn loại, kích thước của cọc và của đài cọc

- Xác định sức chịu tải tính toán của cọc ứng với kích thước đã chọn từ điều kiện địa chất

đã cho

- Sơ bộ xác định gần đúng số lượng cọc ứng với tải trọng đã biết

- Bố trí cọc trong móng

- Tính toán kiểm tra móng cọc theo các điều kiện:

+ Tính toán móng cọc theo trạng thái giới hạn thứ nhất bao gồm việc kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc, kiểm tra sức chịu tải của nền đất ở mũi cọc

+ Tính toán móng cọc theo trạng thái giới hạn thứ 2 ( về biến dạng ) bao gồm việc kiểm tra độ lún và chuyển vị ngang của móng cọc

Nếu một trong các yêu cầu kiểm tra không thỏa mãn thì phải thay đổi kích thước cọc ( hoặc số lượng cọc ) hoặc đài cọc hoặc cả 2 sau đó thực hiện tính toán lại cho đến khi mọi điều kiện thỏa mãn

4.1.2 Chọn loại cọc, đài cọc và kích thước của chúng:

Hình dáng và kích thước mặt bằng của đài cọc phụ thuộc vào hình dáng và kích thước của đáy công trình, phụ thuộc số lượng và cách bố trí cọc trên mặt bằng Kích thước mặt bằng của đài cọc phải nhỏ nhất nhưng vẫn đảm bảo bố trí đủ số lượng cọc theo yêu cầu chịu lực

Loại cọc và kích thước của cọc được chọn căn cứ vào điều kiện địa chất và điều kiện thi công

Qua nhiều phân tích tính toán có thể đưa ra một số nhận xét sau:

- Đối với đất có sức chịu tải lớn ( đất các hạt to trạng thái chặt, chặt vừa, đất sét cứng hoặc nữa cứng ) thì việc tăng chiều dài cọc sẽ làm tăng tổng khối lượng của cọc trong móng Vì vậy xu hướng cố gắng thức hiện nguyên tắc cân bằng sức chịu tải của cọc theo vật liệu và theo đất nên bằng cách tăng chiều dài cọc có thể làm tăng giá thành của móng và làm phức tạp thêm cho công tác thi công

- Đối với đất có cường độ không cao ( đất cát hạt nhỏ và cát bụi chặt vừa, á sét và á sét dẽo nhão… ) thì việc tăng chiều sâu đóng cọc sẽ làm giảm tổng khối lượng củacọc, của đài cọc và như thế làm giảm giá thành chung của móng Trong các trườnghợp này, chiều sâu đóng cọc tốt nhất có thể được xác định từ điều kiện cân bằng sức chịu tải của cọc theo vật liệu và theo đất nền

- Đối với chiều sâu nhất định của cọc, nếu tăng tiết diện ngang của nó thì tổng khối lượng của cọc và đài cọc sẽ tăng lên ( khi sức chịu tải của cọc xác định theo đất nền ) Trong trường hợp này, tốt hơn cả là dùng cọc có tiết diện nhỏ, tuy nhiên cầnchú ý đến khả năng giảm độ cứng ngang của móng và khả năng tăng độ lún, đặc biệt đối với trường hợp móng chỉ gồm những cọc đóng thẳng đứng.

4.1.3 Dữ liệu để tính toán móng cọc Bê Tông Cốt Thép:

- Số liệu tải trọng (tính toán)

- Chọn vật liệu làm móng: mác BT, cường độ thép

- Chọn vật liệu làm cọc: mác BT, cường độ thép Chọn tiết diện và chiều dài cọc (cắm vào đất tốt ≥ 1,5 m), đoạn neo ngàm trong đài cọc (đoạn ngàm + đập đầu cọc)

- Thiết kế móng cọc bê tông cốt thép ép

4.1.4 Xác định sức chịu tải của cọc P c :

4

ϕ =1,028-0,0000288λ2-0,0016λ

ϕ =1,028-0,0000288λd2-0,0016λd

Hoặc tra Bảng tra hệ số uốn dọc ϕ ∈ (l0/r hay l0/d, l0 = νl)l)

