Quy trình sản xuất cọc ly tâm

LỜI NÓI ĐẦU
Trong những thế kỷ trước, công tác xây dựng cơ bản ít phát triển , tốc độ xây dựng chậm vì
chưa có một phương pháp xây dựng tiên tiến, chủ yếu thi công bằng thủ công, và một nguyên
nhân quan trọng là công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng chưa phát triển. Những năm 30 - 40
của thế kỷ 19, công nghiệp sản xuất xi măng poóclăng ra đời tạo ra một chuyển biến cơ bản
trong xây dựng. Nhưng cho đến những năm 70÷80 của thế kỷ 19 bêtông cốt thép mới được sử
dụng vào các công trình xây dựng và chỉ một thời gian tương đối ngắn, loại vật liệu có nhiều tính
ưu việt này đã được phát triển nhanh chóng và chiếm vị thế quan trọng trong các loại vật liệu xây
dựng. Trong quá trình sử dụng, cùng với sự phát minh ra nhiều loại bêtông và bêtông cốt thép
mới, các phương pháp tính toán kết cấu, bê tông cốt thép càng được hoàn thiện và phát huy tính
năng ưu việt và hiệu quả sử dụng, do đó càng mở rộng phạm vi sử dụng của loại vật liệu này.
Đồng thời với việc sử dụng bêtông và bêtông cốt thép toàn khối, đổ tại chỗ, không bao lâu sau
khi xuất hiện bêtông cốt thép, cấu kiện bêtông đúc sẵn ra đời. Trong mười năm (1930÷1940)
việc sản xuất cấu kiện bêtông cốt thép bằng thủ công được thay thế bằng phương pháp cơ giới và
việc nghiên cứu thành công dây chuyền công nghệ sản xuất các cấu kiện bêtông cốt thép được áp
dụng tạo điều kiện ra đời những nhà máy sản xuất các cấu kiện bêtông cốt thép đúc sẵn.
Trong những năm gần đây, những thành tựu nghiên cứu về lý luận cũng như về phương
pháp tính toán bêtông cốt thép càng thúc đẩy ngành công nghiệp sản xuất cấu kiện bêtông cốt
thép phát triển và đặc biệt là thành công của việc nghiên cứu bêtông ứng suất trước được áp dụng
vào sản xuất cấu kiện là một thành tựu có ý nghĩa to lớn. Nó cho phép sử dụng có hiệu quả
bêtông mác cao, cốt thép cường độ cao, tiết kiệm được bêtông và cốt thép, giảm nhẹ khối lượng,
nâng cao khả năng chống nứt của cấu kiện bêtông cốt thép. Và trong số đó thì công nghệ nền
móng ứng dụng cọc li tâm ứng suất trước dần dần cũng trở nên được sử dụng rộng rãi và phổ
biến ở nhiều công trình.
Ngày nay với những trang bị kỹ thuật hiện đại có thể cơ giới hoá và tự động hoá nhiều
khâu của dây truyền công nghệ trong các cơ sở sản xuất cấu kiện cọc li tâm ứng suất trước và do
đó càng đáp ứng được nhu cầu to lớn của xây dựng cơ bản. Là một sinh viên ngành kĩ thuật xây
dựng thì việc nắm bắt và hiểu biết được công nghệ cọc li tâm ứng suất trước là rất cần thiết, song
không phải ai cũng hiểu biết về công nghệ chế tạo ra loại cọc này vì vậy nhóm chúng em đã
quyết định nghiên cứu về công nghệ chế tạo loại cọc li tâm ứng suất trước này.
Sau hơn 3 tuần làm việc, mọi thành viên trong nhóm đã nỗ lực hết mình cùng với sự giúp

đỡ của Công ty Bê Tông 602, Công ty PHAN VŨ, chúng em đã hoàn thành đề tài nghiên cứu:
“Tìm hiểu quy trình công nghệ sản xuất cọc li tâm ứng suất trước”. Chúng em xin chân thành
cảm ơn Công ty Bê Tông 602, Công ty Phan Vũ và Thầy Nguyễn Đình Hùng đã tận tình giúp đỡ
chúng em hoàn thành đề tài này. Chúng em mong nhận được sự góp ý của Thầy để bài báo cáo
này được hoàn thiện hơn.
TP. Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng 12 năm 2014
NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI SỐ 4


