›
›

Bài giảng Địa cơ nền móng - Móng cọc

pdf 64 trang hapham 1740
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Địa cơ nền móng - Móng cọc", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_dia_co_nen_mong_mong_coc.pdf

Nội dung text: Bài giảng Địa cơ nền móng - Móng cọc

  1. Móng Cọc 1 Khái niệm 2 Phân lọai 3 Ảnh hưởng của thi công cọc 4 Sức chịu tải dọc trục của cọc 5. Các bước thiết kế móng cọc 3 Móng Cọc 3.13.1 KháiKhái niniệệmm BM Địa Cơ Nền Móng 2 1
  2. 3 Móng Cọc 3.23.2 PhânPhân l lọọaiai 3.2.13.2.1 VVậậtlitliệệuu BM Địa Cơ Nền Móng 3 3 Móng Cọc Chiều dài 5-70m Cọcbêtôngcốtthép Tải trọng thiết kế 400 kN – 20,000 kN 350 8000 5x54=270 300 300 1500 4100 1500 300 Þ 14 Þ 14 Þ 8 @ 50 Þ 8 @ 100 Þ 8 @ 200 Þ 8 @ 100 Þ 8 @ 50 350 Þ 8 @ 50 Þ 8 @ 50 350 5x54=270 1600 ÑOAÏN COÏC A TL 1 / 20 1600 8000 300 1500 4100 1500 300 Þ 14 Þ 14 Þ 8 @ 50 Þ 8 @ 100 Þ 8 @ 200 Þ 8 @ 100 Þ 8 @ 50 Þ 8 @ 50 Þ 8 @ 50 350 1600 ÑOAÏN COÏC B TL 1 / 20 1600 300 70 230 Þ 22 75 350 30 600 BM Địa Cơ Nền Móng 4 2
  3. 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 5 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 6 3
  4. 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 7 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 8 4
  5. 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 9 3 Móng Cọc -1.200 300 600 Daàm saøn taàng haàm 300 x 600 Þ 8 @ 200 16 1000 -2.800 6700 100 Þ 14 @ 200 Þ 14 @ 200 100 650 1800 1800 1800 650 5 6 100 Þ 14 @ 200 5 Þ 36 @ 80 Þ 36 @ 180 4 3 1700 650 00 0 8 5 150 5 -4.500 100 Bt loùt ñaù 4 x 6 B#150 1800 700 16Þ 25 keùo daøi töø ñaàu coïc ñeán 2/3 coïc, sau ñoù 550 4900 caét theùp chöaø laïi 4 Þ 25 ñi tieáp ñeán cuoái coïc 62 Þ 36 @ 80 4 1800 38 Þ 36 @ 180 3 650 4Þ 25 ôû 4 goùc keùo daøi suoát coïc 100 BM Địa Cơ Nền Móng 10 5
  6. 3 Móng Cọc Cọc Thép Chiều dài 5-40m Tải trọng thiết kế 400 kN – 2500 kN BM Địa Cơ Nền Móng 11 3 Móng Cọc CọcGổ Chiều dài 4-20m Tải trọng thiết kế 100 kN – 500 kN BM Địa Cơ Nền Móng 12 6
  7. 3 Móng Cọc Cọc Composite Chiều dài 4-20m Tải trọng thiết kế 100 kN – 1800 kN BM Địa Cơ Nền Móng 13 3 Móng Cọc 3.2.23.2.2 SSứứcchcchịịututảảii Cọcchống Cọc ma sát 2.2.32.2.3 TheoTheo vvịị trítrí đđàiài c cọọcc Cọc đài thấp Cọc đài cao BM Địa Cơ Nền Móng 14 7
  8. 3 Móng Cọc 3.33.3 ẢẢNHNH HHƯỞƯỞNGNG CCỦỦAA THITHI CÔNGCÔNG CCỌỌCC 3.3.13.3.1 ĐấĐấtt dínhdính Đất xung quanh cọc bị phá hủy cấu trúc Mặt đất có thể bị trồi lên Thay đổi trạng thái ứng suất ở đất xung quanh cọc Tăng và quá trình thóat nước của áp lực nước lỗ rổng Tăg cường độ thoát nước BM Địa Cơ Nền Móng 15 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 16 8
  9. 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 17 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 18 9
  10. 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 19 3 Móng Cọc C=const dh = 0.5L C tăng tuyến tính dh = 0.67L BM Địa Cơ Nền Móng 20 10
  11. 3 Móng Cọc 3.3.23.3.2 ĐấĐấtt cátcát Tăng độ chặt Cát rời o φ'1 = 20N +15 BM Địa Cơ Nền Móng 21 3 Móng Cọc Tăng ứng suất ngang tác dụng lên cọc BM Địa Cơ Nền Móng 22 11
  12. 3 Móng Cọc 3.3.33.3.3 Chuy Chuyểểnn vvịị ccủủaa đấđấtt vàvà côngcông trìnhtrình lânlân ccậậnn dodo đđóngóng BM Địa Cơ Nền Móng 23 3 Móng Cọc 3.3.43.3.4 ẢẢnhnh hhưởưởngng ccủủaa nhómnhóm ccọọcc BM Địa Cơ Nền Móng 24 12