Trong đó r : bán kính của cọc tròn hoặc cạnh cọc vuông

d : bề rộng của tiết diện chữ nhật

l0 = vl :chiều dài tính toán của cọc, l là chiều dài thực của cọc và v là hệ số phụ thuộc liên kết của hai đầu cọc lấy theo hình sau:

- Theo điều kiện đất nền:

+ Theo chỉ tiêu cơ học

FSs : hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên; 1,5 ÷ 2,0

FSp : hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc; 2,0 ÷ 3,0

 Thành phần chịu tải do ma sát xung quanh cọc Qs

fs = ca + σh’ tanφa

mR , mf : hệ số điều kiện làm việc của đất ở mũi cọc mà bên hông cọc

Rp : sức chịu tải đơn vị diện tích của đất dưới mũi cọc

fsi : lực ma sát đơn vị giữa đất và cọc

- Theo thí nghiệm SPT

Sức chịu tải cho phép của cọc trong đất dính và đất rời theo TCXD 195

Q a=1,5 ´N A p+(0,15 Nc L c+0,43 Ns L s)Ω−W p−s

N : Số SPT

´

khi tính toán lấy N´ = 60; nếu N´ >50 thì trong công thức lấy N´ = 50

Nc : giá trị trung bình SPT trong lớp đất rời

Ns : giá trị trung bình SPT trong lớp đất dính

Ap : diện tích tiết diện mũi cọc

Lc : Chiều dài cọc nằm trong lớp đất rời (m)

Ls : Chiều dài cọc nằm trong lớp đất dính (m)

Ω : Chu vi tiết diện cọc (m)

Wp-s : Hiệu số giữa trọng lượng cọc và trọng lượng đất bị cọc thay thế

xuyên trung bình lấy trong khoảng 3d phía trên và 3d phía dưới mũi cọc

fs : Cường độ ma sát giữa đất và cọc được suy từ sức kháng mũi ở chiều sâu tương ứng:

4.1.6 Kiểm tra sức chịu tải của cọc (lực tác dụng lên cọc) :

4.1.10 Xác định nội lực và bố trí cốt thép trong đài:

- Tính moment: dầm conxôn, ngàm tại mép cột, lực tác dụng lên dầm là phản lực đầu cọc

- Tính cốt thép dọc trong cọc khi cọc được vận chuyển và thi công

Mmax = 0,043 qL2

Sơ đồ 2 móc cẩu (vận chuyển) Sơ đồ 1 móc cẩu (dựng lắp)

4.2 Kiểm tra và đánh giá sự làm việc của móng:

4.2.1 Kiểm tra móng cọc theo các tiêu chuẩn:

- Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc: Qmin  Qk, Qmax  Qn

Điều kiện kiểm tra:

Qmax  Qn

Qmin  Qk

Qmax, Qmin :tải trọng lớn nhất và nhỏ nhất tác dụng lên cọc (T)

Qn, Qk : sức chịu tải của cọc chịu nén và chịu kéo.(T)

 Nếu cọc thỏa mãn hai điều kiện này suy ra cọc chịu nén và thỏa khả năng chịu lực yêu cầu

- Kiểm tra ổn định nền dưới khối móng quy ước: P tb tc<R tc , P maxtc ≤1.2 RII , P

 Các điều kiện trên thỏa suy ra nền còn hoạt động như một vật thể đàn hồi.

- Kiểm tra lún và kiểm tra xuyên thủng đài cọc:

Độ lún của móng nếu quá lớn sẽ ảnh hưởng đến tính năng sử dụng của công trình như giảm độ cao của mặt nền ảnh hưởng đến hệ thống thoát nước của công trình… Đặc biệt

độ lún lệch giữa các móng sẽ dẫn đến gia tăng nội lực trong khung nhà, trong thượng tầng kết cấu dẫn đến nứt nẻ

Việc tính toán và kiểm soát các độ lún cùng độ lún lệch nhằm đảm bảo an toàn cho công trình là một công việc quan trọng trong thiết kế nền móng công trình

Vì vậy để bảo đảm an toàn và cấu kiện làm việc tốt thì độ lún phải đảm bảo : S ≤ Sgh [8cm]

