Móng bè cọc bê tông doc

Móng bè cọc bê tông
Móng bè cọc hay còn được gọi là móng bè trên nền cọc. Móng bè cọc có rất
nhiều ưu điểm so với các loại móng khác, như khi chịu lực tải trọng lớn, độ
cứng lớn, không gian tự do thông thoáng thuận lợi cho việc bố trí tầng hầm,
liên kết giữa bè và kết cấu chịu lực bên trên như vách, cột có độ cứng lớn
phù hợp sơ đồ làm việc của công trình.

Các công trình cao tầng của nước ngoài thường sử dụng giải pháp móng bè
cọc. Chủ yếu là móng bè trên cọc nhồi và cọc barrette. Chiều cao bè móng
thường > 2m. Ngày nay móng bè – cọc đã trở nên thông dụng và phổ biến và
được úng dụng nhiều trong các công trình dân dụng và công nghiệp ở Việt
Nam.
Cách bố trí cọc trong đài thường theo nguyên tắc trọng tâm nhóm cọc trùng
hoặc gần với trọng tâm tải trọng công trình. Giải pháp này có ưu điểm là tải
trọng xuống cọc được phân bố hợp lí hơn; tính làm việc tổng thể của nhóm
cọc tốt hơn. Áp dụng vào tình hình Việt nam, liệu có thể không; khi mà
phương án đài móng đơn kết hợp với giằng móng vẫn được hầu hết các đơn
vị thiết kế ưa dùng cho các công trình qui mô đến 30 tầng.
Khi đài cứng thì các cọc ở biên sẽ chịu tải lớn hơn hoặc nhỏ hơn cọc ở giữa
tùy theo trường hợp tải trọng. Khoảng cách cọc nên gia tăng > 3d, giảm bớt
hiệu ứng nhóm cọc. Nếu đạt 6d thì coi như không có hiệu ứng nhóm. Khí đó
sức chịu tải 1 cọc đơn lẻ coi là đồng nhất với sức chịu tải của từng cọc trong
nhóm cọc.
Sở dĩ phải làm móng bè cọc vì trường hợp đất yếu rất dày, bố trí cọc theo đài
đơn hay băng cọc không đủ. Cần phải bố trí cọc trên toàn bộ diện tích xây
dựng mới mang đủ tải trọng của công trình. Hơn nữa bè cọc sẽ làm tăng tính
cứng tổng thể của nền móng bù đắp lại sự yếu kém của nền đất.
Còn về việc chiều dày của bè móng, cơ bản vẫn theo nguyên tắc chống cắt

và chọc thủng của bè bê tông cốt thép. Một ví dụ về khách sạn Duyệt Thiên
Tân (Trung Quốc) mặt bằng 76x26m; cao 71.8m (20 tầng) ; kết cấu khung-
vách. Cọc bê tông cốt thép đúc sẵn 35x35x21m hạ tới độ sâu 26m tầng sét
mịn. sức chịu tải cọc đơn là 88 Tấn. Cọc được bố trí khắp nhà. Bè móng dày
2.0m. Độ lún tính toán là 8.8cm, chênh lún lớn nhất 3cm
Cấu tạo móng bè-cọc
Móng bè-cọc cấu tạo gồm hai phần: bè và các cọc.
Bè hay đài cọc có nhiệm vụ liên kết và phân phối tải trọng từ chân kết cấu
cho các cọc, đồng thời truyền một phần tải trọng xuống đất nền tại vị trí tiếp
xúc giữa đáy bè và đất nền. Bè có thể làm dạng bản phẳng hoặc bản dầm
nhằm tăng độ cứng chống uốn. Chiều dày tối thiểu của bè được xác định
theo điều kiện bè bị chọc thủng do lực tập trung tại chân cột, chân vách, hay
do phản lực cọc. Để điều chỉnh lún không đều có thể làm bè với chiều dày
thay đổi.
Các cọc làm nhiệm vụ truyền tải trọng xuống nền đất dưới chân cọc thông
qua sức kháng mũi và vào nền đất xung quanh cọc thông qua sức kháng bên.
Có thể bố trí cọc trong đài thành nhóm hay riêng rẽ, bố trí theo đường lối
hay bố trí bất kỳ tuỳ thuộc vào mục đích của người thiết kế, nhằm điều chỉnh
lún không đều, giảm áp lực lên nền ở đáy bè hay giảm nội lực trong bè…
Các quan điểm thiết kế
Tại nước ta, trong thực hành thiết kế móng bè cọc, thường quan niệm toàn
bộ tải trọng công trình do các cọc tiếp nhận. Đóng góp của đài cọc thường bị
bỏ qua, kể cả khi đáy đài tiếp xúc với đất nền. Đây là quan điểm thiết kế rất
thiên về an toàn, vì thực tế đài có truyền một phần tải trọng xuống đất nền.
Quan điểm trên có thể áp dụng khi thiết kế những nhóm cọc nhỏ, có kích
thước đáy đài không đáng kể so với chiều dài cọc. Vì khi ấy vùng ứng suất
tăng thêm trong nền do áp lực đáy đài gây ra nhỏ, ít ảnh hưởng đến sự làm
việc của các cọc.
Tuy nhiên, nếu bỏ qua sự làm việc của bè khi thiết kế móng bè-cọc (có kích
thước đáy đài đáng kể so với chiều dài cọc) sẽ dẫn đến sự mô tả không đúng

sự phân phối tải trọng lên các cọc và độ lún của móng.
Thiết kế móng bè-cọc có kể đến sự làm việc của bè, theo Poulos (2001) có
ba quan điểm khác nhau:
Quan điểm thiết kế thứ nhất: ở tải trọng làm việc cọc chỉ chịu tải trọng từ 35
đến 50% sức chịu tải cực hạn (hệ số an toàn sức chịu tải bằng 2 đến 3), quan
hệ tải trọng-độ lún của cọc vẫn là tuyến tính. Gần như toàn bộ tải trọng tác
dụng lên móng do cọc tiếp nhận. Bè chỉ tiếp nhận phần tải trọng rất nhỏ,
phân phối lên nền đất ở đáy bè.
Quan điểm thiết kế thứ hai: Trong quan điểm thiết kế này, bè được thiết kế
tiếp nhận một phần đáng kể tải trọng lên móng, phần còn lại do các cọc chịu.
ở tải trọng làm việc sức chịu tải của cọc được huy động từ 70 đến 100% (hệ
số an toàn sức chịu tải bằng 1 đến 1,5), quan hệ tải trọng-độ lún của của cọc
là quan hệ phi tuyến do cọc có chuyển dịch tương đối so với đất nền. Số
lượng cọc được bố trí đủ nhằm giảm áp lực tiếp xúc thực giữa bè và đất nền
xuống nhỏ hơn áp lực tiền cố kết của đất. Cọc được sử dụng với mục đích
làm giảm độ lún trung bình của bè.
Quan điểm thiết kế thứ ba: Bè được thiết kế để chịu phần lớn tải trọng lên
móng. Các cọc chỉ tiếp nhận một phần nhỏ của tổng tải trọng, được bố trí
hợp lý với mục đích chính là giảm độ lún lệch (chứ không phải độ lún trung
bình như ở quan điểm thiết kế thứ hai).
Móng bè
Móng bè (còn gọi là móng toàn diện). Móng bè là một loại móng nông, được
dùng chủ yếu ở nơi có nền đất yếu, sức kháng nén yếu dù không hay có
nước hoặc do yêu cầu cấu tạo của công trình như: dưới toàn bộ nhà có tầng
hầm, kho, bể vệ sinh, bồn chứa nước, hồ bơi, nhà cao tầng có kết cấu chịu
lực nhậy lún lệch lún không đều. Móng bè được cấu tạo bằng các vật liệu
chủ yếu là bê tông và bê tông cốt thép theo các hình thức sau:
1. Bản phẳng (móng trên nền phủ)
Thông thường chiều dày của bản được chọn e = (1/6)l với khoảng cách giữa
các cột l < 9m và tải trọng khoảng 1.000 tấn/cột.