  13. 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 25 3 Móng Cọc 3.3.53.3.5 ẢẢnhnh hhưởưởngng thithi ccộộngng ccọọcc khoankhoan nhnhồồii Ảnh hưởng của sự thay đổi đô ẩm trên lục dính giữa đất và cọc ¾ Đất hút nước từ cọc khoan nhồi ướt ¾ Nước từ đất chảy vào lỗ khoan Đất xung quanh cọc và mũi cọc bị phá hủy kết cấu do việc khoan Dung dịch bentonite tạo ra lớp áo phủ trên bề mặt tiếp xúc giữa cọc và đất Giảm ma sát giữa đất và cọc BM Địa Cơ Nền Móng 26 13
  14. 3 Móng Cọc 3.43.4 SSỨỨCC CHCHỊỊUU TTẢẢII DDỌỌCC TRTRỤỤCC CCỦỦAA CCỌỌCC 3.4.13.4.1 S Sứứcc chchịịuu ttảảii theotheo vvậậtt liliệệuu Cọc đóng, ép Qa = ϕ(Rn Ap + Ra Aat ) ϕ: heä soá aûnh höôûng bôûi ñoä maûnh cuûa coïc Cọc tròn và cọc vuông: ϕ = 1,028-0,0000288λ2-0,0016λ 2 Cọc hình chữ nhật: ϕ = 1,028-0,0003456λb -0,00554λb λ=l0/r = l0/d λb=l0/b Chieàu daøi tính toaùn cuûa coïc l0 l0 = vl BM Địa Cơ Nền Móng 27 3 Móng Cọc v =2 v = 0.7 v = 0.5 Coù theå tham khaûo heä soá ϕ theo Jacobson λ=L/r 50 70 85 105 120 140 ϕ 1 0,8 0,588 0,41 0,31 0,23 BM Địa Cơ Nền Móng 28 14
  15. 3 Móng Cọc Theo Qui Phạm TCXD 21-86 Qvl = km(Rn Ap + Ra Aa ) k = 0,7 laø heä soá ñoàng nhaát, m= 1 laø heä soá ñieàu kieän laøm vieäc, ¾ Cường độ chịu kéo nhổ Qnh,vl = kmRa Aa BM Địa Cơ Nền Móng 29 3 Móng Cọc Theo Qui Phạm TCXD 195:1997 Cọc khoan nhồi Qvl = Ru Ap + Ran Aa 9 Cọc bê tông đổ dưới nước R 2 Ru = R ≤ 60 kg / cm 4,5 u 9 Cọc bê tông trong lỗ khoan khô R 2 Ru = R ≤ 70 kg / cm 4 u Rc 2 9 φ28mm R = c R ≤ 2000 kg / cm2 an 1.5 an BM Địa Cơ Nền Móng 30 15
  16. 3 Móng Cọc Kiễm tra cọc khi vận chuyển và cẩu lắp 2 móc cẩu Sơ đồ dựng cọc 0,207 0,586 0,207 L L L 0,293L L 2 Mmax = 0,043qL 2 Mmax = 0,0214qL BM Địa Cơ Nền Móng 31 3 Móng Cọc 3.4.23.4.2 S Sứứcc chchịịuu ttảảii ccủủaa ccọọcc theotheo nnềềnn đấđấtt BM Địa Cơ Nền Móng 32 16
  17. 3 Móng Cọc Sức chịu tải giới hạn Qu = Qs + Qp Qp = Apqp;Qs = ∑ Asifsi Qu = ∑Asi fsi + Ap qp-W Sức chịu tải cho phép Qs Qp Qa = + FSs FS p Qu FS, FS , FS ≈ 2-3 Q = p a FS BM Địa Cơ Nền Móng 33 3 Móng Cọc Công thức tổng quát q p = cNc + γD f Nq + 0,5γBNγ fs = ca + K sσ 'v tanφa Vật liệu cọc φa Thép 0,67 φ - 0.83 φ Bê Tông 0,90 φ - 1.00 φ Gổ 0,80 φ - 1.00 φ BM Địa Cơ Nền Móng 34 17
  18. 3 Móng Cọc 3.4.2.13.4.2.1 S Sứứcc chchịịuu ttảảii ccọọcc ởở mmũũii ccọọcc BM Địa Cơ Nền Móng 35 3 Móng Cọc A.A. Không Không thóatthóat nnướướcc –– TTổổngng ứứngng susuấấtt Sét –short term φu = 0 Nq =1 Nγ = 0 q p = Nc ×cu + γD f Skempton (1959) Nc = 9 BM Địa Cơ Nền Móng 36 18
  19. 3 Móng Cọc Lọai đất Nc Reference London clay Nc= 9 Skempton (1959) Model test 5 < Nc < 8 Sowers (1961) Sét trương 5.7 < N < 8.2 Skempton (1959) nở c ⎡ ⎛ L ⎞⎤ ⎜ ⎟ Reese và O’Neil (1988)) Nc = 6⎢1+ 0.2⎜ ⎟⎥ ⎣ ⎝ Db ⎠⎦ Sét độ nhạy 7.4 < N < 9.3 c Ladanyi (1963)) nhỏ 4 π N = ln()I +1 + +1 Vesic (1975) c 3 rr 2 4 ⎡ ⎛ E ⎞⎤ ⎜ u ⎟ Bishop (1945)) Nc =1+ ⎢1+ ln⎜ ⎟⎥ 3 ⎣ ⎝ 3cu ⎠⎦ BM Địa Cơ Nền Móng 37 3 Móng Cọc B.B. Thóat Thóat nnướướcc –– ứứngng susuấấtt cócó hihiệệuu Cát hay Sét – long term c = 0 q p = Nq ×(σ 'z )b Lọai đất Nq Reference 2 Sét 2 Janbu (1976) Nq = ()tanφ'+ 1+ tan φ' exp(2ψ p tanφ') ψ p = π / 3− 0.58π Lấy giá trị ψ nhỏcho sét mềm, cố kế thường Giá trị lớn cho cát chặt, sét quá cố kết Nq= f(φ’) Berezantzevet al (1961) Cát Nq= 40 API (1984) Nq= f(φ’) (ứng dụng cho cát chặt) Berezantzevet al (1961) Công thức (*) Vesic (1975) Nq= 8 – 20 Poulos (1988) Nq= 20 Datta et al. (1980) BM Địa Cơ Nền Móng 38 19
