bài giảng nền móng ( móng cọc )

SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC ĐƠN  Sức chịu tải là khả năng chịu tải của cọc trong các quá trình:  Thi cơng  Sử dụng  Trong giai đoạn thi cơng:  Cọc bị gãy, đứt, vỡ do cẩu lắp, đĩng, ép, run

Trang 1

CHƯƠNG 5: MÓNG CỌC

CHƯƠNG 1: KHÁI NIỆM VỀ NỀN MÓNG

CHƯƠNG 2: CÁC CƠ SỞ THIẾT KẾ NỀN MÓNG CHƯƠNG 3: MÓNG NÔNG

CHƯƠNG 4: GIA CỐ NỀN

CHƯƠNG 5: MÓNG CỌC

CHƯƠNG 6: CỌC CHỊU TẢI TRỌNG NGANG

Trang 2

5.2 SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC ĐƠN

 Sức chịu tải là khả năng chịu tải của cọc trong các quá trình:

 Thi cơng

 Sử dụng

 Trong giai đoạn thi cơng:

 Cọc bị gãy, đứt, vỡ do cẩu lắp, đĩng, ép, rung ⇒ phá hoại về mặt vật liệu

 Aûnh hưởng đến cơng trình lân cận, xâm hại đến sức khoẻ dân cư, ơ nhiễm mơi trường

Trang 3

Trang 4

 Trong giai đoạn sử dụng:

 Phá hoại về mặt vật liệu khi chịu tải thí nghiệm, tải trọng công trình

 Nền đất bị phá hoại ⇒ công trình mất ổn định

 Nền đất có chuyển vị lớn ⇒ công trình sử dung không bình thường

Tóm lại: Sức chịu tải của cọc được xác định theo hai giá trị sức chịu

tải về phương diện vật liệu và về đất nền

[Q] = min {Qvl, Qdn}

Trang 5

 Các phương pháp tính toán sức chịu tải của cọc:

 Theo ƯS cho phép của vật liệu làm cọc

 Theo sức chịu tải của nền đất (rất nhiều phương pháp)

 Theo độ lún của cọc

Trang 6

5.3.1 Khái niệm

 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu được tính theo:

 Ứng suất cho phép của vật liệu khi hạ cọc

 Ứng suất cho phép của vật liệu suốt tuổi thọ công trình

 Trạng thái làm việc của cọc: chịu nén đúng tâm, nén lệch tâm, chịu kéo

5.3 SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO VẬT LIỆU

Trang 7

5.3.1 Khái niệm

Q vl = ϕ A p R vl

Qvl – Sức chịu tải của cọc theo vật liệu

Ap – Diện tích tiết diện ngang của cọc

Rvl –Cường độ chịu nén (kéo) của vật liệu làm cọc

ϕ – hệ số uốn dọc, phụ thuộc vào độ mảnh của cọc

Trang 8

5.3.2 Cọc BTCT đúc sẵn

 Vật liệu:

Bê tông: Mác ≥ 250, thường dùng Mác 300

Cốt thép dọc: 4 hoặc 8 thanh, φ ≥ 14, thép gân

Cốt đai: bố trí dày hai đầu cọc, phần giữa thân cọc bố trí thưa hơn Mũi cọc; lưới thép, bản thép bảo vệ đầu cọc; móc cẩu;…

Trang 10

 Chịu nén: Q vl = ϕ (A p R n + A a R a )

Rn – Cường độ chịu nén của bê tông

Ra – Cường độ chịu nén của thép

Ap – Diện tích tiết diện ngang của cọc

Aa – Diện tích tiết diện ngang cốt thép trong cọc

ϕ – hệ số uốn dọc, phụ thuộc vào độ mảnh của cọc

Trang 11

r – bán kính của cọc tròn hoặc cạnh của cọc vuông

d – bề rộng của cọc HCN

lo = µl – chiều dài tính toán của cọc

l – chiều dài thực của cọc

µ - hệ số phụ thuộc liên kết hai đầu cọc

Trang 12

 Chịu nén:

 Kể đến ảnh hưởng của đất yếu

 Chịu kéo: Q vl = A a R a

 Chịu uốn: Cọc chịu uốn trong quá trình vận chuyển và lắp dựng cọc

⇒ cần kiểm tra lượng cốt thép chống uốn, chống cắt

λ=L/r 50 70 85 105 120 140

Trang 13

Trang 19

L = 10m

R = 25 cm

BT mác 250

4 φ 20 CII

Trang 20

5.3.3 Cọc nhồi:

 Vật liệu:

