intTypePromotion=1

Giáo trình Nền móng: Phần 2

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:124

0
11
lượt xem
1
download

Giáo trình Nền móng: Phần 2

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Nền móng: Phần 2 được nối tiếp phần 1 thông tin đến các bạn với những nội dung thiết kế móng cọc; khái niệm và phân loại móng cọc; nguyên tắc cơ bản thiết kế móng cọc; nguyên tắc cơ bản khảo sát địa chất; trình tự thiết kế móng cọc; thiết kế móng cọc đài thấp; xác định tổ hợp tải trọng cho nội lực nguy hiểm nhất xuống móng; tính toán và kiểm tra lún; gia cố nền đất yếu

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Nền móng: Phần 2

  1. Giáo trình nền móng Chương 3: Thiết kế móng cọc Chương 3 THIẾT KẾ MÓNG CỌC 3.1 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI MÓNG CỌC 3.1.1 Phân loại móng cọc - Khi điều kiện nền đất yếu, tải trọng của công trình lớn, phương án móng nông không đáp ứng yêu cầu tải trọng. 3.1.1.1 Phân loại theo phương pháp hạ cọc xuống đất - Cọc bê tông cốt thép đúc sẵn và cọc thép, khi hạ không đào đất mà dùng búa đóng, máy rung, máy rung ép hay máy ép, kể cả cọc ống vỏ bê tông cốt thép đường kính đến 0,8 m hạ bằng máy rung mà không đào moi đất hoặc có moi đất một phần nhưng không nhồi bê tông vào lòng cọc. - Cọc ống bê tông cốt thép hạ bằng máy rung kết hợp đào moi đất, dùng vữa bê tông nhồi một phần hoặc toàn bộ lòng cọc; - Cọc đóng (ép) nhồi bê tông cốt thép, được thi công bằng cách ép cưỡng bức đất nền (lèn đất) để tạo lỗ rồi đổ bê tông vào; - Cọc khoan (đào) nhồi bê tông cốt thép được thi công bằng cách đổ bê tông hoặc hạ cọc bê tông cốt thép xuống hố khoan (đào) sẵn; - Cọc vít, cấu tạo từ mũi cọc dạng vít bằng thép và thân cọc là ống thép có tiết diện ngang nhỏ hơn nhiều so với mũi, hạ cọc bằng cách vừa xoay vừa ấn. 3.1.1.2 Phân loại theo điều kiện tương tác với nền P Maët ñaát töï nhieân Qs P=Qs + Qp Qp Hình 3.1: Phân loại móng cọc theo đặc điểm chịu lực Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 81
  2. Giáo trình nền móng Chương 3: Thiết kế móng cọc Tùy theo điều kiện tương tác với đất nền mà phân loại cọc thành: a) Cọc chống: - Nếu Qp >> Qs, nghĩa là sức chịu tải tại mũi lớn hơn rất nhiều so với sức chịu tải ma sát hông. - Cọc chống bao gồm tất cả các loại cọc tựa vào nền đá, riêng đối với cọc đóng, kể cả cọc đóng vào nền đất ít bị nén. - Khi tính sức chịu tải của cọc chống theo đất nền, có thể không cần xét tới sức kháng của đất (trừ ma sát âm) trên thân cọc. b) Cọc treo (cọc ma sát): - Nếu Qp
  3. Giáo trình nền móng Chương 3: Thiết kế móng cọc φ 2Q0tt hmin = 0, 7tg(450 - ) (3.1) 2 γBm Trong đó: + : Dung trọng của đất trên đáy móng; + : Góc nội ma sát của đất trên đáy móng; + Bm: Bề rộng móng; + Qtt0: Lực cắt truyền xuống móng. b) Móng cọc đài cao - Thường áp dụng cho công trình cầu, đài móng thường nằm trên mặt đất. - Do vậy, để giải quyết lực ngang do công trình truyền xuống thường bố trí các cọc xiên. 3.1.2 Các dạng bố trí móng cọc Móng cọc được thiết kế, phụ thuộc vào tải trọng tác dụng dưới dạng: - Cọc đơn dưới cột hoặc trụ độc lập; - Băng cọc dưới tường hay nhà công trình chịu tải trọng phân bố dọc theo chiều dài tường, cọc được bố trí thành một, hai hay nhiều hàng; - Nhóm cọc nằm dưới chân cột, trên mặt bằng bố trí thành hình vuông, hình chữ nhật, hình thang hay một hình dạng khác; - Đám cọc phân bố dưới toàn bộ công trình nặng được kết nối bằng bè liền khối, đáy bè tựa trên đất; - Móng cọc - bè. - Đài cọc dạng băng, đài cọc dạng cốc và đài cọc dạng tấm được sử dụng, phụ thuộc vào kết cấu của công trình. Đài cọc dạng băng, theo nguyên tắc, được sử dụng cho công trình có tường chịu lực, hoặc hàng cột chịu lực. 3.1.3 Các yêu cầu về mặt cấu tạo móng cọc 3.1.3.1 Liên kết cọc vào đài Liên kết cọc với đài cọc có thể là tựa tự do hoặc là liên kết cứng: - Liên kết tựa tự do của đài lên đầu cọc trong tính toán được quy ước như liên kết khớp và trong trường hợp đài cọc toàn khối, cấu tạo bằng cách ngàm đầu cọc vào đài một đoạn từ 5 cm đến10 cm. - Liên kết cứng giữa đài cọc với cọc được thiết kế trong trường hợp khi: Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 83