Tùy vào móng cọc đã thiết kế để kiểm tra xuyên thủng cho đài cọc, nếu tất cả các cọc trong đài đều bị bao trùm hoàn toàn bởi đáy tháp chọc thủng thì không cần kiểm tra Tómlại cần phải thỏa mãn điều kiện xuyên thủng của đài cọc thì công trình mới bảo đảm an toàn

4.2.2 Đánh giá sự làm việc của móng cọc ép Bê Tông Cốt Thép:

Trên cơ sở một hệ kết cấu móng cọc ép Bê Tông Cốt Thép đã được thiết kế ( hoặc thi công ) ta tiến hành kiểm tra sự thỏa mãn các yêu cầu kĩ thuật:

- Nếu móng cọc thỏa mãn các điều kiện cần kiểm tra như : Độ lún, xuyên thủng của đài cọc thì móng cọc đã đảm bảo độ an toàn cho công trình và cấu kiện hoạt độngtốt không gây ra các sự cố ảnh hưởng đến chất lượng công trình Công trình thi công sẽ không tốn chi phí để sữa chửa hoặc các phương án bổ sung nhằm nâng caokhả năng chịu lực cho công trình

- Một trong những điều kiện kiểm tra cho kết quả không hợp lý suy ra chất lượng móng cọc không tốt, công trình không đảm bảo độ an toàn cần thiết, cần phải kiểmtra lại móng cọc nếu sai lệch quá nghiêm trọng… Trong trường hợp móng cọc chỉ mới được thiết kế thì ta nên thiết kế móng cọc lại để thỏa mãn các yêu cầu cần thiết, nếu móng cọc đã được thi công ta cần phải tìm ra phương pháp xử lý thích hợp để tránh gây hậu quả nghiêm trọng

- Trường hợp đặt cọc nông quá dẫn đến Pđn nhỏ hơn nhiều Pvl nên không tận dụng được khả năng làm việc của cọc, gây lãng phí phải tăng số cọc trong đài trong khi

đó chỉ tăng mỗi cọc thêm 1 vài m là sức chịu tải tăng lên Vì vậy mà ngoài việc thỏa mãn các yêu cầu tính toán ta cần phải thiết kế sao cho hợp lý vừa đảm bảo các yêu cầu tính toán vừa tiết kiệm

Chương 5: Một số ví dụ minh họa:

Giới hạn chảy W L

Giới hạn dẻo W P

Môdun biến dạng E(1-2) (kg/cm 2 )

1 1.906 1.953 1.615 1.671 1.004 1.055 0.135 0.288 0.330 0.471 18 o 16’ 25 o 10’

2 1.968 1.980 1.655 1.676 1.030 1.043 0.079 0.103 0.502 0.524 26 o 39’ 27 o 39’

3 1.930 2.085 1.615 1.717 1.010 1.057 0.588 0.721 0.343 0.405 18 o 56’ 22 o 03’

LỚP TTGH I ( 0.85)

tt II

c (kg/cm 2 ) tgII tt II tt

1 1.917 1.942 1.628 1.658 1.016 1.043 0.165 0.258 0.357 0.443 19 o 38’ 23 o 53’

2 1.970 1.977 1.659 1.672 1.032 1.040 0.084 0.099 0.506 0.520 26 o 50’ 27 o 28’

3 1.972 2.043 1.643 1.689 1.023 1.044 0.615 0.694 0.356 0.392 19 o 36’ 21 o 24’

5.1.1 Tải trọng:

Yêu cầu thiết kế móng số 2-A trong mặt bằng 1

Tải trọng tính toán tác dụng xuống móng thiết kế :

Đánh giá điều kiện địa chất Đất tại nơi xây dựng công trình gồm 3 lớp:

 Lớp 1: Đất sét pha, màu nâu đỏ, lẫn sạn sỏi Laterit, trạng thái dẻo cứng, dày 8m

 Lớp 2: Đất cát pha, màu xám vàng, xám trắng, nâu đỏ, trạng thái dẻo, dày 36.7m

 Lớp 3: Đất sét, màu xám nâu, xám xanh, trạng thái cứng, dày 5.45m

Mực nước ngầm xuất hiện ở code -6.4m

Nhận xét: lớp 3 là lớp đất sét, trạng thái cứng  tương đối tốt nhưng độ sâu lớn code