2. Bản vòm ngược
Sử dụng khi có yêu cầu về độ chịu uốn lớn. Đối với các công trình không
lớn, bản vòm có thể cấu tạo bằng gạch đá xây, bê tông với e = (0,03 l +
0,30)m và độ võng của vòm f = 1/7 l ~ 1/10 l.
3. Kiểu có sườn
Chiều dày của bản được chọn e = (1/8)l ~ (1/10)l với khoảng cách giữa cột l
> 9m. Hình thức cấu tạo theo 2 cách:
a) Sườn nằm dưới có tiết diện hình thang (khả năng chống trượt gia tăng).
b) Sườn nằm trên bản.
4. Kiểu hộp
Loại móng bè có khả năng phân bố đều lên nền đất những lực tập trung tác
động lên nó, có độ cứng lớn nhất và trọng lượng nhẹ. Tuy nhiên, có nhược
điểm là phải dùng nhiều thép và thi công phức tạp. Giải pháp móng áp dụng
cho nhà nhiều tầng, nhà cao tầng có kết cấu khung chịu lực nhậy lún không
đều (lún lệch).
Móng băng trên nền cọc
“Móng băng trên nền cọc” nghĩa là phần móng băng là đài cọc.
Một số lý do sử dụng móng băng trên nền cọc
Tải trọng tác dụng lên nền là lớn dẫn đến số cọc đưa ra là lớn dẫn tới bố trí
đài cọc đơn không đủ.
Các đài đơn gần nhau quá, cũng nên gộp lại thành băng
Các nguyên nhân khác ví dụ như bắt buộc bố trí cọc thành hàng mới tiện cho
biện pháp thi công.
Sự làm việc
Chức năng của “móng băng” lúc này là đảm bảo để truyền tải trong công
trình xuống đều cho các cọc bên dưới (trong trường hợp tâm của tổng tải
trọng bên trên trùng với tâm trọng lực của móng băng) vì vậy điều đầu tiên
phải quan tâm đến móng băng là độ cứng lớn , theo như lý thuyết độ cứng
của móng phải là vô cùng sao cho dưới tác dụng của tải trọng bên trên tất cả
các điểm trong toàn bộ móng băng phải dịch chuyển như nhau để đảm bảo

cho tải trọng truyền xuốn từng cọc là như nhau. Trong trường hợp có
moment thì xuất hiện thêm một góc xoay ở tâm trọng lực của móng. Việc
tìm độ cứng của móng băng như thế nào là đủ để đảm bảo chức năng đã nêu
trên chưa thấy đề cập. (Quan niệm độ cứng của móng băng hay bè đã được
đề cập trong một số tài liệu).
Việc thiết kế phần “đài – móng băng” này (đi tìm độ cứng sao cho thoả mãn
điều kiện nêu trên) có thể thực hiện bằng sự trợ giúp của các phần mềm sẵn
có trong đó các cọc được thay bằng các lò so.
Quá trình tính toán là quá trình “thay đổi độ cứng” (chiều dày) của móng sao
cho tải trọng tác dụng xuống từng cọc là tương đương nhau (trong trường
hợp không có lệch tâm (moment)), còn trong trường hợp có moment tải
trọng tác dụng xuống từng cọc sẽ tương ứng với kết quả xác định tải trọng
cọc trong các bài toán thông thuowngf có moment.
Nội lực của móng tương ứng với chiều dày tìm được ) sẽ được dùng để tính
toán cấu tạo, kết hợp với những yêu cầu cấu tạo khác của kết cấu móng.
Các phương pháp tính toán
Phương pháp tính tay: kiểm tra điều kiện chống chọc thủng, khả năng chịu
uốn.
Phương pháp tính máy: mô hình toàn bộ kết cấu công trình bên trên và bè
móng bằng chương trình SAP2000 hay ETABS hay SAFE. Băng móng mô
hình bằng SHELL (thick plate); cọc bằng các gối spring (phải giả thiết độ
lún của cọc hay hệ số độ cứng của gối lò xo k). Thường thì có thể mô hình
hóa cọc chỉ chịu lực ngang và lực đứng, bỏ qua độ cứng chịu mômen.
Cách này hơi tốn công nhưng kết quả của nó cho ta thấy được mỗi cọc trong
băng chịu bao nhiêu lực và tình hình phân bố ứng suất trong băng ra sao.
Cách làm này có thể áp dụng cho cả móng đài đơn, đài bè.