  4. Giáo trình nền móng Chương 3: Thiết kế móng cọc + Cọc nằm trong đất yếu (như trong cát rời, trong đất dính trạng thái chảy, trong bùn, than bùn) + Tại chỗ liên kết tải trọng nén truyền lên cọc đặt lệch tâm ngoài phạm vi lõi tiết diện cọc. + Trong trường hợp có tải trọng ngang tác dụng, nếu dùng liên kết tựa tự do, trị số chuyển vị lớn hơn trị số giới hạn đối với nhà hoặc công trình cần thiết kế. + Trong móng có cọc xiên hoặc cọc tổ hợp nối từng đoạn thẳng đứng. + Cọc làm việc chịu kéo. 3.1.3.2 Khoảng cách giữa 2 tim cọc - Khoảng cách giữa tim các cọc treo đóng không mở rộng mũi tại mặt phẳng mũi cọc không được bé hơn 3d (trong đó d là đường kính cọc tròn hay cạnh cọc vuông hoặc cạnh dài của cọc có mặt cắt chữ nhật). Đối với cọc chống khoảng cách này tối thiểu là 1,5d. - Khoảng tĩnh không giữa thân cọc khoan nhồi, cọc đóng (ép) nhồi và cọc ống cũng như giữa thành hố khoan của các cọc trụ tối thiểu bằng 1m. - Khoảng tĩnh không giữa các phần mở rộng mũi khi thi công trong đất dính trạng thái cứng và nửa cứng lấy bằng 0,5 m , trong các loại đất khác (trừ đá)... lấy bằng 1,0 m. - Khoảng cách giữa các cọc xiên hoặc giữa cọc xiên với cọc đứng tại đáy đài phải lấy dựa vào đặc điểm cấu tạo móng và đảm bảo được tính tin cậy khi hạ cọc xuống đất cũng như bố trí cốt thép và đổ bê tông đài cọc. 3.1.3.3Quy định hệ giằng - Đối với móng một cọc dưới cột hoặc trụ cần có giằng theo hai phương, đối với móng cọc bố trí thành một hàng cần bố trí giằng theo hướng vuông góc với hàng cọc đó. - Trường hợp nhà có tầng hầm, do yêu cầu cấu tạo hoặc yêu cầu chịu lực phải thiết kế bản sàn tầng hầm có chiều dày lớn, có thể không cần bố trí giằng móng nữa. 3.2 NGUYÊN TẮC CƠ BẢN THIẾT KẾ MÓNG CỌC 3.2.1 Cơ sở thiết kế móng cọc - Các kết quả khảo sát công trình xây dựng; - Tài liệu về động đất tại khu vực xây dựng; Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 84
  5. Giáo trình nền móng Chương 3: Thiết kế móng cọc - Các số liệu đặc trưng về chức năng, cấu trúc công nghệ đặc biệt của công trình và các điều kiện sử dụng công trình; - Tải trọng tác dụng lên móng; - Hiện trạng các công trình có sẵn và ảnh hưởng của việc xây dựng mới đến chúng; - Các yêu cầu sinh thái; - So sánh kinh tế - kỹ thuật các phương án thiết kế khả thi. 3.2.2 Các lưu ý khi tính toán thiết kế - Trong đồ án thiết kế phải xem xét, đáp ứng cho công trình an toàn, ổn định lâu dài và hiệu quả kinh tế trong cả giai đoạn thi công và sử dụng công trình. - Trong đồ án thiết kế cần xét đến điều kiện xây dựng địa phương, cũng như kinh nghiệm thiết kế, xây dựng và sử dụng công trình trong những điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn và điều kiện sinh thái tương tự. - Việc thực hiện công tác khảo sát công trình không những để cung cấp cho công tác nghiên cứu các điều kiện địa chất công trình của công trình xây dựng mới mà còn cung cấp các số liệu để kiểm tra ảnh hưởng của việc xây dựng móng cọc đến các công trình xung quanh và cũng để thiết kế gia cường nền và móng cho các công trình hiện có, nếu cần thiết. - Không cho phép thiết kế móng cọc khi chưa có đầy đủ cơ sở dữ liệu cần thiết về địa chất công trình. - Khi thi công cọc gần các công trình có sẵn cần phải đánh giá ảnh hưởng của tác động đến kết cấu của các công trình này và các máy móc thiết bị đặt bên trong. Trong những trường hợp cần thiết, với kinh nghiệm thi công cọc, có thể phải dự định trước việc đo các thông số dao động của nền đất, của các công trình kể cả công trình ngầm đã có. 3.3 NGUYÊN TẮC CƠ BẢN KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT - Công tác khảo sát công trình cần bao gồm các thông tin về địa hình, địa mạo, động đất cũng như các số liệu cần thiết để chọn loại móng, xác định loại cọc và kích thước cọc, tải trọng tính toán cho phép tác dụng lên cọc và tính toán theo các trạng thái giới hạn và dự báo những biến đổi có thể (trong quá trình xây dựng và sử dụng công trình) của các điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 85
