Nền móng - Chương V: Móng cọc

1Nền Móng Chương V: Móng cọc NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG §5.1 Khái niệm chung I. Cấu tạo móng cọc: - Gồm 3 bộ phận: cọc, đài cọc, đất bao quanh cọc 9 Cọc là bộ phận chính có tác dụng truyền tải trọng từ công trình lên đất ở đầu mũi và xung quanh cọc. 9 Đài cọc liên kết các cọc thành một khối và phân phối tải t ô t ì h lê á MNN rọng c ng r n n c c cọc. 9 Đất xung quanh cọc được cọc lèn chặt tiếp thu một phần tải trọng và phân bố đều hơn lên đất đầu mũi cọc. II. Phạm vi và trường hợp áp dụng: 1. 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. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN 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; 1- cọc; 2- đài cọc; 3- công trình 2 22. Các trường hợp áp dụng a) Khi một hay nhiều lớp đất bên trên có tính nén lún lớn và quá yếu để chịu tải trọng do công trình truyền xuống, cọc được dùng để truyền tải trọng xuống tầng đất đá ứ ằ d ới (hì h 11 1 ) Khi Hình 11.1 Những trường hợp cần c ng n m ư n . a . tầng đất đá cứng ở sâu không chạm tới được, cọc được dùng để truyền tải trọng công trình lên đất chủ yếu nhờ sức chống ma sát ở mặt tiếp xúc giữa đất và cọc. (hình 11.1b) b) Khi chịu lực ngang (xem Hình 11.1c), móng cọc chống lại bằng cách uốn cong trong khi vẫn chịu tải trọng thẳng đứng do NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG dùng móng cọc 3 công trình truyền xuống. Tình huống này thường gặp trong thiết kế và xây dựng các công trình chắn đất và móng của các công trình cao tầng chịu tác dụng của gió mạnh hay lực động đất. d) Móng một số công trình như tháp c) Trong trường hợp, đất trương nở và đất lún sụt xuất hiện tại vị trí dự định xây dựng công trình. Đất trương nở và co ngót khi độ ẩm của nó tăng và giảm, áp lực trương nở của đất là đáng kể. Nếu dùng móng nông trong trường hợp như vậy, công trình sẽ phải chịu sự hư hại lớn. Tuy nhiên, có thể lựa chọn móng cọc với cọc kéo dài qua vùng có hiện tượng trương nở và co ngót. (Xem Hình 11.1d) truyền hình, giàn khoan ngoài khơi, và móng bè nằm dưới mực nước thường chịu lực đẩy nổi. Đôi khi cọc được dùng cho các móng này để chống lại lực đẩy nổi. (Xem Hình 11.1e.) e) Mố và trụ cầu luôn được xây dựng trên móng cọc để tránh làm giảm khả năng chịu tải mà móng nông có thể chịu do xói mòn đất trên bề mặt. (Xem Hình 11 1f ) NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG . . III. Ưu điểm nổi bật của MC: - Tiếp thu tải trọng lớn (cả tải trọng đứng và ngang), tiếp kiệm VL móng, giảm khối lượng đào đắp, tận dụng lớp đất nền cũ. 4 3I. Phân loại cọc: theo 4 cơ sở 1. PL theo tác dụng làm việc giữa đất và cọc: - Cọc chống: truyền tải trọng lên lớp đất đá có cường độ lớn vì thế lực ma sát ở mặt xung quanh §5.2 Phân loại cọc và móng cọc , 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 2. PL theo vật liệu làm cọc: ỗ ố NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 5 - Cọc g , c. tre, c.bê tông, c.bê tông c t thép, c.thép, c. hỗn hợp - Chọn vật liệu cọc phải căn cứ cụ thể vào . khả năng cung cấp vật liệu, . công nghệ chế tạo cọc, . điều kiện ĐCCT và ĐCTV. a) Cọc thép ƒ Cọc thép thường là cọc ống hay cọc thép cán tiết diện chữ H, chữ I. . Các cọc ống được đóng xuống đất với đáy hở hay bịt kín. . Các cọc chữ H thường được dùng nhiều hơn vì chiều dày thân và cánh của chúng bằng nhau. Với dầm có cánh rộng và mặt cắt chữ I, chiều dày thân nhỏ hơn chiều dày cánh. Trong nhiều trường hợp, những cọc ống sau khi đóng xuống ƒ Một số đặc điểm khái quát về cọc thép: - Chiều dài thông thường: 15 m ÷ 60 m - Tải trọng thông thường: 300 kN÷1200 kN được lấp đầy bê tông. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG Hình 11.2 Cọc thép: (a) mối ghép bằng hàn của cọc chữ H; (b) mối ghép bằng hàn của cọc ống; (c) mối ghép bằng đinh tán và bu-lông của cọc chữ H; (d) gia cố mũi cọc ống phẳng; (e) gia cố mũi cọc ống hình nón ƒ Có thể tham khảo kích thước cọc thép theo các Bảng: - Bảng 11.1a Tiết diện cọc chữ H thường được dùng ở Mỹ (Đơn vị SI) - Bảng 11.2a Một số tiết diện cọc ống (Đơn vị SI) 6 4b) Cọc bê tông, bê tông cốt thép Được dùng tương đối phổ biến trong xây dựng. (a) cọc bê tông: thường được chế tạo tại hiện trường xây dựng. Dùng trong trường hợp tải trọng không lớn và không có lực ngang tác dụng. Thí dụ, cọc bê tông khoan nhồi. ố ế(b) cọc bê tông c t thép: thường được ch tạo tại các nhà máy; có khả năng chịu uốn lớn. Dùng trong trường hợp tải trọng đứng và ngang lớn. Có thể hạ cọc này vào trong đất bằng các biện pháp cơ học (như hạ bằng búa xung lực hoặc búa rung). c) Cọc gỗ Các cọc gỗ là những thân cây có các cành và vỏ được đẽo gọt cẩn thận. Chiều dài tối đa của hầu hết các cọc gỗ là 10÷20 m. Để có đủ điều kiện làm việc như một cọc cây gỗ nên thẳng NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG , , vững chắc, và không có bất kỳ khuyết tật nào. 7 - Cọc gỗ không thể chịu được ứng suất đóng cọc lớn; do vậy, khả năng chịu tải của cọc nói chung bị hạn chế. Ta có thể dùng mũi bịt bằng thép để không làm hư hại mũi cọc (đáy). Đỉnh cọc gỗ cũng có thể bị hư hại trong quá trình đóng cọc. - Việc phá hỏng các thớ gỗ gây ra do sự tác động của búa xung kích được gọi là chẻ thớ. Người ta bảo vệ đỉnh cọc bằng đai kim loại hay mũ. - Không nên ghép nối các cọc gỗ, đặc biệt khi chúng phải chịu tải trọng kéo hay tải trọng ngang. Tuy nhiên, nếu cần thiết, có thể ghép nối bằng cách dùng ống bao (xem Hình 11.5a) hay đai kẹp kim loại bằng bu lông (xem Hình 11.5b). - Cọc gỗ có thể tồn tại lâu dài nếu đất h bã NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG xung quan o hòa nước. Không nên để cọc gỗ nhô lên khỏi mực nước ngầm để tránh mối mọt. Hình 11.5 Mối ghép nối của cọc gỗ: (a) ống bao; (b) dùng đai kẹp kim loại và bu lông 8 5Những đoạn cọc phần trên và phần dưới của cọc hỗn hợp được làm từ các vật liệu khác nhau. Ví dụ, cọc hỗn hợp có thể được làm từ thép và bê tông hay gỗ và bê tông. - Các cọc thép-bê tông gồm có đoạn cọc phần dưới bằng thép và đoạn cọc phần trên bằng bê tông đổ tại chỗ. Loại cọc này được dùng khi yêu cầu chiều dài cọc cho khả năng chịu tải cần thiết lớn hơn khả năng chịu tải của cọc đơn thuần bằng bê tông đổ d) Cọc hỗn hợp tại chỗ. - Các cọc gỗ-bê tông thường bao gồm đoạn cọc phần dưới bằng gỗ nằm dưới mực nước không đổi và đoạn cọc phần trên bằng bê tông. Trong mọi trường hợp, việc tạo mối ghép hoàn chỉnh giữa hai vật liệu khác nhau là khó khăn, do đó, cọc hỗn hợp không được sử dụng rộng rãi. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 9 a) Cọc đúc sẵn: Liên quan tới ba vấn đề: Chế tạo cọc - Vận chuyển cọc - Đưa cọc vào trong đất. ‰ Cọc được gia cố bằng cách dùng cốt thép thông thường, và có mặt cắt ngang hình vuông hay hình tám cạnh. (Xem Hình 11.3.) Việc gia cố bằng cốt thép cho phép cọc chống lại mômen uốn xuất hiện trong khi nâng và vận chuyển cọc, tải trọng thẳng đứng và mômen uốn gây ra bởi tải trọng ngang. C đ đú đ t hiề dài ố à đ ử lý t ớ 3. PL theo phương pháp chế tạo cọc ƒ ọc ược c ạ c u mong mu n v ược x rư c khi vận chuyển đến công trường. ƒ Một số đặc điểm khái quát về cọc bê tông như sau: - Chiều dài thông thường: 10 m÷15 m - Tải trọng thông thường: 300 kN÷3000 kN NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG Hình 11.3 Cọc đúc sẵn với cốt thép thông thường 10 6‰ Cọc đúc sẵn cũng có thể được tạo ứng suất trước bằng cách dùng dây cáp bằng thép cường độ cao chịu ứng suất trước. Cường độ giới hạn của những cáp này vào khoảng 1800 MN/m2. Trong quá trình đúc cọc, dây cáp được tạo ứng suất căng trước khoảng 900÷1300 MN/m2, và bê tông được đổ xung quanh dây cáp. Sau khi bảo dưỡng bê tông, cắt đứt dây cáp tạo ra lực nén lên mặt cắt cọc. (Bảng 11.3a (đơn vị SI) đưa ra thêm thông tin về cọc bê tông chịu ứng suất trước có mặt cắt ngang hình ô à hì h á h)vu ng v n t m cạn . ƒ Một số đặc điểm chung về cọc đúc sẵn chịu ứng suất trước như sau: - Chiều dài thông thường: 10 m÷45 m - Chiều dài lớn nhất: 60 m - Tải trọng tác dụng lớn nhất: 7500 kN÷8500 kN ‰ Phân loại cọc đúc sẵn theo phương pháp thi công hạ cọc : Phần lớn các cọc được hạ bằng búa xung lực hoặc búa rung. Trong các trường hợp đặ biệt ũ ó thể đ h bằ h há ói ớ h ặ kh Cá l i NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG c , cọc c ng c ược ạ ng p ương p p x nư c o c oan. c oạ búa đóng cọc bao gồm (a) búa rơi, (b) búa hơi hay khí nén tác động đơn, (c) búa hơi hay khí nén tác động kép và khác, (d) búa diesel. 11 - Búa rơi (xem Hình 11.7a): được kéo lên bằng tời và rơi xuống từ độ cao H đã biết. Đây là loại búa đóng cọc cổ nhất. Nhược điểm chính của loại búa rơi là tốc độ các nhát đập chậm. - Búa hơi hay khí nén tác động đơn (Hình 11.7b): Bộ phận va đập, hay quả tạ, được nâng lên bởi áp lực khí hay hơi và sau đó rơi xuống do trọng lượng của nó. - Búa hơi hay khí nén tác động kép và so lệch (Hình 11 7 ) Khô khí à h i ớ ù đ ử d để. c : ng v ơ nư c c ng ược s ụng nâng quả búa lên và đẩy nó xuống, bằng cách ấy làm tăng vận tốc va đập của quả búa. - Búa diesel (xem Hình 11.7d): về cơ bản gồm có quả búa, khối đe, và hệ thống phun nhiên liệu. Đầu tiên quả búa được nâng lên và nhiên liệu được phun vào gần đe. Sau đó thả quả búa ra. Khi quả búa rơi xuống, nó làm nén hỗn hợp nhiên liệu khí và đốt cháy hỗn hợp. Tác động này đẩy cọc đi xuống và nâng quả búa lên. Loại búa diesel làm việc tốt trong các điều kiện đóng NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 12 cọc khó khăn. Trong các loại đất mềm yếu, chuyển dịch đi xuống của cọc là khá lớn, và chuyển dịch đi lên của quả búa lại nhỏ. Sự chênh lệch này có thể không đủ để đốt cháy hệ thống nhiên liệu khí, nên quả búa có thể phải được nâng bằng tay. Hình 11.7 Thiết bị đóng cọc (a, b, c, d) 7- Máy hạ cọc chấn động (Hình 11.7e): Thiết bị này về cơ bản gồm có hai khối nặng quay ngược chiều nhau. Các thành phần lực ly tâm nằm ngang phát sinh do sự quay các khối nặng triệt tiêu lẫn nhau. Kết quả là lực thẳng đứng động hình sin được sản sinh và dẫn cọc đi xuống. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG Hình 11.7 Thiết bị đóng cọc: (e) máy đóng cọc kiểu rung động; (f) ảnh máy hạ cọc chấn động (Được phép của Michael W. O'Neill, Đại học Houston) 13 Hình 11.8 Công tác đóng cọc ở hiện trường. - Xói nước là kỹ thuật đôi khi được dùng trong đóng cọc khi cọc cần xuyên qua lớp đất cứng mỏng (như cát và sỏi sạn) phủ bên trên lớp đất yếu hơn. Theo kỹ thuật này, nước được xả ra ở mũi cọc qua một ống đường kính 50-75 mm (2-3 in.) để rửa và làm tơi cát, sỏi sạn. - Cọc xoắn: NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 14 8b) Cọc đúc tại chỗ: được đúc bằng cách tạo một lỗ (bằng đóng ống thép hoặc nổ mìn) trong đất, ố ế ầ ồ ổ ầsau đó đặt c t thép n u c n, r i đ đ y bê tông vào và đầm chặt bê tông trong hố. Có nhiều loại cọc bê tông đổ tại chỗ khác nhau hiện được sử dụng trong xây dựng, và hầu hết đã được các nhà sản xuất cấp bằng sáng chế. Các cọc này được phân thành hai loại chính: (a) cọc đổ theo khuôn và (b) cọc đổ không theo khuôn. Cả hai loại có thể có chân đế ở đáy NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG . 15 ƒ Cọc đổ theo khuôn : được tạo ra bằng cách đóng ống chống bằng thép vào đất với sự trợ giúp của một trục lõi đặt bên trong ống. Khi đạt tới độ sâu yêu cầu thì rút trục lõi lên và đổ đầy bê tông vào ống chống. Hình 11.4a, b, c, và d chỉ ra một số ví dụ của cọc đổ theo khuôn không mở rộng đáy. Hình 11.4e trình bày cọc đổ theo khuôn mở rộng đáy. Phần mở rộng đáy có dạng hình bầu bê tông được tạo ra bằng cách đóng búa lên bê tông tươi. NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG Hình 11.4 Cọc bê tông đổ tại chỗ 16 9(Hình 11.4f và 11.4g) là hai loại cọc đổ không theo khuôn, trong đó một loại có chân đế mở rộng và loại kia không có. Để tạo ra cọc đổ không theo khuôn đầu tiên đóng ống chống xuống đến độ sâu yêu cầu, tiếp đến đổ bê tông tươi vào. Ống chống sau đó được từ từ rút lên ƒ Cọc đổ không theo khuôn : . c) Cọc đẩy chèn và cọc không đẩy chèn: Tùy theo đặc tính hạ cọc có thể phân làm hai loại ƒ Cọc đẩy chèn: Cọc đóng là các cọc đẩy chèn vì chúng làm dịch chuyển một ít đất theo phương ngang; do đó làm tăng mật độ của đất xung quanh các cọc. Cọc bê tông và cọc ống mũi bịt kín là các cọc đẩy chèn cao. Tuy nhiên, cọc thép chữ H dịch ể ấ ẩ NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG chuy n ít đ t hơn theo phương ngang khi đóng cọc, nên chúng là các cọc đ y chèn thấp. ƒ Cọc không đẩy chèn: Cọc khoan là các cọc không đẩy chèn vì việc hạ cọc làm thay đổi rất ít trạng thái ứng suất trong đất. 17 4. PL theo phương trục cọc: - Cọc đứng: - Cọc Xiên: các cọc đóng nghiêng so với phương thẳng đứng một góc, gọi là các cọc xiên. Các cọc xiên được dùng trong nhóm cọc khi cần làm tăng khả năng chịu tải theo phương ngang. Cọc cũng có thể được hạ bằng cách khoan một phần nhờ máy khoan trước các lỗ. Sau đó các cọc được đưa vào trong các lỗ và đóng đến độ sâu ầ ểyêu c u. Có th phân thành: • 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 NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 18 10 II. Phân loại móng cọc: theo 2 cơ sở 1. PL theo vị trí đài cọc: • 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). NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 2. PL theo tác dụng trong đất của cọc: • Móng cọc chống • Móng cọc treo 19 §5.3 Sự làm việc của cọc và đất bao quanh cọc I. Ý