GIỚI THIỆU CHUNG.
Trên thế giới, móng cọc ống li tâm ứng lực trước đã được áp dụng từ hơn 60 năm về trước
nhưng ở Việt Nam chỉ khoảng 20 năm gần đây nó mới được phát triển và áp dụng rộng rãi. Các
nhà khoa học Nga đã có công rất lớn trong việc phát triển loại móng mới này về lý thuyết cũng
như về kỹ thuật thi công. Móng cọc li tâm tiền áp được phát triển gắn liền với tên tuổi các nhà
khoa học Nga như K.X. Xilin, N.M. Glotov, V.I. Karpinski.
Trước đây cọc BTCT thường làm đặc có nhược điểm là không kinh tế, vì vừa tốn bê tông,
thép lại vừa nặng, gây khó khăn cho việc treo cọc và vận chuyển cọc, do đó trong những năm
gần đây người ta thường chế tạo cọc ống rỗng có căng thép ứng lực trước. Với việc ứng suất
trước trong cọc đã làm cho cọc cứng hơn, khả năng chịu kéo của bê tông tăng nên làm cho cọc
không nứt vì thế tăng khả năng ăn mòn và do cọc sử dụng cốt thép cường độ cao nên tiết diện cốt
thép giảm dẫn đến giảm chi phí. Mặt khác cọc có khả năng đóng sâu vào nền đất hơn cọc bê tông
cốt thép thường vì thế tận dụng được khả năng chịu tải của đất nền nên sẽ làm giảm số lượng cọc
trong đài, giảm kích thước đài dẫn đến giảm chi phí cho móng cọc cũng như chi phí thi công ép
cọc. Đặc biệt các công trình cảng, công trình gần biển có môi trường ăn mòn cao thì việc sử dụng
cọc bê tông cốt thép thường sẽ không đảm bảo vì thế sẽ làm giảm tuổi thọ của công trình. Vì thế
việc sử dụng cọc bê tông ly tâm ứng lực trước sẽ hiệu quả hơn vì cọc bê tông ly tâm ứng lực
trước bê tông được nén trước trong điều kiện làm việc đã làm cho bê tông trong cọc tăng khả
năng chống thấm, chống ăn mòn.
Trong thi công các cọc bê tông thì cọc bê tông ly tâm ứng suất trước vẫn đảm bảo các yêu
cầu về kỹ thuật và có giá thành thấp nhất do sử dụng ít vật liệu. Nếu làm bảng so sánh giá giữa

cọc bê tông đúc tại công trường và bê tông ly tâm ứng suất trước sẽ có sự chênh lệch giá khoảng
25% giá trị (bê tông ly tâm ứng suất trước rẻ hơn). Khác với cọc bê tông cốt thép thường cọc bê
tông ly tâm ứng lực trước sử dụng bê tông mác cao từ B40 – B60. Cọc bê tông ly tâm ứng lực
trước được sản xuất trong nhà máy bằng quy trình khép kín nên chất lượng cọc được ổn định. Sử
dụng bê tông và thép cường độ cao nên tiết diện cốt thép giảm dẫn đến giảm chi phí. Cọc bê tông
ly tâm ứng lực trước có chiều dài lớn nên khi ép cùng độ sâu so với cọc bê cốt thép thường vì thế
nên có ít mối nối hơn. Sử dụng bê tông và thép cường độ cao nên tiết diện cốt thép giảm dẫn đến
giảm chi phí.
Cọc ống bê tông ly tâm dự ứng lực được sản xuất theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN: 7888:
2008 và thỏa mãn tiêu chuẩn JIS A 5335-1987 của Nhật hoặc có thể sản xuất theo tiêu chuẩn của
khách hàng. Với loại cọc có đường kính D ≤ 300 mm sản xuất theo tiêu chuẩn Malaysia MS:
1314:04.
Cọc ống bê tông ly tâm dự ứng lực là loại cọc được sử dụng rất phổ biến trong những năm
gần đây, trong các dự án xây dựng cầu cảng, công trình biển, kè bờ, công trình dân dụng và công
nghiệp ở Việt Nam, có thể thay thế chịu tải cho các loại cọc khác như: Cọc nhồi, cọc vuông
BTCT… với các ưu điểm và tính năng ưu việt sau:
Giá thành hạ so với các loại cọc BTCT vuông đổ tại chỗ cùng tiết diện.
Chất lượng đồng đều và dễ kiểm soát chất lượng do được sản xuất trong dây chuyền
công nghệ của nhà máy.
Sử dụng bê tông mác cao từ 60-80 N/mm² cùng với công nghệ quay ly tâm, và tác động
của ứng suất trước làm cải thiện được kết cấu chịu lực của cọc như:
I.


Tải dọc trục, moment uốn và khả năng chịu kéo cao.
Chống nứt cọc.
Không xuất hiện ứng suất gây xoắn nứt trong quá trình đóng bằng búa hoặc ép bằng
robot.
- Chống ăn mòn sunfat phá hủy bê tông và cốt thép trong cọc bê tông.
- Cho phép xuyên qua các lớp địa chất cứng.

