Tải bản đầy đủ

Phần 3 Bài giảng nền móng ĐHXD

3.3. CỌC CÁT

3.3.2. Cơ chế nén chặt của cọc cát

3.3.1. Phạm vi p dụng
Khi lớp đất yếu cần gia cố dày hơn 4÷5m, thì nên dùng cọc cát
để gia cố nề n. Cọc cát thi công đảm bảo yêu cầu kỹ thuật thì
rất tốt vì nó có các tác dụng sau:
Thoát nước lỗ rỗng, tăng nhanh quá trình cố kết, làm cho
công trình lún nhanh đến ổn đònh.


Giảm hệ số rỗng ban đầu e0 về hệ số rỗng thiết kế etk (hệ số
rỗng mong muốn sau xử lý).
•Giả

thiết:

Hệ số rỗng giảm đều (đất được lèn chặt đều giữa các cọc
cát);





Thể tích lỗ rỗng giảm trong khi thể tích hạt không đổi;

Trong những trường hợp sau đây thì không nên dùng cọc cát:



Độ ẩm không đổi trong quá trình lèn chặt;

Đất quá nhão yếu (e > 1.1; IL > 1; E0 < 3MPa), lưới cọc cát
không thể lèn chặt được đất.



Đất không trồi lên mặt đất;



Ép chặt nền đất, làm cho cường độ của đất nền tăng lên.





Chiều dày lớp đất yếu nhỏ hơn 4m.
209

3.3.3. Đặc trưng của cọc cát

210

3.3.4. Tính toán cọc cát

Đường kính cọc cát: phụ thuộc vào đường kính ống thép, tính
chất nén lún của đất  = 400600.

a. Xác đònh diện tích nền được nén chặt bằng cọc cát




Gọi eo: hệ số rỗng tự nhiên của đất nền.

Chiều dài cọc cát: L = min {Ha, hđy – hm}. Trong đó Ha là
chiều sâu ảnh hưởng lún. hđy : chiều dày lớp đất yếu cần xử lý.

0,2b

Nếu độ sââu ảnh hưởng lún vượt quá phạm vi lớp đất yếu
(hđy - hm  Ha): chỉ cần xử lý đến hết lớp đất yếu;


Khi bề dày lớp đất yếu lớn hơn phạm vi chiều sâu ảnh
hưởng lú n (hđy - hm  Ha): chỉ cần xử lý đến hết phạm vi ảnh
hưởng lún Ha.


211

Fnc

a

Chú ý:

a + 0,4b



0,2b
0,2b

b

0,2b

1,4b

Bố trí cọc cát và diện tích phạm vi nén chặt

212

53


a. Xác đònh diện tích nền được nén chặt bằng cọc cát -tiếp-

b. Xác đònh khoảng cách cọc cát

Theo kinh nghiệm thiết kế, chiều rộng mặt bằng của nền nén
chặt thường lấy lớn hơn chiều rộng móng về các bên là 
0.2*b.

 Theo lưới của hình tam giác đều, cạnh L:

 Diện tích của nền được nén chặt bằng cọc cát, Fnc có thể tính
theo công thức sau:

Vùng đất trong phạm vi tam giác
đều gọi là một đơn nguyên xử lý.
L

L

Diện tích nén chặt Fnc:

Fnc = 1.4*b*(a + 0.4*b)

Vùng nén chặt

Cọc cát

Trong đó:
a, b: chiều dài, chiều rộng đáy móng.
 Tỷ lệ diện tích tiết diện của tất cả các cọc cát, Fc đối với
diện tích đất nền được nén chặt, Fnc được xác đònh như sau:

213

L

ds

Diện tích cọc cát cần chèn vào Fc:

(**)

(*)

214

b. Xác đònh khoảng cách cọc cát -tiếp-

Từ (*) và (**) ta suy ra:
Khoảng cách giữa các cọc cát có thể xác đònh theo công thức:

 Theo lưới ô vuông, cạnh là L:
Vùng đất trong phạm vi tam giác
đều gọi là một đơn nguyên xử lý.

Vùng
nén
chặt

L

Diện tích nén chặt Fnc:
Như vậy: Nếu ta chọn trước khoảng cách giữa các cọc L thì việc
xử lý sẽ làm hệ số rỗng của nền giảm xuống giá trò enc:

215

ds

L

Cọc cát

Diện tích cọc cát cần chèn vào Fc:

(*)

(**)

216

54


Từ (*) và (**) ta suy ra:
Khoảng cách giữa các cọc cát có thể xác đònh theo công thức:

c. Xác đònh hệ số rỗng enc của đất sau khi được nén chặt
bằng cọc cát
 Với đất rời sau khi nén chặt bằng cọc cát hệ số rỗng enc
được xác đònh:

enc = emax - D(emax - emin)
Trong đó D (độ chặt của nền đất) = 0,7 - 0,8 với đất rời
Như vậy: Nếu ta chọn trước khoảng cách giữa các cọc L thì việc
xử lý sẽ làm hệ số rỗng của nền giảm xuống giá trò enc:

 Có thể chọn enc  (0,65 0,75)e0
Trong đó e0 là hệ số rỗng ban đầu của nền đất
 Thông số của cọc cát có thể lấy
 = 35  38; Eoc = 30000  40000 (kPa);
c = 18  20 (kN/m3).
218

217

3. Xác đònh số lượng cọc cát

BÀI TẬP ÁP DỤNG 2

Số lượng cọc cát cần thiết là:
Thiết kế móng dưới cột tiết diện 30cmx40cm. Tổ hợp tải trọng tiêu
chuẩn tại mức mặt đất:

ds: đường kính cọc cát.

N0tc = 90 T ; M0tc = 8 Tm và Q0tc = 1,2 T
Lớp đất dưới móng là lớp cát bụi dày 20m. Dưới lớp cát bụi là lớp
sét pha nhão.

Lưu ý: Số lượng cọc cát có thể tính theo công thức sau:

Đặc trưng lớp cát bụi:  = 1,8 T/m3 ; c  0 T/m2 ;  = 200 ;

ns = N/qs

 = 2,65 ; W = 30% ; emax = 0,96 ; emin = 0,56 ; qc = 30 kG/cm2.

N: tổng tải trọng của công trình.
qs: sức chòu tải của cọc cát, xác đònh theo công thức của Bengt
Brome (Thụy Điển),

qs = (dsLs + 2.25ds2)cu

Ls: chiều dài cọc cát.
cu: lực dính không thoát nước của đất nền.
219

Lời giải:

220

55


Giả sử bố trí cọc theo lưới tam giác đều:

Xác đònh trạng thái lớp cát bụi dựa vào độ chặt:

Hệ số rỗng của đất rời sau khi nén chặt bằng cọc cát:
enc = emax - D(emax - emin) = 0,96 - 0,75(0,96 - 0,56) = 0,66
Khoảng cách tối đa giữa các cọc cát xác đònh theo công thức:
Cát ở trạng thái
rời
Độ
hòa:

bã o

Chọn khoảng cách giữa các cọc L = 1,0m
Xác đònh các đặc trưng của nền sau xử lý:

G = 0,864 > 0,8  trạng thái bão hòa nước.

Diện tích cọc cát: Fc = 0,1257 m2

Lựa chọ giải pháp gia cố nền bằng cọc cát.
221

 Mô đun biến dạng chung của nền, E0ch:

Diện tích đơn nguyên xử lý Fnc = 0,433 m2

222

Giả thiết móng có kích thước: b = 2.0m và hm = 1.5m

E0ch = (1 - f)E0 + f.E0c

Độ lệch tâm của tải trọng

Trong đó f gọi là tỷ diện tích xử lý:
l = b = 2,4m

E0 = .qc = 3 x 300 = 900 (kN/m2)
E0ch = (1 - 0,29).900 + 0,29. 30000 = 9339 kPa.

Áùp lực tiếp xúc tại đáy móng:

Chọn E0ch = 9300 kPa
 Góc ma sát trong, ch:

ch = (1 - f) + f.c

ch = (1 - 0,29).20 + 0,29. 35 = 250 . Chọn ch = 250
 Trọng lượng riêng của đất sau khi nén chặt:

223

224

56


Xác đònh sức chòu tải giới hạn pgh của nền đất theo công thức của
Terzaghi.

So sánh:

ptb = 21,75 (T/m2)  Rđ = 25 (T/m2)
pmax = 26,5 (T/m2)  1,2Rđ = 30 (T/m2)
Vậy kích thước đáy móng là l x b = 2,4m x 2,0m là hợp lý.

Với  = 250 tra bảng:
N = 9,7

; Nq = 12,7

;

Nc = 25,1



Thay số:

Xác đònh số lượng cọc cát:

Diện tích cần nén chặt rộng hơn đáy móng, tâm hàng cọc biên
cách mép móng  0,2b về mỗi phía:
Fnc  1,4 x 2 x (2,4 + 0,4x2) = 8,96 (m2)
cọc

Suy ra sức chòu tải cho phép của nền:
225

Mặt đất tự nhiên
1500

Xác đònh chiều sâu nén chặt:

Ứng suất gây lún:

Giả thiết móng tuyệt đối cứng: l/b = 1,2 và  = 0,25

6500

300

Chiều sâu nén chặt ở đây lấy bằng chiều dày vùng chòu nén, áp
dụng phương pháp lớp tương đương:

5000



226

Aconst = 1,08
Thay số:

Chiều dày lớp tương đương là: hs =1,08.2 = 2,16m

400

Chiều dày vùng chòu nén kể từ đáy móng:
Chọn H = 5,0m

1000

2000

H = 2. hs = 2.2,16 = 4,32m  4,5m

500
500

1000



Dự báo độ lún của nền sau khi gia cố bằng cọc cát

500
500
227

900 900 900 900
2400

228

57


CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN MÓNG CỌC

4.1. CÁC KHÁI NIỆM

DESIGN PILES FOUNDATION

 Đài cọc: là phần kết cấu để liên kết các cọc trong một nhóm

4.1. CÁC KHÁI NIỆM

cọc với công trình bên trên. Có nhiệm vụ tiếp nhận tải trọng và

 Cọc: là một kết cấu có chiều dài lớn hơn nhiều so với chiều
rộng tiết diện ngang (hoặc đường kính) được đóng, ép và rung
hay thi công tại chỗ vào trong lòng đất.

phân phối tải trọng lên các cọc.

 Cọc thí nghiệm: là cọc được dùng để đánh giá sức chòu tải
hoặc kiểm tra chất lượng cọc.

với đất.

 Nhóm cọc: gồm một số cọc được bố trí gần nhau và cùng có
chung một đài cọc.

 Cọc chống: là cọc có sức chòu tải chủ yếu do lực chống của

 Cọc đài cao: là hệ cọc mà trong đó đài cọc không tiếp xúc

 Cọc đài thấp: là hệ cọc mà trong đó đài cọc tiếp xúc với đất.

đất tại mũi cọc.

 Băng cọc: gồm những cọc được bố trí theo 1 3 hà ng dưới
các móng băng.
229

230

4.1. CÁC KHÁI NIỆM

4.1. CÁC KHÁI NIỆM
 Cọc ma sát: là cọc có sức chòu tải chủ yếu do ma sát của đất
tại mặt bên cọc.
 Tải trọng thiết kế: là giá trò tải trọng dự tính tác dụng lên cọc.
 Sức chòu tải cực hạn: là giá trò sức chòu tải lớn nhất của cọc
trước thời điểm xảy ra phá hoại, xác đònh bằng tính toán hoặ c thí
nghiệm.
 Sức chòu tải cho phép: là giá trò tải trọng mà cọc có khả năng
mang được, xác đònh bằng cách chia sức chòu tải cực hạn cho hệ
số an toàn quy đònh.

