Tài liệu Móng sâu công trình trên nền đất yếu ppt

Chương 3 MÓNG SÂU
3.1 Khái niệm về móng cọc
- Móng sâu được chọn để thiết kế cho các công trình trên đất yếu lẫn đất
tốt với tải trọng công trình lớn. Các loại móng sâu gồm: móng cọc BTCT
đúc sẵn (cọc ép và cọc đóng), móng cọc khoan nhồi, móng cọc ống, móng
cọc barrette, móng giếng chìm, móng giếng chìm hơi ép.
- Móng cọc là loại móng có khả năng tiệp nhận tải trọng bên trên và
truyền tải trọng này thông qua cọc xuống nền đất tốt ở mũi cọc phía dưới.
- Đài cọc: có nhiệm vụ tiếp thu phần tải trọng bên trên để truyền xuống
cho cọc.
- Hệ cọc: là những cọc được liên kết lại bởi đài cọc, có nhiệm vụ nhận tải
trọng từ đài và truyền xuống đất nền bên dưới mũi cọc (chọn đất tốt).
Hình 4.1 Móng cọc
- Khi thiết kế móng sâu trong nền đất yếu nếu xảy ra hiện tượng ma sát âm sẽ làm giảm sức
chịu tải của cọc.
- Khi đài cọc đặt trong vùng đất yếu sẽ rất sâu thì sẽ khó thi công, do đó phải tính toán đài cọc
và cọc hợp lí.
3.2 Phân loại móng cọc
3.2.1 Theo vật liệu cọc
- Gỗ: cừ tràm (cọc tràm), tre, thông, …
* Cừ tràm: chiều dài từ 4-5m (thường chọn 4,5m) đường kính 6-8 cm, mật độ 16cây/m
2
,
25c/m
2
, 36c/m
2
, 49c/m
2
(thường gặp 25c/m
2

), sức chịu tải 1 cây cừ tràm 400 kG (4 kN) – 1000
kG (10 kN).
- Thép: I, H, ống, bản, …
- Bê tông:
+ Chế tạo sẵn: cọc vuông, cọc tròn, cọc ống; thi công bằng búa đóng dieze hay máy ép
thủy lực.
+ Đúc tại chổ: cọc khoan nhồi, cọc barrette
3.2.2 Theo khả năng chịu tải
- Cọc chịu mũi, cọc ma sát
- Cọc chịu tải trọng đứng, cọc chịu tải trọng ngang
3.2.3 Theo chiều sâu đặt đài
- Móng cọc đài thấp: độ sâu chôn đài thỏa đk tác dụng lực ngang H; hệ cọc chỉ chịu nén, không
chịu uốn.
- Móng cọc đài cao: đài cọc nằm trên mặt đất tự nhiên; hệ cọc làm việc chịu uốn; công trình
cầu, cảng.
3.2.4 Theo đặc tính chịu lực
- Móng cọc đài đơn, đài kép, đài băng, đài bè.
3.3 Cấu tạo cọc bê tông cốt thép
- Nối cọc: hộp nối, nối bản áp thép hình chữ V, nối bản áp thép tấm, nối đối đầu.
1
Nền của móng cọc
Hệ cọc
Đài cọc
h
h
THÉP HỘP ĐẦU CỌC


TL : 1/10
3

5
0
3
5
0
8x350x180
180
=8mm

11
334x180x8
350x350x8
10
9
3
Ø
20
3 - 3

230x130x10
(CHIỀU CAO ĐƯỜNG HÀN h=10mm) TỶ LỆ 1/10
CHI TIẾT BẢN THÉP ĐẦU CỌC
9
11
250x250x8
3
Ø
20
10

Lưới thép
φ
6
LƯỚI THÉP ĐẦU CỌC


TL : 1/10
58
50
5850

300x300x10
4 - 4
TL :1/10
CỌC CBT-1
350x350x8
9
CỌC CBT-2
12

CHI TIẾT B NỐI CỌC CBT-1 & CBT-2
TỶ LỆ :1/10
200x200 x12
12
CHI TIẾT MŨI CỌC
TL: 1/10
4
Ø
18
1

Ø
20
3
MC 2-2
TL: 1/10
HÀN CHỤM ĐẦU

Hình 3.2 Chi tiết cọc
1
Ø
20
CHI TIẾT CỌC BÊTÔNG CBT1
3
12Ø
6a50
Ø
6a100
12Ø
6a200
2
Ø
6
1
TL : 1/20
2
Ø
18
2
Ø
18

Ø
18
1
11Ø
6a100
4
3 lưới thép hàn
Ø
6a50 loại B
12Ø
6a50
1 lưới thép hàn
Ø6a50
Bản thép đầu cọc
loại A
Hình 3.3 Cấu tạo cọc (đoạn cuối cùng)
1 lưới thép hàn
Ø6A50
3 lưới thép hàn
Ø
6a50 loại B
Bản thép đầu cọc
loại A
1
Ø
20
CHI TIẾT CỌC BÊTÔNG CBT2
3
14Ø
6a50

