Xem mẫu
- Nền Móng
Chương V: Móng cọc
- §5.1 Khái niệm chung
KN về Móng cọc và phạm vi áp dụng
I.
■ Cấu tạo móng cọc:
- Gồm 3 bộ phận: cọc, đài cọc, đất bao MNN
quanh cọc
■ Phạm vi áp dụng:
- MC có thể coi là biện pháp xử lý sâu, có tác
dụng truyền tải trọng từ c.trình tới lớp đất có
cường độ lớn ở đầu mũi cọc và xung quanh
móng.
- Dùng khi tải trọng công trình tương đối lớn, lớp
đất tốt nằm sâu, mực nước ngầm tương đối
cao.
- Dùng ở những bộ phận chịu tải trọng lớn hoặc
những chỗ đất yếu. Hình: Cấu tạo móng cọc
a) Đài thấp; b) Đài cao;
■ Ưu điểm MC: 1- cọc; 2- đài cọc; 3- công trình
- Tiếp thu tải trọng lớn, tiếp kiệm VL móng,
giảm khối lượng đào đắp, tận dụng lớp đất nền
cũ.
2
- Những trường hợp cần dùng móng cọc
3
- §5.1 Khái niệm chung (tiếp)
Phân loại Cọc và Móng
II.
Phân loại cọc: theo 4 cơ sở
1.
PL theo tác dụng làm việc giữa
a)
đất và cọc:
- Cọc chống: Cọc chống (Hình): truyền
tải trọng lên lớp đất đá có cường độ lớn,
vì thế lực ma sát ở mặt xung quanh cọc
thực tế không xuất hiện và khả năng chịu
tải của cọc chỉ phụ thuộc khả năng chịu
tải của đất đầu mũi cọc.
- Cọc treo (cọc ma sát): Đất bao quanh
cọc là đất chịu nén (đất yếu) và tải trọng
được truyền lên nền nhờ lực ma sát ở
xung quanh cọc và cường độ của đất
đầu mũi cọc
4
- §5.1 Khái niệm chung (tiếp)
Phân loại Cọc và Móng (tiếp)
II.
PL theo vật liệu làm cọc:
b)
- Cọc.gỗ, c. tre, c.bê tông, c.bê tông cốt
thép, c.thép, c. hỗn hợp
- Chọn vật liệu cọc phải căn cứ cụ thể vào
khả năng cung cấp v.l, công nghệ chế tạo
cọc, điều kiện ĐCCT và ĐCTV.
5
- 6
- §5.1 Khái niệm chung (tiếp)
II. Phân loại Cọc và Móng (tiếp)
PL theo phương pháp chế tạo cọc: .
c)
- Cọc chế tạo sẵn:
. Liên quan tới ba vấn đề: Chế tạo cọc -
Vận chuyển cọc - Đưa cọc vào trong đất.
. Tuỳ theo phương pháp thi công hạ cọc lại
phân thành các loại sau:
• Cọc hạ bằng búa thường
• Cọc hạ bằng p.p xoắn
• Cọc hạ bằng p.p xói nước
• Cọc hạ bằng p.p chấn động
• Cọc mở rộng chân
7
- §5.1 Khái niệm chung (tiếp)
II. Phân loại Cọc và Móng (tiếp)
- Cọc đúc tại chỗ (cọc
khoan nhồi)
• Nguyên tắc chế tạo
cọc nhồi:
-Tạo hố trong đất
- Đặt cốt thép (nếu
cần)
-Đổ bê tông vào hố
-Đầm chặt bê tông
trong hố.
• Phương pháp tạo hố:
-Khoan, -Đóng ống
thép, -Nổ mìn.
8
- §5.1 Khái niệm chung (tiếp)
Phân loại Cọc và Móng cọc
II.
