Phương thức xây dựng nền móng công trình: Phần 2

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:212

Thêm vào BST

Báo xấu

12
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nối tiếp nội dung phần 1, phần 2 cuốn sách "Nền móng công trình" giới thiệu tới người đọc các nội dung: Cọc chịu tải trọng đứng, cọc chịu tải ngang và móng cọc, gia cố nền. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Phương thức xây dựng nền móng công trình: Phần 2

Chương 4 CỌC CHỊU TẢI TRỌNG ĐÚNG 4.1. TỐNC. Q U Á T VÊ CỌ C Từ rất xa xưa, con nguời dã biết sú dụng cọc gỗ dóng xuống sáu dc gánh dỡ còng trình có lải Irọng lớn hoặc các lớp đát bên Irên mặi không dú khá năng chịu tái nực liếp. Thời tiền sứ. cọc đã được sử dụng dế gánh dở các nhà ớ trong vùng hổ Lucerne và những cóng Irình lương tự cũng tồn lại trong vùng Tãn-Guiné. Mặt khác, người u cùng ghi nhận đưực khi tháp Cam panile sụp dó năm 1902. những cọc gồ gánh dỡ nó nàm dưới mực nước ngầm được tìm thấy vản còn ớ trạng Ihái lốt và dưực sử dụng lại cho công irình tái tạo trên nển cũ. Thời xa xưa ấy, con người dã đóng cọc bàng những chày vổ lớn. những chày vồ kéo tay. những bánh xe nước đóng cọc. ... Các máy búa hơi nước dùng đế đóng cọc dược phái minh bới Nasm yth năm 1845. Cho đến nay, đã có rất nhiều phương tiện hạ cọc như búa rơi, búa hơi dơn động, búa hơi song dộng, búa diesel kiểu cột và kiều ổng. búa thủy lực. búa rung hoặc các biên pháp hạ cọc bằng xói nước, ... Quá trình phát triển các loại cọc cũng chính là sự phái triển phương pháp hạ cọc. ngay những năm gàn kề trước chiến tranh thế giới lần Ihứ hai, 1936. kỹ sư Franki. người Ý. đã phát minh ra phương pháp cấu lạo cọc nhồi bêiông vào nhũng lỗ trống irong nén đất. Cho đến ngày nay, râì nhiều phương pháp tạo cọc nhồi bêtóiig tại chỗ, liếl diện tròn, chữ nhậl. chữ I. chữ H. ... bằng các lưỡi khoan hay là gáu dào.... có ống vách, hoặc giữ ổn dịnh thành vách bầng dung dịch huyền phù. Đến cuỏ'i Ihế ký XX. ký lục vé chiều său cọc nhồi là 125m dưới lòa Iháp dổi ờ thú dô Kuala Lunipur, Malaysia. 4.2. ĐỊNH NíỉHlA c ọ c Cọc thuộc loại m óng sâu là loại m óng có sức chịu tái theo dát nén bao gổm ihành phẩn ma sát xung quanh m óng với đấl và có chiều sâu chôn m óng khá lớn so với bề lòng móng. T heo nhiều quan Irắc Ihực nghiệm diều kiện làm việc cùa m óng sâu kết hợp với các kct quà thí nghiệm xuyên tình CPT, m óng sâu được dịnh nghĩa theo điểu kiện lý số chiều sâu ngàm lương dương trong đất Dc và bé lộng m óng B như sau: D ,/B > 5 (4-1) 186