nghĩa thực tiễn 1. Nguyên nhân và mục đích nghiên cứu • 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 2. Phương pháp nghiên cứu • 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 ấ NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG đ t bao quanh 20 11 §5.3 Sự làm việc của cọc và đất bao quanh cọc (tiếp) II. Cọc chống • Đất dưới mũi cọc chống chặt và bền hơn ể ấđáng k so với đ t xung quanh mặt bên 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 chống uốn dọc trục cọc. Đất tốt Đất yếu Fc NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 21 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. - Khi độ sâu hạ cọc còn nhỏ thì sự lèn d 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 trong khối đất. Đất bị ép ra từ dưới mũi cọc sẽ dồn tới khu vực bao quanh cọc và lèn chặt đất ở đó, hình thành một thể tích hình trụ có đường kính Đất yếu Vùng Đất nén chặt h NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG 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 trị số ma sát giới hạn ở bề mặt xung quanh cọc. D=6d 22 12 §5.3 Sự làm việc của cọc và đất bao quanh cọc (tiếp) III. Cọc treo (tiếp) - Hiện tượng đẩy trồi tại đầu mũi cọc cũng như sự lèn chặt trong phạm vi hình trụ trong đất cát và đất dính có nhiều điểm khác nhau: Hiện tượng ép trồi trong đất dính tiến triển chậm chạp, thường kéo dài vài ngày sau khi kết thúc việc hạ cọc cần chú ý khi xác định thời gian ϕ /4→ đổ bê tông đài cọc. - Biểu đồ phân bố ứng suất ở cao trình đầu mũi cọc không đều, có hiện tượng tập trung ứng suất. Trong tính toán giả thiết ứng suất phân bố đều. - 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 Đất yếu tb σtb NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG ϕtb/4. - Khi hạ cọc xuống, kéo theo một vỏ đất (dày 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 ” Đất tốt 23 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 f f NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG S S RghRgh i i 24 13 ƒ 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. - Khi nghỉ đóng, kết cấu đất được khôi phục và sức chịu tải H tăng. ƒ 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. ƒ 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 ới hữ đất à hỉ ả h h ở tới ứ khá thì NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG ƒ v n ng m sự ng n ư ng s c ng, 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. 25 §5.4 Xác định sức chịu tải của cọc đơn I. KN về sức chịu tải của cọc đơn 1. Định nghĩa ƒ 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) ấ ề- Đ t ở mũi cọc và quanh cọc không bị phá hoại v 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) ƒ 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. 2. Nguyên tắc xác định NGUYỄN HỮU THÁI – NGÀNH ĐỊA KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH NỀN MÓNG Gọi Pvl : SCT tính theo cường độ vật liệu làm cọc Pđ : SCT tính theo cường độ đất bao quanh cọc. Về kỹ thuật : Pc = min (Pvl , Pđ ) (5-1) Về kinh tế : Pvl ≅ Pđ (5-2) Trong mọi trường hợp cần chọn kích thước cọc sao cho, Pvl ≥ Pđ (5-3) 26 14 §5.4 Xác định sức chịu tải của cọc đơn (tiếp) I. KN về sức chịu tải của cọc đơn (tiếp) 3. Mục đích + Chọn loại cọc dùng; + Xác định số lượng cọc. II. Xác định sức chịu tải dọc trục của cọc đơn 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