  6. Giáo trình nền móng Chương 3: Thiết kế móng cọc văn và sinh thái của công trường xây dựng cũng như loại và khối lượng các biện pháp kỹ thuật để chế ngự chúng. 3.3.1 Nội dung khoan khảo sát địa chất - Khoan lấy mẫu và mô tả đất; - Nghiên cứu các tính chất cơ lý của đất và của nước dưới đất trong phòng thí nghiệm; - Thí nghiệm xuyên đất: xuyên tĩnh (CPT) và xuyên tiêu chuẩn (SPT); - Thí nghiệm nén ngang đất; - Thí nghiệm tấm nén (bằng tải trọng tĩnh); - Thí nghiệm thử cọc ngoài hiện trường; - Các thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của công tác thi công móng cọc đến môi trường xung quanh, trong đó có các công trình lân cận (theo đề xuất chuyên môn của đơn vị thiết kế). 3.3.2 Vị trí khảo sát địa chất - Các vị trí khảo sát địa chất công trình (hố khoan, hố xuyên, vị trí thí nghiệm đất) cần bố trí sao cho chúng nằm trong khuôn viên công trình thiết kế xây dựng hoặc là trong những điều kiện nền đất như nhau, không xa công trình quá 5 m, còn trong trường hợp sử dụng các cọc làm kết cấu bảo vệ hố đào thì không quá 2 m từ trục của chúng. 3.3.3 Chiều sâu khảo sát địa chất - Chiều sâu khảo sát, theo nguyên tắc, phải lớn hơn chiều sâu nén lún của nền. Thông thường chiều sâu các hố khảo sát không được nhỏ hơn 5 m kể từ mũi cọc thiết kế trong trường hợp bố trí cọc thành hàng và nhóm cọc chịu tải trọng dưới 3MN; không được nhỏ hơn 10m trong trường hợp bố trí cọc thành bãi kích thước đến (10mx10m) và nhóm cọc chịu tải trọng lớn hơn 3MN. Trong trường hợp bãi cọc rộng hơn (10mx10m) và trường hợp dùng móng cọc - bè hỗn hợp chiều sâu các hố khảo sát cần phải lớn hơn chiều sâu cọc một khoảng không nhỏ hơn chiều dày tầng nén lún và không nhỏ hơn một nửa chiều rộng bãi cọc hay đài dạng tấm và không nhỏ hơn 15m. - Khi trong nền có mặt các lớp đất với những tính chất đặc biệt (đất lún sụt, đất trương nở, đất dính yếu, đất hữu cơ, đất cát rời xốp và đất nhân tạo) các hố Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 86
  7. Giáo trình nền móng Chương 3: Thiết kế móng cọc khảo sát phải xuyên qua những lớp đất này, vào sâu trong các tầng đất tốt phía dưới và xác định các đặc trưng của chúng. - Khi khảo sát cho móng cọc cần xác định các đặc trưng vật lý, cường độ và biến dạng cần thiết để tính toán thiết kế móng cọc theo các trạng thái giới hạn. - Số lần xác định các đặc trưng đất cho mỗi yếu tố địa chất công trình cần phải đủ để phân tích thống kê. - Khi khảo sát địa chất công trình để thiết kế móng cọc gia cường cho nhà và công trình cải tạo xây dựng lại, cần bổ sung công tác khảo sát nền móng và đo đạc chuyển vị của công trình. Ngoài ra, cần phải lập tương quan giữa số liệu khảo sát mới với hồ sơ lưu trữ (nếu có) để có nhận xét về sự thay đổi các điều kiện địa chất công trình và địa chất thủy văn do việc xây dựng và sử dụng công trình gây nên. 3.3.4 Khối lượng khảo sát địa chất, thủy văn - Để xác định khối lượng khảo sát cho móng cọc người ta phân biệt ba loại mức độ phức tạp của điều kiện đất nền, phụ thuộc vào tính đồng nhất, thế nằm và tính chất của đất. + Loại một: nền là một lớp đồng nhất hoặc nền cấu tạo từ nhiều lớp gần như song song với nhau hoặc nghiêng không đáng kể (độ nghiêng không vượt quá 0,05), trong phạm vi mỗi lớp tính chất đất đồng nhất. + Loại hai: là nền một lớp hoặc nền gồm nhiều lớp, ranh giới giữa các lớp không thật đều đặn (độ nghiêng của các lớp không quá 0,1), trong phạm vi mỗi lớp tính chất đất không được đồng nhất. + Loại ba: nền gồm nhiều lớp không đồng nhất theo tính chất, ranh giới giữa các lớp không ổn định (độ nghiêng vượt quá 0,1), các lớp riêng biệt có thể bị vát nhọn. - Việc đánh giá mức độ phức tạp của điều kiện nền đất khu vực xây dựng được thực hiện trên cơ sở tư liệu địa chất công trình. - Việc xác định loại và khối lượng khảo sát cho móng cọc, phụ thuộc vào tầm quan trọng của công trình và mức độ phức tạp của điều kiện nền đất. Kiến nghị chung về khối lượng khảo sát cho trong Bảng 3.1. Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 87