  20. 3 Móng Cọc 0 φ'1 = 20N +15 BM Địa Cơ Nền Móng 39 3 Móng Cọc Vesic (1972, 1975) (*) 4 ⎧ sinφ ' ⎫ 3 3 ⎪ ⎡⎛ π ⎞ ⎤ 2 ⎛ π φ' ⎞ 1+sinφ ' ⎪ Nq = ⎨exp⎢⎜ −φ'⎟ tanφ'⎥ tan ⎜ + ⎟Irr ⎬ 3− sinφ' ⎪ ⎣⎝ 2 ⎠ ⎦ ⎝ 4 2 ⎠ ⎪ ⎩ ⎭ Chỉ số độ cứng Irr I r ε biến dạng thể tích Irr = p 1+ ε p I r G’ modulus cắt G' σ’z(b) ứng suất do trọng lượng Ir = bản thân tại mũi cọc σ 'z(b) tanφ' BM Địa Cơ Nền Móng 40 20
  21. 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 41 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 42 21
  22. 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 43 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 44 22
  23. 3 Móng Cọc 3.4.2.23.4.2.2 S Sứứcc chchịịuu ttảảii ccọọcc dodo mama sátsát xungxung quanhquanh ccọọcc A.A. Không Không thóatthóat nnướướcc –– TTổổngng ứứngng susuấấtt Sét –short term α method (Tomlinson) φu = 0 fs = ca = α ×cu BM Địa Cơ Nền Móng 45 3 Móng Cọc ¾ Tomlinson Loaïi ñaát L/D Heä soá α (theo Tomlinson) 1/ Đất Caùt nằm trên lớp 20 cu 20 cu =0 – 25 : α =1,25 – 0,7 cu > 25 : α = 0,7 3/ Seùt cöùng 8 – 20 0,4 cu =0 – 30 : α =1,25 – 1 cu =30 – 80 : α = 1 cu = 80 – 130 : α = 1 - 0,4 cu > 130 : α = 0,4 L – độ sâu cọc xuyên qua lớp sét cứng BM Địa Cơ Nền Móng 46 23
  24. 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 47 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 48 24
  25. 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 49 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 50 25
  26. 3 Móng Cọc ¾ Cọc khoan nhồi Lọai đất α Giá trị Reference ca/cu 0.25 – 0.7 Golder and Leonard (1954) 0.45 Skempton (1959) Sét london 0.7 cọc đóng Fleming et al. (1985) 0 khi z ≤ 1.5m và z > L-D Reese và O’Neill (1988) 0.55 còn lại Sét nhạy cao ca/cu 1 Golder (1975) Sét trương nỡ ca/cu 0.5 Mohanand Chandra (1961) BM Địa Cơ Nền Móng 51 3 Móng Cọc λ method (Vijayvergiya và Focht, 1972) fs = λ(σ 'm +2cu ) σ’m ứng suất trung bình ở giữa chiều dài cọc BM Địa Cơ Nền Móng 52 26
  27. 3 Móng Cọc B.B. Thóat Thóat nnướướcc –– ỨỨngng susuấấtt cócó hihiệệuu Cát hay Sét – long term β method c = 0 fs = Ksσ 'v tanφ'a = β ×σ 'v β = Ks tanφ'a ¾ Sét cố kết thường, cát rời Ks =1− sinφ' ¾ Sét quá cố kết, cát chặt Ks = ()1− sinφ' OCR BM Địa Cơ Nền Móng 53 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 54 27
  28. 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 55 3 Móng Cọc ¾ Cọc khoan nhồi BM Địa Cơ Nền Móng 56 28
  29. 3 Móng Cọc ¾ Đối với đất cát (Vesic) BM Địa Cơ Nền Móng 57 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 58 29
  30. 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 59 3 Móng Cọc 3.4.2.33.4.2.3 DDựựaa theotheo kkếếtt ququảả thíthí nghinghiệệmm ngòaingòai hihiệệnn trtrườườngng A.A. D Dựựaa theotheo kkếếtt ququảả SPTSPT Meyerhof (1956) ¾ Cọc đóng q p (kPa) = 400N fs (kPa) = 2Ntb N - chæ soá SPT trung bình cuûa ñaát trong khoaûng 1D döôùi muõi coïc vaø 4D treân muõi coïc Ntb – giá trị trung bình N dọc theo thân cọc q p (kPa) =120N ¾ Cọc nhồi fs (kPa) = Ntb BM Địa Cơ Nền Móng 60 30
  31. 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 61 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 62 31
  32. 3 Móng Cọc A.A. D Dựựaa theotheo kkếếtt ququảả CPTCPT Nottingham và Schmertman (1975) ⎡1 ⎛ _ ⎞ ⎛ _ ⎞ ⎤ ¾ Đất rời Qs = K ⎢ ⎜ fs As ⎟ + ⎜ fs As ⎟ ⎥ ⎣2 ⎝ ⎠0−8d ⎝ ⎠8d −L ⎦ L/d L/d BM Địa Cơ Nền Móng 63 3 Móng Cọc Trường hợp không có giá trị của fs khi xuyên Qs = C f ∑ qc As BM Địa Cơ Nền Móng 64 32
  33. 3 Móng Cọc _ ¾ Đất dính Qs = α' fs As BM Địa Cơ Nền Móng 65 3 Móng Cọc ¾ Qp = q p Ap L-8d 8d q + q q = c1 c2 L p 2 0.7d – 3.5d BM Địa Cơ Nền Móng 66 33
  34. 3 Móng Cọc 3.4.2.33.4.2.3 Theo Theo tiêutiêu chuchuẩẩnn ViViệệtt NamNam A.A. D Dựựaa theotheo chchỉỉ tiêutiêu ccơơ lýlý ccủủaa đấđấtt nnềềnn Qtc Qa = ktc 2 ¾ CỌC CHỐNG (khi neàn ñaát coù Es > 50 MPa = 500 kg/cm ) Qtc =Apqp * Đaát neàn coïc töïa laø ñaù, ñaát haït lôùn vaø seùt cöùng 2 qp = 20Mpa = 2000 Tf/m BM Địa Cơ Nền Móng 67 3 Móng Cọc * Cọc nhồi,cọc ống có nhồi bề tông ngàm vào đá không bị phong hóa không nhỏ hơn 0.5m qtc ⎛ h ⎞ pn ⎜ 3 ⎟ qp = ⎜ +1,5⎟ kd ⎝ d3 ⎠ tc q pn cöôøng ñoä chòu neùn trung bình cuûa ñaù ôû traïng thaùi no nöôùc; kd = 1,4 hệ số an tòan theo đất h3 (m): ñoä saâu choân coïc trong ñaù ; d3 (m): ñöôøng kính ngaøm trong ñaù * Cọc ống chống lên bề mặt đá tc qpn qp = kd BM Địa Cơ Nền Móng 68 34
  35. 3 Móng Cọc ¾ CỌC MA SÁT n Qtc = mRqp Ap + u∑m f fsili i=1 Phöông phaùp haï coïc Heä soá ñieàu kieän laøm vieäc cuûa coïc Döôùi muõi coïc mR Ôû maët beân coïc mf 1/ Haï coïc ñaëc vaø coïc roãng coù bòt 11 ñaàu, baèng buùa hôi buùa diesel 2/ Rung vaø eùp coïc vaøo : a/ Ñaát caùt chaët vöøa : • haït thoâ vaø haït vöøa 1,2 1 • haït mòn 1,1 1 • haït buïi 1 1 b/ Ñaát seùt coù ñoä seät IL =0,5 • AÙ caùt 0,9 0,9 • AÙ seùt 0,8 0,9 • Seùt 0,7 0,9 c/ Ñaát seùt coù ñoä seät IL < 0 1 1 Caùc heä soá mR vaø mf cuûa ñaát coù ñoä seät trong khoaûng töø [0 ÷5] coù ñöôïc baèng pheùp noäi suy BM Địa Cơ Nền Móng 69 3 Móng Cọc Söùc chòu taûi cuûa ñaát ôû muõi coïc qp 2 Ñoä saâu cuûa Söùc choáng caét cuûa ñaát ôû muõi coïc, qp ,T/m muõi coïc, m Cuûa ñaát caùt chaët vöøa coù haït laø Soûi Thoâ Thoâ vöøa Mòn Buïi Cuûa ñaát seùt vôùi chæ soá ñoä seät IL 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 3 750 660 (400) 300 310 (200) 200 (120) 110 60 4 830 680 (510) 380 320 (250) 210 (160) 125 70 5 880 700 (620) 400 340 (280) 220 (200) 130 80 7 970 730 (690) 430 370 (330) 240 (220) 140 85 10 1050 770 (730) 500 400 (350) 260 (240) 150 90 15 1170 820 (750) 560 440 (400) 290 165 100 20 1260 850 620 480 (450) 320 180 110 25 1340 900 680 520 350 195 120 30 1420 950 740 550 380 210 130 35 1500 1000 800 600 410 225 140 Caùc giaù trò trong ngoaëc cho ñaát seùt BM Địa Cơ Nền Móng 70 35
  36. 3 Móng Cọc 2 Ñoä saâu trung Ma saùt beân cuûa coïc, fs , T/m bình cuûa lôùp Cuûa caùt chaët vöøa ñaát, m Thoâ Mòn Buïi vaø vöøa Cuûa ñaát seùt coù ñoä seät IL laø 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1 3,5 2,3 1,5 1,2 0,5 0,4 0,4 0,3 0,2 2 4,2 3 2,1 1,7 1,2 0,7 0,5 0,4 0,4 3 4,8 3,5 2,5 2 1,4 0,8 0,7 0,6 0,5 4 5,3 3,8 2,7 2,2 1,6 0,9 0,8 0,7 0,5 5 5,6 4 2,9 2,4 1,7 1 0,8 0,7 0,6 6 5,8 4,2 3,1 2,5 1,8 1 0,8 0,7 0,6 8 6,2 4,4 3,3 2,6 1,9 1 0,8 0,7 0,6 10 6,5 4,6 3,4 2,7 1,9 1 0,8 0,7 0,6 15 7,2 5,1 3,8 2,8 2 1,1 0,8 0,7 0,6 20 7,9 5,6 4,1 3 2 1,2 0,8 0,7 0,6 25 8,6 6,1 4,4 3,2 2 1,2 0,8 0,7 0,6 30 9,3 6,6 4,7 3,4 2,1 1,2 0,9 0,8 0,7 35 10 7 5 3,6 2,2 1,3 0,9 0,8 0,7 - Caùc giaù trò cuûa fs cuûa caùt chaët taêng theâm 30% -khi xaùc ñònh fs neân chia caùc lôùp ñaát moûng hôn 2m. BM Địa Cơ Nền Móng 71 3 Móng Cọc ¾ CỌC CHỊU NHỔ n Qtc = mu∑mf fsili i=1 m laø heä soá ñieàu kieän laøm vieäc chòu nhoå, * vôùi coïc haï vaøo ñaát 4m heä soá m=0,8 BM Địa Cơ Nền Móng 72 36
  37. 3 Móng Cọc B.B. D Dựựaa theotheo chchỉỉ tiêutiêu ccườườngng độđộ ccủủaa đấđấtt nnềềnn Qu = Qs + Qp Qu = ∑Asi fsi + Ap qp-W Qs Qp Qa = + FSs FS p FSs =1.5 − 2.0 FS p = 2.0 − 3.0 BM Địa Cơ Nền Móng 73 3 Móng Cọc Đất sét Sử dụng α method (Tomlinson) Qu = Asα ×cu + Ap Nccu ¾ Cọc đóng BM Địa Cơ Nền Móng 74 37
  38. 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 75 3 Móng Cọc ¾ Cọc nhồi Lọai đất α Sét dẻo cứng 0.3 - 0.45 Sét dẻo mềm 0.6 – 0.8 ¾ Nc = 9 cho cọc đóng trong đất sét cố kết thường Nc = 6 cho cọc khoan nhồi BM Địa Cơ Nền Móng 76 38
  39. 3 Móng Cọc Đất rời Sử dụng β method Qu = As K sσ 'v tanφa + Apσ 'vp Nq Sử dụng phương pháp Vesic BM Địa Cơ Nền Móng 77 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 78 39
  40. 3 Móng Cọc C.C. D Dựựaa theotheo kkếếtt ququảả CPTCPT FS = 2 − 3 qp = Kc qc qci fsi = αi qc söùc choáng xuyeân trung bình, laáy trong khoaûng 3d phía treân vaø 3d beân döôùi muõi coïc ¾ cu xác định từ CPT qc −σ v c = σv ứng suất do trọng lượng bản thân u 15 BM Địa Cơ Nền Móng 79 3 Móng Cọc Loaïi ñaát qc (MPa) Kc αi qq Coïc nhoài Coïc ñoùng Coïc nhoài Coïc ñoùng Coïc Coïc Beâ Theùp Beâ Theù Beâ Theùp Beâ toâng Theùp nhoài ñoùng toâng toâng p toâng Seùt meàm vaø 5 0,45 0,55 60 120 60 120 (80) (80) (80) 35 cöùng 35 35 35 Caùt chaûy 0 – 2,5 0,4 0,5 (60) 150 (60) (120) 35 35 35 35 120 80 80 Caùt chaët vöøa 2,5 - 10 0,4 0,5 (100) (200) 1000 (200) (120) (120) (120) 80 180 250 250 80 35 80 Caùt chaët > 10 0,3 0,4 150 300 150 300 (150) (150) (150) 120 (200) (200) 120 80 120 Ñaù phaán > 5 0,2 0,3 100 120 100 120 35 35 35 35 (meàm) Ñaù phaán > 5 0,2 0,4 60 80 60 80 (150) (120) (150) 120 phong hoùa 120 80 120 qc söùc choáng xuyeân cuûa muõi xuyeân ñôn giaûn Caùc giaù trò trong ngoaëc duøng cho : coïc nhoài thi coâng toát vaø coïc ñoùng coù eùp ñaát BM Địa Cơ Nền Móng 80 40
  41. 3 Móng Cọc D.D. D Dựựaa theotheo kkếếtt ququảả SPTSPT ¾ Dựa theo kết quả của Meyerhof (1956) Qu = K1NAp + K2 As Ntb N - chæ soá SPT trung bình cuûa ñaát trong khoaûng 1d döôùi muõi coïc vaø 4d treân muõi coïc Ntb – giá trị trung bình N dọc theo thân cọc trong phạm vi lớp đất rời Cọc đóng K1 = 400 K2 = 2 K =120 Cọc nhồi 1 K2 =1 BM Địa Cơ Nền Móng 81 3 Móng Cọc ¾ Dựa theo công thức của Nhật (cọc đóng) 1 Qa = {}αNa Ap + ()0.2NsLs + NcLc u 3 Ap, u – diện tích và chu vi tiết diện ngang cọ Na –chỉ số SPT trung bình của đất trong phạm vi 1d dướimũicọcvà 4d trên mũicọc Ns, Nc –chỉ số SPT trung bình dọc theo thân cọc trong phạm vi lớp đất rờivà đất dính Ls, Lc (m) – chiều dài đọan cọc nằm trong đất cát và đất sét α – hệ số phụ thuộc biện pháp thi công α = 30 : cọc đóng α = 15 : cọc khoan nhồi BM Địa Cơ Nền Móng 82 41
  42. 3 Móng Cọc ¾ Sức chịu tải của cọc nhồi trong đất rời BM Địa Cơ Nền Móng 83 3 Móng Cọc ¾ Sức chịu tải cho phép của cọc nhồi trong nền gồm các lớp đất dính và đất rời Qa =1,5NAp + (0,15Nc Lc + 0,43N s Ls )Ω −Wp (Tf ) N chæ soá xuyeân ñoäng tieâu chuaån trung bình cuûa ñaát trong khoaûng 1d döôùi muõi coïc vaø 4d treân muõi coïc. Neáu N > 60, khi tính toaùn N laáy N = 60 ; neáu N > 50 thì trong coâng thöùc laáy N =50; Nc giaù trò trung bình cuûa chæ soá xuyeân ñoäng tieâu chuaån trong lôùp ñaát rôøi; Ns giaù trò trung bình cuûa chæ soá xuyeân ñoäng tieâu chuaån trong lôùp ñaát dính; Ap dieän tích tieát dieän muõi coïc; ; Ls (m) chieàu daøi phaàn thaân coïc naèm trong lôùp ñaát dính; Lc (m) chieàu daøi phaàn thaân coïc naèm trong lôùp ñaát rôøi; Ω chu vi tieát dieän coïc m; Wp hiệu số giữa trọng lượng cọc và đất nền do cọc thay thế BM Địa Cơ Nền Móng 84 42