Bê tông: Mác ≥ 200, có độ sụt lớn, phụ gia ninh kết chậm

Cốt thép dọc: φ ≥ 10; µ ≥ 0.2% – 0.4% (chịu nén), µ ≥ 0.4% – 0.65% (chịu tải trọng ngang) Có thể bố trí suốt chiều dài cọc hoặc không

Cốt đai: φ = 6 – 10, a = 200 – 300

Cốt đai gia cường: φ = 12, a = 2000

Trang 22

5.3.3 Cọc nhồi:

Q vl = A b R u + A a R an

Ru – Cường độ tính toán của bê tông cọc nhồi

 Ru = R/4.5 ≤ 6 MPa– khi đổ bê tông dưới nước hoặc dưới bùn

 Ru = R/4 ≤ 7 MPa– khi đổ bê tông trong hố hoan khô

 R – mác thiết kế của bê tông

Ab – Diện tích tiết diện ngang của bê tông trong cọc

Aa – Diện tích tiết diện ngang cốt thép trong cọc

Ran – Cường độ tính toán cho phép của cốt thép

Trang 23

L = 40m

R = 50 cm

BT mác 300

12 φ 20 CII Betonite

Trang 24

5.4.1 Cơ chế truyền tải từ cọc sang đất

 Thông qua: ma sát giữa thành cọc và đất và sức kháng mũi

5.4 SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO ĐẤT NỀN

Trang 25

5.4.1 Cơ chế truyền tải từ cọc sang đất

 Sự truyền tải là rất phức tạp, khi Q tăng thì Q1 và Q2 thay đổi:

 Q1 đạt giá trị cực đại khi chuyển vị tương đối giữa cọc và đất từ 5 – 10mm

 Q2 đạt giá trị cực đại khi mũi cọc có chuyển vị từ 10 – 25% đường kính (bề rộng) cọc

⇒ Q1 và Q2 không đạt giá trị cực đại cùng lúc

Trang 26

5.4.2 Sức chịu tải của cọc theo đất nền

Trang 27

u – chu vi tiết diện cọc

Ap – diện tích tiết diện mũi cọc

pp – ứng suất kháng mũi cực hạn

⇒ Sức chịu tải cho phép của cọc:

dn p

p s

s

FS

QFS

Q

Trang 28

 Các phương pháp ước lượng, xác định sức chịu tải của cọc theo đất nền :

 Theo kết quả thí nghiệm nền đất ( Thí nghiệm trong phòng hoặc hiện trường)

 Theo thí nghiệm nén tĩnh cọc ( Full – Scale Load Test)

 Theo thí nghiệm động (cho các loại cọc hạ bằng búa đóng)

Trang 30

 Sức chịu tải tức thời và lâu dài:

 Với các nền đất sét, phải xác định sức chịu tải tức thời (UU, CU) và

sức chịu tải lâu dài (CU hay CD) Thời điểm nguy hiểm nhất đối với

nền đất dính chính là khi vừa xây xong công trình, nước chưa kịp

thoát đi

 Với nền đất cát không phân biệt sức chịu tải tức thời và lâu dài

Trang 31

5.4.3 TT Sức chịu tải của cọc theo TCVN

a TT SCT của cọc theo chỉ tiêu trạng thái (PP thống kê)

Trang 32

b TT SCT của cọc theo chỉ tiêu cường độ

 Phụ lục B, TCXD 205 – 1998

 Kết hợp một số PP đã trình bày trong 5.4.4

 FSs =1.5 – 2.0 ; FSp = 2.0 – 3.0

Trang 33

c TT SCT của cọc theo thí nghiệm xuyên

 TN hiện trường rất quan trọng với nền đất cát hoặc với các loại đất khó lấy mẫu

 TN hiện trường ⇒ϕ và cU ⇒ sử dụng các PP đã nêu hoặc các công thức tương quan để tính Qp, Qs

 Sử dụng kết quả TN CPT và SPT để tính Qu cho cọc, trong đó TN CPT cho kết quả đáng tin cậy hơn

Trang 34

N60 lấy trung bình trong khoảng 4D trên

mũi cọc và 1D dưới mũi cọc

Trang 35

Trang 36

qc = chỉ số CPT trung bình trong khoảng 3D trên

b

Trang 37

Trang 38

5.4.4 TT Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ học của đất nền

Trang 39

Trang 40

Trang 41

Trang 42

Trang 43

Trang 44

Trang 45

Trang 47

a Sức kháng mũi cực hạn Q p :