11Ø
6a100
Ø
6
2
6
TL : 1/20
13Ø
6a200
2
Ø
18
2
Ø
18
Ø
18
6
4
12Ø
6a100
3 lưới thép hàn
Ø
6a50 loại B
14Ø
6a50
loại A
Bản thép đầu cọc
1 lưới thép hàn
Ø6a50

Hình 3.4 Cấu tạo cọc (đoạn giữa)
3.4 Trình tự tính tốn móng cọc:
2
1. Dữ liệu tính toán
- Số liệu tải trọng (tính toán) và mặt bằng móng công trình
- Địa chất công trình
- Chọn các đặc trưng của móng: mác bê tông, cường độ thép
- Chọn tiết diện và chiều dài cọc (cắm vào đất tốt > 1,5m), đoạn neo ngàm trong đài cọc (đoạn
ngàm + đập đầu cọc ≈ 0,5-0,6m).
Qs
Qp
4
Ntt
Htt
Mtt
Hình 3.5 Sơ đồ tính toán móng cọc
2. Kiểm tra móng cọc làm việc đài thấp
E ≥ H
2
2
1
fa
p
DbK
FS
K
H
γ









−≤
=>
bK
FS
K
H
D
a
p
f
γ








−
≥
2
D
f

≥ 0,7 h
min

b
H
h
γ
ϕ
2
2
45tan
0
min






−=
K
p
= tan
2
(45
0
+ ϕ/2)
K
a
= tan

2
(45
0
- ϕ/2)
FS = 3 (áp lực đất sau đài chưa đạt đến 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
Trường hợp thiết kế móng cọc cầu, bờ kè (móng đài cao) thì không cần tính bước này
3. Xác định sức chịu tải của cọc P
c
- Theo vật liệu làm cọc
Q
vl
= ϕ A
p
R
vl

Q
a
= ϕ (R
b
A
b
+ R
a
A
a
)
ϕ : hệ số ảnh hưởng bởi độ mảnh của cọc, ϕ ∈ (l

0
/r hay l
0
/d, l
0
= ν l), tra bảng 3.2/168.
3
v = 2
v = 0,7
v = 0,5
Đầu cọc ngàm trong đài và
mũi cọc nằm trong đất
mềm
Đầu cọc ngàm trong đài và
mũi cọc tựa trong đất cứng
hoặc đá
Đầu cọc ngàm trong đài và
mũi cọc ngàm trong đá
* Cọc khoan nhồi, cọc barrette, cọc ống nhồi bêtông
Q
a
= (R
u
A
b
+ R
an
A
a
)

R
u
: cường độ tính toán của bê tông
R
u
= R/4,5; R
u
≤ 6 MPa: khi đổ bêtông dưới nước, bùn
R
u
= R/4; R
u
≤ 7MPa: khi đổ bêtông trong hố khoan khô
R : mác thiết kế của bê tông
R
an
: cường độ tính toán cho phép của cốt thép
Φ < 28mm, R
an
= R
c
/1,5; R
an
≤ 220 MPa.
- Theo điều kiện đất nền:
+ Theo chỉ tiêu cơ học
p
pp
s
ss

p
p
s
s
a
FS
qA
FS
fA
FS
Q
FS
Q
Q
+=+=
FS
qAfA
FS
QQ
FS
Q
Q
ppssps
u
a
+
=
+
==
FS

s
: hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên; 1,5 ÷ 2,0
FS
p
hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc; 2,0 ÷ 3,0
FS : hệ số an toàn chung, chọn 2 ÷ 3
 Thành phần chịu tải do ma sát xung quanh cọc Q
s

4
f
s
= c
a
+ σ
h
’ tanϕ
a

= c
a
+ K
s
σ
v
’ tanϕ
a
c
a
, ϕ

a
= c, ϕ : cọc đóng, ép bêtông cốt thép
c
a
, ϕ
a
= 0,7[c, ϕ] : cọc thép (bảng 3.28/213).
K
s
= K
0
= 1 - sinϕ (đất)
K
s
= 1,4 K
0
(khi đất nền bị nén chặt do đóng cọc)
µ
µ
ξ
−
==
1
s
K
(vật liệu đàn hồi)
OCRK
s
)sin1(
ϕ

−=
(đất cố kết trước)
K
s
có thể từ bảng 3.10/186 theo Das
K
s
tanϕ
a
có thể lấy từ bảng 3.30/213 theo TCXD 205-1998
 Thành phần sức chịu mũi của đất dưới mũi cọc Q
p

* Phương pháp Terzaghi:
q
p
= 1,3 c N
c
+ γ h N
q
+ 0,6 γ r
p
N
γ
(r
p
: b/kính cọc tròn)
q
p
= 1,3 c N

c
+ γ h N
q
+ 0,4 γ d N
γ
(d: cạnh cọc)
N
c
, N
q
, N
γ
: hệ số sức chịu tải, xác định theo Terzaghi, bảng 3.5/174. γ D
f
= σ
v
’
h : độ sâu từ mũi cọc đến mặt đất
* Phương pháp Meyerhof:
q
p
= c N
c
’ + q’ N
q
’
N
c
’, N
q

’ : xác định từ biểu đồ 3.28/178
* TCXD 205-1998:
q
p
= c N
c
+ σ
v
’ Nq + γ d N
γ
+ Theo chỉ tiêu vật lí
Q
a
= km (R
p
A
p
+ u Σ f
si
l
i
) (21-86)
km = 0,7 : cọc chịu nén; km = 0,4 : cọc chịu kéo
Q
tc
= m
R
q
p
A

p
+ u
∑
=
n
i 1
m
f
f
si
l
i
(205-1998)
k
Q
Q
tc
a
=
; k =1,4 ÷ 1,75
n
c
< 6 cọc : k
tc
= 1,75
n
c
= 6 ÷ 10: k
tc
= 1,65

n
c
= 11 ÷ 20: k
tc
= 1,5
n
c
= > 21: k
tc
= 1,4
m
R
, m
f
: hệ số điều kiện làm việc của đất ở mũi cọc mà bên hông cọc, bảng 3.18/201.
R
p
: sức chịu tải đơn vị diện tích của đất dưới mũi cọc, bảng 3.19/201.
f
si
: lực ma sát đơn vị giữa đất và cọc, bảng 3.20/202
=> Chọn P
c
= min (P
vl
; P
đn
)
* Cọc khoan nhồi, barrette:
Q

tc
= m (m
R
q
p
A
p
+ u
∑
=
n
i 1
m
f
f
si
l
i
) (205-1998)
m : hệ số điều kiện làm việc, bảng 3.21/203.
5
m
R
, m
f
: hệ số điều kiện làm việc của đất ở mũi cọc mà bên hông cọc, bảng 3.22 & 3.23/203.
q
p
: cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc
. Đất dính, q

p
tra bảng 3.25/204
. Đất rời, q
p
được tính
q
p
= 0,75β(γ’d
p
A
k
0
+ αγLB
k
0
): cọc nhồi, cọc barrette, cọc ống lấy nhân.
q
p
= β(γ’d
p
A
k
0
+ αγLB
k
0
): cọc ống giữ nguyên nhân
γ’ : trọng lượng riêng của đất dưới mũi cọc
γ : trọng lượng riêng của đất nằm trên mũi cọc
Các hệ số α, β, A

k
0
, B
k
0
tra bảng 3.24/204.
- Theo thí nghiệm SPT
Sức chịu tải cho phép của cọc trong đất dính và đất rời theo TCXD 195
Q
a
= 1,5
N
A
p
+ (0,15 N
c
L
c
+ 0,43 N
s
L
s
) Ω - W
p

N : Số SPT
N
: Số SPT trung bình trong khoảng 1d dưới mũi cọc và 4d trên mũi cọc. Nếu
N
> 60, khi

tính toán lấy
N
= 60; nếu
N
>50 thì trong công thức lấy
N
= 50.
N
c
: giá trị trung bình SPT trong lớp đất rời.
N
s
: giá trị trung bình SPT trong lớp đất dính.
A
p
: diện tích tiết diện mũi cọc
L
c
: Chiều dài cọc nằm trong lớp đất rời (m).
L
s
: Chiều dài cọc nằm trong lớp đất dính (m).
Ω : Chu vi tiết diện cọc (m).
W
p
: Hiệu số giữa trọng lượng cọc và trọng lượng đất bị cọcthay thế
- Theo thí nghiệm CPT
Sức chịu tải cực hạn tính theo CPT
Q
u

= q
p
A
p
+ f
s
A
s

q
p
: cường độ chịu mũi cực hạn của đất ở mũi cọc được xác định:
ccp
qkq
=
;
c
q
: sức kháng
xuyên trung bình lấy trong khoảng 3d phía trên và 3d phía dưới mũi cọc
f
s
: Cường độ ma sát giữa đất và cọc được suy từ sức kháng mũi ở chiều sâu tương ứng:
i
ci
si
q
f
α
=

; k
c
, α
i
lấy theo bảng 3.33 trang 216.
* Sức chịu tải của cọc cuối cùng sẽ lấy theo kết quả thí nghiệm nén tĩnh hiện trường.
4. Chọn số lượng cọc và bố trí cọc
c
tt
P
N
n
∑
=
β
; β = 1,2 ÷ 1,6
=> bố trí cọc khoảng (3 ÷ 6)d, cấu tạo đài có mép đài cách mép cọc ngoài ≥ 100 ÷ 150mm.
5. Kiểm tra sức chịu tải của cọc (lực tác dụng lên cọc)
∑∑
∑
++=
2
i
max
tt
x
2
i
max
tt

y
tt
max
y
yM
x
xM
n
N
P
∑∑
∑
++=
2
i
i
tt
x
2
i
i
tt
y
tt
)y,x(
y
yM
x
xM
n

N
P
P
max
≤ P
c
(Q
a
)
6