Cọc bê tông ly tâm dự ứng lực có thể sản xuất dài hơn 16m cho một đoạn, mối lắp ghép
nhanh và kinh tế, trọng lượng trên một đơn vị chiều dài thấp dẫn đến giá thành vật tư thấp. Vòng
quay sản xuất sản phẩm nhanh, đạt cường độ cao, dễ dàng cung ứng với số lượng lớn, đảm bảo
tiến độ giao hàng.
Ở Việt Nam hiện nay cũng có nhiều công ty chế tạo cọc ly tâm ứng lực trước như: nhà máy
PVC - FECON lớn nhất ở miền Bắc, nhà máy sản xuất bê tông ly tâm ở Dung Quất – Quảng
Ngãi, công ty cổ phần bê tông ly tâm Thủ Đức, Evernew Holding Joint Stock Company…
Lý thuyết về bê tông ứng lực trước và cọc bêtông ly tâm ứng lực trước.
Bê tông ứng lực trước là bê tông trong đó thông qua lực nén trước để tạo ra và phân bố một
phần ứng suất bên trong phù hợp nhằm cân bằng với một lượng ứng suất do tải trọng ngoài gây
ra. Với cấu kiện bê tông ứng lực trước (ULT), ứng suất được tạo ra bằng cách kéo thép cường độ
cao. Trong cấu kiện bê tông ULT, nhờ tính đàn hồi cốt thép có xu hướng co lại và sẽ tạo nên lực
nén trước, lực nén này sẽ gây nên ứng suất trong bê tông và sẽ triệt tiêu hay giảm ứng suất kéo
do tải trọng sử dụng gây ra. Sự kết hợp rất hiệu quả đó đã tận dụng được các tính chất đặc thù
của hai vật liệu, đó là trong khi thép có tính đàn hồi và cường độ chịu kéo cao thì bê tông lại dòn
và có cường độ chịu kéo nhỏ so với cường độ chịu nén của nó. Như vậy ứng lực trước chính là
việc tạo ra cho kết cấu một cách có chủ ý các ứng suất tạm thời nhằm tăng cường sự làm việc của
vật liệu trong các điều kiện sử dụng khác nhau. Chính vì vậy bê tông ULT đã trở thành một sự
kết hợp lý tưởng giữa hai loại vật liệu hiện đại có cường độ cao.
Ứng suất trong thép thông thường giảm từ 100Mpa đến 240Mpa, như vậy để phần ứng
suất bị mất đi chỉ là một phần nhỏ của ứng suất ban đầu thì ứng suất của thép ban đầu phải rất
cao vào khoảng 1200Mpa đến 2000Mpa. Để đạt được điều này thì việc sử dụng thép cường
độ cao là thích hợp nhất
Cọc ly tâm ứng suất trước là loại cọc được sử dụng dây chuyền sản xuất được cơ giới hóa
hoàn toàn từ khâu tạo hình cốt thép đến khâu đổ bê tông, cốt thép trong cọc được gia cường thêm
bằng các sợi cáp ứng lực trước và sử dụng công nghệ quy ly tâm để tạo hình khối cho cọc, nhờ
đặc điểm này mà cọc thường được chế tạo rỗng bên trong nên tiết kiệm được vật liệu hơn các
loại cọc truyền thống và vật liệu bê tông được nén chặc hơn.
-

II.
1.

QUI TRÌNH THIẾT KẾ CỌC:
Vật liệu sử dụng:
1.1. Cốt liệu cho hỗn hợp bê tông:
Thỏa mãn TCVN 7570: 06 hoặc các tiêu chuẩn tương đương.
1.1.1 Cốt liệu nhỏ:


Là cát sông sạch, cát khai thác qua sàng hoặc cát nghiền, thuộc loại cát thô phải được
làm sạch. Theo TCVN 7570-2006 cần phải thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật sau:
- Mô đun độ lớn trong khoảng 2 đến 3.3 ( cát thô)
- Thành phần hạt của cát biểu thị qua lượng sót tích lũy trên sàng, quy định trong bảng
sau:
Bảng1: Thành phần hạt của cát.
Kích thước lỗ sàng (mm)
Lượng sót tích lũy trên sàng,
%khối lượng
-

2.5

1.25

0.63

0.315

0.14

0÷20

15÷45

35÷70

65÷90

90÷100

Hàm lượng tạp chất trong cát :
Bảng 2: Hàm lượng tạp chất trong cát.
Hàm lượng tạp chất, %khối lượng, không lớn hơn
Tạp chất

Sét cục và các tạp chất dạng cục
Hàm lượng bùn, bụi, sét

Bê tông mác lớn

Bê tông mác nhỏ hơn

hơn M40

và bằng M40

Không được có

0.25

0.5

1.5

3

10

Vữa

Hàm lượng tạp chất hữu cơ trong cát khi xác định theo phương pháp so màu, không
được thẫm hơn màu chuẩn.
-

Hàm lượng Clorua trong cát, tính theo ion Cl- tan trong axit qui định như sau:
+ Bê tông dùng trong các kết cấu bê tông cốt thép ứng suất trước hàm lượng ion Cl không lớn hơn 0.01%
+ Bê tông dùng trong kết cấu bê tông, bê tông cốt thép thường, vữa xây dựng, hàm
lượng ion Cl- không lớn hơn 0.05%
+ Cát có hàm lượng ion Cl- lớn hơn giá trị qui định trên có thể được sử dụng nếu tổng
hàm lượng ion Cl- trong 1m3 bê tông từ tất cả các loại nguyên vật liệu chế tạo không
vượt quá 0.6 Kg.