Vesic/ Kulhawy:

 Ko = 1 – sinϕ – hệ số áp lực ngang

 N*c và N*σ - hệ số SCT (tra bảng theo ϕ và Irr)

Irr - chỉ số độ cứng suy giảm của đất

Cát chặt và đất dính bão hoà (UU): Irr = Ir (chỉ số độ cứng)

=

c p

p p

3

K21cN

Aq

AQ

2

1I

ln34

Trang 48

Trang 49

6.201

*3

43.0

*21

Trang 50

, v a

a

, h

Trang 51

b Ma sát thành cực hạn Q s

 fs không tăng tuyến tính theo chiều

sâu, sau khi tăng đến một độ sâu giới

hạn thì không tăng nữa (L’ = 15D)

Trang 52

=

1K

OCR

Trang 53

w a

F2

KK

F

KK

+

=

Cọc đóng tốc độ chậm và

Cọc đóng tốc độ nhanh và cọc

Trang 54

b Ma sát thành cực hạn Q s :

 Hệ số áp lực ngang K:

 Theo Broms: Cho đất cát

chặt vừa) K (cát chặt)

Trang 55

 Phương pháp α (Tomlinson):

a a

, v

Trang 56

, v

Trang 57

 Phương pháp λ (Focht và

Vijavergiya):

, v

Trang 58

ϕϕ







σ

o o

, v

K

KK

Cát/cọc thép trơn

0.9

Trang 59

kN 35

489 1

374 26

115

575

4 12

* 21 tg

* 86 76

* 4

1 2

21 tg

* 86 76

* 4 1

* 575

4

* 305

0

*

4

Q Q

dz f u

L 0

s s

= +

=

= ∫

Trang 60

Trang 62

, vi i i

m/kN110

;m/kN

45

=

σ

=σ

=

Trang 63

2 2

2 U 1

*

30L

LcL

*1105

*

45

σ

Trang 64

QQ

Trang 65

5.4.5 Aûnh hưởng của thi cơng cọc tới SCT

Khoan lỗ ⇒ đất rời ra ⇒ Ko giảm ⇒ qs giảm

Đáy hố khoan phải được vệ sinh sạch sẽ

Trang 66

b Đất dính

 Cọc đĩng (ép):

Đất xung quanh cọc xáo trộn

Đất ở đầu cọc bị đẩy trồi

∆u tăng ⇒ SCC  ⇒ SCT tức thời

t  ⇒ SCC  ⇒ SCT lâu dài

Với sét OC nặng SCC giảm theo thời gian, “mềm” hố

Trang 67

Trang 68

5.4.6 Hệ số an toàn cho SCT

 Hệ số an toàn được chọn dựa theo các yếu tố:

Dạng và mức độ quan trọng của công trình

Sự không đồng nhất (phức tạp) của nền đất

Độ tin cậy (tỉ mỉ) về khảo sát địa chất

Loại và số lượng thí nghiệm đất

Có hay không có thí nghiệm nén tĩnh

Trình độ (đẳng cấp) của nhà thầu (thiết kế, thi công)

Xác suất vượt tải trong suốt tuổi thọ công trình

Trang 69

 Công trình:

 Sự kiểm soát:

Trang 70

 Hệ số an toàn FS:

Trang 71

p s

s

FS

QFS

Q

Trang 72

5.4.7 Ma sát âm

 Do phụ tải, đắp đất, hạ MNN, … ⇒

chuyển vị của đất xung quanh lớn hơn

chuyển vị của cọc ⇒ ma sát âm ⇒ giảm

Trang 73

Đất cát

Hf

a

, v o

a

2 f f f H

0

a

, v o

2

'sin

1udz

tgK

u

Trang 74

5.4.7 Ma sát âm

 Đất đắp là sét:

 Ma sát âm xuất hiện trong lớp đất sét

 Mặt trung hoà ở độ sâu chuyển vị của nền

dztg

Ku

L 0

a

, v o

Trang 75

5.4.7 Ma sát âm

 Hạn chế ma sát âm:

 Quét nhựa đường lên bề mặt cọc

 Sử dụng cọc bảo vệ

Định dạng
Số trang	75
Dung lượng	2,95 MB