-45.2 m so với mặt đất tự nhiên, nên cần xem xét yếu tố kinh tế và khả thi khi sử dụng lớp đất này Ta chọn phương án móng cọc đài thấp, thi công hạ cọc bằng búa Diensel không khoan dẫn Đài cọc đặt trong lớp 1, cọc xuyên qua lớp 1 và đặt chân cọc trong lớp 2 tại code -28 m, có chỉ số SPT 20

a Các giả thiết tính toán:

Việc tính toán móng cọc đài thấp dựa vào các giả thuyết sau:

 Tải trọng ngang do các lớp đất từ đáy đài trở lên tiếp nhận

 Sức chịu tải của cọc trong móng được xác định như đối với cọc đơn đứng riêng lẽ, không kể đến ảnh hưởng của nhóm cọc

 Đài cọc xem như tuyệt đối cứng khi tính toán lực truyền xuống cọc

 Tải trọng của công trình qua đài cọc chỉ truyền lên các cọc chứ không trực tiếp truyền lên phần đất nằm giữa các cọc tại mặt tiếp giáp với đài cọc.

 Khi xác định độ lún của móng cọc thì người ta coi móng cọc như một móng khối quy ước bao gồm cọc và các phần đất giữa các cọc

 Vì việc tính toán móng khối quy ước giống như tính toán móng nông trên nền thiên nhiên (bỏ qua ma sát mặt ở bên móng) nên trị số moment của tải trọng ngoài tại đáy móng khối quy ước được lấy giảm đi một cách gần đúng bằng trị số moment của tải trọng ngoài so với cao trình đáy đài

 Giằng móng có tác dụng tiếp thu nội lực kéo xuất hiện khi lún không đều, làm tăng cường độ và độ cứng không gian của kết cấu Tuy nhiên khi mô hình tính khung, ta xem như cột ngàm cứng vào móng nên ta đã bỏ qua sự làm việc của giằng móng

b Chiều sâu chôn đài cọc:

Chiều sâu chôn đài không phụ thuộc nhiều vào chỉ tiêu cơ lý của đất, chọn hm = 1.5mĐài cọc:

 Bê tông B20 có Rn = 1150 (T/m2), Rk = 90 (T/m2)

 Cốt thép chịu lực trong đài là thép AII, Ra = 28000 (T/m2)

 Bê tông lót: đá 4x6, B12.5 dày 100

 Thép đai : Ф6a50 trong đoạn đặt dày và Ф6a100 trong đoạn đặt thưa

 Chiều dài mỗi cọc : L = 9 m, số lượng cọc : 3

 Ba cọc nối nhau, chiều dài cọc 93 = 27 m

 Đoạn ngàm vào đài 0.6 m, gồm:

 Thép của cọc neo trong đài đoạn 30 (16 × 30 = 480 mm)  chọn 50 cm

 Đầu cọc trong đài 1 đoạn 10 cm

 Chiều dài cọc còn lại: 27 0.6 26.4  m

Đoạn cọc cắm sâu vào lớp 2: 26.4 1.5 8.5 19.4   m

d Kiểm tra cọc khi vận chuyển:

+ Tính toán cọc khi cẩu lắp

Tải trọng phân bố đều tác dụng lên cọc khi vận chuyển, lắp dựng chính là tải trọng bản thân cọc

Pk

0.294L L

 Lấy M = max(M1max , M2max) = 0.864 T.m để kiểm tra cốt thép

 Nếu xét đến ảnh hưởng của gia tốc khi vận chuyển, lấy hệ số động là 1.5 thì M = 0.864 × 1.5 = 1.296 T.m

Bê tông B25: Rn = 1450 (T/m2)

Thép AIII: Ra = 36500 (T/m2), γb2 =1 → ξR= 0.563, R 0.405

Chọn chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép cọc là a = 3cm, b= 35cm, ho= 32 cm

2 ax

Vậy khả năng chịu lực của thép móc cẩu lớn hơn tải trọng tác dụng vào móc cẩu.