PL theo phương trục cọc:
d)
- Cọc đứng:
- Cọc xiên một hướng: góc xiên giữa trục cọc và phương thẳng
đứng từ 50 đến 100 có thể đến 150
- Cọc xiên hai hướng hoặc nhiều hướng (cọc nạng):
Góc xiên > 100 ÷ 150
9
- §5.1 Khái niệm chung (tiếp)
Phân loại Cọc và Móng
II.
2. Phân loại móng cọc: theo 2 cơ
sở
PL theo vị trí đài cọc:
a)
• Móng cọc đài thấp: thường có đài
đặt thấp dưới mặt đất và có tác
dụng truyền một phần áp lực thẳng
đứng lên đất nền. (thường dùng
trong các công trình thuỷ lợi, xây
dựng)
• Móng cọc đài cao: Đài của móng
cọc đài cao thường đặt ở vị trí cao
hơn mặt đất, nó liên kết với các cọc
tạo thành một hệ kết cấu không
gian siêu tĩnh nhiều bậc, sự tiếp thu
lực và làm việc của các cọc sẽ phức
tạp và khác nhiều so với móng cọc
đài thấp. (thường dùng trong các
công trình giao thông, cầu, cảng).
PL theo tác dụng trong đất của cọc:
a)
• Móng cọc chống
• Móng cọc treo
10
- §5.2 Sự làm việc của cọc và đất bao quanh cọc
Ý nghĩa thực tiễn
I.
Nguyên nhân và mục đích nghiên cứu
1.
• NN: Khi hạ cọc vào trong đất trạng thái ƯS, BD của đất sẽ thay đổi
(tùy theo độ sâu hạ cọc) khác với của đất tự nhiên, do đó cần n/c
sự làm việc tương hỗ giữa cọc và đất bao quanh.
• MĐ: Dựa trên cơ sở đó, có thể chọn được kích thước cọc, khoảng
cách cọc, tính toán SCT cọc đơn và thiết kế móng cọc
Phương pháp nghiên cứu
1.
• Dùng biện pháp thí nghiệm đóng cọc vào trong đất; trong quá trình
cọc hạ sâu vào đất, ghi lại những thay đổi về trạng thái ƯS, BD
của đất bao quanh
11
- §5.2 Sự làm việc của cọc và đất bao quanh cọc (tiếp)
Cọc chống
II.
• Đất dưới mũi cọc chống chặt và bền hơn
đáng kể so với đất xung quanh mặt bên
Đất yếu
cọc, phần tải trọng truyền cho đất x/q cọc
nhỏ hơn đáng kể so với phần truyền cho
đất đầu mũi cọc.
• Đất nền cọc chỉ chịu lực trong phạm vi đầu
mũi cọc, đất x/q cọc chủ yếu có tác dụng Đ ất t ố t
chống uốn dọc trục cọc.
Fc
12
- III. Cọc treo
1. Quá trình lèn chặt đất khi hạ cọc
- Khi hạ cọc vào trong đất, phần đất cọc
đi qua vị biến dạng, thể tích đất do cọc đẩy ra
làm đất bao quanh cọc bị trượt đối xứng.
d
- Khi độ sâu hạ cọc còn nhỏ thì sự lèn
chặt đất chỉ xảy ra dưới đầu mũi cọc, còn đất
xung quanh bị đẩy trồi (ép trồi) lên trên mặt nền.
- Khi độ sâu hạ cọc tăng đến mức độ
nào đó thì khả năng đất trồi lên trên mặt sẽ
không còn, sự trượt đối xứng sẽ kết thúc ở bên h
trong khối đất. Vùng Đất
nén chặt
Đất bị ép ra từ dưới mũi cọc sẽ dồn tới khu
vực bao quanh cọc và lèn chặt đất ở đó, hình
Đất yếu
thành một thể tích hình trụ có đường kính
giới hạn ngoài gần gấp 6 lần đường kính cọc
(d).
-Thể tích hình trụ nén chặt này tạo ra sức
chống trượt của đất ở đầu mũi cọc và làm tăng
D=6d
trị số ma sát giới hạn ở bề mặt xung quanh cọc.
13
- §5.2 Sự làm việc của cọc và đất bao quanh cọc
(tiếp)
Cọc treo (tiếp)
III.
- Hiện tượng đẩy trồi tại đầu mũi cọc cũng như
sự lèn chặt trong phạm vi hình chóp trong đất
cát và đất dính có nhiều điểm khác nhau: Hiện
tượng ép trồi trong đất dính tiến triển chậm
ϕtb/4
chạp,thường kéo dài vài ngày sau khi kết thúc
việc hạ cọc → cần chú ý khi xác định thời gian
đổ bê tông đài cọc.
Đ ất
- Biểu đồ phân bố ứng suất ở cao trình đầu mũi
yếu
cọc không đều, có hiện tượng tập trung ứng
suất. Trong tính toán giả thiết ứng suất phân bố
đều. σtb
- Diện tích phân bố ứng suất ở cao trình đầu
mũi cọc được xác định như diện tích của đáy
nón có đường sinh làm với trục cọc một góc
ϕ tb/4.
Đất
- Khi hạ cọc xuống, kéo theo một vỏ đất (dày tốt
đến 1 cm) bao quanh bề mặt cọc, do đó ma sát
trên thực tế không xuất hiện giữa vật liệu cọc
và đất mà giữa đất xung quanh cọc và “ vỏ đất
”
14
- §5.2 Sự làm việc của cọc và đất bao quanh cọc (tiếp)
Cọc treo (tiếp)
III.
2. Ảnh hưởng của chế độ đóng cọc tới sức kháng của đất
-Sức kháng của đất (sức chịu tải của cọc) khi đóng liên tục và khi nghỉ đóng cọc
khác nhau:
Q
Q
H
H
fi
fi
S
S
Rgh
Rgh
15
- §5.2 Sự làm việc của cọc và đất bao quanh cọc (ti ếp)
Cọc treo (tiếp)
III.
Đối với đất dính:
- Khi đóng cọc liên tục, nước trong đất thoát ra chậm, chỉ đủ
bôi trơn xung quanh cọc, cọc dễ đóng và sức chịu tải giảm.
H
- Khi nghỉ đóng, kết cấu đất được khôi phục và sức chịu tải
tăng.
Đối với đất rời: xảy ra ngược lại với đất dính.
- Khi đóng liên tục, do rung động, đất cát ở đầu mũi cọc được
lèn chặt cục bộ gây khó đóng, sức chịu tải tăng.
- Khi nghỉ đóng, đất cát đầu mũi dãn ra, do đó dễ đóng hơn.
Hiện tượng trên được gọi là hiện tượng giả khi đóng cọc,
liên quan đến khả năng thoát nước trong đất và hiện tượng nới
dãn của đất.
Đối với những đất mà sự nghỉ ảnh hưởng tới sức kháng, thì
cần phải lấy kết quả thí nghiệm sau khi nghỉ, mới biểu thị
đúng đặc tính trạng thái của đất khi chịu tải trọng tĩnh của
công trình.
16
- §5.3 Xác định sức chịu tải của cọc đơn
KN về sức chịu tải của cọc đơn
I.
Định nghĩa
1.
Sức chịu tải của cọc đơn là tải trọng lớn nhất tác dụng lên cọc và
đảm bảo hai điều kiện:
- Cọc không nứt vỡ (điều kiện vật liệu cọc)
- Đất ở mũi cọc và quanh cọc không bị phá hoại về cường độ hoặc
về biến dạng (điều kiện đất nền).
Như vậy, SCT của cọc là khả năng chịu tải lớn nhất, phụ thuộc vào
Pc = f (vật liệu cọc, cường độ đất bao quanh cọc)
Tuỳ theo phương của tải trọng tác dụng lên đầu cọc, phân biệt
- Sức chịu tải dọc trục của cọc
- Sức chịu tải ngang trục của cọc.
