Đồ án nền móng công trình

Đồ án môn học nền móng công trình đại học Cần Thơ do thầy Tuẩn hướng dẫn cách tính toán móng cọc đơn bê tông cốt thép, tính toán đài móng, bố trí thép đài móng, hướng dẫn chi tiết, giúp đạt hiệu quả môn học,

ii

Theo tiêu chuẩn Việt Nam:

+Tên đất được xác định theo hàm lượng hạt sét như sau:

Tên đất Hàm lượng hạt sét 0.005mm (%) Sét

60 – 30 30-20 20-15 15-10 10-6 6-3

B < 0

Chảy Dẻo chảy Dẻo mềm Dẻo cứng Nửa cứng Cứng

Quan niệm về đất yếu:

- Theo điều 3.4 TCXD 205:1998 có ghi: “Đất yếu là đất có sức chống cắt không thoát nước < 10 kPa, khi cọc xuyên qua nền đất yếu cần kiểm tra ổn định của cọc”

Thông thường, người ta quan niệm đất yếu là đất có khả năng chịu lực kém, từ 0.5 đến

1 kG/cm2

Dựa theo tài liệu:

KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH CÔNG TRÌNH: CHỢ CHUYÊN DOANG LÚA GẠO CẤP KHU VỰC

HUYỆN THỐT NỐT- THÀNH PHỐ CẦN THƠ Căn cứ vào:

Hợp Đồng số: 108/HĐ.KSĐC.VKT.04 ngày 14 tháng 6 năm 2004 về việc khoan địa chất công trình: CHỢ DUYÊN DOANG LÚA GẠO CẤP KHU VỰC

Vị trí hố khoan do bên A xác định

Phòng thí nghiệm Cơ Lý Đất LAS-XD 124 chúng tôi đã tiến thực hiện khảo sát Địa Chất Công Trình trên như sau:

A NGOÀI HIỆN TRƯỜNG

1.Khoan và lấy mẩu nguyên dạng: với máy khoan và thiết bị của công ty Soiltes (Mỹ) chúng tôi đã thực hiện 03 hố khoan đến độ sâu 40m mỗi hố, và lấy tổng cộng 60 mẫu nguyên dạng để phân tích các chỉ tiêu cơ lý đất Mẫu được lấy bằng ống mẫu hình trụ dài 06 tấc, đường kính 1 tấc

2.Thử sơ bộ khả năng chịu tải của đất bằng dụng cụ xuyên (Pocket Penetrometer) của công ty Soiltest tại hiện trường

3.Mẫu đất được giữ nguyên dạng bên ngoài có tráng một lớp Paraphin và tránh va chạm trong khi di chuyển

B TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM

CH1: Lớp sét màu xám trắng, lẫn ít kết von cứng Trạng thái dẽo đến nữa cứng

CH2: Lớp sét xám xanh, xen kẹp ít vệt cát mịn mỏng Trạng thái dẽo mềm đến dẽo

nhão

SM1: Lớp cát mịn pha bột sét, màu xám, đến xám đen, xen kẹp ít lớp sét và hữu cơ

mỏng Trạng thái chặt vừa

CL2: Lớp sét pha bột lẫn ít vệt cát mịn, màu xám xanh Trạng thái nhão

CL3: Lớp sét pha bột lẫn ít kết von cứng màu xám vàng Trạng thái cứng

SM2: Lớp sét pha bột sét màu xám vàng, hạt độ trung bình đến mịn trạng thái chặt

2 Chiều dày và vị trí xuất hiện các lớp đất:

Lớp Đất Dày (m) Vị trí xuất hiện Hố Khoan

1.0 1.2

0.0 ÷ -1.2 0.0 ÷ -1.2 0.0 ÷ -1.2

H1 H2 H3

1.2 1.2

-1.2 ÷ -2.0 -1.2 ÷ -2.2 -1.2 ÷ -2.4

H1 H2 H3

3.3 4.6

-2.0 ÷ -6.5 -2.2 ÷ -6.5 -2.4 ÷ -7.0

H1 H2 H3

2.5 1.5

-6.5 ÷ -8.5 -6.5 ÷ -9.0 -7.0 ÷ -8.5

H1 H2 H3

v

14.0 16.0

-8.5 ÷ -22.5 -9.0 ÷ -23.0 -8.5 ÷ -24.5

H1 H2 H3

8.0 9.0

-22.5 ÷ -30.5 -23.0 ÷ -31.0 -24.5 ÷ -33.5

H1 H2 H3

> 9.0

> 6.5

-30.5 kéo dài đến 40.0 -31.0 kéo dài đến 40.0 -33.5 kéo dài đến 40.0

H1 H2 H3

-1.2 -1.2

H1 H2 H3

D CÁC TÍNH CHẤT ĐẶC TRƯNG CỦA CÁC LỚP ĐẤT

Tính chất

cơ lý

Ký hiệu

Đơn

Độ ẩm tự nhiên 𝜔 % 29.70 26.67 46.24 40.67 54.07 24.79 27.18 Dung trọng ướt 𝛾𝑡 g/cm3 1.804 1.847 1.657 1.711 1.628 1.921 1.833 Dung trọng khô 𝛾𝑑 g/cm3 1.391 1.459 1.135 1.217 1.061 1.541 1.443