  8. Giáo trình nền móng Chương 3: Thiết kế móng cọc - Không phải lúc nào cũng cần đủ các chủng loại khảo sát như đã cho trong Bảng này, khối lượng khảo sát cụ thể do Tư vấn thiết kế đề xuất trên cơ sở đảm bảo cung cấp đầy đủ dữ liệu cần thiết để thiết kế móng cọc. Bảng 3.1:Khối lượng khảo sát cho các loại nhà và công trình Mức độ phức tạp của điều kiện nền đất Loại khảo sát Loại 1 Loại 2 Loại 3 Nhà và công trình thuộc tầm quan trọng cấp III Khoan lấy Khoảng cách giữa Khoảng cách giữa Khoảng cách giữa mẫu và thí các hố khoan các hố khoan không các hố khoan không nghiệm không lớn hơn 70 lớn hơn 50 m, lớn hơn 30 m, nhưng xuyên tiêu m, nhưng không ít nhưng không ít hơn không ít hơn 3 hố chuẩn hơn 1 hố cho mỗi 2 hố cho mỗi công cho mỗi công trình công trình trình Thí nghiệm Không ít hơn 6 thí nghiệm cho mỗi chỉ tiêu trong phạm vi một trong phòng yếu tố địa chất công trình Thí nghiệm Khoảng cách giữa Khoảng cách giữa Khoảng cách giữa xuyên tĩnh các điểm xuyên các điểm xuyên các điểm xuyên không lớn hơn 35 không lớn hơn 25 không lớn hơn 15 m, m, nhưng không ít m, nhưng không ít nhưng không ít hơn hơn 2 điểm cho hơn 3 điểm cho mỗi 6 điểm cho mỗi công mỗi công trình công trình trình Nhà và công trình thuộc tầm quan trọng cấp II Khoan lấy Khoảng cách giữa Khoảng cách giữa Khoảng cách giữa mẫu và thí các hố khoan các hố khoan không các hố khoan không nghiệm không lớn hơn 50 lớn hơn 40 m, lớn hơn 30 m, nhưng xuyên tiêu m, nhưng không ít nhưng không ít hơn không ít hơn 4 hố chuẩn hơn 2 hố cho mỗi 3 hố cho mỗi công cho mỗi công trình công trình trình Thí nghiệm Không ít hơn 6 thí nghiệm cho mỗi chỉ tiêu trong phạm vi một trong phòng yếu tố địa chất công trình Thí nghiệm Khoảng cách giữa Khoảng cách giữa Khoảng cách giữa xuyên tĩnh các điểm xuyên các điểm xuyên các điểm xuyên Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 88
  9. Giáo trình nền móng Chương 3: Thiết kế móng cọc không lớn hơn 25 không lớn hơn 20 không lớn hơn 15 m, m, nhưng không ít m, nhưng không ít nhưng không ít hơn hơn 6 điểm cho hơn 7 điểm cho mỗi 10 điểm cho mỗi mỗi công trình công trình công trình Nén ngang - Không ít hơn 6 thí nghiệm cho mỗi chỉ tiêu trong phạm vi một yếu tố địa chất công trình TN cọc ở Số lượng cọc thử do tư vấn thiết kế quy định. Riêng thí nghiệm hiện trường thử tải tĩnh khoảng 1 % tổng số cọc, nhưng không ít hơn 2 cọc cho mỗi công trình, khi có đủ cơ sở chuyên môn cho phép tiến hành thử một cọc tại vị trí có điều kiện bất lợi nhất. Nên kết hợp thí nghiệm thử tải tĩnh với thí nghiệm đo biến dạng cọc. Nhà và công trình thuộc tầm quan trọng cấp I Khoan lấy Khoảng cách giữa Khoảng cách giữa các Khoảng cách giữa các mẫu và thí các hố khoan hố khoan không lớn hố khoan không lớn nghiệm không lớn hơn 40 hơn 30 m, nhưng hơn 20 m, nhưng xuyên tiêu m, nhưng không ít không ít hơn 4 hố cho không ít hơn 5 hố cho chuẩn hơn 3 hố cho mỗi mỗi công trình mỗi công trình công trình Thí nghiệm Không ít hơn 6 thí nghiệm cho mỗi chỉ tiêu trong phạm vi một trong phòng yếu tố địa chất công trình Thí nghiệm Khoảng cách giữa Khoảng cách giữa các Khoảng cách giữa các xuyên tĩnh các điểm xuyên điểm xuyên không lớn điểm xuyên không lớn không lớn hơn 25 hơn 15 m, nhưng hơn 10 m, nhưng m, nhưng không ít không ít hơn 8 điểm không ít hơn 10 điểm hơn 6 điểm cho cho mỗi công trình cho mỗi công trình mỗi công trình Thí nghiệm Không ít hơn 6 thí nghiệm cho mỗi chỉ tiêu trong phạm vi một nén ngang yếu tố địa chất công trình Thí nghiệm Không ít hơn 2 thí nghiệm cho mỗi yếu tố địa chất công trình khi tấm nén các kết quả không chênh lệch quá 30 % so với trị trung bình Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 89