→ Dùng móc cẩu loại thép AIII, 1ф16 thì móc cẩu đủ khả năng chịu lực

5.1.3 Xác định sức chịu tải của cọc:

a Sức chịu tải của cọc theo vật liệu:

 Sức chịu tải tính toán theo vật liệu của cọc được tính theo công thức sau:

1.028 0.0000288 61.6 0.0016 61.6 0.820



 Rb - Cường độ chịu nén của bêtông B25 Rb = 1450 (T/m2)

 Ab - Diện tích mặt cắt ngang của cọc Fb = 0.09 (m2)

 Rs- Cường độ tính toán của thép AIII Ra = 36500 (T/m2)

b Sức chịu tải của cọc theo đất nền:

+ Theo phương pháp tĩnh (Chỉ tiêu cường độ):

Q

 Qs – sức chịu tải cực hạn do ma sát bên

 Qp – sức chịu tải cực hạn do kháng mũi

 FSs – hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên, lấy bằng 1.5 – 2.0

 FSp – hệ số an toàn cho sức kháng mũi lấy bằng 2.0 – 3.0

Việc chọn hệ số an toàn cho thành phần ma sát nhỏ hơn hệ số an toàn cho thành phần kháng mũi vì : Hai đại lượng trên không đạt cực hạn cùng lúc, thường thành phần ma sát bên đạt cực hạn trước sức kháng mũi

Xác định sức chịu tải cực hạn do ma sát bên Q s :

 u – chu vi của tiết diện cọc; u  4 0.3 1.2 (m)

 mfi – hệ số điều kiện làm việc của thành phần ma sát fi, lấy bằng 1 khi thi công hạ cọc bằng búa diezel

 li – chiều dài của lớp đất thứ i mà cọc đi qua

 fsi – lực ma sát đơn vị của lớp đất thứ i tác dụng lên cọc Công thức chung, tính toán ma sát bên tác dụng lên cọc là:

' tan

f c  

Trong đó:

 ca – lực dính giữa thân cọc và đất nền; với cọc đóng bêtông cốt thép ca = 0.7c

 φa – góc ma sát giữa cọc và đất nền; với cọc bêtông cốt thép hạ bằng phương pháp đóng lấy φa = φ

 Ap – diện tích tiết diện ngang của mũi cọc , Ap = 0.09 (m2)

 qp – cường độ đất nền dưới mũi cọc

Theo Terzaghi: Đối với cọc vuông:

+ Theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT):

Sức chịu tải cho phép của cọc tính theo công thức của Nhật Bản: (Theo TCXD 205 - 1998)

 Na – chỉ số SPT của đất dưới mũi cọc, Na = 20

 Ns – chỉ số SPT của lớp đất rời bên thân cọc;

 Nc – chỉ số SPT của lớp đất dính bên thân cọc,

 Ls – chiều dài đoạn cọc nằm trong đất rời

 Lc – chiều dài đoạn cọc nằm trong đất dính,

 u – chu vi của tiết diện cọc, ucoc = 1.2 (m)

 Ap – diện tích tiết diện ngang của mũi cọc , Ap = 0.09 (m2)

  - hệ số phụ thuộc vào phương pháp thi công cọc; Cọc bê tông cốt thép thi công bằng phương pháp đóng:  30

SPT trung bình của lớp đất 1 (chỉ xét chiều dài lớp đất cọc xuyên qua, L = 7m):

+ Nguyên tắc bố trí cọc trong đài:

 Thông thường các cọc được bố trí theo hàng, dãy hoặc theo lưới tam giác đều

 Khoảng cách giữa các cọc (từ tim cọc đến tim cọc): S 3d 6d  (d – đường kính hay cạnh cọc), nếu bố trí trong khoảng này thì cọc đảm bảo được sức chịu tải và các cọc làm việc theo nhóm

 Để ít bị ảnh hưởng đến sức chịu tải của cọc (do cọc làm việc theo nhóm), thì nên

Hiệu ứng nhóm  của Converse-Labarre:

5.1.5 Kiểm tra sức chịu tải của cọc:

 Từ mặt bằng bố trí cọc ta có diện tích đáy đài thực tế là:

ax,min

tt tt

 xmax, ymax (m): khoảng cách từ tim cọc biên đến trục x, y.

 Mặt khác Ptt min = 47.973 (T) > 0 nên ta không phải tính toán kiểm tra theo điều kiện chống nhổ

5.1.6 Kiểm tra áp lực dưới đáy móng quy ước:

 Xác định góc truyền lực

tb4

6.234