1.1.2 Cốt liệu lớn:

Máy rửa đá


Nhà máy sử dụng loại đá dăm có kích thước hạt từ 5 đến 20mm. Theo tiêu chuẩn
TCVN 7570 – 2006 cần thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật sau:

Thành phần hạt của đá, biểu thị bằng lượng sót tích lũy trên các sàng, được qui định
trong bảng sau:

-

Bảng 3: Thành phần hạt của đá.
Kích thước
lỗ sàng
(mm)

Lượng sót tích lũy trên sàng, % khối lượng, ứng với kích thước hạt cốt
liệu nhỏ nhất và lớn nhất,( mm )
5÷10

5÷20

5÷40

5÷70

10÷40

10÷70

20÷70

100

-

-

-

0

-

0

0

70

-

-

0

0-10

0

0-10

0-10

40

-

0

0-10

40-70

0-10

40-70

40-70

20

0

0-10

40-70

-

40-70

-

90-100

10

0-10

40-70

-

-

90-100

90-100

-

5

90-100

90-100

90-100

90-100

-

-

-

Chú thích: có thể sử dụng cốt liệu lớn với kích thước cỡ hạt nhỏ nhất đến 3mm, theo thỏa
thuận.
-

Hàm lượng bùn, bụi, sét trong đá tùy theo mác bê tông:
+ Mác bê tông lớn hơn M40, lượng bùn, bụi, sét không lớn hơn 1% khối lượng.
+ Mác bê tông từ M20 đến M40, hàm lượng bùn, bụi, sét không lớn hơn 2% khối lượng.
+ Mác bê tông nhỏ hơn M20, lượng bùn, bụi, sét không lớn hơn 3% khối lượng.

Đá phải có cường độc thử trên mẫu nguyên khai hoặc độ nén dập trong xi lanh lớn
hơn 2 lần cường độ bê tông khi dùng đá gốc phún xuất, biến chất; lớn hơn 1.5 lần
cường độ bê tông khi dùng đá gốc trầm tích.
- Độ hao mòn khi va đập của đá thí nghiệm trên máy mài mòn va đập Los Angeles
không lớn hơn 50% khối lượng.
- Hàm lượng hạt thoi dẹt trong đá không vượt quá 15% với bê tông mác trên M40 và
không vượt quá 35% đối với bê tông mác nhỏ hơn M40.
- Hàm lượng ion Cl- tan trong axit trong đá, không vượt quá 0.01%.
1.1.3 Nước nhào trộn hỗn hợp bê tông.
-

Để chế tạo hổn hợp bê tông phải sử dụng loại nước sạch được sử dụng trong sinh hoạt,
không nên sử dụng các loại nước ao, hồ, cống rãnh, các loại nước công nghiệp. Nước
không được chứa các loại muối, axít, các chất hữu cơ cao hơn lượng cho phép cụ thể: Tổng
số các loại muối có trong nước không lớn hơn 5000 mg/l. Trong đó các loại muối sunfats
không lớn hơn 2700 mg/l, lượng ngậm axit pH >4. Để đảm bảo chất lượng như trên nhà
máy phải có trạm bơm lọc và bể chứa riêng được sự kiểm tra của phòng thí nghiệm. Phù
hợp với tiêu chuẩn TCXD VN 302-2004 “Nước trộn bê tông và vữa - Yêu cầu kỹ thuật”
1.1.4 Xi măng: Xi măng Pooclăng hỗn hợp PCB 40 trở lên đảm bảo tiêu chuẩn

TCVN 2682:2009 hoặc các tiêu chuẩn tương đương.