Cliiihi sáu imimi lương ilưimg Irong đál Dk dược xác định Ihco cỏng Ihúc sau: I 0 D = — fq - (/)&/ (4-2) ĩ roiig dó: q (z) - sức kháng mũi của thí nghiệm xuyên lình. q . - sức kháng mũi iưcmg tlương được lính Ilico tô n g thức: I D .3 .1 q re = -------- 3a + b u-n Ị q t t (/.)d/ (4-3) với q (/I là sức kháng mũi L (/) sun hãtiịỊ các giá Irị lớn h«ii 1.3 I|im là giá trị trung hình | cua q (/) Irong khoáng lif (D -bl đèn (D + 3al : ! D. Im. a = O.Sin nếu B < Im. b = 1 1 1 ( 1 1 {a. h | với Ii là chiéu sâu móng dặl trong lóp dát chịu lực (xem chi tiết trong hình 4 . 1) lliiih 4.1: clii lici tltì ,ttiu niỊiimcọc Với kích llurớc móng có 5 > Dc/B > 1.5 dược định nghĩa là mónịL nựa sAu như: caisson. Im. V có cách lính khúc móng sâu chúi lì. ÌI Khi các phương án móng nóng kliong còn Ihích hơp dc gánli dỡ COIlị! irinli. Người la nghi dén mong sàu hàng cách truvcn lài trọng đốn những lớp ilàì chịu lực lòl lum thòng q u a c á c Ih u n h (c ọ c h o ặ c tr ụ ) c ó k h á n à n g c h ịu lực lớ n n ln r: go. b é u m i! . th ó p . Iliộn nay. cọc dược sừ dụng rãì Ihõng dụng Irong các cóng Ilinh tlãn dụng. giao thòng, thúy lợi. 187
4.3. PHÂN LOẠI CỌC 4.3.1. T heo vật liệu Theo vậl liệu, chúng la có Ihế phàn chia cọc thành: cọc gỏ. cọc Ihép. cọc botòng. cọc pliòi hựp giữa các vật liệu trẽn. /. Cọc (JW Cọc gỗ Ihuòng được sứ dụng là: thõng. Iràm, ire ... dưới dạng cọc dơn, dõi khi dạng to hợp các thanh don thành bó cọc hoặc pliói hựp vói các loại cọc khác như gỗ - bẽlóng. Ihép - gỏ. Cọc gổ phái được thường xuyên nầm dưới mực nước ngẩm nhàm giữ cho phần Ihó gỏ không hị lấn công hời mốc. mục. mòi. mọl ... Mội sò véu cẩu kỹ thuật cho mội cây cọc gỗ như nó phái đú iưưi. độ ấm không nhò him 20'/t. dộ thon không nhó hon \ c . không được cong vênh hai chiéu và độ cong phái /( nhó hơn 1'/
dạng vuông cạnh d = 20cm đến 40cm, dài (ừ 4 đến 8m cho các cọc hạ vào đát bàng các máy ép (như các cọc M éga) và có thê dài từ 8m đến 20m cho loại hạ bàng búa đóng cọc. Dĩ nhiên, chiểu dài cọc còn phụ thuộc vào phương tiện vận chuyến lừ nơi sản xuất dến cõng trường. Ngoài ra, cọc cũng có thể có dạng tiết diện tròn, tam giác, lục giác có cấu tạo đặc hoặc rỗng ruột, dôi khi cọc cũng được làm bằng bètông ứng suất trước. Loại cọc bêlõng ứng suất trước thường là cọc ống rỗng ruột có kích thước từ 0,4m den vài mét đường kính. Cọc bètỏng c h ế tạo sẩn thường được bố trí 4 hoặc 8 thanh thép dọc chịu uốn, ihép đai chỏng cut do cẩu vận chuyển hoặc cẩu lắp dựng, các vỉ thép
b) Cọc nhồi Cọc nhồi là loại cọc dược dúc bẽtỏng tại chỗ vào lồ trong ilược đào hoặc khoan lrong lòng dất, tiếl diện ngang là tròn, hình chữ nhậl, hoặc dạng chữ thập, chữ H, chữ L ;.... Đế ổn định ihành vách các lỗ trống này trong dâì dể bị sạt lớ, có thể sứ dụng ống vách hoặc sir dụng bùn khoan bcnlonite. Loại thứ hai giá Ihành ré, Ihi cóng nhanh và có thế thực hiện dược những cọc liẽì diện lớn h
Khi thi còng cọc nhồi và cọc barrette Irong các loại đâì dính, cọc chi đi qua trong tliil d inh dẻo c ao đến cứng. Ihành vách hó khoan có the lự ổn ilịnh khỏng cần chóng ilỡ (hình 4.6). Ü Hình 4.6: Khoan cọc Iiliói Hong liât dinh + Cọc nhồi và cọc barrette ổn dịnh thành vách bằng bùn khoan. Cọc nhồi và cọc barrcltc dược phái triền từ các loại cọc rẻ phái m inh bói người Ý vào nliửiig năm 30 cùa thê ký XX. và được phái Iriển b ớ i người Pháp, N hật........ Kích ill ước tiếl diện ngang cúa cọc nhồi tùy thuộc vào dụng cụ tạo lỗ Irong đãi. L oại cọc nhồi và barrette này có khả nãng chịu lực rất lớn, chiéu sâu cọc ký lục là 125m ớ M alaysia cuối thế kỷ 20, ớ Viột Nam kỳ lục là 98m ớ cầu Mỹ T huận vào nàm 1998. Các dặc diếm cơ bán trong quá Irình thi công cọc nhồi ổn định ihỉmh vách bằng bùn khoan gốm: I ) C huấn bị tường dán hoặc ổng dán dể định vị cọc và tránh lớ m iệng hố trong quá trình ilào hoặc khoan. Chuẩn bị đầy đú lượng bùn khoan trong các silo hoặc tá c hỏ chúa. Tường dản bằng bélông cốt thép bao quanh m iệng lồ khoan có kích Ihước trong lớn htm dụng cụ khoan vài cm dế lưỡi khoan hoặc gẩu dào lên xuống dẻ dàng. Bùn khoan nhảm ổn định thành vách lỗ trổng trong quá trình lạo lỗ trỏìig Irong lòng dái cho đến kết thúc giai đoạn đổ bêtông. Bùn khoan phái ihích hợp với đặc tính hóa lý cúa dất và Iiưức ngầm. Bùn khoan thường gồm nước và đất séi bentonite (hàm lượng khoáng monmorilonnite liên 70% ), đôi khi phái ihêm phụ gia. Cũng có Hình 4.7: Tườiix tlíiii 191
khi phái thèm bột thủy tinh hoặc sợi ngấn như bả m ía hoặc rơm rạ, để tăng trọng lượng riêng và tăng khả năng chịu kéo của bùn. Trong Áp lực thủy tinh trường hợp đặc biệt, bentonite có thể được thay bằng các chất biopolym ères. Hạl bentonite Những đặc trưng vật lý cơ bản của bùn vộ bùn bentonite khoan trước khi đổ bêtỏng gồm có : kết nối các hạt đất - Khối lượng riêng từ 1,01 đến 1,05 T /m 3 H ình 4.8: Hoại động bùn benronile - Đ ộ nhớt Marsh phải lớn hơn 35 giây và độ pH > 7. - Đ ộ chứa cát từ 3 đến 5 %. - Đ ộ bám thành phải nhỏ hơn 2 - 3m m. Đ ộ lọc nưóc và độ bám thành được thực hiện với dụng cụ Baroid trong 30 phút dưới áp lục 7 bars. 2) Tạo lỗ trong lòng đất bằng lưỡi khoan, thùng khoan hay bằng gầu đào. Trong suốt quá trình tạo lỗ, dung dịch bentonite trong lỗ phải luôn luôn cao hơn mặt nưỏc ngầm ít nhất là Bùn mới l,5 m . Điểu này nhằm đảm bảo bùn luôn có khuynh hướng thấm vào trong đất qua thành vách hô' khoan và tạo m àng bùn liên kết các hạt cát, thành vách được giữ ổn định. Trong quá trình khoan hoặc đào, bùn sẽ nặng dần lên do những hạt mịn trong dất lẫn vào, điẻu này dẫn đến giảm độ nhớt cùa bùn khoan nên người ta phải rây lại khi thu hồi bùn. Đ ể tăng đ ộ nhớt Máy bơm của bùn khoan người ta thêm vào m ột số phụ gia như : bicarbonate de soude, alginates, H ình 4.10: Thay bùn mới đúng yêu cầu CM C, a m id o n ,.. Khi cần giảm độ nhớt của bùn khoan ta có thể hòa vào bùn các phụ g ia như : tanins. polyphosphates hoậc lignosulíònates. 3) Thay bùn Sau khi hoàn tất việc tạo lỗ, phải thay bùn khoan đạt các yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt nhằm tránh bùn bám vào các thanh thép ngăn trở bẽtông bám chặt vào các thanh thép trong quá trình đổ bêtông, cũng như tránh lượng cát m ịn nhiều trong bùn sẽ trộn lẫn vào bêtông. Thông thường người ta thả m ột m áy bơm xuống tận đáy hố đào để bơm bùn 192
khoan đang khá nặng sau quá trình đào ra khỏi hố đào. Trong khi bơm bùn từ đáy hố, đổng thời xả bùn khoan mới nhẹ hơn vào m iệng hô' đào và luôn giữ mực bùn cao hơn MNN, cho đến khi toàn bộ bùn trong hổ khoan hoàn toàn là bùn mới. 4) Đặt lổng thép cần thiết vào hố khoan, định vị thật cẩn thận các cao trình thép nối cho các tẩng hẩm khi có barrette cùng nằm chung với tường rãnh (parois). Xung quanh lồng thép có treo các bánh xe xi m ãng bán kính 3,5cm đến 5cm để tạo lớp bêtông bảo vệ lồng thép. Sau đó, đặt ống đổ bêtông, được nối từ các đoạn ống, mỗi đoạn có chiều dài từ 0.5m đến 3 m , đường kính ống 30cm. Đầu dưới cúa ống đổ bêtông phải cách đáy hố khoan ít nhất là 20cm nhầm cho mẻ bêtông dầu tiên thoát ra khỏi ống dễ dàng (xem chi tiết trong hình 4.11). H ình 4.11: Đặt lồng thép và ống dổbẽtòng (trémie) Với lổng thép ngắn và nhẹ nên nghĩ đến cách neo để Iránh bị đẩy nổi khi đổ bêtông, hoặc bị chìm vào bêtông tươi khi tháo các điểm tựa để rút ống chống ngắn ở miộng hố khoan sau khi hoàn tất công tác đổ bêtững. C ũng có thể kéo dài m ộl sổ ít thanh thép trong số thép chịu lực đến đáy hố khoan để tránh hiện tượng thép bị chìm , việc kéo dài các thanh thép này cho phép đặt các ống thăm dò chất lượng bêtông sau này. 5) Đổ bêtông là giai đoạn quan trọng nhất cho chất lượng của cọc nhồi. Trước tiên phải chuẩn bị cho việc cách ly bẻtông và bùn khoan đang đầy ắp trong ống trém ie. Có thể đặt trên m ặt bùn trong ống trém ie, một lớp dày những hạt m ốp nhẹ hoặc một miếng nhựa m ỏng hay m ột quả banh nhựa có đường kính vừa vặn nhỏ hơn ống trém ie. Phải đổ thật nhanh mẻ 5m 3 hoậc 10m3 bêtông đẩu tiên, trong tối đa 2 phút, sao cho bêtông chứa đầy trong ống và khi ra khỏi ống sẽ phủ nhanh đầu ống trém ie, để cho bêtông luôn luôn chảy vào trong bẻtông bên dưới bùn. Nếu không thì bêtông sẽ hòa vào bùn và như thế công tác đổ bêtông thất bại. O ng trém ie có đường kính từ lOcm dến 30cm để bètông chảy chứ không phải rơi trong ống tránh hiện tượng phân tầng. 193
Hình 4.12: Đố bẻtỏiìg dưới bùn Hình 4.13: Tlieo dôi quá trình dõ bẽiôiịỊị Trong quá trình đò bêtông, đẽ’ bêtông luân chuyển dẻ dàng la phái Iháo bớ! ông Irémie ớ đầu trên, sao cho đẩu dưới cùa ổng trémie ngập trong bétõng không nhó hơn 2m. Sau mỗi mé bêlòng phải đo độ dâng bétông trong hố đào, vẽ đường thế tích botỏng thực lê đang đố vào hố so với dường lý thuyết, nếu hai đường này gặp nhau dồng nghĩa với Ihành vách đã bị sụp, thi công cọc nhồi bị thất bại. phái ngừng đố bêtông và đào lại. Yêu cẩu lính chái cúa bẽlỏng đổ Irong ống trém ic gồm: - Mác bẽtông phải lớn hơn 300; - Tý lộ (nước/cim ent) phái nhỏ hơn 0,6. Độ sụt không nhỏ hơn 14cm, thường là I8cm. Cán sứ dụng các loại phụ gia hóa déo và chậm dông cho bêlông cọc nhồi. Thi còng cọc nhồi và barrette tùy ihuộc rất nhiều vào các pliưưng (iện thi còng, các phương tiện này thường là các nghiên cứu riêng biệt cúa các còng ty chuyên ngành như 194
Franki (Ý). Kodio (Ý). Bac 1 V 1 (Pháp), Solétanche (Pháp). Các Ihicl hị chuyên biệi như gầu dieu khien hãng dãy cáp, hoặc cần, hoặc thiếl hị hoàn loàn tự động như llvcirof'raise: máy khoan này killing cần phai nhấc lẽn mỗi khi lỉãu dày đâl mà nó phá nhỏ dãi tó i liiii liòng lãng quay ngược chiéu nhau đặt ứ phán Ihấp nhất của máy, hèn lrong gầu là mộl máy bơm thái mạnh đc bưm hỏn liưp đãì hùn lẽn Irẽn mặl đất. Trong những trường hựp nền dấl có nhiều lớp bùn yếu hoặc các lớp cál sói hại lo. bùn benlonite không có tác dụng nhiéu đối với loai dâl này. chúng ta có thế sứ dụng ông chống giữ (hành vách Hình 4.14: Lưỡi klioan cál sài sạch rời tiến lận đáy hô khoan. Trong trường hựp này chúng ta phảiđổ bètòng dưới nướctương tự như dó bẽlông dưới bùn, trong quá trình đổ belong cũng phải rúl ống Irémie và ống chỏng thành dần dẩn. Hình 4.15: D ó belong coc nliói xiên Hình 4.16: P liá ilán cọc nhồi x iin I4S
H ìn h 4.17: LMỠi khoan m ớ ráng đáy Hinh 4.18: G àu đào b arrelle H ình 4.19: Gàu đào tự hành H ydro fraise c) Cọc thép Cọc thép rất đắt tiển thường được sử dụng trong những diều kiện không thể thay th ế bàng cọc bêtông. Cọc thép thường được dùng trong các sửa chữa cấp bách hoặc các công trình bên cảng hoặc ổn định bờ. T rong trường hợp này, đó là dạng cọc bản thép. Các dạng khác là dạng I, dạng + , hoặc H. hoặc cọc ống thép. 196
I lin h 4.20: ( lit JittiH I IU itti'/t l í/ him IHHỊỈ 4.3.2. PhaII loai tụ c theo d ạc lin h chịu lực ( tn I lụn nil'll khi plúin lớn lái IIỌ U được IIIIyen 1|UJ mủi cọc vào lớp ilal cứng ứ iniii H I I(1C. Cix chịu mủi còn ilưiíc gọi là cọc choiiỊỊ. Cci HUI s,ii khi cọc không lựa đôn lứp dãi cứng, lai Mcmu tlưực phân bố phán lớn qua ụ.ực mu \úl dảl xung quanh cọc và mộl phàn Iilió qua mũi cọc. Cọc ma sát còn dược gọi làà cọt ireo. Đoi khi t oe dược phàn chia thành cọc dứng và cọt xiên, hình 4 .2 1 Ngoài ra. cọc còn dược phân loại Iheo kích thuức như: cọc nhò có cạnh < 25cm và CCỌC kin co canh > 25 cm Cũng còn t ó cọc mớ rộnu đáy được thi cóng với thiết b| chuyên dụng (hình 4.18) Cũng còn có khuynh liưiViig phân chia cọc thành: Cọc có độ clidi khi hạ cọc bàng phương phháp ilõng hoác ép: cọc không có độ chói khi hạ cọc IIOIIỊỊ rãnh dào hoặc cọc nhồi. H ìn h 4.21: C ú c dạn V í Ọi ( lun nnii, ma sái vù cọc xiên 197
4.4. SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA c ọ c THEO VẬT LIỆU Cọc làm việc như m ột thanh chịu nén đúng tâm , lệch tâm hoặc chịu kéo (khi cọc bị nhổ) và sức chịu tải của cọc theo vật liệu có thể được tính theo công thức sau: Q vl =(PApRV| (4-5) với Q vl - sức chịu tải của cọc theo vật liệu; Ap - diộn tích tiết diện ngang của cọc; R V - cường độ chịu nén tính toán của vật liệu làm cọc; I < - hộ số ảnh hưởng bởi độ m ảnh của cọc. p T h í d ụ M C I. m ột cọc tràm có đường kính 8cm đóng trong đất sét dẻo cứng. Tính sức chịu tải của cọc tràm theo vật liệu. Vì cọc không đi qua đất bùn, không bị uốn dọc, nên sức chịu tải theo vật liệu có thể tính theo công thức : Q a = A p R vl = 3,14 X (4cm )2 x 45 kg/cm 2 = 2260,8 kg Cọc làm việc trong nền đất chịu tác động của áp lực nén cùa đất xung quanh, nên Ihóng thường ta không xét đến ảnh hường của uốn dọc. N goại trừ các trường hợp đặc biệt như cọc quá m ảnh hoặc do tác động của sự rung động gây ra sự triệt tiêu áp lực xung quanh hay cọc đi qua lớp đất bùn loãng. Ả nh hưởng cùa độ m ảnh phải được xét dến trong sức chịu tải của cọc theo vật liệu. B ảng 4.1. Sức chịu nén của vật liệu làm cọc Vật liệu RV (MPa) | Ghi chú GỖ thông 10 GỖ ưàm 4 - 4 ,5 Thép Theo giới hạn chảy cùa thép 210 (thép loại CI) 270 (thép loại CII) 340 (thép loại C3) 500 (thép loại CIV) Bẻtông Theo mác bêtông (*) (mác 200) (mác 250) 13 (mác 300) Với cọc bêtông cốt thép, sức chịu tải cực hạn của cọc theo vật liệu xác định theo công Ihức thanh chịu nén có xét đến uốn dọc. Sự uốn dọc được xét như tính m ột cột trong tính toán bêtông. 198
Q a = c p (R n A p + R a A a, ) (4-6) Với Ra - sức chịu kéo hay nén cho phép của thép; Rn - sức chịu nén cho phép của bêtông; ip - hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc phụ thuộc độ mảnh và theo thực nghiệm lấy như sau: (p = 1,028 - 0 ,0 0 0 0 2 8 8 \2 - 0,0016*. (4-7) ọ = 1,028 - 0,0003456Xd2 - 0,00554Xd (4-8) Hoặc
liáng 4.4. Hệ SO (p theo Jacobson /. = L/r 50 70 85 105 120 140 1 0.8 0,588 0.41 0.31 0,23 Vói l. là chiêu dài cọc. r là bán kính hoặc cạnh cọc T hí d ụ M C.2. Xác định sức chịu nón cực hạn của cọc Iròn. bẽtõng CỐI thép, dài lOm. hán kính cọc 25 cm. Bẽiúng mác 250 t ó sức chịu nón lính loán là R„ = I lM Pa, với 4 thanh thép
VỚI cọc belong CÓI thép: y vl = km (RaF., + R„Fb, (4-11) C á t ký hiệu giống như các công thức irên. Sức chiu kéo căng cúa cọc bétỏng CỐI thép theo vật liệu khi cọc làm việc chịu nho: Qnhvi = k m R . , F ( 4- 12) Mặt khác, cọc chế tạo sần bị uốn Irong quá trình vận chuyến và cấu dựng cọc nén cán lương CỎI thép chống uốn, chống cắt trong quá trình này. Him nữa. khi đóng hoặc ép h;i cọc. phán đáu và mũi cọc bị ép mậl và xung động nên cần thèm hệ thép dai dàv dặc hun như hình 4.3 và 4.4. Sư dổ lính cọc cấu vận chuyển như sau: So dó 2 móc cấu 0.153L I 0,3 4 71 0.347L _ k 13 51 M „= 00 1 *. , 17 Sơ dó 4mốc cẩu 0.1041.1 0.292L 0.208L I 0,2921 0,1041 M „ ,= 0 .0 5 4 q l Sơ đố 5mốc cẩu I 0.092L ĩ 0.208L 0.208L Ị 0.200L I 0.200L I Û208L Ỉ 0 092L [ z :1 M „ ,= 0.042qL' Hình 4.22: Sir dó lililí VỘ chuyên IV« II .< 4, ĩ mòI niu ■ Từ kẽl quá momen cực đại do cáu cọc có Ihể dề dàng tính sò lượna thóp t an lililí, chu \ í/ là irọng lượng cọc theo chiều dài dơn vị cần xél đên hè sô dộng lừ 1.2 ill'll 2 III\ ilk-.' điểu kiện phương tiện vận chuyển và cung dưìmg vận chuyến có linh Irạiiị! lui li.i> \.HI 'III
4.5. SỨC CHỊU TẢI THEO VẬT LIỆU CỦA c ọ c NHỒI Do cọc nhồi được thi công đổ bêtông tại chỗ vào các hố khoan, hô' đào sán sau khi đã đặt lượng côì thép cẩn thiết vào hố khoan. Việc kiểm soát điều kiện chất lượng bêtông khó khãn, nên sức chịu tải của cọc nhồi không thể tính như cọc chế tạo sẵn mà có khuynh hướng giảm như công thức sau: Q v L = ^u^b + R aiA i (4-13) Ru cường độ tính toán của bêtông cọc nhồi R • Ru = -----khi đổ bêtông dưới nước hoăc dưới bùn, nhưng không lớn hơn 6MPa. 4 ,5 R • R u = — khi đố bêtông trong hô' khoan khô, nhưng khổng lớn hơn 7MPa. 4 Trong dó: R - m ác thiết k ế của bẽtông; A b - diện tích tiết diện ngang của bêtông trong cọc; Aa - diện tích tiết diện ngang của cốt thép trong cọc; Ran - cường độ tính toán cho phép của cốt thép. R (ị) < 28m m, R = — nhưng không lớn hơn 220 MPa. 1,5 T h í d ụ M C .3. Xác định sức chịu nén cực hạn của cọc nhồi dưới bùn bentonite dài 40m , bán kính cọc 50 cm. Bêtông mác 300 với 12 thanh thép 20 loại CI có sức chịu nén R., = 210M Pa. Giải: Sức chịu tải của cọc nhồi trên theo vật liệu có thể được xác định theo công thức sau: P = R uA b + RanAa Với Ru = 300/4,5 = 66,66 > 60 vậy chọn R u = 60 kg/cm 2 Và Ran = Ra = 2100 kg/cm 2 p = 12 X 3,14cm 2 X 2100kg/cm 2 + [3,14 X (50cm )2 - 12 X 3,14cm 2 ] X 60kg/cm 2 = 79128kg + 468739kg = 547867kg # 548T 4.6. SỨC CHỊU TẢI DỌC TRỤC CỦA c ọ c THEO ĐẤT NỂN Cho đến ngày nay, m ậc dù loài người đã biết sử dụng cọc để gánh đỡ công trình từ rất lâu, bới những người Hy Lạp cổ đại, lởi giải giải tích cho sức chịu tải của cọc theo nén đất vẫn chưa có. Trong thực tế tính toán, người ta phán chia sức chịu tải cúa cọc theo nền 202
đâl một cách khá tùy tiện gồm 2 thành phần: thành phần chịu mũi và thành phẩn ma sát xung quanh cọc như sau: Sứcchịu tái cực hạn của cọc Q u gồm tổng sức chống cắl cực hạn giữa đất và vặt liệu làm cọc ớ mặt bẽncúa cọc Q s cùng với sức gánh đỡ cực hạn cúa đất ớ mũi cọc Q p: Q„ = Qs + Qp (4-14) Q s = u Jxs d z và Q p = A pqp (4-15) (> Hoặc Q u = A sfs + A pq p(với A s: điện tích xung quanh cọc tiếp xúc với đất) Sức chịu tải cho phép của cọc Qa = — + — hoặc Q =— (4-16) FSs FS P FS Với Fs, FSp, FSs lán lượt là hệ số an toàn chung, an toàn cho mũi và thân cọc, thường được chọn lừ 2đến 3, tùy theo loại tổ hợp tài trọng. H ình 4.23: Sơ đồ các lực của đất lác động trở lại cọc Sơ đồ trong hình 4.24 diễn tả các thành phần chịu tải của cọc theo đất nển đo chịu mũi và ma sát xung quanh. Sức chịu tài cùa cọc theo dấl nên có thể được dự đoán theo các phirơng pháp chính sau: - Theo chi tiêu cơ học cùa đất nền theo thí nghiệm trong phòng và hiện trường còn gọi lù phương pháp tĩnh, - Theo thí nghiệm nén tĩnh cọc tại hiện trường. - Theo thí nghiệm động cho các loại cọc hạ vào đất bằng búa đóng. 203
Thi nghiệm trong phóng Thi nghiệm hiện trưởng Mũi: Ma sát Ma sal • Meyerhof • Meyerhof • Vesic - Tổng quái - Briaud • Briaud - Kulhawy Coyle • Castilo - Coyle Ma sảt: • Phương phâp a Ma sát Phương pháp p - Schmertmann - Phương pháp >. - LCPC L Hình 4.24: So dó cức phương pháp tinh toán sức chịu tãi dọc trục cùa cọc 4.7. TÍNH SỨC CHỊU TÁI CỦA c ọ c THEO PHƯONG PHÁP TlNH HỌC 4.7.1. Phư ơng p h á p tống q u á t cùa T erzaghi Phưưng pháp cò iliên nhâì ước lượng sức chịu mũi do Terzaghi và Peck để nghị sú dụng các công Ihức bán thực nghiệm, được phái triến trên cơ sớ các công thức sức chịu lai cúa mỏng nòng, với sơ đổ Irưcn của đất dưới mũi cọc tương lự như sơ đồ trươt của đãi dưới inóng nông. Q p =nl
2(3 7t/4-cp/2 )tgp c N t = cotgcp --1 2 ( 3 it/4-< p /2 ) lg