  10. Giáo trình nền móng Chương 3: Thiết kế móng cọc TN cọc ở Số lượng cọc thử do tư vấn thiết kế quy định. Riêng thí nghiệm hiện trường thử tải tĩnh khoảng 1 % tổng số cọc, nhưng không ít hơn 2 cọc cho mỗi công trình. Nên kết hợp thí nghiệm thử tải tĩnh với thí nghiệm đo biến dạng cọc. 3.4 TRÌNH TỰ THIẾT KẾ MÓNG CỌC 1. Đánh giá điều kiện địa chất công trình, điều kiện thủy văn; 2. Xác định tổ hợp tải trọng cho nội lực nguy hiểm nhất xuống móng 3. Chọn độ sâu đặt đáy đài; 4. Chọn loại cọc, vật liệu cọc, kích thước tiết diện, chiều sâu hạ cọc và phương pháp thi công; 5. Xác định sức chịu tải của cọc; 6. Xác định số lượng cọc trong móng và bố trí cọc; 7. Kiểm tra lực truyền xuống cọc; 8. Tính toán nền theo trạng thái giới hạn thứ hai; 9. Tính độ bền và cấu tạo đài móng; 10. Viết thuyết minh và thể hiện bản vẽ. 3.5 THIẾT KẾ MÓNG CỌC ĐÀI THẤP 3.5.1 Xác định tải trọng xuống móng - Dựa theo tiêu chuẩn tải trọng và tác động TCVN 2737: 1995, tiêu chuẩn thiết kế công trình chịu động đất TCVN 9386:2012, đặc điểm kết cấu của công trình để xác định tải trọng xuống móng. - Tải trọng xuống móng có thể tại cao trình mặt đất tự nhiên hoặc đỉnh móng. Khi xác định tải trọng xuống móng cần xác định tổ hợp tải trọng cho nội lực tính toán nguy hiểm nhất xuống như sau:  N max tt  N tttu  N tttu  tt  tt  tt M tu hoặc M max hoặc M tu (3.2)  tt  tt  tt Q tu Q tu Q max - Tiêu chuẩn chia ra thành 2 loại tải trọng: + Tải trọng tiêu chuẩn: Dùng để tính toán và kiểm tra theo TTGH II. + Tải trọng tính toán: Dùng để tính toán và kiểm tra theo TTGH I. Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 90
  11. Giáo trình nền móng Chương 3: Thiết kế móng cọc  N 0tt  N 0tc  tt  tc M 0 = n M 0 (3.3)  tt  tc Q 0 Q 0 với n = 1,15 là hệ số vượt tải trung bình. 3.5.2 Đánh giá điều kiện địa hình, địa chất và thủy văn 3.5.2.1 Điều kiện địa hình - Điều kiện địa hình hiện trạng nơi xây dựng theo tỷ lệ 1/500 cần làm rõ: Trước khi san lấp và sau khi san lấp; - Các đường ống ngầm, thiết bị, …đi ngang qua công trình. 3.5.2.2 Tổng hợp số liệu khảo sát địa chất, thủy văn phục vụ thiết kế Căn cứ vào “Báo cáo kết quả khảo sát địa chất công trình” người thiết kế tổng hợp các số liệu cần thiết phục vụ tính toán thiết kế nền móng: - Các thông số thí nghiệm hiện trường: + Thí nghiệm xuyên: xuyên tĩnh (CPT) và xuyên tiêu chuẩn (SPT); + Thí nghiệm hiện trường (nếu có): Thí nghiệm nén tĩnh dọc trục, thí nghiệm bàn nén tại hiện trường, thí nghiệm nén ngang. - Các thông số thí nghiệm trong phòng: + Các chỉ tiêu vật lý: Các loại dung trọng , tỷ trọng , độ ẩm W, giới hạn chảy Wl, giới hạn dẻo Wp, độ bão hòa, độ rỗng, hệ số rỗng và các thông số để đánh giá trạng thái của đất như: độ chặt tương đối D, độ sệt Il, chỉ số dẻo Ip. + Các chỉ tiêu cường độ: Góc nội ma sát , lực dính c; + Các chỉ tiêu biến dạng: Mô đun tổng biến dạng E0, hệ số nén lún a, hệ số nén lún tương đối a0, các biểu đồ quan hệ nén lún như: e-p, a0 – p; a- p,..; - Mực nước ngầm (nếu có) thì thể hiện trong các hình trụ địa chất. Công tác thiết kế cần lưu ý mực nước ngầm thay đổi theo mùa hoặc thay đổi theo thời gian. - Mặt cắt địa chất, hình trụ các hố khoan, mặt bằng bố trí các hố khoan. 3.5.3 Chọn độ sâu đặt đáy đài (hm) Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 91
  12. Giáo trình nền móng Chương 3: Thiết kế móng cọc - Chiều sâu đặt đài cọc phải được quy định dựa vào các giải pháp kết cấu phần ngầm của nhà hoặc công trình, (có tầng ngầm, hầm kỹ thuật) và thiết kế san nền (đào hoặc đắp đất) và chiều cao thiết kế của đài. - Thông thường, độ sâu đặt đáy móng cọc thường không được quá nông hoặc quá sâu. Chiều sâu đặt đáy móng cọc thường được chọn hm = (1,0 – 3,0) m và thỏa mãn điều kiện hmin. tt N0 Maët ñaát töï nhieân Q0tt M0 tt hm Lc Ep Hình 3.3: Chiều sâu đặt đài móng cọc - Đối với móng cọc đài thấp, chọn chiều sâu đặt đáy đài cần chú ý hm đủ lớn để lực cắt Qtt0 cân bằng với áp lực đất, nghĩa là: φ 2Q0tt hm  hmin = 0, 7tg(450 - ) (3.4) 2 γBm Trong đó: + : Dung trọng của đất trên đáy móng; + : Góc nội ma sát của đất trên đáy móng; + Bm: Bề rộng móng, ban đầu có thể giả định Bm = 5d (d: cạnh hoặc đường kính cọc). + Qtt0: Lực cắt truyền xuống móng. 3.5.4 Lựa chọn loại cọc, vật liệu làm cọc, biện pháp thi công và dự kiến độ sâu hạ cọc 3.5.4.1 Lựa chọn loại cọc, vật liệu và biện pháp thi công Khi chọn loại cọc, vật liệu cọc và biện pháp thi công cần phải kể đến các vấn đề sau đây: Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 92
  13. Giáo trình nền móng Chương 3: Thiết kế móng cọc - Điều kiện nền đất và thủy văn khu vực xây dựng, gồm cả khả năng có hoặc không có dị vật trong nền; - Ứng suất trong cọc trong quá trình hạ; - Khả năng bảo vệ và kiểm tra độ toàn vẹn của cọc khi thi công; - Ảnh hưởng của phương pháp và trình tự thi công cọc đối với các cọc đã thi công và đối với các công trình và đường giao thông liền kề; - Dung sai cho phép thi công cọc, có kể đến độ lún do quá trình thi công gây ra; - Các tác động hóa học phá hoại trong nền; - Liên quan của các mạch nước ngang dưới đất; - Công tác bốc dỡ, vận chuyển cọc; - Ảnh hưởng của việc thi công cọc đến các công trình xung quanh. a) Bê tông cọc - Cọc vuông bê tông cốt thép thường thi công theo phương pháp đóng hoặc ép, cọc khoan nhồi: Mác  250 (B20); - Cọc bê tông ly tâm dự ứng lực: Mác  600 (B50); b) Cốt thép cọc - Cốt thép chịu lực: là loại thép có gân, thường dùng các loại: + AII; AIII; AIV; + SD295; SD390; SD490; + CB300; CB400; CB500-V; - Cốt đai: Thường dùng thép trơn AI; CI Bảng 3.2: Các cường độ tính toán của bê tông Rb, Rbt khi tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ nhất, MPa (theo TCVN 5574:2012) Trạng Loại bê Cấp độ bền chịu nén của bê tông thái tông B15 B20 B25 B30 B35 B40 B45 B50 B55 B60 M200 M250M350M400M450M500M600M700M700M800 Nén dọc Bê tông trục nặng, bê (cường tông hạt 8,5 11,5 14,5 17,0 19,5 22,0 25,0 27,5 30,0 33,0 độ lăng nhỏ trụ) Rb Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 93
  14. Giáo trình nền móng Chương 3: Thiết kế móng cọc Kéo dọc Bê tông 0,75 0,90 1,05 1,20 1,30 1,40 1,45 1,55 1,60 1,65 trục Rbt nặng Nhóm A 0,75 0,90 1,05 1,20 1,30 1,40 - - - - hạt nhỏ Nhóm B 0,64 0,77 0,90 1,00 - - - - - - hạt nhỏ Nhóm C 0,75 0,90 1,05 1,20 1,30 1,40 1,45 1,55 1,60 1,65 hạt nhỏ Bảng 3.3: Cường độ tính toán của cốt thép thanh khi tính toán theo các trạng thái giới hạn thứ nhất (Theo TCVN 5574:2012) Nhóm thép thanh Cường độ chịu kéo, MPa Cường độ chịu cốt thép dọc cốt thép ngang nén Rs (cốt thép đai, cốt Rsc thép xiên) Rsw CI, A-I 225 175 225 CII, A-II 280 225 280 A-III có đường Từ 6 đến 8 335 285 355 kính, mm CIII, A-III có Từ 10 đến 40 365 290 365 đường kính, mm CIV, A-IV 510 405 450 A-V 680 545 500 A-VI 815 650 500 AT-VII 980 785 500 A-IIIB Có kiểm soát 490 390 200 độ giãn dài và ứng suất chỉ kiểm soát 450 360 200 độ giãn dài Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 94
  15. Giáo trình nền móng Chương 3: Thiết kế móng cọc c) Lựa chọn kích thước cọc - Việc lựa chọn tiết diện cọc ảnh hưởng rất lớn đến giá thành xây dựng, thời gian thi công. Do vậy, khi cân nhắc lựa chọn tiết diện cọc phù hợp sao cho số lượng cọc trong một đài không được quá ít (1-2 cọc/đài) hoặc quá nhiều (>10 cọc/đài). - Có thể dựa trên bản số liệu tham khảo sức chịu tải cho phép tại Bảng 3.4; Bảng 3.5; Bảng 3.6 của các loại cọc thông dụng dựa trên rất nhiều số liệu thiết kế của các công trình như sau: Bảng 3.4: Sức chịu tải cọc vuông BTCT thường Loại cọc 250x250 300x300 350x350 400x400 450x450 500x500 Ptk = Pcp 35 45 5070 90120 140180 220260 300360 (T) Bảng 3.5: Sức chịu tải cọc ống DUL Loại cọc D300 D350 D400 D500 D600 D700 Ptk = Pcp 35 45 5070 90120 140180 220260 300360 (T) Bảng 3.6: Sức chịu tải cọc khoan nhồi Loại cọc D800 D1000 D1200 D1400 D1600 D1800 Ptk = Pcp 400 500 600800 8001200 12001600 16002000 20002500 (T) d) Lựa chọn biện pháp thi công hạ cọc - Đối với giải pháp thiết kế nền móng thì biện pháp thi công đóng vai trò rất lớn quyết định giá thành, tiến độ và mức độ an toàn đảm bảo công trình lân cận. Sau đây là các giải pháp hạ cọc thông dụng: - Biện pháp hạ cọc bằng cách đóng: Đây là biện pháp đơn giản thường được đóng bằng các loại búa điezen. Trong điều kiện đô thị thì giải pháp này gây tiếng ồn rất lớn, thường không được sử dụng. Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 95
  16. Giáo trình nền móng Chương 3: Thiết kế móng cọc - Biện pháp hạ cọc bằng máy ép thủy lực: Đây là biện pháp phổ biến trong điều kiện đô thị cấm tiếng ồn. Song giải pháp này nếu số lượng cọc trên mặt bằng lớn sẽ đẩy đất ra xung quanh gây lún nứt các công trình trình lân cận. Giải pháp này cần tính toán khoan lấy đất lên phù hợp. - Khoan cọc nhồi tại chỗ: Giải pháp này thường dùng cho các công trình cao tầng (>30 tầng), công trình cầu, công trình có tải trọng đặc biệt lớn. Giải pháp này thường khắc phục được các giải pháp trên như không gây tiếng ồn, đẩy đất ra xung quanh. Tuy nhiên, trong các điền kiện nền cát bời rời việc chống giữ thành vách khó khăn bằng bùn Bentonite. Giải pháp khoan cọc nhồi thường cho kinh phí cao (1,5 – 2,0) so với giải pháp cọc đóng và ép. 3.5.4.2 Xác định chiều sâu hạ cọc a) Nguyên tắc chung - Lựa chọn chiều dài cọc phải dựa vào điều kiện địa chất tại vị trí xây dựng, vào cao độ đáy đài có xét đến khả năng thực tế của thiết bị thi công móng cọc. Theo nguyên tắc, mũi cọc phải được xuyên qua các lớp đất yếu xuống tầng đất rắn chắc với chiều sâu hạ cọc vào tối thiểu bằng 0,5m khi đóng vào đất hòn vụn thô, sỏi, đất cát to và cát trung, đất dính với chỉ số sệt IL ≤ 0,1. Còn khi đóng vào tầng đất khác, trừ đá, thì lấy tối thiểu bằng 1,0 m. Không cho phép tựa mũi cọc trên cát rời xốp và các loại đất dính trạng thái chảy. + Đối với đất dính (đất sét, sét pha và cát pha) mũi cọc thường vào các lớp đất có trạng thái dẻo cứng, nửa cứng và cứng. + Đối với đất rời (cát) trạng thái chặt vừa, chặt và rất chặt. b) Đối với móng cọc đóng; ép - Theo TCVN 9394: 2012 quy định lực ép cọc: Pépmin = (1,5÷2,0)Ptk Pépmax = (2,0÷3,0)Ptk - Trong mọi trường hợp sức chịu tải theo điều kiện vật liệu P vl ≥ Pép. Do vậy để tận dụng tối ưu về điều kiện vật liệu và điều kiện năng lực nền đất thì chiều sâu hạ cọc tối ưu:  Pvl  FS  Pđn   Pvl  P  FS đn Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 96
  17. Giáo trình nền móng Chương 3: Thiết kế móng cọc Trong đó: + Tùy theo từng loại đất mà có lực dừng ép khác nhau, nên FS có thể lấy trong khoảng (Pépmin; Pépmax). Thông thường lấy FS=2,0; + Pvl: Sức chịu tải theo điều kiện vật liệu cọc, xác định theo mục 3.5.5; + Pđn: Sức chịu tải theo điều kiện đất nền, xác định theo mục 3.5.5. c) Đối với móng cọc khoan nhồi - Để tận dụng tối ưu về điều kiện vật liệu và điều kiện năng lực nền đất thì chiều sâu hạ cọc tối ưu đối với cọc khoan nhồi, cọc barets: Pvl  Pđn + Pvl: Sức chịu tải theo điều kiện vật liệu cọc, xác định theo mục 3.5.5; + Pđn: Sức chịu tải theo điều kiện đất nền, xác định theo mục 3.5.5. 3.5.4.3 Kiểm tra điều kiện cẩu lắp q q Mmax Mmax 0,207l 0,207l 0,294l l l a) Sơ đồ tính khi cẩu cọc b) Sơ đồ khi lắp cọc Hình 3.4 Sơ đồ vận chuyển khi cẩu và lắp cọc a) Điều kiện cẩu cọc (vận chuyển cọc) - Khi cẩu cọc, cọc thường bố trí 2 móc cẩu. Vị trí móc cẩu cách đầu cọc là 0,207l thì giá trị mô men uốn lớn nhất do trọng lượng bản thân miền trên và miền dưới bằng nhau. - Giá trị mô men lớn nhất trong điều kiện vận chuyển cọc (cẩu cọc) là: 1 M max = q.(0, 207l) 2 (3.5) 2 Trong đó: + q: là trọng lượng bản thân cọc, q = n. bt Ac Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 97
  18. Giáo trình nền móng Chương 3: Thiết kế móng cọc + n = 1,5: là hệ số động khi vận chuyển cọc; + Ac: là diện tích tiết diện ngang của cọc; + bt: là dung trọng của bê tông, lấy bt = 2,5 tấn/m3. b) Điều kiện lắp cọc - Giá trị mô men lớn nhất trong điều kiện vận chuyển cọc ( cẩu cọc) là: 1 M max = q.(0, 294l) 2 (3.6) 2 3.5.5 Xác định sức chịu tải cọc 3.5.5.1 Xác định sức chịu tải cọc theo điều kiện vật liệu a) Xác định chiều dài tính toán của cọc - Khi tính toán theo cường độ vật liệu, cho phép xem cọc như một thanh ngàm cứng trong đất nền cách đáy đài một đoạn l1, được xác định như sau: 2 l1 = l0 + (3.7) αε kb p αε = 5 (3.8) γ c EI Trong đó: + l0: là chiều dài đoạn cọc kể từ đáy đài tới cao độ san nền nếu là cọc đài cao. Nếu cọc đài thấp thì l0 = 0; + : là hệ số biến dạng; + E: là mô đun đàn hồi vật liệu cọc, lấy theo Bảng 3.7; Bảng 3.7: Mô đun đàn hồi ban đầu của bê tông khi nén và kéo, Eb x 10-3, Mpa ( Theo TCVN 5574:2012) Loại bê tông Cấp độ bền chịu nén và mác tương ứng B15 B20 B25 B30 B35 B40 B45 B50 B55 B60 M200M250M350M400M450M500M600M700M700M800 Bê Đóng rắn tự 23,0 27,0 30,0 32,5 34,5 36,0 37,5 39,0 39,5 40,0 tông nhiên nặng Dưỡng hộ nhiệt ở Áp 20,5 24,0 27,0 29,0 31,0 32,5 34,0 35,0 35,5 36,0 suất khí quyển Chưng áp 17,0 20,0 22,5 24,5 26,0 27,0 28,0 29,0 29,5 30,0 Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 98
  19. Giáo trình nền móng Chương 3: Thiết kế móng cọc + I: là mô men quán tính tiết diện ngang cọc; + k: là hệ số tỉ lệ, tính bằng kN/m4, tra bảng 3.8; + bp: là chiều rộng quy ước của cọc (m). Đối với cọc có đường kính tối thiểu 0,8m thì lấy bp = d+1,0m. Các trường hợp còn lại bp = 1,5d+0,5m; + d: là đường kính ngoài hoặc cạnh của cọc; + c: là hệ số điều kiện làm việc. Đối với cọc độc lập lấy c = 3. - Nếu hạ cọc khoan nhồi và cọc ống xuyên qua tầng đất và ngàm vào nền đá với tỷ số: 2  h thì lấy: l1 = lo + h  Trong đó: + h: là chiều sâu hạ cọc, tính từ mũi cọc tới mặt đất thiết kế đối với móng cọc đài cao (đài có đáy nằm cao hơn mặt đất) và tới đáy đài đối với móng cọc đài thấp (đài có đáy tựa trên mặt đất hay nằm dưới mặt đất, trừ trường hợp đất thuộc loại biến dạng nhiều). - Khi tính toán theo cường độ vật liệu cọc khoan phun, xuyên qua tầng đất biến dạng nhiều, với mô đun biến dạng của đất E0 ≤ 5Mpa, chiều dài tính toán cọc chịu uốn dọc ld phụ thuộc vào đường kính cọc d và phải lấy như sau: + Khi E0 ≤ 2Mpa lấy ld = 25 d; + Khi 2 < E0 ≤ 5 Mpa lấy ld = 15 d. + Trường hợp ld lớn hơn chiều dày tầng đất nén mạnh hg thì phải lấy chiều dài tính toán bằng 2hg. Bảng 3.8: Hệ số tỷ lệ k (theo TCVN 10304:2014) Hệ số tỷ lệ k Đất bao quanh cọc và các đặc trưng của đất kN/m4 Cát to (0,55 ≤ e ≤ 0,7 ); Từ 18000 đến 30000 Sét và sét pha cứng (IL
  20. Giáo trình nền móng Chương 3: Thiết kế móng cọc Cát bụi (0,6 ≤ e ≤ 0,8); cát pha dẻo (0 ≤ IL ≤ 1) và Từ 7000 đến 12 000 Sét và sét pha dẻo mềm (0,5 ≤ IL ≤ 0,75) Sét và sét pha dẻo chảy (0,75 ≤ IL ≤ 1) Từ 4 000 đến 7 000 Cát sạn (0,55 ≤ e ≤ 0,7) ; đất hạt lớn lẫn cát Từ 50 000 đến 100 000 b) Đối với cọc BTCT tiết diện đặc hình lăng trụ (cọc vuông hoặc tròn) thi công theo phương pháp đóng hoặc ép - Sức chịu tải cho phép của cọc theo điều kiện vật liệu đối với cọc đóng, ép được xác định như sau: Pvl  (R b A b  R s A sc ) (3.9) Trong đó: + : là hệ số uốn dọc tra Bảng 3.9 hoặc tính theo độ mãnh  theo công thức sau: φ = 1, 028 - 0, 0000288λ 2 - 0, 0016λ (3.10) + : là hệ số điều kiện liên kết. Nếu liên kết cọc vào đài là khớp, cọc vào đất nền là ngàm thì lấy bằng 0,7; + Rb: là cường độ tính toán của bê tông; + Ab: là diện tính tiết diện ngang của bê tông cọc; + Rsc: là cường độ tính toán chịu nén của cốt thép; + As: là diện tích cốt thép chịu lực, thường bố trí với hàm lượng  ≥ 1,0%; + : là độ mãnh của cọc, xác định theo công thức: l1  (3.11) r + r là bán kính quán tính của tiết diện: I r (3.12) A Bảng 3.9: Bảng tra hệ số uốn dọc  l1/b 14 16 18 20 22 24 26 28 30 l1/d 12,1 13,9 15,6 17,3 19,1 20,8 22,5 24,3 26 Trường Cao Đẳng Xây Dựng Tp.HCM Trang | 100
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2