Bảng 4:Các chỉ tiêu chất luợng của xi măng pooclăng theo TCVN 2682:2009
Tên chỉ tiêu

Mức

1.Cường độ nén (Mpa), không nhỏ hơn
- 3 ngày
- 28ngày

±

21

45 min

±

40

8h

2. Thời gian đông kết (min)
- Bắt đầu, không nhỏ hơn

45

- Kết thúc, không nhỏ hơn

375

3. Độ nghiền mịn xác định theo
- Phần còn lại trên sàng kích thước lỗ 0.09mm,(%) không lớn hơn
- Bề mặt riêng , phương pháp Blanie (cm2/g), không nhỏ hơn

10
2800

4. Độ ổn định thể tích xác định theo phương pháp LeChatelier (mm),
không lớn hơn

10

5. Hàm lượng anhydric sunphuric (SO3), % không lớn hơn

3.5

6. Hàm lượng magie oxit (MgO), % không lớn hơn

5.0

7. Hàm luợng mất khi nung (MKN), % không lớn hơn

3.0

8. Hàm luợng cặn không tan % không lớn hơn

1.5

0.6

(1)

9. Hàm lượng kiềm quy đổi

Na2O(2) % không lớn hơn

Chú thích:
(1) Quy định đối với xi măng pooc lăng khi sử dụng với cốt liệu có khả năng xảy ra
phản ứng kiềm silic
(2) Hàm lượng kiềm quy đổi Na2Oqđ = % Na2O + 0.658% K2O
Cường độ bê tông
Cường độ bê tông tuổi 28 ngày:
- Với cọc bê tông ly tâm ứng lực trước thường (PC) PC : R28 ≥ 60 Mpa (B40).
- Với cọc bê tông ly tâm ứng lực trước cường độ cao (PHC): R28 ≥ 80 Mpa (B60).
1.1.5 Phụ gia: Nhà máy sử dụng phụ gia tăng dẻo, hay siêu dẻo Sika R4. Các loại phụ
gia sử dụng có đủ chứng chỉ kỹ thuật được các cơ quan quản lí Nhà nước công nhận
và phải phù hợp tiêu chuẩn ASTM C494.
1.2. Vật liệu thép:
Thép ứng suất trước có thể là sợi, cáp hoặc thanh thép hợp kim.
1.2.1. Thép ứng suất trước:


Có thể là sợi, cáp hoặc thanh thép hợp kim. Thỏa mãn TCVN 6284-4:97, JIS
3137:94 hoặc các tiêu chuẩn tương đương.
Thép sợi sử dụng cho bê tông ULT nói chung tuân theo TCVN 6284-4 thép cốt bê
tông ứng lực trước. Sợi thép được quấn thành cuộn và được cắt là lắp ở nhà máy hay
hiện trường. Trước khi thi công, sợi thép cần được vệ sinh bề mặt để tăng lực dính kết
với bê tông Cáp ứng suất trước phổ biến nhất là loại cáp 7 sợi, có cường độ chịu kéo

tới hạn Puf là 1720Mpa và 1860Mpa, kết dính hoặc không kết dính.

1.2.2. Thép cốt và thép đai xoắn : Sợi thép tuốt nguội độ cứng cao.Thỏa mãn tiêu chuẩn

JIS G3532 hoặc các tiêu chuẩn tương đương.

1.2.3.

Tấm đế cọc (mặt bích đầu cọc)


Ta có thể thấy những lổ cáp trên bản ốp gồm 2 phần một bên có đường kính lớn
dùng để luồn đầu cáp đã xử lý xong (đầu neo ) sau đó sẽ được đẩy qua phần lổ có
đường kính nhỏ cố đònh lại.
Tất cả các sản phẩm cọc đều được kết nối với nhau tại đầu cọc bằng các tấm đế hoặc
điểm kết nối cọc theo thiết kế cho từng chủng loại cọc khác nhau. Phù hợp tiêu chuẩn JIS
G3101 hoặc tương đương.
Ngồi ra ở mũi cọc ta còn hàn thêm một mũi thép hình mũi tên để cọc dễ xun vào
trong đất hơn và để bịt đầu cọc lại khơng cho đất vào bên trong cọc khi đóng (ép) cọc vào
trong đất.
Tài liệu trích nguồn cho “ Vật liệu sản xuất cọc”
1. TCVN 7888 : 2008 trang 9, .
2. TCVN 7570-2006 trang 9, 10.
3. TCVN 2682:2009 trang 6.
4. TCX- DVN 302-2004 trang 5, 6.
5. TCVN 6284-4:1997 trang 4.
6. />2.

Ngun tắc phân loại và thiết kế cọc li tâm ứng suất trước:
2.1. Phân loại cọc:

- Cọc bê tơng ly tâm ứng lực trước thường (PC) là cọc bê tơng ly tâm ứng lực trước
được sản xuất bằng phương pháp quay ly tâm có cấp độ bền chịu nén của bê tơng khơng
nhỏ hơn B40.
- Cọc bê tơng ly tâm ứng lực trước cường độ cao (PHC) là cọc bê tơng ly tâm ứng lực
trước được sản xuất bằng phương pháp quay ly tâm có cấp độ bền chịu nén của bê tơng
khơng nhỏ hơn B60.
Phân loại cọc ống theo khả năng chịu lực:

a. Loại A:


Là cọc mà có khả năng kháng moment nứt nhỏ, không dùng cọc này cho các công trình
có tác dụng ngang lớn, loại cọc này chủ yếu dùng chịu tải trọng đứng và thường dùng cho
các công trình dân dụng.
b. Loại B
Là loại cọc mà giá trị moment kháng nứt trung bình, tức là chịu tải trọng ngang trung
bình, loại cọc này thường dùng cho các công trình bờ kè……
c. Loại C

Loại cọc này có khả năng chịu moment kháng nức cao nhất, tức là chịu tải trọng ngang
rất lớn, loại cọc này thường dùng trong các công trình có đài móng cao như: cầu tàu, cầu
cảng,…. chịu va chạm ngang lớn.
(NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÓNG CỌC ỐNG BÊ TÔNG LY TÂM
TIỀN ÁP CHO CÔNG TRÌNH TRÊN NỀN ĐẤT YẾU KHU VỰC
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VÀ VÙNG PHỤ CẬN_Trang 7-8)
(Tiêu chuẩn Việt Nam 7888-2008 trang 6-7)
Theo Tiêu chuần VN 7888-2008 có bảng sau :
Đường
kính
ngoài

(D, mm)

300

350

Chiều
dày
thành
cọc
(D, mm)

60

65

Cấp tải

Mô men
uốn nứt
(kN.m)

Ứng
suất hữu
hiệu

Khả năng
bền cắt
(kN)

Chiều dài
cọc
(L, m)

(N/mm2)

A

24,5

3,92

99,1

B

34,3

7,85

125,6

C

39,2

9,81

136,4

A

34,3

3,92

118,7

B

49,0

7,85

150,1

C

58,9

9,81

162,8

Từ 6m đến
13m

Từ 6m đến
13m

400

450

500

600

700

800

75

80

90

100

110

120

A

54,0

3,92

148,1

B

73,6

7,85

187,4

C

88,3

9,81

204,0

A

73,6

3,92

180,5

B

107,9

7,85

227,6

C

122,6

9,81

248,2

A

103,0

3,92

228,6

B

147,2

7,85

288,4

C

166,8

9,81

313,9

A

166,8

3,92

311,0

B

245,2

7,85

392,4

C

284,5

9,81

427,7

A

264,9

3,92

406,1

B

372,8

7,85

512,1

C

441,4

9,81

557,2

A

392,4

3,92

512,1

B

539,6

7,85

646,5

C

637,6

9,81

704,4

Từ 6m đến
16m

Từ 6m đến
16m

Từ 6m
đến19m

Từ 6m đến
19m

Từ 6m đến
24m

Từ 6m đến
24m


1000

1200

140

150

A

735,8

3,92

762,2

B

1030,0

7,85

961,4

C

1177,0

9,81

1047,0

A

1177,0

3,92

1059,0

B

1668,0

7,85

1337,0

C

1962,0

9,81

1457,0

Từ 6m đến
24m

Từ 6m đến
24m

2.2. Hình dáng cọc.

Cọc PC, PHC có hình trụ rỗng có đầu cọc, đầu mối nối hoặc mũi cọc phù hợp.Đường
kính ngoài và chiều dày thành cọc không đổi tại mọi tiết diện của thân cọc

2.3. Ký hiệu quy ước.

Ký hiệu quy ước của cọc PC, PHC được ghi theo thứ tự: Tên viết tắt – cấp tải trọng đường kính ngoài (mm) – chiều dài cọc (m) – TCVN 7888: 2008.
Bảng 2.2 Bảng kích thước cọc.


Bảng 2.3 Bảng
quy

định

sai

lệch kích thước
của

PHC

(Tiêu chuẩn Việt Nam 7888-2008 Trang 7)
2.4. Xác định sức chịu tải thẳng đứng của cọc theo độ bền của vật liệu:

- Tỉ số giữa chiều dài và đường kính cọc :

cọc

PC,


Khi

lt
≤ 12
d

thì:

Pvl = ϕ (R b Fb + Ra Fa + 2,5 Rax Fax )
Ở đây: - Fb là diện tích ngang của lõi bê tông ( phần bê tông nằm trong cốt đai)
- Rax cường độ tính toán cỉa cốt xoắn
- Fax là diện tích qui đổi của cốt xoắn

Khi

lt
> 12
d

thì không kể đến ảnh hưởng của cốt xoắn và được tính như sau:

Pvl = ϕ (R b Fb + Ra Fa )
(Tham khảo sách Nền và móng- Đại học kiến trúc Hà Nội Trang 265)

2.5. Tính Sức Chịu Tải Của Cọc UST:

Áp dụng tiêu chuẩn JIS A 5337- 1982 cho tính toán cọc ứng lực trước:
- Chọn đường kính cọc ƯST.
- Kích thước theo nhà sản xuất cho cọc ống như sau:
Đường kính (mm)