Nguyên tắc xác định
2.
Gọi Pvl : SCT tính theo cường độ vật liệu làm cọc
Pđ : SCT tính theo cường độ đất bao quanh cọc.
Về kỹ thuật : (5-1)
Pc = min (Pvl , Pđ )
Pvl ≅ Pđ
Về kinh tế : (5-2)
Trong mọi trường hợp cần chọn kích thước cọc sao cho,
Pvl ≥ Pđ (5-3) 17
- §5.3 Xác định sức chịu tải của cọc đơn (tiếp)
KN về sức chịu tải của cọc đơn (tiếp)
I.
Mục đích
3.
+ Chọn loại cọc dùng;
+ Xác định số lượng cọc.
Xác định sức chịu tải dọc trục của cọc đơn
II.
A- Sức chịu tải dọc trục theo điều kiện cường độ vật liệu cọc (P vl )
Pvl = mc( mcb Rb Fb + Ra Fa ) (5-4)
mc - hệ số điều kiện làm việc, lấy bằng 0,6 đối với cọc chế tạo trong đất, và bằng
1 đối với các cọc khác.
B- Sức chịu tải dọc trục theo điều kiện đất bao quanh cọc (Pđ )
Hai phương pháp xác định:
- Phương pháp phân tích lực,
- Phương pháp thí nghiệm hiện trường.
1) Phương pháp phân tích lực
a) Nội dung phương pháp:
Tách sức chịu tải dọc trục của cọc thành hai thành phần:
+ Do cường độ đất đầu mũi cọc tạo nên (Pcm),
+ Do sức kháng của đất bao quanh cọc tạo nên (Pcb).
18
- §5.3 Xác định sức chịu tải của cọc đơn (tiếp)
II. Xác định SCT dọc trục của cọc đơn (tiếp)
1) Phương pháp phân tích lực (tiếp)
Pđ = mc(Pcm + Pcb) (5.6)
b) Đối với cọc chống:
R
Pđ = mc Pcm
F
Pđ = mc mRR F (5-7)
mc: hệ số điều kiện làm việc của cọc trong nền đất, lấy bằng 1.
c) Đối với cọc treo (cọc ma sát):
Khả năng chịu tải của cọc treo được xác định bởi hai thành phần:
Pđ = mc ( Pcm + Pcb ) (5-8)
Pcm = mR R F ; Pcb = u ∑ mf fi li
Với: (5-9)
fi
Pđ = mc (mR R F + u ∑ mf fi li ) (5-10)
mc: hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, m = 1
Trong công thức (5-10), R và fi là hai đại lượng chưa biết cần được xác
R
định.
19
- Pc
d) Xác định sức kháng tính toán của đất (R, fi ):
Thường dùng ba phương pháp:
- Phương pháp lý thuyết
- Phương pháp thí nghiệm bằng cọc xuyên tĩnh. hc
- Phương pháp thống kê các tài liệu thực tế.
Phương pháp lý thuyết - Xác định R
Rgh q
. Cơ sở của phương pháp: Dựa vào lý thuyết cân bằng giới
hạn và sự xuất hiện các mặt trượt liên tục trong đất đầu
mũi cọc (đất nền cọc).
Pc
. Nhờ cách giải gần đúng các bài toán lý thuyết
cân bằng giới hạn của khối đất biến dạng đối
xứng trục, Berezanxev đã lập được công thức tính
tải trọng giới hạn của đất nền đầu mũi cọc :
Rgh = A. γ .d + B . q + C . c (5-11)
q: tải trọng bên tác dụng lên mặt ngang đầu mũi
hc
cọc:
q = α . γ . hc , với α < 1 dc
q= Rgh
α : hệ số xét đến ảnh hưởng của lực dính (c) và
α.γ .hc
lực ma sát trong chiều sâu hc
d: đường kính cọc .
20
nguon tai.lieu . vn
