Bài giảng Nền và móng - Chương 3: Móng cọc

3.1. KHÁI NIỆM VỀ MÓNG CỌC

Đài cọc

Chương 3: MÓNG CỌC

Hệ cọc

Nền của móng cọc

- Móng cọc: Móng sâu - Đài cọc - Hệ cọc

3.2. PHÂN LOẠI MÓNG CỌC

3.2.1. Theo vật liệu cọc 3.2.1. Theo vật liệu cọc

3.2. PHÂN LOẠI MÓNG CỌC

3.2.1. Theo vật liệu cọc 3.2.1. Theo vật liệu cọc

3.2. PHÂN LOẠI MÓNG CỌC

3.2.1. Theo vật liệu cọc 3.2.1. Theo vật liệu cọc

3.2. PHÂN LOẠI MÓNG CỌC

3.2.1. Theo vật liệu cọc 3.2.1. Theo vật liệu cọc

3.2. PHÂN LOẠI MÓNG CỌC

3.2.1. Theo vật liệu cọc 3.2.2. Theo khả năng chịu tải

3.3. CẤU TẠO CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP

3.2. PHÂN LOẠI MÓNG CỌC

Móc cẩu, φ16

Cốt thép đai

1000 φ6 a100

φ20,1m

150

1-1,5D

Cốt thép dọc

1000 φ6 a100

3.2.3. Theo chiều sâu đặt đài

3.3. CẤU TẠO CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP

Ø18

Ø6

3 löôùi theùp haøn Ø6a50 loaïi B

2Ø18

Đoạn đầu cọc

1 löôùi theùp haøn Ø6a50

loaïi A

Baûn theùp ñaàu coïc

1Ø20

2Ø18

Ø6a100

12Ø 6a50

12Ø 6a200

11Ø 6a100

12Ø 6a50

TL : 1/20

CHI TIEÁT COÏC BEÂTOÂNG CBT1

Mũi thép

Mối hàn

Hộp nối cọc

Ø6

3 löôùi theùp haøn Ø6a50 loaïi B

Ø18

2Ø18

3 löôùi theùp haøn Ø6a50 loaïi B

1 löôùi theùp haøn Ø6a50

1 löôùi theùp haøn Ø6A50

loaïi A

Baûn theùp ñaàu coïc

NỐI CỌC

Baûn theùp ñaàu coïc

1Ø20

2Ø18

A-A

11Ø 6a100

14Ø 6a50

13Ø 6a200

12Ø 6a100

14Ø 6a50

TL : 1/20

CHI TIEÁT COÏC BEÂTOÂNG CBT2

Hình 3.6 Cấu tạo chi tiết cọc và nối cọc

3.3. CẤU TẠO CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP

3.4. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MÓNG CỌC

230x130x10

3Ø20

=8mm

250x250x8

334x180x8

3Ø20

0 8 1

350x350x8

8x350x180

THEÙP HOÄP ÑAÀU COÏC TL : 1/10

3 - 3

CHI TIEÁT BAÛN THEÙP ÑAÀU COÏC (CHIEÀU CAO ÑÖÔØNG HAØN h=10mm) TYÛ LEÄ 1/10

200x200x12

COÏC CBT-2

300x300x10

COÏC CBT-1

8 5

Löôùi theùp φ6

0 5

350x350x8

LÖÔÙI THEÙP ÑAÀU COÏC TL : 1/10

4 - 4

3.4.1. Dữ liệu tính toán

CHI TIEÁT B NOÁI COÏC CBT-1 & CBT-2

TL :1/10

TYÛ LEÄ :1/10

HAØN CHUÏM ÑAÀU

4Ø18

Ø20

MC 2-2

TL: 1/10

CHI TIEÁT MUÕI COÏC

TL: 1/10

- Số liệu tải trọng (tính toán) - Địa chất công trình - Chọn vật liệu làm móng: mác BT, cường độ thép, tiết diện và chiều dài cọc, đoạn neo ngàm trong đài cọc (đoạn ngàm + đập đầu cọc ≈ 0,5 – 0,6m); chọn cốt thép dọc trong cọc: Φ và Ra

3.4. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MÓNG CỌC

3.4.2. Kiểm tra móng cọc làm việc đài thấp 3.4.3. Xác định sức chịu tải của cọc - Theo vật liệu làm cọc

≥

−

p FS

 γ 

  

Ep ≥ H

Kp = tan2 (450 + ϕ/2) Ka = tan2 (450 - ϕ/2) FS = 3 (áp lực sau đài chưa đạt trạng thái bị động) γ : dung trọng của đất từ đáy đài đến mặt đất b : cạnh của đáy đài theo phương vuông góc với H

3.4. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MÓNG CỌC

3.4.3. Xác định sức chịu tải của cọc 3.4.3. Xác định sức chịu tải của cọc - Theo vật liệu làm cọc - Theo vật liệu làm cọc

3.4. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MÓNG CỌC

Q a

3.4.3. Xác định sức chịu tải của cọc 3.4.3. Xác định sức chịu tải của cọc - Theo điều kiện đất nền - Theo điều kiện đất nền + Theo chỉ tiêu cơ học + Theo chỉ tiêu cơ học

Q s FS

p FS

fA s FS

qA p FS

fA s

qA p

Q a

Q u FS

QQ + FS

+ FS

(cid:1) Thành phần chịu tải do ma sát xung quanh cọc Qs fs = ca + σh’ tanϕa = ca + Ks σv’ tanϕa

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 FS : hệ số an toàn chung, chọn 2 ÷ 3

ca , ϕa = c, ϕ : cọc đóng, ép bêtông cốt thép ca , ϕa = 0,7[c, ϕ] : cọc thép Ks = K0 = 1 - sinϕ (đất) fs = c + (1 - sinϕ) σv’ tanϕ (cid:1) Thành phần sức chịu mũi của đất dưới mũi cọc Qp qp = c Nc + σ’v Nq + γ d Nγ Nc , Nq , Nγ : hệ số sức chịu tải, xác định theo Terzaghi.

3.4. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MÓNG CỌC

3.4.3. Xác định sức chịu tải của cọc - Theo điều kiện đất nền + Theo chỉ tiêu vật lý (205-1998) Qtc = mR qp Ap + u ΣΣΣΣ mf fsi li

a =

Q tc k

k =1,4 ÷ 1,75

mR , mf : hệ số điều kiện làm việc của đất ở mũi cọc và bên hông cọc, tra bảng qp : sức chịu tải đơn vị diện tích của đất dưới mũi cọc, tra bảng fsi : lực ma sát đơn vị giữa đất và cọc, tra bảng

3.4. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MÓNG CỌC

3.4.3. Xác định sức chịu tải của cọc + Theo thí nghiệm CPT

3.4.3. Xác định sức chịu tải của cọc + Theo thí nghiệm SPT (TCXD 195)

Qu = qp Ap + fs As

qp: cường độ chịu mũi cực hạn của đất ở mũi cọc được xác định

N : Số SPT

: Số SPT trung bình trong khoảng 1d dưới mũi cọc và 4d trên mũi >50 thì trong công

> 60, khi tính toán lấy = 60; nếu

q = p

qk c c

cọc. Nếu thức lấy = 50.

sức kháng 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

q ci α i

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

3.4. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MÓNG CỌC

3.4.3. Xác định sức chịu tải của cọc 3.4.4. Xác định số lượng cọc và bố trí cọc

= β

=> Chọn Pc = min (Pvl ; Pđn) β = 1,2 ÷ 1,6

∑ P c

=> Sức chịu tải của cọc cuối cùng sẽ lấy theo kết quả thí nghiệm nén tĩnh hiện trường. => bố trí cọc khoảng (3 ÷ 6)d, cấu tạo đài có mép đài cách mép cọc ngoài ≥ 100 ÷ 150mm; d/2 – d/3.

3.4. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MÓNG CỌC

max

3.4.5. Kiểm tra khả năng chịu tải của cọc 3.4.5. Kiểm tra khả năng chịu tải của cọc

max min

N n

M x x ∑

- Kiểm tra sức chịu tải của cọc làm việc trong nhóm:

(

x y ,

)

∑

N n

M y y ∑ M x M y + y ∑

(

−

arctg

d s

  

  

n ( + n n

n 90

 1 = −  η θ 

  

Hệ số nhóm η:

Ox, Oy: các trục quán tính chính trung tâm của tiết diện các đầu cọc xi, yi: toạ độ trọng tâm tiết diện cọc i N, Mx, My: tải trọng tác dụng tại trọng tâm của tiết diện các đầu cọc (có kể tải trọng trên đài)

n1 : số hàng cọc. n2 : số cọc trong 1 hàng. d : đường kính hoặc cạnh cọc. s : khoảng cách giữa các cọc Pnh = ηηηη nc Pc > Ntt + Qđ Pmax ≤ Pc (Qa) Pmin ≤ Pn Pmin ≥ 0

3.4. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MÓNG CỌC

3.4.6. Kiểm tra ứng suất dưới mũi cọc 3.4.6. Kiểm tra ứng suất dưới mũi cọc

Giới hạn móng khối quy ước

Fqu = Lqu Bqu = [(L - 2x) + 2 lc tanα] [(B - 2y) + 2 lc tanα]

3.4. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MÓNG CỌC

3.4.6. Kiểm tra ứng suất dưới mũi cọc 3.4.7. Kiểm tra độ lún của móng cọc

3.4. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MÓNG CỌC

3.4.8. Kiểm tra xuyên thủng đài cọc 3.4.9. Xác định cốt thép cho đài cọc

≈

F a

9,0

g γ

R a

h 0

g hR a 0

- Tính moment: dầm conxôn, ngàm tại mép cột, lực tác dụng lên dầm là phản lực đầu cọc. Pxt ≤ Pcx Pxt = Σ phản lực của những cọc nằm ngoài tháp xuyên ở phía nguy hiểm nhất Pcx = 0,75 Rk Stháp xuyên

3.5. MỘT SỐ VẤN ĐỀ THI CÔNG CỌC

3.5.1. Thiết bị đóng cọc

Búa đóng cọc hiện nay chia làm hai loại chính: Búa rung và búa đóng lực xung kích

3.5.2. Chọn búa đóng cọc - Loại búa đóng cọc phụ thuộc vào sức chịu tải cực hạn và độ chối thiết kế. Độ chối hợp lý e=3.8mm÷8mm tương ứng với (263÷125 nhát búa/1m). Một vài tiêu chuẩn còn cho độ chối khoảng 2mm (480 nhát búa/1m). - Năng lượng hữu hiệu của búa nên chọn là: • Búa rung: Thiết bị này phù hợp với cọc thép chữ H, cọc cừ thép và cọc ống, trong đất rời, còn đối với các đất dính ở trạng thái cứng không phù hợp với thiết bị này. (r.Ebúa) = 3.Pu (e+2.54mm) r: là phần trăm hữu ích mà đầu cọc nhận được.

• Búa đóng lực xung kích (cid:2) Búa rơi (cid:2) Búa hơi (cid:2) Búa diesel (cid:2) Búa thủy lực

3.5. MỘT SỐ VẤN ĐỀ THI CÔNG CỌC

Ví dụ: Chọn loại búa đóng cọc cần thiết để hạ cọc có sức chịu tải cực hạn là 1840KN. Cho r=75%. - Muốn đạt độ chối e=8mm, thì năng lượng búa là:

3.5.3. Chọn thiết bị ép cọc - Để ép cọc đến độ sâu thiết kế, lực ép phải thắng được sức chịu tải cực hạn của cọc, nghĩa là Pép cọc ≥ Pu (thường chọn 1.5 lần), Pu là sức chịu tải cực hạn tính theo đất nền. (r.Ebúa) = 3.Pu(e+2.54mm) (r.Ebúa) = 3x1840(8mm+2.54mm) = 58.181 kNmm Ebúa = 58/0.75= 77kNm - Muốn đạt độ chối e=3.8mm, thì năng lượng búa là:

(r.Ebúa) = 3x1840(3.8mm+2.54mm) = 35.000 kNmm Ebúa = 35/0.75= 47kNm - Đối với cọc trong đất sét, Pép cọc có thể nhỏ hơn vì quá trình ép làm xáo trộn và làm giảm sức chịu tải của đất sét (relaxation), tuy nhiên sau một khoảng thời gian nào đó, cọc sẽ phục hồi lại được sức chịu tải (setup). - Đối với cọc trong đất cát Pép cọc phải lớn hơn nhiều so với giá trị Pu dự báo. Như vậy, búa phù hợp là loại búa có năng lượng trong khoảng 47÷77kNm, và thường chiều cao rơi của búa H = 1.0m ÷ 2.5m. - Từ Q = E/H, nên búa được chọn có trọng lượng khoảng Q = 4T.