Tỉ trọng Gs - 2.678 2.692 2.684 2.678 2.686 2.685 2.678

Tỉ số rổng eo - 0.925 0.846 1.377 1.203 1.549 0.747 0.861

Độ rổng no % 48.06 45.81 57.72 54.56 60.49 42.63 46.11 Dtrọng đẩy nổi 𝛾đn g/cm3 0.872 0.917 0.712 0.762 0.666 0.967 0.904

Độ bảo hòa S % 85.96 84.82 90.73 90.50 93.64 89.24 84.70 Sức chịu nén qu kG/cm2 0.627 0.775 0.308 0.239 0.271 1.425 0.757 Ứng suất dính C kG/cm2 0.227 0.286 0.160 0.106 0.142 0.466 0.206 Góc nội sát 𝜙 Độ 13.41 14.82 8.023 13.25 5.22 24.27 30.25 Giới hạn dẽo 𝜔𝑃 % 30.61 26.53 27.01 - 30.08 29.94 - Giới hạn chảy 𝜔𝐿 % 48.86 51.92 52.81 - 48.22 47.39 - Chỉ số dẽo Ip % 18.25 25.39 25.81 - 18.14 17.45 -

vi

Ghi chú: Số liệu địa chất trong bảng trên là giá trị trung bình, góc ma sát trong 𝜙, dung trọng

𝛾 và lực dính c là các giá trị tiêu chuẩn Đất đắp có tc = 1.8 g/cm 3 và o = 35 0

E MẶT CẮT HỐ KHOAN SỐ 1 (HK1)

CL1: Lớp sét pha bột màu nâu đỏ ( đất bồi ) đến xám đen lẫn ít

hữu cơ đang phân hủy Trạng thái cứng Chiều dày 1.2m,

vị trí xuất hiện: 0.0 đến -1.2m

CH1: Lớp sét màu xám trắng, lẫn ít kết von cứng Trạng thái

dẽo đến nữa cứng Chiều dày 0.8m, vị trí xuất hiện: -1.2 đến -2.0m

CH2: Lớp sét xám xanh, xen kẹp ít vệt cát mịn mõng Trạng thái

dẽo mềm đến dẽo nhão Chiều dày 4.5m, vị trí xuất hiện: -2.0 đến -6.5m

SM1: Lớp cát mịn pha bột sét, màu xám, đến xám đen, xen kẹp

ít lớp sét và hữu cơ mõng Trạng thái chặt vừa Chiều dày 2.0m, vị trí xuất hiện: -6.5 đến -8.5m

CL2: Lớp sét pha bột lẫn ít vệt cát mịn, màu xám xanh Trạng

thái nhão Chiều dày 14.0m, vị trí xuất hiện: 8.5 đến 22.5m

-CL3: Lớp sét pha bột, lẫn ít kết von cứng màu xám vàng Trạng

thái cứng Chiều dày 7.0m, vị trí xuất hiện: 22.5 đến 30.5m

-SM2: Lớp cát pha bột sét màu xám vàng, hạt độ trung bình đến

mịn Trạng thái chặt Chiều dày 9.5m, vị trí xuất hiện: 30.5 đến -40.0m, chưa kết thúc

-F ĐƯỜNG CONG NÉN LÚN (HK1)

Ta sử dụng đường cong nén lún của 3 lớp đất: SM1, CL3 và SM2

Cấp tải trọng

Cấp tải trọng

Cấp tải trọng

ix

1.2.2 Đánh giá khả năng chịu tải của đất nền

- Để đánh giá khả năng chịu tải của đất nền ta dựa vào áp lực Rtc của đất nền

Theo TCVN 9362:2012 ta có:

Rtc = m.[( A.b + B.h ).tb + D.c]

(Công thức này áp dụng cho công trình không có tầng hầm)

Trong đó:

+ m = 1 : là hệ số điều kiện làm việc

+ A, B, D : là các hệ số phụ thuộc góc ma sát trong của đất dưới đáy móng o + c : là lực dính đơn vị của đất dưới đáy móng

+ tb: là trọng lượng riêng trung bình của đất nằm trên đáy móng

- Lớp CL1: Giả sử đáy móng đặt ở cao trình -0.8m, nằm trong lớp đất CL1

-  = 13040’, tra bảng ta được các giá trị:

A = 0.28 B = 2.15 D = 4.62

- c = 0.227 kG/cm2 = 2.27 T/m2

- b = 1m : bề rộng móng nhỏ nhất giả định

- h = 0.8m: độ sâu chôn móng giả định

- tb của các lớp đất nằm trên đáy móng

- Lớp CH1: Giả sử đáy móng đặt ở cao trình -1.2m, nằm trên lớp đất CH1

-  = 14049’, tra bảng ta được các giá trị:

A = 0.29 B = 2.17 D = 4.69

- c = 0.286 kG/cm2 = 2.86 T/m2

- b = 1m : bề rộng móng nhỏ nhất giả định

- h = 1.2m: độ sâu chôn móng giả định

- tb của các lớp đất nằm trên đáy móng

tb = 1.804 T/m3

Giả sử đáy móng đặt ở cao trình -2m, nằm trên lớp đất CH2

-  = 801’, tra bảng ta được các giá trị:

A = 0.14 B = 1.55 D = 3.93

- c = 0.16 kG/cm2 = 1.6 T/m2

- b = 1m : bề rộng móng nhỏ nhất giả định

- h = 2m: độ sâu chôn móng giả định

- tb của các lớp đất nằm trên đáy móng

Giả sử đáy móng đặt ở cao trình -6,5m, nằm trên lớp đất SM1

-  = 13015’, tra bảng ta được các giá trị:

A = 0,27 B = 2,09 D = 4,59

- c = 0,106 kG/cm2 = 1.06 T/m2

- b = 1m : bề rộng móng nhỏ nhất giả định

- h = 6,5m: độ sâu chôn móng giả định

- tb của các lớp đất nằm trên đáy móng

-  = 5019’, tra bảng ta được các giá trị:

A = 0,08 B = 1,34 D = 3,63

- c = 0,142 kG/cm2 = 1.42 T/m2

- b = 1m : bề rộng móng nhỏ nhất giả định

- h = 8,5m: độ sâu chôn móng giả định

- tb của các lớp đất nằm trên đáy móng

-  = 24016’, tra bảng ta được các giá trị:

A = 0,74 B =3,94 D = 6,51

- c = 0,466 kG/cm2 = 4,66 T/m2

- b = 1m : bề rộng móng nhỏ nhất giả định

- h = 22,5m: độ sâu chôn móng giả định

- tb của các lớp đất nằm trên đáy móng

Giả sử đáy móng đặt ở cao trình -30,5m, nằm trên lớp đất SM2

-  = 30025, tra bảng ta được các giá trị:

A = 1,2 B =5,78 D = 8,1

- c = 0,206 kG/cm2 = 2,06 T/m2

- b = 1m : bề rộng móng nhỏ nhất giả định

- h = 30,5m: độ sâu chôn móng giả định

- tb của các lớp đất nằm trên đáy móng

Nền đất ở đây thuộc loại nền đất yếu Lớp đất tốt xuất hiện ở vị trí tương đối sâu

1.3 Yêu cầu thiết kế

- Xác định tổ hợp tải trọng cơ bản tác dụng lên móng:𝑁0, 𝑀0, 𝐻0

- Đánh giá tính chất vật lý và các tính chất cơ học của đất

- Đề xuất hai phương án móng cọc đài thấp và thiết kế hai phương án

- Bản vẽ khổ giấy A1 (841 x 594 mm), nộp kèm với thuyết minh, trên đó thể hiện:

+ Mặt cắt hố khoan, kề bên là mặt đứng và mặt bằng kiến trúc của móng: thể hiện các cao trình cơ bản của các lớp đất và móng cọc đã thiết kế (tỷ lệ từ 1:150 đến 1:100)

+ Mặt bằng móng (toàn công trình) và chỉ ra vị trí các móng đại diện thiết kế (tỷ lệ từ 1:150 đến 1:100)

và cấu tạo, vị trí mặt cắt ngang trên đọan cọc

+ Các chi tiết của cọc (mặt cắt ngang, mũi cọc, hộp nối, móc cẩu, lưới thép gia

cường, ) và đài cọc (tỷ lệ từ 1:20 đến 1:10)

+ Các ghi chú cần thiết: chú ý cỡ chữ và font

+ Bảng thống kê thép (thép đài, thép cọc)

+ Khung tên: đúng quy định của trường

- Đồ án phải được cán bộ hướng dẫn xem qua ít nhất một lần trước khi bảo vệ

1.4 Tiêu chuẩn thiết kế

1.4.1 Tiêu chuẩn về móng

1 TCVN 9362 : 2012 Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình Hà Nội

2 TCVN 10304 : 2014 Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế Hà Nội

3 TCXD 160: 1987 Khảo sát địa kỹ thuật phục vụ cho thiết kế và thi công móng cọc

Hà Nội 1987

1.4.2 Tiêu chuẩn về bê tông và thép

1 TCVN 5574-2018: Thiết kế kết cấu bê tông và bê tông cốt thép

2 TCVN 1651-1: 2018 Thép cốt bê tông Phần 1 – Thép tròn trơn

3 TCVN 1651-2: 2018 Thép cốt bê tông Phần 2 – Thép thanh vằn

4 TCVN 4612: 1988: Hệ thống tài liệu thiết kế xây dựng Kết cấu bê tông cốt thép Kí hiệu quy ước và thể hiện bản vẽ Hà Nội 1988

1.4.3 Tiêu chuẩn ngành

1 TCXD 198:1997 Nhà cao tầng - Thiết kế kết cấu bê tông cốt thép toàn khối Hà Nội

1997

CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG ÁN NỀN MÓNG

2.1 Móng nông

2.1.1 Móng đơn

• Định nghĩa: Móng đơn là loại kết cấu móng đơn giản và phổ biến nhất.Móng đơn

là loại móng nằm riêng lẻ, loại móng này được sử dụng khi cột được dùng làm hệ kết cấu chịu lực công trình Thường thì dưới mỗi cột chịu lực sẽ có một móng đơn

• Định nghĩa: Móng băng là loại móng chạy dọc suốt bên dưới các tường chịu lực hoặc tạo thành các dải dài dưới chân hệ thống cột chịu lực,trong trường hợp

không thể sử dụng phương án móng đơn Móng băng thường được chia làm 2 loại:

+ Móng băng 1 phương: là móng băng chịu lực theo 1 phương, được thiết kế theo

1 phương dọc hoặc ngang của công trình

+ Móng băng 2 phương: là móng băng chịu lực theo 2 phương, loại móng này được thiết kế theo cả 2 phương của công trình

Hình 2.2 Móng băng

• Phạm vi ứng dụng: Móng băng thường được sử dụng trong trường hợp đất nền xấu, công trình không quá lớn và trong trường hợp khi bước cột nhỏ, dùng móng đơn trong trường hợp này sẽ khiến chúng chạm vào nhau thì móng băng là lựa chọn hợp lí Thường được sử dụng dưới tường chịu lực hoặc hàng cột

+ Móng băng thuộc loại móng nông, có chiều sâu chon móng nhỏ nên độ ổn định

về lật, trượt của móng kém (chịu mô men là lực ngang)

+ Trường hợp mực nước mặt nằm sâu thì phương án thi công tương đối phức tạp

do phải tăng chiều dài cọc ván và các công trình phụ trợ khi thi công

+ Không thể sử dụng móng băng khi lớp đất yếu dày, chỉ sử dụng cho công trình

có tải trọng nhỏ trên nền đất tốt hoặc đất yếu đã gia cố

2.1.3 Móng bè

• Định nghĩa: Móng bè hay còn gọi là móng toàn diện vì móng bè về cơ bản nằm trên toàn bộ diện tích công trình Móng bè thường được dùng trong công trình

có tầng hầm Toàn bộ sàn hầm làm việc như móng, tải trọng công trình được phân

bố đồng đều trên toàn bộ diện tích đáy móng

Hình 2.3 Móng bè

• Phạm vi ứng dụng: Móng bè được dùng khi đất nền yếu, sức kháng nền yếu vì vậy

mà tải trọng công trình cần phải phân bố trên một diện tích lớn hơn Móng bè thường được sử dụng khi công trình có tầng hầm, kho hoặc bể vệ sinh, bồn chứa nước, hồ bơi,…

• Ưu điểm:

+ Thích hợp với công trình có tầng hầm, lớp đất nền tốt, ổn định

+ Phù hợp với các công trình có tải trọng nhỏ và chiều cao thấp, vì thế thời gian thi công nhanh, chi phí thiết kế rẻ

+ Móng bè phân bố hết diện tích công trình nên trọng lượng công trình sẽ được truyền xuống sẽ được rải đều trên nền đất, hạn chế hiện tượng lún lệch

• Nhược điểm:

+ Không phải địa chất, địa hình nào cũng áp dụng được

+ Do chiều sâu đặt móng bè nông nên có thể xảy ra một số vấn đề như độ ổn định

do các tác động của sự thoát nước ngầm, động đất, mưa gió, luc lụt không cao + + Ảnh hưởng tới nền móng kết cấu của các công trình lân cận Rất nguy hiểm khi các công trình kề cận triển khai thi công hố móng, do hình thành cung trượt dẫn đến sạt lở hố móng

2.2 Móng sâu

2.2.1 Nhóm cọc

A Cọc đo ́ng hoă ̣c ép

• Định nghĩa: Móng cọc gồm các cọc riêng lẻ được liên kết với nhau bằng đài móng Cọc đóng (ép) sử dụng những cọc bê tông cốt thép đã được đúc sẵn theo thiết kế sau đó dùng các loại máy móc đóng (ép) hạ cọc vào lòng đất

Hình 2.4a Móng cọc đó ng hoă ̣c ép

• Phạm vi ứng dụng: Móng cọc ép được sử dụng cho những địa điểm thi công rộng rãi, công trình liền kề chắc chắn, đường xá lớn dễ vận chuyển thiết bị cơ giới Công trình nằm trên lớp đất bề mặt yếu không thể sử dụng móng nông, tải trọng công trình lớn, và lớp đất tốt nằm dưới sâu

• Ưu điểm:

• + Cọc bê tông đúc sẵn chất lượng được đảm bảo

+ Giảm hối lượng làm đất, tận dụng được lớp đất nền cũ và tiết kiệm vật liệu làm móng

+ Dễ dàng cơ giới hoá trong việc thi công

+ Giảm được biến dạng lún và lún không đều

• Nhược điểm:

+ Gây ra tiếng ồn

+ Ảnh hưởng đến các công trình liền kề nếu công trình liền kế không chắc chắn + Không thi công được với cọc có sức chịu tải lớn hoặc lớp đất xấu mà cọc phải xuyên qua quá sâu

+ Thiết bị nặng, cồng kềnh khó vận chuyển cần có mặt bằng rộng, đường xá lớn

B Cọc khoan nhồi

• Định nghĩa: Cọc khoan nhồi là cọc bê tông cốt thép được đổ tại chỗ vào nền đất trong các lỗ khoan bằng phương pháp khoan tạo lỗ trước trong đất, sau đó được lắp đầy bằng bê tông cốt thép

Hình 2.4b Móng cọc khoan nhồi

• Phạm vi ứng dụng: Móng cọc khoan nhồi được sử dụng cho các công trình có tải trọng lớn nằm trên nền đất yếu, và khi xây dựng công trình ở địa điểm chật hẹp không thể sử dụng cọc đóng hoặc ép Thường được sử dụng rộng rãi trong xây dựng nhà cao tầng như khách sạn, cao ốc, văn phòng, các trụ cầu lớn

