Bài giảng Nền móng: Chương 5 - Nguyễn Hữu Thái

Nền Móng<br /> g<br /> Chương V: Móng cọc<br /> <br /> NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH<br /> <br /> NỀN MÓNG<br /> <br /> §5.1 Khái niệm chung<br /> I. Cấu tạo móng cọc:<br /> - Gồm 3 bộ phận: cọc, đài cọc, đất bao quanh cọc<br /> Cọc là bộ phận chính có tác dụng truyền tải trọng từ<br /> công trình lên đất ở đầu mũi và xung quanh cọc.<br /> MNN<br /> Đài cọc liên kết các cọc thành một khối và phân phối<br /> tải t<br /> trọng công t ì h lê các cọc.<br /> ô trình lên á<br /> Đất xung quanh cọc được cọc lèn chặt tiếp thu một<br /> phần tải trọng và phân bố đều hơn lên đất đầu mũi<br /> cọc.<br /> II. Phạm vi và trường hợp áp dụng:<br /> 1. Phạm vi áp dụng<br /> - MC có thể coi là biện pháp xử lý sâu, có tác dụng truyền<br /> tải trọng từ c.trình tới lớp đất có cường độ lớn ở đầu mũi<br /> cọc và xung quanh móng.<br /> ọ<br /> gq<br /> g<br /> - Dùng khi tải trọng công trình tương đối lớn, lớp đất tốt<br /> nằm sâu, mực nước ngầm tương đối cao.<br /> Hình: Cấu tạo móng cọc<br /> - Dùng ở những bộ phận chịu tải trọng lớn hoặc những chỗ<br /> a) Đài thấp; b) Đài cao;<br /> đất yếu.<br /> 1- cọc; 2- đài cọc; 3- công trình<br /> <br /> NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH<br /> <br /> NỀN MÓNG<br /> <br /> 2<br /> <br /> 1<br /> <br /> 2. Các trường hợp áp dụng<br /> a) Khi một hay nhiều lớp đất bên trên có<br /> tính nén lún lớn và quá yếu để chịu tải<br /> trọng do công trình truyền xuống, cọc<br /> được dùng để truyền tải trọng xuống tầng<br /> đất đá cứng nằm d ới (hì h 11 1 ) Khi<br /> ứ<br /> ằ dưới (hình 11.1a).<br /> tầng đất đá cứng ở sâu không chạm tới<br /> được, cọc được dùng để truyền tải trọng<br /> công trình lên đất chủ yếu nhờ sức chống<br /> ma sát ở mặt tiếp xúc giữa đất và cọc.<br /> (hình 11.1b)<br /> b) Khi chịu lực ngang (xem Hình 11.1c),<br /> móng cọc chống lại bằng cách uốn cong<br /> trong khi vẫn chịu tải trọng thẳng đứng do<br /> g<br /> ị<br /> ọ g<br /> g<br /> g<br /> Hình 11.1 Những trường hợp cần<br /> dùng móng cọc<br /> công trình truyền xuống. Tình huống này<br /> thường gặp trong thiết kế và xây dựng các<br /> công trình chắn đất và móng của các công trình cao tầng chịu tác dụng của gió<br /> mạnh hay lực động đất.<br /> <br /> NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH<br /> <br /> NỀN MÓNG<br /> <br /> 3<br /> <br /> c) Trong trường hợp, đất trương nở và đất lún sụt xuất hiện tại vị trí dự định xây<br /> dựng công trình. Đất trương nở và co ngót khi độ ẩm của nó tăng và giảm, áp lực<br /> trương nở của đất là đáng kể. Nếu dùng móng nông trong trường hợp như vậy, công<br /> trình sẽ phải chịu sự hư hại lớn. Tuy nhiên, có thể lựa chọn móng cọc với cọc kéo<br /> dài qua vùng có hiện tượng trương nở và co ngót. (Xem Hình 11.1d)<br /> d) Móng một số công trình như tháp<br /> truyền hình, giàn khoan ngoài khơi, và<br /> móng bè nằm dưới mực nước thường<br /> chịu lực đẩy nổi. Đôi khi cọc được dùng<br /> cho các móng này để chống lại lực đẩy<br /> nổi. (Xem Hình 11.1e.)<br /> e) Mố và trụ cầu luôn được xây dựng<br /> trên móng cọc để tránh làm giảm khả<br /> năng chịu tải mà móng nông có thể chịu<br /> do xói mòn đất trên bề mặt. (Xem Hình<br /> 11.1f.)