Bài giảng Nền và móng - Chương 3: Móng cọc

3.1. KHÁI NIỆM VỀ MÓNG CỌC
- Móng cọc: Móng sâu
Đài cọc

- Đài cọc

Chương 3: MÓNG CỌC

- Hệ cọc
Hệ cọc

Nền của móng cọc
2

1

3.2. PHÂN LOẠI MÓNG CỌC

3.2. PHÂN LOẠI MÓNG CỌC

3.2.1. Theo vật liệu cọc

3.2.1. Theo vật liệu cọc

3

3.2. PHÂN LOẠI MÓNG CỌC

4

3.2. PHÂN LOẠI MÓNG CỌC

3.2.1. Theo vật liệu cọc

3.2.1. Theo vật liệu cọc

5

6


3.2. PHÂN LOẠI MÓNG CỌC

3.2. PHÂN LOẠI MÓNG CỌC

3.2.1. Theo vật liệu cọc

3.2.1. Theo vật liệu cọc

7

3.2. PHÂN LOẠI MÓNG CỌC

8

3.2. PHÂN LOẠI MÓNG CỌC

3.2.1. Theo vật liệu cọc

3.2.1. Theo vật liệu cọc

9

3.2. PHÂN LOẠI MÓNG CỌC

10

3.2. PHÂN LOẠI MÓNG CỌC

3.2.1. Theo vật liệu cọc

3.2.2. Theo khả năng chịu tải

11

12


3.3. CẤU TẠO CỌC BÊ TƠNG CỐT THÉP

3.2. PHÂN LOẠI MĨNG CỌC
3.2.3. Theo chiều sâu đặt đài

Móc cẩu, φ16

1000
φ6 a100

Cốt thép đai

φ20,1m

150

1-1,5D

1000
φ6 a100

D

Cốt thép dọc

L

D
L
14

13

3.3. CẤU TẠO CỌC BÊ TƠNG CỐT THÉP

3.3. CẤU TẠO CỌC BÊ TƠNG CỐT THÉP
Ø6

Đoạn đầu cọc

2

2Ø18

Ø18

1

4

3 lưới thé p hà n Ø6a50 loại B
1 lưới thé p hà n Ø6a50
loạ i A

1 Ø20

3

2Ø18

Ø6a100

12Ø
6a50

Bả n thép đầ u cọc

1

12Ø
6a200

CHI TIẾT CỌC BÊTÔNG CBT1

11Ø
6a100

12Ø
6a50

TL : 1/20

Mũi thép
Mối hàn

Hộp nối cọc

Ø6

3 lưới thép hàn Ø6a50 loại B

2

2Ø18

Ø18

6

3 lưới thé p hà n Ø6a50 loạ i B

4

1 lướ i thé p hà n Ø6a50

loại A

1 lưới thép hàn Ø6A50 loại A

NỐI CỌC

Bả n thép đầu cọ c

Bản thép đầu cọ c
1Ø20

A-A

14Ø
6a50

Hình 3.6 Cấu tạo chi
tiết cọc và nối cọc

A

A

11

35
0

10

334x180x8

9

250x250x8

11

3 Ø20

11Ø
6a100

6

13Ø
6a200

CHI TIẾT CỌC BÊTÔNG CBT2

12Ø
6a100

14Ø
6a50

TL : 1/20

16

3.4. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MĨNG CỌC
10

3.4.1. Dữ liệu tính tốn

180

0
35

230x130x10

3Ø20

2Ø18

15

3.3. CẤU TẠO CỌC BÊ TƠNG CỐT THÉP
hh=8mm

3

9

8x350x180

THÉP HỘP ĐẦU CỌC

350x350x8

3-3

TL : 1/10

CHI TIẾT BẢN THÉP ĐẦU CỌC
(CHIỀU CAO ĐƯỜNG HÀN h=10mm)