Chiều dày (mm)

Loại

Chiều dài (m)

Số liệu nhập

Số liệu nhập

Số liệu nhập

Số liệu nhập

-Các thông số tra bảng:

σ cu = 600 − 800kg / cm 2

Cường độ chịu nén của bê tông :

σ cp = 0.7 xσ cu kg / cm 2
Cường độ bê tông cốt thép sau khi căng cáp:

σ bt = (0.1 − 0.09)σ cu kg / cm 2
Cường độ chịu kéo :
Ec = 4.0 x105 kg / cm 2

Mô đun đàn hồi của bê tông cọc:


Ec = 3.5 x105 kg / cm 2

Mô đun đàn hồi của cọc sau khi căng cáp :
Bảng thông số cọc:
Đường kính cọc (mm)
Loại
Chiều dày (mm)
Bán kính ngoài ro (cm)
Bán kính ngoài ri (cm)
Bán kính bố trí cáp rp (cm)
Diện tích của cọc (cm2)
Đường kính và số lượng cáp
Tổng diện tích cáp ƯST (cm2)

2.5.1.

Số liệu nhập
Số liệu nhập

Số liệu nhập
Số liệu nhập
Số liệu nhập
Số liệu nhập
Số liệu nhập
Số liệu nhập
Số liệu nhập

Tính Mô men gây nứt:

σ pi
Cường độ chịu kéo của cáp ƯST:

σ 1 pi = 0.8 xσ py (kg / cm 2 )
σ 2 pi = 0.7 xσ pu (kg / cm2 )
σ py
Trong đó:

là cường độ chịu kéo cực hạn của thép ƯST

σ pu
là cường độ chịu kéo giới hạn chảy của thép ƯST


min(σ 1pi ; σ pi2 )

Chọn

để tính toàn.

σ pt
Cường độ chịu kéo của ứng suất đặt vào trong ƯST:

σ pt =

σ pi
A

1+ n ' p ÷
A
0


Trong đó hệ số n’ là tỉ số giữa mô đun đàn hồi trước và sau

n' =

Ep
ECP

Đường Kính cọc
Loại
Ap(cm2)
Ac(cm2)
Ao(cm2)
σ pt
(kg/cm2)

σ cpt
Ứng suất ban đầu của bê tông:

σ cpt =

(σ

pt

xAp )

Ao

Đường kính cọc(mm)
Loại
σ pt
(kg/cm2)
σ cpt
(kg/cm2)
∆σ pψ

Tính tổn hao cường độ do từ biến và co ngót của bê tông:


∆σ pψ =

n=

Ep
,ψ = 2
Ec

nxψ xσ cpt + Epxξ s
1 + nx(σ cpt xσ pt ) x(1 + 0.5 xψ )

là hệ số kể đến sự ảnh hường của từ biến.

ξ s = 0.15 x10 −3
hệ số xét đến sự ảnh hường của co ngót của bê tông.
Đường kính cọc(mm)
Loại
∆σ pψ
(kg/cm2)

∆σ r
Giảm cường độ do chùng ứng suất của thép:
∆σ r = r (σ pt − 2 x∆σ pψ )

Với r= 0.035 là hệ số chùng ứng suất
Đường kính cọc(mm)
Loại
∆σ r
(kg/cm2)

σ pe
Cường độ chịu kéo hữu hiệu của cáp:

σ pe = σ pt − ∆σ pψ − ∆σ r
Đường kính cọc(mm)
Loại
σ pt
(kg/cm2)

σ cpt
(kg/cm2)


∆σ pψ

σ pe

(kg/cm2)
(kg/cm2)

σ ce
Ứng suất hữu hiệu của bê tông:

σ ce =

∆σ pe xAp
Ao

Đường kính cọc(mm)
Loại
Ap(cm2)
Ao(cm2)

σ ce

(kg/cm2)
Đặt trưng hình học của tiết diện:

Ie

•

Mô men quán tính :
Ie =

π
n
x(r0 4 − r14 ) + xApxrp2
4
2

Đường kính cọc(mm)
Loại
ro(cm)
ri(cm)
rp(cm)
n
Ap(cm2)
Ie(cm4)
•

Mô đun kháng uốn: Ze
Ze =

Ie
r0


Đường kính cọc(mm)
Loại

Ze (kg/cm2)
Mô men gây nứt: Mcr
M 'cr = Z e ( σ bt + σ ce )

Đường kính cọc
Loại
Ze

σ bt

σ ce
M 'cr
M 'br

M 'br
: mô men gây gãy cọc

M 'br = 1.5M 'cr
( theo tiêu chuẩn JIS A5337-1982)
2.5.2. Tính toán về sức chịu tải:

* Theo công thức Nhật Bản:
* Sức chịu tải lâu dài:

Ra = 1/ 4 x(σ cu − σ ce ) xAc
•

Sức chịu tải tới hạn tức thời theo vật liệu:

Ra = 1/ 2 x(σ cu − σ ce ) xAc

Đường kính cọc


Loại

σ cu
σ ce
Ac

Lâu dài
Tức thời

Ra
(T)
Tiêu chuẩn ACI 553:
Pe = (0.33 xf ' c − 0.27 xf pe ) xAc

f 'c = σ cu = 600 − 800(kg / cm2 ); f pe = σ ce (kg / cm 2 )
Dựa vào tiêu chuẩn tiêu chuẩn “công nghiệp Nhật Bản – Cọc Bê Tông Ly Tâm Áp” viết
tắt là JIS A 5335_1979 ta có thể tham khao :
Tham khảo : Bảng tham chiếu sau đây chỉ ra những tải trọng dọc trục dài hạn. Trọng
lượng của cọc PC được sử dụng tham khảo dùng thực tế.
Trọng lượng của cọc PC được tính toán từ phương trình sau đây, trên giả định rằng khối
lượng của đơn vị thể tích của cọc PC là 2.6 t/m3 và Π = 3.14, và tính tròn ở số thập phân
thứ hai phù hợp với JIS Z 8401.
M = 2.6 Πt(D-t)L
Với m : Khối lượng (t)
D : Đường kính ngoài (m)
t

: Chiều dày thành

L : Chiều dài (m)
( Tiêu Chuẩn công nghiệp Nhật Bản – Cọc Bê Tông Ly Tâm Áp”
viết tắt là JIS A 5335_1979 Phần Tính Toán Cọc Ly Tâm)
Đườn
g kính
ngoài
mm

Khối lượng
Tải trọng dọc trục cho phép

Loại A

Loại B

Loại C

7m

8m

9m

10
m

11
m

12
m

13
m

14
m

15
m


300

50
{490}

45
{441}

40
{392}

0.8
2

0.94

1.0
6

1.1
8

1.2
9

1.4
1

1.5
3

-

-

350

60
{588}

55
{539}

55
{539}

1.0
6

1.21

1.3
6

1.5
1

1.6
6

1.8
1

1.9
7

2.1
2

2.2
7

400

80
{785}

75
{736}

70
{686}

1.3
9

1.69

1.7
9

1.9
9

2.1
9

2.3
9

2.5
9

2.7
9

2.9
8

450

100
{981}

90
{883}

85
{834}

1.6
9

1.93

2.1
7

2.4
2

2.6
6

2.9
0

3.1
4

3.3
8

3.6
2

500

125
{1226
}

115
{1128
}

105
{1030
}

2.1
1

2.41

2.7

1

3.0
1

3.3
1

3.6
2

3.9
2

4.2
2

4.5
2

600

170
{1667
}

155
{1520
}

145
{1422
}

2.8
6

3.27

3.6
7

4.0
8

4.4
9

4.9
0

5.3
1

5.7
1

6.1
2

700

220
{2158
}

200
{1961
}

190
{1863
}

3.7
1

4.24

4.7
7

5.3
0

5.8
3

6.3
6

6.8
9

-

-

800

280
{2146
}

250
{2452
}

235
{2305
}

4.6
6

5.33

6.0
0

6.6
6

-

-

-

-

-

1000

415
{4070
}

370
{3629
}

350
{3432
}

6.8
8

7.86

8.8
5

9.8
3

-

-

-

-

-

1200

540
{5296
}

490
{4805
}

465
{4650

}

9.0
0

10.2
9

-

-

-

-

-

-

-

Bảng tổng hợp dựa trên tài liệu của công ty Bê Tông 620 và Phan Vũ:


2.6. Chi tiết cấu tạo cọc Ly tâm:

Chi tiết nối cọc:

Hình ảnh thực tế:


Chi Tiết neo đài:

Chi tiết mũi cọc:


Chi tiết bản ốp 2 đầu cọc:

Ta có thể thấy những lỗ cáp trên bản ốp gồm 2 phần một bên đường kính lớn dùng để
luồn đầu cáp đã xử lý xong (đầu neo) sau đó sẽ được đẩy qua phần lổ có đường kính nhỏ cố
định lại
Chi tiết phần đầu cọc:
Cọc ly tâm UST dùng cốt đai xoắn hình bên dưới cho ta thấy bố trí cốt đai phần đầu cọc
thường dày hơn(50mm) nhằm mục đích chịu tải cục bộ và va đập xung kích khi đóng hoặc ép
cọc.
Để ý hơn ta còn thấy ngoài thép cường độ cao còn có các thanh thép thường (Ø16) dùng
để neo đài móng này.


2.7. Một số sản phẩm tại các công ty:

- Dựa trên tài liệu công ty bê tông 620 Long An: