HIEN TUONG MA SAT AM

NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH THUYẾT
TRÌNH
ĐỀ
TÀI 1: NGHIÊN CỨU MA SÁT ÂM ẢNH HƯỞNG ĐẾN
KHẢ NĂNG CHỊU TẢI CỦA CỌC.
GVHD : Th.S LÊ HOÀNG VIỆT
SVTH : NHÓM 1

NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH

1

NHÓM 1


MA SÁT ÂM VÀ SỰ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC
Thành viên:
1. Nguyễn Thanh Long

XD14D01

Nhóm trưởng (01673511510) : Tổng hợp và lập báo cáo.

2. Trần Ngọc Kim Khánh XD14D01

( )

3. Huỳnh Thanh Tài

XD14D01

Khái niệm, Nguyên nhân, Ảnh hưởng của ma sát âm

4. Nguyễn Hửu Quý

XD14D01

đến nền móng công trình; Cách tính toán sức chịu tải

5. Trần Minh Tính

XD14D01

của cọc khi có ma sát âm.

6. Huỳnh Tấn Lộc

XD14D07

Kiểm tra báo cáo sau khi nhóm trưởng tổng hơp.

7. Nguyễn Linh Tuấn
8. Nguyễn Văn Út

XD14D01
XD14D01

Các yếu tố ảnh hưởng đến ma sát âm.

9. Nguyễn TRí Loán

XD14D07

Biện pháp hạn chế ảnh hưởng của ma sát âm đế nền

10. Trần Thanh Hiền

XD14D07

móng công trình.

11. TRần Duy Tân

XD14D03

NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH

2

NHÓM 1


MA SÁT ÂM VÀ SỰ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC

MA
SÁT
ÂM

GIỚ THIỆU TỔNG QUÁT VỀ MA SÁT ÂM
ẢNH HƯỚNG MA SÁT ÂM ĐẾN NỀN MÓNG
CÔNG TRÌNH

NGUYÊN NHÂN RÂY RA MA SAT ÂM
CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐÊN MA SÁT ÂM
CÁCH KHẮC PHỤC HIỆN TƯỢNG MA SAT ÂM

NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH

3

NHÓM 1


MA SÁT ÂM VÀ SỰ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC
III –NGUYÊN NHÂN GÂY RA MA SÁT ÂM

1. Ma sát âm do lún dưới tải trọng bản thân và đấp nền.
Khi công trình được tôn cao, gây ra tải phụ tác dụng xuống lớp đất
phía dưới => xảy ra hiện tượng cốt kết cho lớp nề bên dưới; hoặt chính
bản thân lớp đất nền đắp dưới tác dụng của trọng lượng bản thân cũng
xảy ra quá trình cốt kết.
Ta có thể xem xét cụ thể trong các trường hợp sau:

NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH

4

NHÓM 1


MA SÁT ÂM VÀ SỰ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC
I – KHÁI NIỆM.

Ðối với công trình sử dụng móng cọc, cọc được đóng vào trong tầng
dất nền có quá trình cố kết chưa hoàn toàn, khi tốc dộ lún của dất nền
dưới công trình nhanh hơn tốc độ lún của cọc (theo chiều di xuống), thì sự
lún tương đối này phát sinh ra lực kéo xuống của tầng đất tác dụng lên
cọc làm giảm khả năng chịu tải của cọc goïi laø hiện tuợng ma sát âm,
lực kéo xuống gọi là lực ma sát âm.
NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH

5

NHÓM 1


MA SÁT ÂM VÀ SỰ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC

NỀN MĨNG CƠNG TRÌNH

 Lực ma sát âm xảy ra
trên một phần thân cọc
phụ thuộc vào tốc độ
lún
của đất xung quanh cọc và
tốc độ lún của cọc. Lực
ma sát âm có chiều
hướng thẳng
Hình
1. Cọc trong
đất mềm và chống
vào lớp dất

tốt
đứng
xuống
dưới,
có
hướng
kéo
cọc
a.khuynh
Lực ma sát dương
ngay và trong
khi đóng
cọc đi
xuống, do đó làm tăng lực
b. Lực ma sát âm
tác dụng
lên cọc. NHĨM 1
6


MA SÁT ÂM VÀ SỰ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC

Sự phát sinh ma sát
dương

NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH

7

NHÓM 1

MA SÁT ÂM VÀ SỰ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC

Ma sát âm do lớp đất
mới xảy ra cốt kết
trọng lượng bản thân

NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH

8

NHÓM 1


MA SÁT ÂM VÀ SỰ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC

Đấp thêm lớp dất mới,
Vùng xuất hiện ma sát âm
Thi công cọc qua lớp đất
yếu chưa cốt kết hoàn
toàn
NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH

9

NHÓM 1


MA SÁT ÂM VÀ SỰ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC

Qua ba hình trên ta thấy ma sát âm có thể xuất hiện trong một phần
đoạn cọc hay toàn bộ cọc, phụ thuộc vào chiều dày của lớp đất yếu chưa
cốt kết.
Trong trường hợp ma sát âm xuất hiện trên toàn bộ thân cọc thì rất
nguy hiểm , khi tính sức chịu tải của cọc không những kể đến sức chịu tải
do ma sát hông của đất và cọc mà còn phải kể đến ma sát âm kéo cọc
xuống. Súc chịu tải lúc này chủ yếu là sức chịu tải của mũi chống lên nền
đất cứng hay đá.
NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH

10

NHÓM 1


MA SÁT ÂM VÀ SỰ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC
II – ẢNH HƯỚNG MA SÁT ÂM ĐẾN NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH.

- Khi cọc ở trong đất, thì sức chịu tải của cọc được thể hiện qua thành
phần ma sát (dương) xung quanh cọc và sức kháng mũi cọc.
- Khi cọc bị ảnh hưởng ma sát âm thì sức chịu tải giảm, do nó phải gánh
chịu một lực kéo xuống (gọi là ma sát âm).
- Ngoài ra do quá trình cố kết của lớp đất đã gây nên khe hở giữa đài cọc
và lớp đất dưới đài, giữa cọc và đất xung quanh cọc, từ đó gây tăng
them ứng lực phụ tác dụng lên móng cọc.
NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH

11

NHÓM 1


MA SÁT ÂM VÀ SỰ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC
II – ẢNH HƯỚNG MA SÁT ÂM ĐẾN NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH.

+ Đối với đất trương nở: ma sát âm có thể gây nên tải trọng phụ rất lớn
tác dụng lên móng cọc.
+ Đối với việc sử dụng giếng cát: ma sát âm làm hạn chế quá trình cố kết
của nền đất yếu có dùng giếng cát |( gây ra hiệu ứng treo của đất xung
quanh giếng cát, lớp đất xung quanh giếng cát bám vào giếng cát làm
cản trở độ lún và cản trở quá trình tăng khả năng chịu tải của đất nền xung
quanh giếng cát.
NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH

12

NHÓM 1


MA SÁT ÂM VÀ SỰ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC
ẢNH
HƯỚNG
MA SÁT
ÂM
ĐẾN
NỀN
MÓNG
CÔNG
TRÌNH.

 Lực ma sát âm làm gia tăng lực nén dọc trục dọc.
 Do lớp đất đắp bị lún tạo ra khe hở giữa đài cọc và lớp đất bên
dưới đài có thể làm momen uốn tác dụng lên đài cọc.
 Làm hạn chế quá trình cố kết thoát nước của nền đất yếu khi
có gia tải trước và có dung giếng cát.
 Làm tăng lực ngang tác dụng lên cọc.
 Làm tăng độ lún của cọc.

NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH

13

NHÓM 1


MA SÁT ÂM VÀ SỰ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC
III –NGUYÊN NHÂN GÂY RA MA SÁT ÂM

Các
nguyên
nhân
gây ra
hiện
tượng
ma sát
âm:

NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH

Ma sát âm do lún dưới tải trọng bản thân
và đấp nền.
Cọc đóng trên đất nền chưa kết thúc sự cốt kết
( cốt kết chưa hoàn toàn ) .
Mực nươc ngầm bị hạ thấp

14

NHÓM 1


MA SÁT ÂM VÀ SỰ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC
III –NGUYÊN NHÂN GÂY RA MA SÁT ÂM

1. Ma sát âm do lún dưới tải trọng bản thân và đấp nền.
Khi công trình được tôn cao, gây ra tải phụ tác dụng xuống lớp đất
phía dưới => xảy ra hiện tượng cốt kết cho lớp nề bên dưới; hoặt chính
bản thân lớp đất nền đắp dưới tác dụng của trọng lượng bản thân cũng
xảy ra quá trình cốt kết.
Ta có thể xem xét cụ thể trong các trường hợp sau:

NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH

15

NHÓM 1


MA SÁT ÂM VÀ SỰ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC

1. Ma sát âm do lún dưới tải trọng bản thân và đấp nền.

Hình 3. Các trường hợp xuất hiện ma sát âm do tôn nền
a) Ma sát âm diễn ra theo suốt quá trình đất sét đấp cốt kết
b) Ma sát âm diễn ra ở tầng đất sét.
c) Ma sát âm diển ra trong cả hai tầng đất.
NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH

h
16

NHÓM 1


MA SÁT ÂM VÀ SỰ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC

2. Cọc đóng trên nền chưa kết thúc cốt kết.
Trên thực tế một tình huốn thường xuyên gập trong thuyết kế cầu
đường: các cọc đã được thi công xong trong khi nền đất chưa kết thúc
sự cốt kết, mố cầu đã được xây dựng và đất nền đã được đấp.
=> Hiện tượng ma sát âm thường xuyên xảy ra

NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH

17

NHÓM 1


MA SÁT ÂM VÀ SỰ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC

2. Cọc đóng trên nền chưa kết thúc cốt kết.

Hình 4. Hiện tượng ma sát âm do cọc đóng qua nền đất yếu chưa kết
thúc sự cốt kết
NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH

18

NHÓM 1


MA SÁT ÂM VÀ SỰ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC

3. Mực nước ngầm bị hạ thấp
Việt hạ thấp mực nước ngầm làm
tăng ứng suất thẳng đứng có hiệu tại
mọi điểm của đất nền. Vì vậy làm tằng
tốc độ cốt kết của nền đất. Lúc đó độ
lúng của đất xung quanh cọc vược quá
độ lún của cọc

NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH

Hình 5. Biểu đồ tương quan giữa áp lực
nước lỗ rổng U và áp lực có hiệu theo
phương đứng
19

NHÓM 1

MA SÁT ÂM VÀ SỰ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC

3. Mực nước ngầm bị hạ thấp
Trong đó:
+ U là áp lực nươc lổ rỗng.
là áp lực đất có hiệu theo phương
đứng.
ứng suất toàn phần.
+ vùng hoạt động của ứng suất phân
bố trong đất.
+ Đất bình thường: = 0.2
+ Đất yếu: = 0.1
+ ứng suất do trọng lượng bản thân
của lớp dất có chiều dày Ha
NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH

Hình 5. Biểu đồ tương quan giữa áp lực
nước lỗ rổng U và áp lực có hiệu theo
phương đứng
20

NHÓM 1


MA SÁT ÂM VÀ SỰ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC

Theo tiêu chuẩn TCVN 205-1998: Hiện tượng ma sát âm nên được
xét đên trong các trường hộp sau:

- Sự cốt kết chưa kết thúc của trầm tích hiện đại và trầm tích kiến tạo.
- Sự tang độ chặt của đất rời dưới tác dụng của động lực.
- Sự lún ướt của đất khi bị ngạp ước.
- Mực nước ngầm hạ thấp làm cho ứng suất có hiệu trong đất tang lên,
dẫn đến tang nhanh tốc độ cốt kết của đất nền.
- Nền công trình được tôn cao với chiều dày hớn 1m trên đất yếu.
- Phự tải trên nền với tải trọng từ 2T/ trở lên.
- Sự giảm thể tích đất do chất hửu cơ trong đất bị phân hủy.
NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH

21

NHÓM 1


MA SÁT ÂM VÀ SỰ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC
IV – CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆN TƯỢNG SÁT ÂM

Ma sát âm là hiện tượng phức tạp vì nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố sau:
- Loại cọc, chiều dài cọc, phương pháp hạ cọc, mặt cắt ngang của cọc, bề
mặt tiếp xúc giữa cọc và đất nền, sự co ngắn đàn hồi của cọc
- Đặc tính cơ lí của đất, chiều dày lớp đất yếu, tính trương nở của đất
- Tải trọng chất tải ( chiều cao đắp nền, phụ tải)
- Thời gian chất tải cho đến khi xây dựng công trình
- Độ lún của nền đất sau khi đóng cọc, độ lún của móng cọc
- Quy luật phân bố ma sát âm trên cọc

NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH

22

NHÓM 1


MA SÁT ÂM VÀ SỰ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC
V – TÍNH TOÁN SỨC CHIỆU TẢI CỦA CỌC CÓ XÉT ĐẾN SÁT ÂM

1. Tính SCT của cọc xét đến ma sát âm theo tiêu chuẩn Việt Nam.
- Xác định độ lún ổn định
+ Xác định độ lún ổn định của nền S theo kết quả thí nghiệm nén cố kết
dựa vào đường cong e-p hoặc theo e-log(p).
+ Tính lún nền theo hệ số cố kết
- Xác định độ lún của cọc đơn
- Xác định chiều sâu vùng có khả năng xuất hiện ma sát âm
NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH

23

NHÓM 1


MA SÁT ÂM VÀ SỰ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC

 Tính SCT của cọc xét đến ma sát âm theo tiêu chuẩn Việt Nam.
- Xác định sức chịu tải của cọc có kể đến ma sát âm
Qu  u. mf . fsi.zi  Ap .qp
Trong đó:
 u: Chu vi cọc.
 mf: Hệ số làm việc của đất ở mặt bên cọc.
 fs: Sức kháng bên đơn vị, tính trung bình cho toàn đoạn cọc.

 Zi: Bề dày của lớp đất tính toán.
 Ap: Diện tích tiết diện cọc.
 qp: Sức kháng mũi đơn vị.
NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH

24

NHÓM 1


MA SÁT ÂM VÀ SỰ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC
V – TÍNH TOÁN SỨC CHIỆU TẢI CỦA CỌC CÓ XÉT ĐẾN SÁT ÂM



Ngoài ra có thể xem sét sử dụng nhiều phương pháp tính khác
nhau dể làm cho cọc có sức chịu tải cao hơn:
 Tính toán xác định giá trị lực ma sát âm theo lý thuyết Braja Das
 Mô hình tính toán ma sát âm bằng phần mềm PTHH Plaxis
Nhận xét: Plaxis là một phần mềm rất phù hợp giải quyết bài toán địa kỹ
thuật nói chung và bài toán thiết kế móng cọc nói riêng. Qua các bước tính
toán theo tiến độ thi công cũng như tính toán cố kết thấm có thể xét
được tất cả các ảnh hưởng tác động lên cọc, chuyển vị tương đối giữa cọc
và đất, các ứng suất phát sinh trong cọc theo thời gian từ đó đưa ra phương
án thiết kế khả thi nhất.
NỀN MÓNG CÔNG TRÌNH

25

NHÓM 1