200x200x12

58

CỌC CBT-1

300x300x10

12

CỌC CBT-2

12

58

50

TỶ LỆ 1/10

50

Lưới thép φ6

LƯỚI THÉP ĐẦU CỌC

9

TL : 1/10

350x350x8

4-4

CHI TIẾT B NỐI CỌC CBT-1 & CBT-2

TL :1/10

- Số liệu tải trọng (tính tốn)
- Địa chất cơng trình
- Chọn vật liệu làm móng: mác BT, cường độ thép, tiết diện
và chiều dài cọc, đoạn neo ngàm trong đài cọc (đoạn ngàm
+ đập đầu cọc ≈ 0,5 – 0,6m); chọn cốt thép dọc trong cọc:
Φ và Ra

TỶ LỆ :1/10

HÀ N CHỤ M ĐẦU

1

3

4Ø18

Ø20

MC 2-2
CHI TIẾT MŨI CỌC
TL: 1/10

TL: 1/10

17

18


3.4. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MÓNG CỌC

3.4. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MÓNG CỌC

3.4.2. Kiểm tra móng cọc làm việc đài thấp

3.4.3. Xác định sức chịu tải của cọc
- Theo vật liệu làm cọc

Ep ≥ H
2H
 Kp

 FS − K a  γ b




Df ≥

Kp = tan2 (450 + ϕ/2)
Ka = tan2 (450 - ϕ/2)
FS = 3 (áp lực sau đài chưa đạt trạng thái bị động)
γ : dung trọng của đất từ đáy đài đến mặt đất
b : cạnh của đáy đài theo phương vuông góc với H

19

3.4. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MÓNG CỌC

20

3.4. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MÓNG CỌC

3.4.3. Xác định sức chịu tải của cọc

3.4.3. Xác định sức chịu tải của cọc

- Theo vật liệu làm cọc

- Theo vật liệu làm cọc

21

3.4. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MÓNG CỌC

3.4. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MÓNG CỌC

3.4.3. Xác định sức chịu tải của cọc

3.4.3. Xác định sức chịu tải của cọc

- Theo điều kiện đất nền

- Theo điều kiện đất nền

+ Theo chỉ tiêu cơ học
Qa =

Qa =

Qp

22

+ Theo chỉ tiêu cơ học
Thành phần chịu tải do ma sát xung quanh cọc Qs
fs = ca + σh’ tanϕa
= ca + Ks σv’ tanϕa
ca , ϕa = c, ϕ : cọc đóng, ép bêtông cốt thép
ca , ϕa = 0,7[c, ϕ] : cọc thép
Ks = K0 = 1 - sinϕ (đất)
fs = c + (1 - sinϕ) σv’ tanϕ

Ap q p

Qs
A f
+
= s s +
FS s FS p
FS s
FS p

Qu Qs + Q p As f s + Ap q p
=
=
FS
FS
FS

FSs : hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên; 1,5 ÷ 2,0
FSp hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc; 2,0 ÷ 3,0
FS : hệ số an toàn chung, chọn 2 ÷ 3
23

Thành phần sức chịu mũi của đất dưới mũi cọc Qp
qp = c Nc + σ’v Nq + γ d Nγ
Nc , Nq , Nγ : hệ số sức chịu tải, xác định theo Terzaghi.

24


3.4. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MÓNG CỌC
3.4.3. Xác định sức chịu tải của cọc

- Theo điều kiện đất nền
+ Theo chỉ tiêu vật lý
Qtc = mR qp Ap + u Σ mf fsi li
Qa =

Qtc
k

(205-1998)

k =1,4 ÷ 1,75

mR , mf : hệ số điều kiện làm việc của đất ở mũi cọc và bên hông
cọc, tra bảng
qp : sức chịu tải đơn vị diện tích của đất dưới mũi cọc, tra bảng
fsi : lực ma sát đơn vị giữa đất và cọc, tra bảng
25

26

27

28

3.4. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MÓNG CỌC
3.4.3. Xác định sức chịu tải của cọc
+ Theo thí nghiệm SPT (TCXD 195)

3.4. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MÓNG CỌC
3.4.3. Xác định sức chịu tải của cọc

+ Theo thí nghiệm CPT
Qu = qp Ap + fs As

N : Số SPT
: Số SPT trung bình trong khoảng 1d dưới mũi cọc và 4d trên mũi
cọc. Nếu
> 60, khi tính toán lấy = 60; nếu
>50 thì trong công
thức lấy = 50.
Nc : giá trị trung bình SPT trong lớp đất rời.
Ns : giá trị trung bình SPT trong lớp đất dính.
Ap : diện tích tiết diện mũi cọc
Lc : Chiều dài cọc nằm trong lớp đất rời (m).
Ls : Chiều dài cọc nằm trong lớp đất dính (m).
Ω : Chu vi tiết diện cọc (m).
29
W p: Hiệu số giữa trọng lượng cọc và trọng lượng đất bị cọc thay
thế

qp: cường độ chịu mũi cực hạn của đất ở mũi cọc được xác định

q p = kc qc
qc

sức kháng xuyên trung bình lấy trong khoảng 3d phía trên và
3d phía dưới mũi cọc

fs : Cường độ ma sát giữa đất và cọc được suy từ sức kháng mũi ở
chiều sâu tương ứng

f si =

qci

αi

30


3.4. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MÓNG CỌC

3.4. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MÓNG CỌC

3.4.3. Xác định sức chịu tải của cọc

3.4.4. Xác định số lượng cọc và bố trí cọc

=> Chọn Pc = min (Pvl ; Pđn)

n=β

=> Sức chịu tải của cọc cuối cùng sẽ lấy theo kết quả thí
nghiệm nén tĩnh hiện trường.

∑N

tt

β = 1,2 ÷ 1,6

Pc

=> bố trí cọc khoảng (3 ÷ 6)d, cấu tạo đài có mép đài cách
mép cọc ngoài ≥ 100 ÷ 150mm; d/2 – d/3.

31

3.4. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MÓNG CỌC

3.4. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MÓNG CỌC

3.4.5. Kiểm tra khả năng chịu tải của cọc
N M x
P = ±
n
∑x
y

max
min

P

( x ,y )

max

2

x

3.4.5. Kiểm tra khả năng chịu tải của cọc
- Kiểm tra sức chịu tải của cọc làm việc trong nhóm:

max

2

i

=

M y
±
∑y

32

i

M y
N M x
+
+
n
∑x
∑y
y

i

x

2

2

i

i

Hệ số nhóm η:

i

Ox, Oy: các trục quán tính chính trung tâm
của tiết diện các đầu cọc
xi, yi: toạ độ trọng tâm tiết diện cọc i
N, Mx, My: tải trọng tác dụng tại trọng tâm
của tiết diện các đầu cọc (có kể tải trọng
trên đài)
Pmax ≤ Pc (Qa)
Pmin ≤ Pn
Pmin ≥ 0

 (n − 1) n + (n − 1) n  θ = arctg  d 
 

s
90 n n




η = 1−θ 

1

2

2

1

1

2

n1 : số hàng cọc. n2 : số cọc trong 1 hàng. d : đường kính hoặc
cạnh cọc. s : khoảng cách giữa các cọc

Pnh = η nc Pc > Ntt + Qđ
33

3.4. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MÓNG CỌC

34

3.4. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MÓNG CỌC

3.4.6. Kiểm tra ứng suất dưới mũi cọc

3.4.6. Kiểm tra ứng suất dưới mũi cọc

Giới hạn móng khối quy ước
Fqu = Lqu Bqu = [(L - 2x) + 2 lc tanα] [(B - 2y) + 2 lc tanα]
35

36


3.4. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MÓNG CỌC

3.4. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MÓNG CỌC

3.4.6. Kiểm tra ứng suất dưới mũi cọc

3.4.7. Kiểm tra độ lún của móng cọc

37

3.4. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MÓNG CỌC

38

3.4. CÁC BƯỚC THIẾT KẾ MÓNG CỌC

3.4.8. Kiểm tra xuyên thủng đài cọc

3.4.9. Xác định cốt thép cho đài cọc

Pxt ≤ Pcx
Pxt = Σ phản lực của những cọc nằm ngoài tháp xuyên ở
phía nguy hiểm nhất
Pcx = 0,75 Rk Stháp xuyên

- Tính moment: dầm conxôn, ngàm
tại mép cột, lực tác dụng lên dầm là
phản lực đầu cọc.

Fa =

Mg
Ra γ h0

≈

Mg
0,9 Ra h0

39

3.5. MỘT SỐ VẤN ĐỀ THI CÔNG CỌC

40

3.5. MỘT SỐ VẤN ĐỀ THI CÔNG CỌC

3.5.1. Thiết bị đóng cọc
Búa đóng cọc hiện nay chia làm hai loại chính: Búa rung và
búa đóng lực xung kích

• Búa rung: Thiết bị này phù hợp với cọc thép chữ H,
cọc cừ thép và cọc ống, trong đất rời, còn đối với các
đất dính ở trạng thái cứng không phù hợp với thiết bị
này.
• Búa đóng lực xung kích
Búa rơi
Búa hơi
Búa diesel
Búa thủy lực
41

3.5.2. Chọn búa đóng cọc
- Loại búa đóng cọc phụ thuộc vào sức chịu tải cực hạn và
độ chối thiết kế. Độ chối hợp lý e=3.8mm÷8mm tương
ứng với (263÷125 nhát búa/1m). Một vài tiêu chuẩn còn
cho độ chối khoảng 2mm (480 nhát búa/1m).
- Năng lượng hữu hiệu của búa nên chọn là:
(r.Ebúa) = 3.Pu (e+2.54mm)
r: là phần trăm hữu ích mà đầu cọc nhận được.

42


3.5. MỘT SỐ VẤN ĐỀ THI CÔNG CỌC

3.5. MỘT SỐ VẤN ĐỀ THI CÔNG CỌC

Ví dụ: Chọn loại búa đóng cọc cần thiết để hạ cọc có sức
chịu tải cực hạn là 1840KN. Cho r=75%.
- Muốn đạt độ chối e=8mm, thì năng lượng búa là:

(r.Ebúa) = 3.Pu(e+2.54mm)
(r.Ebúa) = 3x1840(8mm+2.54mm) = 58.181 kNmm
Ebúa = 58/0.75= 77kNm
- Muốn đạt độ chối e=3.8mm, thì năng lượng búa là:
(r.Ebúa) = 3x1840(3.8mm+2.54mm) = 35.000 kNmm
Ebúa = 35/0.75= 47kNm
Như vậy, búa phù hợp là loại búa có năng lượng trong
khoảng 47÷77kNm, và thường chiều cao rơi của búa H =
1.0m ÷ 2.5m.
- Từ Q = E/H, nên búa được chọn có trọng lượng khoảng
Q = 4T.
43

3.5.3. Chọn thiết bị ép cọc
- Để ép cọc đến độ sâu thiết kế, lực ép phải thắng được
sức chịu tải cực hạn của cọc, nghĩa là Pép cọc ≥ Pu
(thường chọn 1.5 lần), Pu là sức chịu tải cực hạn tính
theo đất nền.
- Đối với cọc trong đất sét, Pép cọc có thể nhỏ hơn vì quá
trình ép làm xáo trộn và làm giảm sức chịu tải của đất
sét (relaxation), tuy nhiên sau một khoảng thời gian nào
đó, cọc sẽ phục hồi lại được sức chịu tải (setup).
- Đối với cọc trong đất cát Pép cọc phải lớn hơn nhiều so
với giá trị Pu dự báo.

44