  43. 3 Móng Cọc 5.4.35.4.3 DDựựaa theotheo CôngCông ththứứcc độđộngng llựựcc hhọọcc BM Địa Cơ Nền Móng 85 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 86 43
  44. 3 Móng Cọc WH kE Wellington Qu = = e f + c e f + c W troïng löôïng phaàn rôi cuûa buùa H chieàu cao rôi cuûa buùa ef ñoä choái cuûa buùa c haèng soá xeùt ñeán naêng löôïng thaát thoaùt c = 2,54 cm vôùi buùa rôi c = 2,54 mm vôùi buùa hôi vaø buùa diesel. E naêng löôïng buùa k heä soá naêng löôïng buùa. Coâng thöùc treân ñöôïc tính vôùi heä soá an toaøn FS = 6. BM Địa Cơ Nền Móng 87 3 Móng Cọc Hieäu buùa Loaïi Naêng löôïng, Soá nhaùt trong Troïng löôïng phaàn va E moät phuùt ñaäp, W, (kN) KN-m K- Kobe Diesel; K K150 379,7 45-60 147,2 M MB70 191,2 - 86 38-60 70,5 L–Link, Belt, Cedar K K-60 143,3 42-60 58,7 Rapids,Iowa; K K-45 123,5 39-60 44 M M-43 113,9-51,3 40-60 42,1 M–Mitsubishi Int. K K-35 96 39-60 34,3 Corporation; MKT DE70B 85,4-57 40-50 31,1 MKT-McKienan- K K-25 68,8 39-60 24,5 Terry, New Jersey V N-46 44,1 50-60 17,6 L 520 35,7 80-84 22,6 V–Vulcan Iron M M-14S 35,3-16,1 42-60 13,2 Works, Florida V N-33 33,4 50-60 13,3 L 440 24,7 86-90 17,8 MKT DE20 24,4-16,3 40-50 8,9 MKT DE-10 11,9 40-50 4,9 L 180 11 80-95 7,7 BM Địa Cơ Nền Móng 88 44
  45. 3 Móng Cọc kE W + e2W Hilley Q = c u 1 W +W e + ()c + c + c c f 2 1 2 3 e heä soá hoài phuïc coù giaù trò nhö sau : • coïc co đaââù biṭ thep,́ e = 0,55 • coïc theùp coù ñeäm ñaàu coïc baèng goã meàm, e = 0,4 • coïc beâ toâng coát theùp coù ñeäm ñaàu coïc baèng goã, e=0,25 c1 (m) bieán daïng ñaøn hoài cuûa ñaàu coïc, ñeäm ñaàu coïc vaø coïc daãn, c2 (m)bieán daïng ñaøn hoài cuûa coïc Qu L c2 = Ap Ep c3 bieán daïng ñaøn hoài cuûa ñaát neàn cuûa coïc, thöôøng ñöôïc laáy baèng 0,005m BM Địa Cơ Nền Móng 89 3 Móng Cọc Thởigiannghĩ để xác định độ chối BM Địa Cơ Nền Móng 90 45
  46. 3 Móng Cọc 5.4.45.4.4 D Dựựaa theotheo ththửử ttảảii ttạạii hihiệệnn trtrườườngng Q Q = u FS ≥ 2 a FS BM Địa Cơ Nền Móng 91 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 92 46
  47. 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 93 3 Móng Cọc c. Taûi troïng truyeàn leân coïc phaûi ñuùng taâm, ñoàng truïc. Khi duøng thieát bò kích thuyû löïc, keát caáu choã töïa cuûa kích leân coïc phaûi baûo ñaûm thaät chính xaùc söï ñoàng truïc giöõa taûi troïng vaø coïc thöû. d. Khi thöû nghieäm coïc coù söû duïng sô ñoà coïc neo thì phaûi caên cöù vaøo taûi troïng lôùn nhaát (söùc chòu taûi cuûa coïc tính theo lyù thuyeát vaø tính ra söùc söùc chòu nhoå tôùi haïn cuûa coïc c. Chieàu saâu cuûa caùc muõi coïc neo khoâng ñöôïc vöôït quaù chieàu saâu coïc thöû nghieäm. d. Khoaûng caùch tính töø ñöôøng truïc cuûa coïc thöû nghieäm ñeán coïc neo hoaëc ñeán ñieåm goái gaàn nhaát trong sô ñoà chaát phuï taûi (ñoái troïng) hoaëc ñeán caùc ñieåm moác coá ñònh khoâng ñöôïc nhoû hôn 5 laàn caïnh coïc thöû (neáu coïc troøn thì lôùn hôn 5 laàn ñöôøng kính coïc) S ≥ 5d (hoaëc 5φ), thöôøng choïn S = 8d hoaëc 8φ BM Địa Cơ Nền Móng 94 47
  48. 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 95 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 96 48
  49. 3 Móng Cọc Trình tự thữ nghiệm nén tĩnh cọc BM Địa Cơ Nền Móng 97 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 98 49
  50. 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 99 3 Móng Cọc ζ= 0.1 ζ = 0.2: khi có cơ sở thí nghiệm và quan trắc lún đầy đủ BM Địa Cơ Nền Móng 100 50
  51. 3 Móng Cọc ¾ Canadian Foundation Engineering QLP d ¾ Davission S f = + 0,0038 + (m) AEP 120 BM Địa Cơ Nền Móng 101 3 Móng Cọc 3.53.5 CácCác bbướướcc thithiếếtt kkếế móngmóng ccọọcc 3.5.13.5.1 DDữữ liliệệuu tínhtính tóantóan -Dữ liệu bài toán và các đặc tính của móng cọc -Số liệu tải trọng (tính toán) -Chọn vật liệu thiếtkế móng: mác BT, cường độ thép, tiết diện và chiều dài cọc (cắm vào đất tốt ≥ 2m), đoạn neo ngàm trong đài cọc (đoạn ngàm + đập đầu cọc ≈ 0,5 ÷ 0,6m); chọn đường kính cốt thép dọc trong cọc. BM Địa Cơ Nền Móng 102 51
  52. 3 Móng Cọc 3.5.23.5.2 Ki Kiễễmm tratra móngmóng ccọọcc làmlàm viviệệcc đđàiài ththấấpp H Df Ep 1 H ≤ K γ b D2 2 0 đ f 2H D f ≥ Koγ bh BM Địa Cơ Nền Móng 103 3 Móng Cọc 3.5.33.5.3 XácXác địđịnhnh ssứứcc chchịịuu ttảảii ccủủaa ccọọcc TheoTheo vvậậtt liliệệuu làmlàm ccọọcc TheoTheo đđiiềềuu kikiệệnn đấđấtt nnềềnn 9 Theo chỉ tiêu cơ học Qs Qp As fs Ap qp Qa = + = + FSs FS p FSs FS p 9 Theo chỉ tiêu vật lý Qa = km (Rp Ap + u Σ fsi li) (21-86) Q Q = m q A + u Σ m f l Q = tc (205-1998) tc R p p f si i a k BM Địa Cơ Nền Móng 104 52
  53. 3 Móng Cọc 9 Theo thí nghiệm SPT 9 Theo thí nghiệm CPT BM Địa Cơ Nền Móng 105 3 Móng Cọc 3.5.43.5.4 XácXác địđịnhnh ssốố llượượngng ccọọcc vàvà bbốố trítrí N tt N tt +W n = β ∑ = β đ β = 1,2 ÷ 1,6 Qa Qa 3.5.53.5.5 KiKiểểmm tratra khkhảả nnăăngng chchịịuu ttảảii ccủủaa ccọọcc N tt M tt x tt ∑ y i M x yi Q( x, y) = ± 2 ± 2 n ∑ xi ∑ yi tt tt Q ≤ Q N M x tt max a ∑ y max M x ymax Qmax = ± 2 ± 2 min n x y ∑ i ∑ i Qmin ≥ 0 BM Địa Cơ Nền Móng 106 53
  54. 3 Móng Cọc ẢẢnhnh hhưởưởngng ccủủaa nhómnhóm ccọọcc Converse-Labarre ⎡(n1 −1)n2 + (n2 −1)n1 ⎤ η = 1−θ ⎢ ⎥ ⎣ 90 n1 n2 ⎦ ⎛ d ⎞ θ = arctg ⎜ ⎟ [deg] ⎝ s ⎠ n1 : số hàng cọc n2 : số cọc trong 1 hàng d : đường kính hoặc cạnh cọc s : khoảng cách giữa các cọc QG = η nc Qa BM Địa Cơ Nền Móng 107 3 Móng Cọc 3.5.63.5.6 Ki Kiểểmm tratra độđộ lúnlún ccủủaa móngmóng ccọọcc N M Đài cọc ΔM = H dH H H/n Hệ cọc N + W Nền của móng cọc M+ΔM φ l φtb ∑ i i α = φtb = 4 ∑li BM Địa Cơ Nền Móng 108 54
  55. 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 109 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 110 55
  56. 3 Móng Cọc tc tc tc ∑Nqu Mx My σmax/ min = ± ± Fqu Wx Wy tc ∑ Nqu σtb = Fqu m 1m 2 * σ tb ≤ R II = (Ab qu γ + Bhγ + Dc II ) k tc σmax ≤ 1,2 RII σmin ≥ 0 BM Địa Cơ Nền Móng 111 3 Móng Cọc XácXác địđịnhnh độđộ lúnlún ccủủaa móngmóng ccọọcc pgl = σ tb − γ h n n e1i − e2i S = ∑Si = ∑ hi i=1 i=1 1+ e1i N + W S ≤ Sgh = 8 cm M+ΔM BM Địa Cơ Nền Móng 112 56
  57. 3 Móng Cọc 3.5.73.5.7 Ki Kiểểmm tratra chuychuyểểnn vvịị ngangngang ccủủaa ccọọcc H ≤ Png (Png : sức chịu tải ngang của cọc) β Δ ng EJ Png = 3 1000 l0 Δng = 1 cm: chuyển vị ngang tại đầu cho phép EJ : độ cứng của cọc β = 0,65 : khi cọc đóng trong đất sét β = 1,2 : khi cọc đóng trong đất cát lo ≈ 0,7 d ; d [cm]: cạnh hay đường kính cọc. BM Địa Cơ Nền Móng 113 3 Móng Cọc 3.5.83.5.8 Ki Kiểểmm tratra xuyênxuyên ththủủngng đđàiài ccọọcc Pxt ≤ Pcx Pxt = Σ phản lực của những cọc nằm ngoài tháp xuyên ở phía nguy hiểm nhất Pcx = 0,75 Rk Stháp xuyên BM Địa Cơ Nền Móng 114 57
  58. 3 Móng Cọc 3.5.93.5.9 Xác Xác địđịnhnh ccốốtt thépthép chocho đđàiài ccọọcc Tính moment: dầm conxôn, ngàm y tại mép cột, lực tác dụng lên dầm P là phản lực đầu cọc. max x Pmax M g M g Pmax Fa = ≈ Ra γ h0 0,9Rah0 d BM Địa Cơ Nền Móng 115 3 Móng Cọc 3.5.103.5.10 Tính Tính tóantóan ccọọcc chchịịuu ttảảii trtrọọngng ngangngang (Theo TCXDVN 205-1998) H M0 0 y 4 ’ 2 d y σ y (kN/m ) E I + σ z = 0 b dz 4 y L z z σ y= Cy × y z C y = K × z z z BM Địa Cơ Nền Móng 116 58
  59. 3 Móng Cọc Loaïi ñaát quanh coïc Heä soá K (Tf/m4) Coïc ñoùng Coïc nhoài Seùt, aù seùt deûo chaûy, IL =[0,75 - 1] 65 - 250 50 - 200 Seùt, aù seùt deûo meàm, IL = ]0,5 – 0,75] 200 - 500 200 - 400 AÙ seùt deûo, IL = [0 – 1] Caùt buïi, e = [0,6 – 0,8] Seùt, aù seùt deûo vaø nöûa cöùng, IL = [0 – 0,5] 500 - 800 400 - 600 AÙ seùt cöùng, IL < 0 Caùt nhoû, e = [0,6 – 0,75] Caùt haït trung, e = [0,55 – 0,7] Seùt, aù seùt cöùng, IL <0 800 - 1300 600 - 1000 Caùt haït thoâ, e = [0,55 – 0,7] BM Địa Cơ Nền Móng 117 3 Móng Cọc 2 -Áp lực tính toán σz [Tf/m ]: K ⎛ ψ M H ⎞ σ z = z ⎜ y A − 0 B + 0 C + 0 D ⎟ y e ⎜ 0 1 1 2 1 3 1 ⎟ αbd ⎝ αbd αbd Eb I αbd Eb I ⎠ -Moment uốn Mz [Tf.m]: 2 H 0 M z = α bd Eb Iy0 A3 −α bd Eb Iψ 0 B3 + M 0C3 + D3 α bd -Lực cắt Qz [Tf] 3 2 Qz = α bd Eb Iy0 A4 −α bd Eb Iψ 0 B4 +α bd M 0C4 + H 0 D4 BM Địa Cơ Nền Móng 118 59
  60. 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 119 3 Móng Cọc ze : chiều sâu tính đổi, ze = αbd z le : chiều dài cọc trong đất tính đổi, le = αbd l αbd : hệ số biến dạng (1/m) Kbc α bd = 5 Eb I bc : chiều rộng qui ước của cọc: d ≥ 0,8 m => bc = d + 1 m; d bc = 1,5d + 0,5 m (TCXD 205-1998) BM Địa Cơ Nền Móng 120 60
  61. 3 Móng Cọc N M ψ N H Δn H δH M δM M l ψ0 0 δ δ y0 HH MH M0=1 z H0=1 z z l l l BM Địa Cơ Nền Móng 121 3 Móng Cọc - Chuyển vị ngang y0 và góc xoay ψ0 tại z = 0 (mặt đất) y0 = H 0δ HH + M 0δ HM ψ 0 = H 0δ MH + M 0δ MM - Chuyển vị ngang δHH , δHM , δMH , δMM do các ứng lực đơn vị 1 1 δ = C δ HH = 3 A0 MM 0 α bd Eb I α bd Eb I 1 δ MH = δ HM = 2 B0 α bd Eb I Mo, Ho : Moment uốn và lực cắt của cọc tại z = 0 (mặt đất) BM Địa Cơ Nền Móng 122 61
  62. 3 Móng Cọc BM Địa Cơ Nền Móng 123 3 Móng Cọc ¾ Chuyển vị ngang của cọc ở cao trình đặt lực hay đáy đài 3 2 Hl0 Ml0 Δ n = y0 +ψ 0l0 + + 3Eb I 2Eb I ¾ Góc xoay của cọc ở cao trình đặt lực hay đáy đài 2 Hl0 Ml0 ψ =ψ 0 + + 2Eb I Eb I BM Địa Cơ Nền Móng 124 62
  63. 3 Móng Cọc ¾ Ổn định nền xung quanh cọc z 4 , σ y ≤ η1η2 (σ vtgϕ I + ξcI ) cosϕ I σ’v : ứng suất hữu hiệu theo phương đứng tại độ sâu z cI , ϕI : lực dính và góc ma sát trong tính toán của đất ξ : hệ số = 0,6 cho cọc nhồi và cọc ống, = 0,3 cho các cọc còn lại η1 : hệ số = 1 cho mọi trường hợp; trừ ct chắn đất, chắn nước = 0,7 η2 : hs xét đến tỉ lệảnh hưởng của phần tải trọng thường xuyên trong tổng tải M p + M v η2 = nM p + M v BM Địa Cơ Nền Móng 125 3 Móng Cọc Mp : moment do tải thường xuyên Mv : moment do tải tạm thời n = 2,5, trừ: n = 4 cho móng 1 hàng cọc chịu tải trọng lệch tâm thẳng đứng Đối với công trình quan trọng: le ≤ 2,5 lấy n = 4; le ≥ 2,5 lấy n = 2,5 le : chiều dài cọc trong đất tính đổi, le = αbd l BM Địa Cơ Nền Móng 126 63
  64. 3 Móng Cọc ¾ Khi le ≤ 2,5 : coïc ngaén hay coïc cöùng, oån ñònh neàn theo phöông ngang ñöôïc kieåm tra taïi hai ñoä saâu z = L vaø z = L/3 ¾Khi le > 2.5 Coïc daøi hay coïc chòu uoán, oån ñònh neàn theo phöông ngang ñöôïc kieåm tra taïi ñoä saâu 0,85 z = αbd BM Địa Cơ Nền Móng 127 64