<br /> 11 1f )<br /> III. Ưu điểm nổi bật của MC:<br /> - Tiếp thu tải trọng lớn (cả tải trọng đứng và ngang), tiếp kiệm VL móng, giảm khối<br /> lượng đào đắp, tận dụng lớp đất nền cũ.<br /> <br /> NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH<br /> <br /> NỀN MÓNG<br /> <br /> 4<br /> <br /> 2<br /> <br /> §5.2 Phân loại cọc và móng cọc<br /> I.<br /> <br /> Phân loại cọc: theo 4 cơ sở<br /> <br /> 1. PL theo tác dụng làm việc giữa đất và<br /> cọc:<br /> - Cọc chống: truyền tải trọng lên lớp đất đá có<br /> cường độ lớn vì thế lực ma sát ở mặt xung quanh<br /> lớn,<br /> cọc thực tế không xuất hiện và khả năng chịu tải của<br /> cọc chỉ phụ thuộc khả năng chịu tải của đất đầu mũi<br /> cọc.<br /> - Cọc treo (cọc ma sát): Đất bao quanh cọc là đất<br /> chịu nén (đất yếu) và tải trọng được truyền lên nền<br /> nhờ lực ma sát ở xung quanh cọc và cường độ của<br /> đất đầu mũi cọc<br /> <br /> 2.<br /> <br /> PL theo vật liệu làm cọc:<br /> <br /> - Cọc gỗ, c. tre, c.bê tông, c.bê tông cốt thép, c.thép,<br /> ỗ<br /> ố<br /> c. hỗn hợp<br /> - Chọn vật liệu cọc phải căn cứ cụ thể vào<br /> . khả năng cung cấp vật liệu,<br /> . công nghệ chế tạo cọc,<br /> . điều kiện ĐCCT và ĐCTV.<br /> NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH<br /> <br /> NỀN MÓNG<br /> <br /> 5<br /> <br /> a) Cọc thép<br /> Cọc thép thường là cọc ống hay cọc thép cán tiết diện chữ H, chữ I.<br /> . Các cọc ống được đóng xuống đất với đáy hở hay bịt kín.<br /> . Các cọc chữ H thường được dùng nhiều hơn vì chiều dày thân và<br /> cánh của chúng bằng nhau. Với dầm có cánh rộng và mặt cắt chữ I,<br /> chiều dày thân nhỏ hơn chiều dày cánh.<br /> Trong nhiều trường hợp, những<br /> cọc ống sau khi đóng xuống<br /> được lấp đầy bê tông.<br /> Một số đặc điểm khái quát về<br /> cọc thép:<br /> - Chiều dài thông thường: 15 m<br /> ÷ 60 m<br /> - Tải trọng thông thường: 300<br /> kN÷1200 kN<br /> Có thể tham khảo kích thước cọc<br /> thép theo các Bảng:<br /> - Bảng 11.1a Tiết diện cọc chữ H<br /> thường được dùng ở Mỹ (Đơn vị SI)<br /> - Bảng 11.2a Một số tiết diện cọc<br /> ống (Đơn vị SI)<br /> <br /> NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH<br /> <br /> Hình 11.2 Cọc thép: (a) mối ghép<br /> bằng hàn của cọc chữ H; (b) mối ghép<br /> bằng hàn của cọc ống; (c) mối ghép<br /> bằng đinh tán và bu-lông của cọc chữ<br /> H; (d) gia cố mũi cọc ống phẳng; (e)<br /> gia cố mũi cọc ống hình nón<br /> NỀN MÓNG<br /> <br /> 6<br /> <br /> 3<br /> <br /> b) Cọc bê tông, bê tông cốt thép<br /> Được dùng tương đối phổ biến trong xây dựng.<br /> (a) cọc bê tông: thường được chế tạo tại hiện trường xây<br /> dựng. Dùng trong trường hợp tải trọng không lớn và không có<br /> lực ngang tác dụng. Thí dụ, cọc bê tông khoan nhồi.<br /> (b) cọc bê tông cốt thép: thường được chế tạo tại các nhà<br /> ố<br /> ế<br /> máy; có khả năng chịu uốn lớn. Dùng trong trường hợp tải<br /> trọng đứng và ngang lớn. Có thể hạ cọc này vào trong đất bằng<br /> các biện pháp cơ học (như hạ bằng búa xung lực hoặc búa<br /> rung).<br /> <br /> c) Cọc gỗ<br /> Các cọc gỗ là những thân cây có các cành và vỏ được đẽo gọt<br /> cẩn thận. Chiều dài tối đa của hầu hết các cọc gỗ là 10÷20 m.