• Ưu điểm:

ván khuôn

+ Không gây tiếng ồn và tác động đến môi trường, phù hợp để xây dựng các công trình lớn trong đô thị

hơn điều kiện của đất

+ Cho phép chế tạo các cọc khoan nhồi đường kính lớn và độ sâu lớn, phù hợp cho các công trình cầu lớn

+ Tận dụng hết khả năng làm việc của vật liệu, giảm được số cọc trong móng, có thể bố trí thép chịu lức phù hợp với điều kiện chịu lực của cọc

• Nhược điểm:

+ Sản phẩm trong suốt quá trình thi công đều nằm sâu trong long đất, các khuyết tật dễ xảy ra

+ Hiện trường thi công lầy lội ảnh hưởng đến môi trường

+ Giá thành cao hơn so với các phương án cọc đóng và cọc ép khi xây dựng các công trình thấp tầng

+ Thi công phụ thuộc nhiều vào thời tiết như mùa mưa bão… Vì việc bố trí thi công hoàn toàn ngoài trời

C Cọc khoan ha ̣

• Định nghĩa: Cọc khoan hạ sử dụng các loại máy khoan để khoan vào đất, đá nhằm tạo lỗ rộng hơn so với đường kính thân cọc, thành vách hố khoan được giữ bởi hệ thống ống vách thép (casting) với chiều dài xuyên suốt chiều dài thân cọc hay ngắn hơn tùy theo điều kiện địa chất, sau đó vữa xi măng được bơm từ dưới đáy lên lắp đầy phần thể tích rỗng giữa cọc bê tông và hố khoan

Hình 2.4c Móng cọc khoan hạ

• Phạm vi ứng dụng: Sử dụng cho các công trình có tải trọng lớn như nhà cao tầng, chung cư, khách sạn,…

• Ưu điểm:

+ Khoan hạ cọc – khoan thả cọc có ưu điểm vượt trội so với công nghệ ép cọc bằng robot, dàn ép tải là có thể thi công trong các điều kiện địa chất không cho phép như: lớp thấu kính cát, sét cứng, cát mịn, ép gây chấn động… mà không làm giảm sức chịu tải của cọc so với thiết kế hoặc ảnh hưởng đến các công trình lân cận

+ Thi công được ở các khu vực diện tích chật hẹp trong đô thị có công trình kiến trúc lân cận, không gây tiếng ồn

+ Tận dụng tối đa chiều dài cọc, không cần đập đầu cọc khi thi công đài cọc + Cùng một chiều dài của cọc thì phương án cọc thả có sức chịu tải lớn nhất + Khắc phục được những hư hỏng tiềm ẩn của các phương án khác như xô lệch đầu cọc, vỡ đầu cọc, hạ cọc không đúng cao độ thiết kế

• Nhược điểm: Cần độ chính xác cao trong thi công để tranh các lỗi thường gặp như: lỗi cọc bị đẩy trồi lên trong quá trình hạ, lỗi không hạ được cọc do sạt lở

thành và chất lắng, lỗi không hạ được cọc do thành hố khoan bị thu hẹp

2.2.2 Bè cọc

• Định nghĩa: Móng bè cọc là một loại móng cọc, cho phép phát huy được tối đa khả năng chịu lực của cọc và tận dụng được một phần sức chịu tải của nền đất dưới đáy bè Móng bè-cọc còn được gọi là móng bè trên nền cọc, có cấu tạo gồm hai phần: bè và các cọc

Hình 2.5 Móng bè cọc

• Phạm vi ứng dụng: Móng bè cọc thường được sử dụng tương đối nhiều trong các công trình xây dựng như nhà dân dụng, nhà cao tầng, nhà công nghiệp, công trình cảng, thủy Các công trình đóng cừ cao tầng của nước ngoài thường sử dụng giải pháp móng bè cọc

• Ưu điểm: Đối với trường hợp đất rất yếu và dày, bố trí cọc theo dài đơn hay băng trên cọc đều không đủ, cần phải bổ trí cọc trên toàn bộ công trình mới mang đủ tải trọng của công trình Bè cọc sẽ làm tăng tính cứng tổng thể của nền móng bù đắp lại sự yếu kém của nền đất

• Nhược điểm:

+ Biện pháp thi công phức tạp đòi hỏi kỹ thuật cao

+ Chi phí thi công cao

+ Cần mặt bằng thi công rộng

2.2.3 Ba-rét

• Định nghĩa: Cọc Ba-rét là loại cọc bê tông đổ tại chỗ như cọc khoan nhồi, nhưng khác về hình dạng cọc và phương pháp tạo lỗ, cọc ba-rét được tạo lỗ bằng máy đào đất và một số phương pháp chứ không khoan như cọc khoan nhồi Tiết diện ngang thân cọc Ba-rét có dạng hình chữ nhật từ 1,5 × 2,5m đến 2,5 × 4m

Hình 2.6 Móng cọc Ba-rét

• Phạm vi ứng dụng: Cọc Ba-rét là loại cọc có sức chịu tải rất lớn thường được sử dụng để làm móng cho nhà cao tầng, móng công trình cầu cạn, cầu vượt trong thành phố

• Ưu điểm:

+ Có khả năng sử dụng trong mọi loại địa tầng khác nhau, dễ dàng vượt qua các chướng ngại vật như đá, đất cứng bằng cách sử dụng các dụng cụ như máy phá đá,

nổ mìn

+ Cọc barrette có diện tích, moment quán tính lớn có thể hướng theo lực ngang tác động vào kết cấu

+ Giảm khối lượng bê tông so với dùng cọc khoan nhồi

+ Cọc barrette có thể thi công kết hợp nhiều hình dạng hình học khác nhau để đạt được một kết cấu chịu lực với hình dạng mong muốn như: L, T, H

• Nhược điểm:

+ Giá thành cao do kỹ thuật thi công và đòi hỏi phải có những thiết bị máy móc

kỹ thuật hiện đại, đội ngũ công nhân có tay nghề cao

+ Biện pháp kiểm tra chất lượng rất phức tạp bằng phương siêu âm hay thử tĩnh cọc

+ Sản phẩm trong suốt quá trình thi công đều nằm sâu trong lòng đất, các khuyết tật dễ xảy ra

2.2.4 Giếng chìm

• Định nghĩa: là kết cấu rỗng bên trong, vỏ ngoài có nhiệm vụ chống đỡ áp lực đất

và áp lực nước trong quá trình hạ và tạo trọng lượng thắng ma sát Sau khi hạ đến

độ sâu thiết kế thì người ta lấp đầy (hoặc một phần) bê tông và phần rỗng Việc lấy đất dưới đáy giếng có thể bằng nhân công để đào đất và đưa lên trên, ngoài ra

có thể dùng vòi xói áp lực lớn để xói đất và hút cả đất và nước ra ngoài, hạ giếng xuống cao độ thiết kế

Hình 2.7 Móng giếng chìm

• Phạm vi ứng dụng: Phù hợp thi công các công trình như mố trụ cầu, công trình có tải trọng lớn

• Ưu điểm:

+ Móng có sức chịu tải rất lớn do kích thước lớn

+ Thiết bị thi công đơn giản

• Nhược điểm:

+ Không phù hợp với công trình có nước ngầm lớn hoặc có nước mặt

+ Tốn nhiều thời gian để thi công

+ Năng suất không cao

2.3 Móng trên nền gia cố

2.3.1 Móng băng trên đệm cát

• Định nghĩa: là móng băng được đặt trên đệm cát, Đệm cát là phương pháp gia cố

xử lý nền đát yếu bằng cách đào bỏ một phần hoặc toàn bộ lớp đất yếu (trường hợp đất yếu có chiều dày nhỏ) và thay vào đó bằng cát trung, hạt thô đầm chặt

Hình 2.8 Móng băng trên đệm cát

• Phạm vi ứng dụng: Lớp đệm cát sử dụng hiệu quả cho các lớp đất yếu ở trạng thái bão hòa nước (sét pha, sét pha nhão, cát pha, bùn, than bùn…) và chiều dày các lớp đất yếu nhỏ hơn 3m

• Ưu điểm:

+ Giảm được độ lún lệch và chênh lệch lún của công trình vì có sự phân bố lại ứng suất do tải trọng ngoài gây ra trong nền đất dưới tầng đệm cát

+ Giảm được chiều sâu chôn móng nên giảm được khối lượng vật liệu làm móng + Giảm áp lực công trình truyền xuống đến trị số mà đất nến yếu có thể chịu được

+ Tăng khả năng ổn định của công trình, kể cả khi có tải trọng ngang tác dụng, vì cát được nén chặt làm tăng ma sát và sức chống cắt

+ Tăng nhanh quá trình cố kết của đất nên, do vậy làm tăng nhanh khả năng chịu tải của nền và tăng nhanh thời gian ổn định về lún cho công trình

+ Biện pháp thi công đơn giản, không đòi hỏi thiết bị phức tạp

• Nhược điểm:

+ Chỉ sử dụng cho công trình có tải trọng nhỏ

+ Phạm vi ứng dụng khi lớp đất yếu có chiều dày nhỏ, không thế áp dụng khi lớp đất yếu có chiều dày lớn

+ Không nên sử dụng phương pháp này khi nền đất có mực nước ngầm cao và nước có áp vì sẽ tốn kém về việc hạ mực nước ngầm và đệm cát sẽ kém ổn định

2.3.2 Móng băng trên cọc cát

• Định nghĩa: Là móng bang được đặt trên nền cọc cát gia cố Cọc cát khác với các loại cọc cứng khác (bê tông, bê tông cốt thép, cọc gỗ, cọc tre…) là một bộ phận của kết cấu móng, làm nhiệm tiếp nhận và truyền tải trọng xuống đất nền, mạng lưới cọc cát làm nhiềm vụ gia cố nền đất yếu hay còn gọi là nền cọc cát

Hình 2.9 Móng băng trên cọc cát

• Phạm vi ứng dụng: Cọc cát thường được sử dụng cho các loại nền đất yếu có chiều dày lớn hơn 3m

+ Cọc cát thi công đơn giản, vật liệu rẻ tiền nên giá thành rẻ hơn so với dung các loại vật liệu khác

• Nhược điểm:

+ Dễ bị co ngót trong quá trình thi công và khai thác

+ Độ chặt của đất phụ thuộc vào kích thước ống lỗ

+Tốn kém, thời gian thi công kéo dài gây xáo trộn cấu trúc nền đất và khó kiểm tra được chất lượng cọc cát

+ Đối với chiều sâu các lớp đất CH2, CL2 lớn, việc xử lý cọc cát phức tạp, không kinh tế nên án xử lý nền bằng cọc cát không hiệu quả

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ CỌC ĐƠN

3.1 Trình tự thiết kế:

 Bước 1: Mô tả cọc được thiết kế

 Bước 2: Chọn kích thước và vật liệu làm cọc và tính cốt thép

 Bước 3: Kiểm tra sức chịu tải của cọc

 Bước 4: Tổng hợp sức chịu tải của cọc

3.2 Thiết kế cọc đơn cho Móng M1:

3.2.1 Mô tả

- Cọc được thiết kế là cọc bê tông cốt thép đúc sẵn (loại cọc được sử dụng rộng rãi

nhất trong xây dựng móng sâu và chịu lực ngang lớn)

- Cọc có tiết diện vuông được làm từ bê tông cốt thép

- Chọn tiết diện cọc hình vuông kích thước 25×25 mm

- Chiều sâu chôn móng -0,75m so với mặt đất tự nhiên

- Chọn chiều dài thực của cọc L= 31,5 m ( chia làm 3 đoạn mỗi đoạn 10,5m)

- Đoạn cọc ngàm vào đài không nhỏ hơn 2 lần cạnh cọc: 2×25=50 cm

- Chọn đoạn ngàm vào đài bằng 60 cm( trong đó đoạn ngàm vào đài 15cm, lớp bào vệ 5cm, đoạn đập đầu cọc 45cm)

- Chiều dài làm việc của cọc là: 30,9 m (tính từ cao trình đáy đài đến mũi cọc)

- Cao trình mũi cọc so với mặt đất tự nhiên là -31,65m

3.2.3 Kiểm tra sức chịu tải của cọc

a Sức chịu tải của cọc theo điều kiện vận chuyển và thi công

*Khi treo cọc lên giá búa

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép dọc: µ = 𝐴𝑠

⇒ thỏa điều kiện hàm lượng thép

- Kiểm tra lại att: 𝑎𝑡𝑡 = 2 + ø/2 = 2 + 1 = 3 𝑐𝑚 < 𝑎𝑔𝑡 = 5 𝑐𝑚

Vậy thép chọn như ban đầu thoả điều kiện vận chuyển và cẩu lắp

* Tính cốt đai:

- Ta lấy lực cắt lớn nhất của 2 sơ đồ 𝑄𝑚𝑎𝑥 = 748 × 1,5 = 1122 𝑘𝐺

(đã nhân với hệ số vượt tải n=1,5)

- Vì lực cắt của cọc là tương đối nhỏ nên ta kiểm tra xem bêtông của cọc có đủ khả năng chịu cắt không

- Điều kiện đảm bảo khả năng chịu nén của bêtông:

𝑄 ≤𝜙𝑏4(1 + 𝜙𝑛)𝑅𝑏𝑡𝑏ℎ0

2

𝐶Trong đó: 𝜙𝑏4- hệ số lấy bằng 1.5 đối với bêtông nặng

- Điều kiện đảm bảo khả năng chịu nén của bêtông:

=> Bêtông đủ khả năng chịu lực nén

- Vậy bêtông của cọc đã đủ khả năng chịu lực nén và lực cắt trong cọc, mà không cần cốt đai

- Ở đây ta chỉ cần bố trí cốt đai theo cấu tạo

- Như vậy, đối với cốt dọc ta bố trí 4ø20 đối xứng, cốt đai bố trí ø6 Phần đầu cọc và mũi cọc chịu lực xung kích nhiều nhất, nên cốt đai bố trí với khoảng cách a=50mm, các khoảng giữa cọc bố trí bước đai a=150mm Phần đầu cọc chịu trục tiếp tải trọng búa, nên bố trí thêm thép gia cường 4 lớp, mỗi lớp cách nhau 50mm Mũi cọc dùng để xuyên thủng các tầng cứng hay các dị vật, do đó tại mũi cọc bố trí thép định hướng hàn vào thép chịu lực

b Sức chịu tải của cọc theo vật liệu

Sức chịu tải của cọc bê tông cốt thép tiết diện đặc được xác định theo công thức:

Pvl = 𝜙 (RbFb + RsFs)= 𝜙 [Rs.As+(Ab-As).Rb]

Trong đó:

Rb - Cường độ chịu nén của bê tông Rb = 115 kG/cm2

Fb - Diện tích tiết diện ngang của cọc Fb = 25 × 25= 625 cm2

Rs - Cường độ chịu kéo của thép Rs = 2600 kG/cm

Fs - Diện tích cốt thép dọc trong cọc Fs = 12,57 cm2

𝜙 - Hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc, phụ thuộc độ mảnh (𝜆)

𝜆 - Độ mảnh của cọc 𝜆 = 𝑙0

𝑏

𝑙0 - Chiều dài tính toán của cọc 𝑙0 = 𝑙 × 𝜈

𝑙 - Chiều dài thực của cọc ( tính từ đáy đài đến đáy cọc) 𝑙 = 30,9 𝑚

𝜈 - hệ số phụ thuộc vào liên kết 2 đầu cọc lấy theo hình sau:

Đầu cọc ngàm trong đài và mũi cọc tựa lên đất cứng hoặc đá

Đầu cọc ngàm trong đài và mũi cọc ngàm trong đá

𝜈 = 2

𝜈 = 0,5

𝜈 = 0,7

=>Sức chịu tải theo vật liệu:

Pvl = 𝜙 [Rs.As+(Ab-As).Rb] = 0,674×[2600×12,57+(625-12,57)×115] = 69497 kG = 69.497 T

c Sức chịu tải của cọc theo đất nền

*Sức chịu tải cực hạn của cọc theo đất nền được xác định theo công thức:

 Tại giữa lớp CH2, độ sâu -4,25m

𝜎′= 1,804×0,45+0,917×0,8+0,712×4,5+0,762×2+0,666×14+0,967×8+0,904×0,575 = 23,853 T/m2

𝑐𝑎 = 0,7𝑐 = 0,7 × 0,206 = 0,1442 𝑘𝐺/𝑐𝑚2 = 1,442𝑇/𝑚2

𝑁𝑐, N q, 𝑁𝛾 các hệ số phụ thuộc vào góc nội ma sát tra theo bảng Vesic

D: bề rộng tiết diện mũi cọc

𝜑𝑎 = 0,7𝜑 = 0,7 × 30,25 = 21,175 tra bảng Vesic ta được:

Trong đó: 𝐹𝑐 là diện tích mặt cắt ngang tại mũi cọc ( không tính phần nhọn)

* Sức chịu tải cực hạn của cọc là:

𝑄𝑢 = 𝑄𝑚+ 𝑄𝑠 = 113,561+12,227 = 125,788 T

* Sức chịu tải cho phép của cọc là:

Trong đó: Fm: Hệ số an toàn cho mũi lấy bằng 3

Fs: Hệ số an toàn cho ma sát bên lấy bằng 2

d Sức chịu tải tính toán của cọc:

- Cọc được thiết kế là cọc bê tông cốt thép đúc sẵn (loại cọc được sử dụng rộng rãi

nhất trong xây dựng móng sâu và chịu lực ngang lớn)

- Cọc có tiết diện vuông được làm từ bê tông cốt thép

Ptt = 60.856 T

- Chọn tiết diện cọc hình vuông kích thước 25×25 mm

- Chiều sâu chôn móng -0,75 m so với mặt đất tự nhiên

- Chọn chiều dài thực của cọc L= 23 m ( chia làm 2 đoạn mỗi đoạn 11,5m)

- Đoạn cọc ngàm vào đài không nhỏ hơn 2 lần cạnh cọc: 2×25=50 cm

- Chọn đoạn ngàm vào đài bằng 60 cm( trong đó đoạn ngàm vào đài 15cm, lớp bào vệ

5cm, đoạn đập đầu cọc 45cm)

- Chiều dài làm việc của cọc là: 22.4 m (tính từ cao trình đáy đài đến mũi cọc)

- Cao trình mũi cọc so với mặt đất tự nhiên là -23.15m

3.3.3 Kiểm tra sức chịu tải của cọc

a Sức chịu tải của cọc theo điều kiện vận chuyển và thi công

L=11,5m

𝑀𝑡𝑡1 = 𝑛 × 𝑀𝑚𝑎𝑥 = 1,5 × 0,978 = 1,467 𝑇 𝑚 (n là hệ số vượt tải lấy bằng 1,5)

*Khi treo cọc lên giá búas

⇒ thỏa điều kiện hàm lượng thép

- Kiểm tra lại att: 𝑎𝑡𝑡 = 2 + ø/2 = 2 + 1,1 = 3,1 𝑐𝑚 < 𝑎𝑔𝑡 = 5 𝑐𝑚

Vậy thép chọn như ban đầu thoả điều kiện vận chuyển và cẩu lắp

* Tính cốt đai:

- Ta lấy lực cắt lớn nhất của 2 sơ đồ 𝑄𝑚𝑎𝑥 = 818 × 1,5 = 1227 𝑘𝐺

(đã nhân với hệ số vượt tải n=1,5)

- Vì lực cắt của cọc là tương đối nhỏ nên ta kiểm tra xem bêtông của cọc có đủ khả năng chịu cắt không

- Điều kiện đảm bảo khả năng chịu nén của bêtông:

𝑄 ≤𝜙𝑏4(1 + 𝜙𝑛)𝑅𝑏𝑡𝑏ℎ0

2

𝐶Trong đó: 𝜙𝑏4- hệ số lấy bằng 1.5 đối với bêtông nặng

𝜙𝑛- hệ số xét đến ảnh hưởng của lực dọc trục 𝜙𝑛=0

C - hình chiếu của tiết diện nghiêng lên phương song song trục dầm

⇒ Bêtông đủ khả năng chịu lực cắt

- Điều kiện đảm bảo khả năng chịu nén của bêtông:

=> Bêtông đủ khả năng chịu lực nén

- Vậy bêtông của cọc đã đủ khả năng chịu lực nén và lực cắt trong cọc, mà không cần cốt đai

- Ở đây ta chỉ cần bố trí cốt đai theo cấu tạo

- Như vậy, đối với cốt dọc ta bố trí 4ø22 đối xứng, cốt đai bố trí ø6 Phần đầu cọc và mũi cọc chịu lực xung kích nhiều nhất, nên cốt đai bố trí với khoảng cách a=50mm,