Móng cọc đài thấp, đài cao
231

232

58


4.2. CẤU TẠO CHUNG CỦA MÓNG CỌC

4.1. CÁC KHÁI NIỆM

0.00 m

Cốt thép cột
Mặt đỉnh đài
Đài cọc

h


L

Hm

Mặt đáy đài

BT lót

Cọc

L1

Cọc mở rộng đáy

Mặt phẳng mũi cọc
“đáy cọc”

233

4.2. CẤU TẠO CHUNG CỦA MÓNG CỌC

234

4.2. CẤU TẠO CHUNG CỦA MÓNG CỌC

Các dạng tiết diện ngang cọc BTCT đúc sẵn

Mặt cắt ngang cọc BTCT

Cấu tạo cốt thép đai cọc BTCT

Cấu tạo chi tiết cọc BTCT
235

236

59


4.2. CẤU TẠO CHUNG CỦA MÓNG CỌC

4.2. CẤU TẠO CHUNG CỦA MÓNG CỌC

Lưới thép đầu cọc BTCT và móc cẩu

Cấu tạo cốt thép mũi cọc BTCT
237

4.2. CẤU TẠO CHUNG CỦA MÓNG CỌC

238

4.2. CẤU TẠO CHUNG CỦA MÓNG CỌC

Cấu tạo thép chờ và đai thép đầu cọc BTCT khi cọc có mối nối

Chi tiết mối nối cọc BTCT
239

240

60


4.3. PHẠM VI ÁP DỤNG

4.4. PHÂN LOẠI CỌC

Tải trọng CT lớn
+ Lực đứng N lớn, đặc biệt khi chịu kéo;
-

+ Lực đẩy ngang lớn (cầu, cảng) hay Momen lớn (Tháp, cao
tầng..).
-

-

Lớp đất tốt ở dưới sâu trong khi các biện pháp xử lý nền
đất yếu bên trên khơng hiệu quả;
Cơng trình quan trọng, đòi hỏi độ tin cậy cao (đặc biệt các
CT u cầu cao về hạn chế biến dạng).

241

243

242

Cọc nhồi BTCT

244

61


Loàng theùp coïc nhoài BTCT
Coïc nhoài BTCT

Haï loàng theùp coïc nhoài

245

247

246

Haï loàng theùp coïc barrettes

248

62


4.4. PHÂN LOẠI CỌC
Bố trí bè cọc
barrettes công trình
Petronas Tower
(Malaysia)

4.4.1 Phân loại cọc theo vật liệu


Cọc gỗ
Cọc thép



Cọc BTCT: được dùng phổ biến hiện nay



4.4.2 Phân loại cọc theo phương pháp thi công
Theo phương pháp thi công chia thành các loại:
 Cọc đúc sẵn;



249

Cọc đổ tại chỗ;
Kết hợp cả 2 loại trên.

250

4.4.2 Phân loại cọc theo phương pháp thi công (tiếp)
a. Cọc đúc sẵn
Cọc đúc sẵn được cấu tạo từ một hoặc vài đoạn cọc đã đượ c
chế tạo sẵn (tại nhà máy hoặc ở công trường) rồi được nối lại
khi thi công và hạ vào vò trí thiết kế.




Phương pháp hạ cọc: đóng hoặc ép.

b. Cọc đổ tại chỗ (cọc khoan nhồi)
Cọc đổ tại chỗ (cọc khoan nhồi): được chế tạo ngay tại vò trí
thiết kế bằng cách tạo ra một hố rỗng thẳng đứng trong đất,
sau đó đặt cốt thép và đổ BT vào ngay hố đó.

251

252

63


c. Cọc kết hợp chế tạo sẵn - đổ tại chỗ

4.4.3 Phân loại cọc theo hình dạng

Cọc kết hợp chế tạ o sẵn và đổ tại chỗ: phần ngoài dạng
ống được chế tạo sẵn bằng BTCT hoặc thép. Thi công theo
phương pháp cọc đúc sẵn rồi lấy hết đất bên trong và nhồi
BTCT vào.

b. Cọc chữ nhật (cọc Barret).

4.4.3 Phân loại cọc theo hình dạng

4.4.4. Phân loại cọc theo phương thức truyền tải

Cọc BTCT có thể cấu tạo bất kỳ nhưng phổ biến là cọc tiết diện
vuông hoặc tròn (đặc hoặc rỗng).
a. Cọc vuô ng: thường có tiết diện đặc, được chế tạo sẵn từ một
hay nhiều đoạn.


Phương pháp hạ cọc vuông: đóng hoặc ép.



Dc = 20, 25, 30, 35, 40, 45cm.

c. Cọc tròn: tiết diện đặc hoặc rỗng. Cọc tròn rỗng thường chế
tạo sẵn, cọc tròn đặc chủ yếu là đổ tại chỗ

Tải trọng công trình P truyền vào đất qua ma sát bên Pms và
phản lực mũi Pmũi:
Nếu chuyển vò của đất ở mũi cọc nhỏ (có thể bỏ qua), Pmũi rất
lớn so với với Pms
P  Pmũi
Cọc chống;




Chuyển vò mũi cọc đáng kể, không thể bỏ qua Pms

P = Pms + Pmũi

Cọc ma sát;

253

254

4.5. CẤU TẠO CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP

4.4.5. Phân loại cọc theo vò trí đài cọc
Nếu hđ đủ sâu hđ > hmin  Móng cọc đài thấp: đất từ đáy
đài trở lên tiếp nhận Q0  bỏ qua tải trọng ngang tác dụng lên
đài và cọc.


Nếu hđ  hmin
 Móng cọc đài cao: cọc phải
chòu tải trọng ngang  đòi hỏi độ cứng chống uốn lớn.


Cọc BTCT thi công theo 2 phương pháp: cọc đúc sẵn và cọc đổ
tại chỗ  cấu tạo của chúng khác nhau.

4.5.1 Cấu tạo cọc đúc sẵn
Do vận chuyển khó khă n, điều kiện hạn chế về giá búa  cọc
chế tạo thành từng đoạn, rồi nối lại với nhau (tổ hợp cọc).




Có 2 kiểu đoạn cọc: đoạn nối và đoạn mũi
Mối nối
Đoạn nối

Lđ1

Đoạn nối

Lđ2

Đoạn mũi

Lđ3

Lc
255

256

64


4.5.1 Cấu tạo cọc đúc sẵn

Cấu tạo mũi cọc:

Bêtông cọc: cấp độ bền  B20 (hiện nay  B22.5)
b

Cốt thép:


Móc cẩu

a

Thép chòu lực: thép AII trở lên,  12 (nên  16).

Thép dọc

a

Hàm lượng thép: theo tính toán kết cấu cọc (cả khi thi công
và sử dụng).






Số lượng thanh thép: chọn chẵn và bố trí đối xứng.



Thép đai:  = (6  8)mm, với cọc lớn có thể dùng đai 10

Cốt đai bố trí dày ở 2 đầu với bước (5  10)cm và thưa dần
vào giữa với bước (15  20)cm.


Mũi cọc

Đầu cọc

Lưu ý:
Khi đóng cọc ứng suất cục bộ phát sinh ở đỉnh cọc  đặt lưới
thép ở đầu cọc.

Lớp bảo vệ BT cọc: a = (2,53)cm.
257

258

a. Đầu cọc:

a. Đầu cọc:
Đầu cọc: Cấu tạo thích hợp với nhiệm vụ tiếp nhận tải trọng
thi công (đóng hoặc ép)


Chốt đònh vò

- Thông dụng dùng hộp thép đầu cọc:

Lỗ đònh vò

- Kích thước hộp 100  200,  = (8  10)mm.
Hộp thép
đầu cọc

Cọc chòu tải trọng ngang thì đầu cọc cấu tạo: đặt 2 lỗ đònh vò ở
vò trí đối xứng.

Hộp thép
Đầu cọc
Thép dọc
Thân cọc

Hộp thép
Đầu cọc
Thân cọc

Thép Đầu
cọc

Thân cọc
Dc

259

Đầu cọc dạng hộp kín có lỗ
đònh vò

Đầu cọc dạng hộp kín có chốt
đònh vò
260

65


a. Đầu cọc:

b. Mũi cọc:
Lõi thép: để dễ đi qua nõi có dò
vật:

Đầu cọc kiểu nối bulông
Lỗ bulông nối cọc

Mặt bích đònh vò

Dc
Thép dọc

L = (1,5  2)d
Hộp mũi cọc:

Thép lõi



70-80

(1,5  2)Dc

 = (8  10)mm.