<br /> Để có đủ điều kiện làm việc như một cọc cây gỗ nên thẳng<br /> cọc,<br /> thẳng,<br /> vững chắc, và không có bất kỳ khuyết tật nào.<br /> <br /> NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH<br /> <br /> NỀN MÓNG<br /> <br /> 7<br /> <br /> - Cọc gỗ không thể chịu được ứng suất đóng cọc lớn; do vậy, khả năng chịu tải của<br /> cọc nói chung bị hạn chế. Ta có thể dùng mũi bịt bằng thép để không làm hư hại mũi<br /> cọc (đáy). Đỉnh cọc gỗ cũng có thể bị hư hại trong quá trình đóng cọc.<br /> - Việc phá hỏng các thớ gỗ gây ra do sự tác<br /> động của búa xung kích được gọi là chẻ thớ.<br /> Người ta bảo vệ đỉnh cọc bằng đai kim loại hay<br /> mũ.<br /> - Không nên ghép nối các cọc gỗ, đặc biệt khi<br /> chúng phải chịu tải trọng kéo hay tải trọng<br /> ngang. Tuy nhiên, nếu cần thiết, có thể ghép<br /> nối bằng cách dùng ống bao (xem Hình 11.5a)<br /> hay đai kẹp kim loại bằng bu lông (xem Hình<br /> 11.5b).<br /> - Cọc gỗ có thể tồn<br /> tại lâu dài nếu đất<br /> xung quanh bã<br /> h bão<br /> hòa nước. Không<br /> nên để cọc gỗ nhô<br /> lên khỏi mực nước<br /> ngầm để tránh mối<br /> mọt.<br /> <br /> NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH<br /> <br /> Hình 11.5 Mối ghép nối của cọc gỗ:<br /> (a) ống bao; (b) dùng đai kẹp kim loại<br /> và bu lông<br /> <br /> NỀN MÓNG<br /> <br /> 8<br /> <br /> 4<br /> <br /> d) Cọc hỗn hợp<br /> Những đoạn cọc phần trên và phần dưới của cọc hỗn hợp được làm từ các vật liệu<br /> khác nhau. Ví dụ, cọc hỗn hợp có thể được làm từ thép và bê tông hay gỗ và bê<br /> tông.<br /> - Các cọc thép-bê tông gồm có đoạn cọc phần dưới bằng thép và đoạn cọc phần trên<br /> bằng bê tông đổ tại chỗ. Loại cọc này được dùng khi yêu cầu chiều dài cọc cho khả<br /> năng chịu tải cần thiết lớn hơn khả năng chịu tải của cọc đơn thuần bằng bê tông đổ<br /> g ị<br /> g ị<br /> ọ<br /> g<br /> g<br /> tại chỗ.<br /> - Các cọc gỗ-bê tông thường bao gồm đoạn<br /> cọc phần dưới bằng gỗ nằm dưới mực nước<br /> không đổi và đoạn cọc phần trên bằng bê tông.<br /> Trong mọi trường hợp, việc tạo mối ghép hoàn<br /> chỉnh giữa hai vật liệu khác nhau là khó khăn,<br /> do đó, cọc hỗn hợp không được sử dụng rộng<br /> rãi.<br /> <br /> NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH<br /> <br /> 3.<br /> <br /> NỀN MÓNG<br /> <br /> 9<br /> <br /> PL theo phương pháp chế tạo cọc<br /> <br /> a) Cọc đúc sẵn:<br /> Liên quan tới ba vấn đề: Chế tạo cọc - Vận chuyển cọc - Đưa cọc vào trong đất.<br /> Cọc được gia cố bằng cách dùng cốt thép thông thường, và có mặt cắt ngang hình<br /> vuông hay hình tám cạnh. (Xem Hình 11.3.) Việc gia cố bằng cốt thép cho phép cọc<br /> chống lại mômen uốn xuất hiện trong khi nâng và vận chuyển cọc, tải trọng thẳng<br /> đứng và mômen uốn gây ra bởi tải trọng ngang.<br /> Cọc được đú đ t chiều dài mong muốn và đ<br /> C đ<br /> đúc đạt hiề<br /> ố à được xử lý t ớ<br /> ử trước<br /> khi vận chuyển đến công trường.<br /> Một số đặc điểm khái quát về cọc bê tông như sau:<br /> - Chiều dài thông thường: 10 m÷15 m<br /> - Tải trọng thông thường: 300 kN÷3000 kN<br /> <br /> Hình 11.3 Cọc đúc sẵn với cốt<br /> thép thông thường<br /> NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH<br /> <br /> NỀN MÓNG<br /> <br /> 10<br /> <br /> 5<br /> <br />