261

Cấu tạo đoạn nối:

Hộp mũi
cọc

50-70

Dc

262

Cấu tạo mối nối:

Đoạn nối có hai đầu giống nhau và giống phần đầu cọc của đoạn
mũi

Đoạn cọc
trên

Cấu tạo mối nối:

Bản thép

Cọc chòu tải trọng ngang: Nối mặt bích bằng bu lông cường độ
cao.

263

Keo eposi
I

Cọc không chòu hoặc ít chòu tải tọng ngang: Nối hàn qua bả n mã
liên kết hộp đầu cọc của hai đoạn (nối 4 mặt).




Nối hàn

I

I

I

Hàn tại chỗ
Đoạn cọc
trên

I-I

264

66


Móc cẩu:

4.5.2 Cấu tạo cọc đổ tại chỗ

Bố trí 2 đến 3 móc để cẩu cọc khi vận chuyển và để treo cọc lên
giá búa khi hạ cọc.

BT đổ tại chỗ  không có mối nối, không chòu lực khi thi công.

Thép móc cẩu: nên dùng thép AI. Số lượng và khoảng cá ch =
f(Lđ).
- Nếu Lđ (6 7)m: bố trí 2 móc cẩu cách đều đầu cọc một đoạn
a = (0,2  0,25)Lđ;
Với a = 0,207Lđ thì
M+ = M- 
- Nếu Lđ > (7 8)m: bố trí 3 móc cẩu
 Hai móc cẩu cách đều đầu cọc a = (0,2  0,25)Lđ;


 Bêtông cọc: cấp độ bền  B22.5
 Cốt thép:

Thép chòu lực: thép AII trở lên, 18. Bố trí đều theo chu vi.


Cọc chòu tải trọng ngang lớn: đặt suốt chiều dài cọc;

Cọc chủ yếu chòu tải trọng đứng: đặt trong phạm vi (1/3 
1/2) chiều dài cọc, đoạn dưới đặt cấu tạo.


Thép đai: 10  12, tăng cường 14  16 tại các vò trí
cách đều (1,5  2)m để tăng độ ổn đònh cho toàn bộ lồng thép.

Móc cẩu thứ 3 cách đầu cọc 1 đoạn b 0,3Lđ.
Với b = 0,294Lđ thì
M+ = M- 



Lớp bảo vệ BT cọc: abv  10cm.

Thực tế có thể móc cẩu thứ 3 không bố trí sẵn mà đặt lỗ xỏ thanh
265
treo hoặc buộc dây.

266

4.6. CẤU TẠO ĐÀI CỌC

4.6.2. Hình dáng mặt bằng đài:

4.6.1. Yêu cầu chung:

Hình dáng mặt bằng đáy đài phụ thuộc và mặt bằng đáy cô ng
trình, vào số lượng và sơ đồ bố trí cọc:

Vật liệu: BTCT (toàn khối hoặc lắp ghép)
- BT đài: cấp độ bền  B20.

Khoảng cách từ mép cọc ngoài cùng đến mép đài x,
y  max {100 và Dc/2}


- Cốt thép đài: thép AII trở lên, 12.
- Lớp bảo vệ BT đài a0  5cm.
Cấu tạo:
- hđ = f(Đòa chất - SCT của đất dưới đáy đài....



Khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng đến mép đài  Dc.



Khoảng cách cọc x, y = (3  6)Dc.
- Với cọc nhồi có thể bố trí x, y = 2,5Dc.
- Kích thước các cạnh đài cọc nên lấy chẵn đến 5cm.

- h: tính toán
- Đỉnh đài phụ thuộc đáy CT.
- Đáy đài phụ thuộc số lượng và sơ đồ bố trí cọc.
267

268

67


4.6.3. Cấu tạo liên kết đài cọc:
Liên kết cọc với đài thường là liên kết ngàm.
Nếu đầu cọc không thể đập (trụ cầu): chiều dài cọc ngàm
trong đài  max{1,2m và 2Dc} với Dc > 600.


Nếu đập đầu cọc thì đoạn đập đầu cọc lneo (lneo 20 với
thép gai,  40 với thép trơn); đoạn cọc ngàm trong đài chỉ
cần 100.


Trường hợp đặc biệt có thể không liên kết trực tiếp với đài
mà thông qua tầng giảm chấn (áp dụng nơi có động đất).


269

270

4.7. DỰ BÁO SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC

4.7.1. Một số vấn đề chung:

Cọc đơn và nhóm cọc

Phân bố ứng suất do cọc
đơn và nhóm cọc

a. Sự làm việc của cọc đơn và nhóm cọc
Sự làm việc của một cọc đơn và của một cọc trong móng cọc
khác nhau rất nhiều. Tuy nhiên, khi tính toán ta vẫn coi SCT
của cọc trong nhóm cọc như SCT của cọc đơn.


Khi cùng trò số tải trọng tác dụng lên cọc đơn và lên mỗi cọc
trong nhóm thấy rằng nếu các cọc càng gần nhau thì z tại
điểm trên trục cọc do cả nhóm gây ra >> ứng suất do mỗi cọc
gây ra  Snhóm cọc >> Scọc đơn. Nếu khoảng cách đạ t tới một trò
số nào đó thì có thể coi sự làm việc của cọc đơn như sự làm việc
của cọc trong nhóm cọc.


271

272

68


b. SCT giới hạn của cọc theo vật liệu và theo nền đất
Nếu tải trọng tác dụng lên cọc đủ lớn có thể xảy ra một
trong trường hợp:


Cọc bò phá hoại do ứng suất trong cọc vượt quá khả năng
làm việc của vật liệu cọc: tải trọng phá hoại tương ứng là
SCT giới hạn của cọc theo vật liệu Pgh(vl);


Tải trọng tiếp xúc đất - cọc vượt quá SCT giới hạn của đất
nền tại vò trí gây ra chuyển vò cọc vượt quá giới hạn cho
phép: tải trọng phá hoại tương ứng là SCT giới hạn của cọc
theo đất nền Pgh(đn).




 Sức chòu tải theo vật liệu, Pvl
Cọc bò phá hoại do ứng suất trong cọc vượt quá khả năng làm
việc của vật liệu & sức chòu tải cực hạn, Pgh (vl) sẽ được tính
toán dựa trên cường độ cực hạn của vật liệu.
• Với cọc thé p: cường độ cực hạn của thép thường là giới hạn
chảy.
• Với cọc bê tông: cường độ cực hạn thường lấy là cường độ thí
nghiệm ở ngày thứ 28.
 Sức chòu tải theo đất nền, Pđn

SCT giới hạn của cọc Pgh(cọc) = min{Pgh(vl), Pgh(đn)}.

Tuy nhiên, khi thiết kế nên Pgh(vl)  Pgh(đn)
 Pgh(cọc)  Pgh(đn)

 Sức chòu tải theo đất nền, Pđn gồm:

273

Pgh

Trong đó:
• u: chu vi tiết diện cọc.

• Sức kháng bê n, Pms: là phản lực giữa
đất xung quanh cọc với phần xung quanh
của cọc.
• Sức kháng mũi, Pmũi: là phản lực giữa
đất ở mũi cọc tác dụng lên đầu cọc.

274

• Ap: diện tích tiết diện ngang cọc.
• L: chiều dài cọc.
• fs: ma sát bên đơn vò cực hạn của cọc.
Pms

• qp: sức kháng mũi đơn vò cực hạn của cọc.
 Sức chòu tải cực hạn của cọc,

Pgh = Pms + Pmũi

Pmui

Pgh = min [Pvl , Pđn]

Sức chòu tải, Pđn
275

276

69


4.7.2 SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO VẬT LIỆU

Lưu ý:
 Với cọc nhồi: Ta có thể thiết kế, Pvl  Pđn

a. Cọc BTCT đúc sẵn tiết diện đặc (chòu nén)

 Với cọc đóng hoặc cọc ép: để tránh bò phá hoại cọc (nhất là
đầu hoặc mũi cọc) trong quá trình thi công, thì cần thiết kế như
sau:

Cọc được tính như một thanh chòu nén có xét đến uốn dọc

Pvl = .(mb.Rb.Ab + Rs.As)
Trong đó:

Pgh = Pđn

mb : hệ số điều kiện làm việc (mb = 1 đối với cọc đúc sẵn
đóng, ép)

Thông thường thiết kế sao cho Pvl ≈ (2 ÷ 3) Pđn

Rb : cường độ chòu nén tính toán của bêtông
Rs : cường độ chòu nén của cốt thép
As : tổng diện tích cốt thép cọc.
Ab : diện tích bê tông trên tiết diện cọc.
277

• φ: Hệ số giảm khả năng chịu lực do ảnh hưởng của uốn

278

bp là chiều rộng quy ước của cọc (m)

dọc, theo TCVN 5574:2012:

Với cọc đường kính tối thiểu 0,8m lấy bp =d +1

+ Với  ≤ 28, φ = 1

Các trường hợp còn lại lấy bp = 1,5d + 0,5
γc =3: Hệ số điều kiện làm việc đối với cọc độc lập

+ Với 28 <  ≤ 120, φ = 1,028-0,0000288.2 -0,0016.
Trong đó:

E: Mô đun đàn hồi của vật liệu làm cọc (kPa)

Xem cọc như một thanh ngàm cứng trong đất tại chiều sâu
cách đáy đài một khoảng l1 = l0 + 2/ aε

I: Momen quán tính của tiết diện ngang cọc (m4)
Độ mảnh của cọc

+ l0 là chiều dài đoạn cọc kể từ đáy đài đến cao độ san nền
+ r: Bán kính quán tính của tiết diện cọc

+ Hệ số biến dạng aε (1/m)
+ k: Hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào loại đất quanh cọc theo bảng A1
của TCVN 10304:2014.

279

280

70


b.Cọc nhồi BTCT tiết diện đặc (chòu nén)

b.Cọc nhồi BTCT tiết diện đặc (chòu nén)
 Aa: diện tích tiết diện ngang của cốt thép trong cọc.

Pvl = Ru.Ap + Ran.Aa

 Ran: cường độ tính toán của cốt thép.

Trong đó:

Khi  < 28mm, Ran = Rc/1.5 nhưng không lớn hơn 220MPa.

 Ru: cường độ tính toán của bê tông cọc nhồi.

Khi   28mm, Ran = Rc/1.5 nhưng không lớn hơn 200MPa.

Ru = R/4.5 khi đổ bê tông dưới nước hoặc dưới bùn, nhưng
không lớn hơn 6MPa.

Rc: giới hạn chảy của cốt thép.

Ru = R/4 khi đổ bê tông trong hố khoan khô, nhưng không lớn
hơn 7MPa.

c. Cọc ống BTCT (chòu nén)
* Khi l0/d  12

R: mác thiết kế của bê tông cọc.

Pvl = .(Ap.Rn + Aa.Rs + 2,5.Ast.Rst)

 Ap: diện tích tiết diện ngang của cọc.
281

c. Cọc ống BTCT (chòu nén) -tiếp-

282

Trong đó:

Trong đó:



 : hệ số uốn dọc, phụ thuộc vào độ mảnh của cọc.

 l0 :



Rst : cường độ tính toán của cốt thép xoắn.



Ast : diện tích quy đổi của cốt thép xoắn.

chiều dài tính toán của cọc.



d: đường kính cọc.



Rn : cường độ chòu nén của bê tông cọc.



Rs : cường độ chòu nén của cốt thép dọc cọc.

Ast = DtAt/bt
Dt: đường kính vòng xoắn.

Ap : diện tích tiết diện ngang của lõi bê tông cọc (phần nằm
trong cốt đai).




Aa : diện tích tiết diện ngang của cốt thép dọc trong cọc.

At: diện tích tiết diện ngang của cốt thép xoắn.
bt: khoảng cách giữa các vòng xoắn.
* Khi l0/d > 12
Không xét đến ảnh hưởng của cốt thép xoắn và tính toán
như cọc BTCT tiết diện đặc.

283

284

71



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×