II. TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO VẬT LIỆU. - 123doc

1. Trang chủ >
2. Kỹ Thuật - Công Nghệ >
3. Kiến trúc - Xây dựng >

II. TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO VẬT LIỆU.

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (977.76 KB, 25 trang )

QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN THIẾT KẾTẬP 5: HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN ĐỊA KỸ THUẬTSố hiệu: HD – 17 – 05 – 08Hướng dẫn tính toán cọc BTCT chịu tải trọng đứngr fuv =2v = 0.7v = 0.5Đầu cọc ngàm trong Đầu cọc ngàm trong Đầu cọc ngàm trongđài và mũi cọc nằm đài và mũi cọc tựa đài và mũi cọc ngàmtrong đất mềm.lên đất cứng hoặc đá. trong đá.Hình 2. Hệ số ν phụ thuộc vào liên kếtHoặc nếu xét đến sự hiện diện của đất bùn loãng xung quanh cọc, M. Jacobson đềnghị ảnh hưởng uốn dọc như sau:Bảng 2. Hệ số ϕ theo Jacobsonλ=L/r507085105120140ϕ1,000,800,590,410,310,23Với L là chiều dài cọc, r là bán kính hoặc cạnh cọc2.2. Tính toán sức chịu tải của cọc theo vật liệu trong quá trình vận chuyển và cẩudựng cọc. [4].Sơ đồ 2 móc cẩuSơ đồ dựng cọcTừ kết quả moment cực đại do cẩu cọc tính số lượng thép cần thiết với q là trọnglượng cọc theo chiều dài đơn vị cần xét đến hệ số động từ 1,2 đến 2 tùy theo điều kiệnphương tiện vận chuyển và cung đường vận chuyển có tình trạng tốt hay xấu.III. XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO ĐẤT NỀN. (MỘT SỐ PHƯƠNGPHÁP THÔNG DỤNG).Sức chịu tải của cọc theo đất nền có thể dự đoán theo các phương pháp chính sau:- Theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền.- Theo chỉ tiêu cường độ đất nền.- Theo công thức động.- Theo kết quả nén tĩnh cọc.CÔNG TY TƯ VẤN & CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ TRƯỜNGĐẠI HỌC THỦY LỢI – CHI NHÁNH MIỀN NAMTrang 3QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN THIẾT KẾHướng dẫn tính toán cọc BTCT chịu tải trọng đứngTẬP 5: HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN ĐỊA KỸ THUẬTSố hiệu: HD – 17 – 05 – 08r fu3.1. Tính toán xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền.(Áp dụng phụ lục A – Tiêu chuẩn Việt Nam 205 – 1998: Móng cọc – Tiêu chuẩnthiết kế - Phương pháp thống kê).Sức chịu tải cho phép của cọc được tính toán theo công thức.Qa=Qtc/ktcQtc=Qs+QpTrong đó:Qa: sức chịu tải cho phép tính toán theo đất nền.Qtc: sức chịu tải tiêu chuẩn tính toán theo đất nền của cọc đơn.ktc: hệ số an toàn, lấy bằng:- 1,2: nếu sức chịu tải xác định bằng nén tĩnh cọc tại hiện trường- 1,25: nếu sức chịu tải xác định theo kết quả thử động cọc có kể đến biếndạng đàn hồi của đất hoặc theo kết quả thử đất tại hiện trường bằng cọc mẫu- 1,4: nếu sức chịu tải xác định bằng tính toán, kể cả theo kết quả thử động cọcmà không kể đến biến dạng đàn hồi của đất- 1,4 (1,25): đối với móng mố cầu đài thấp, cọc ma sát, cọc chống, còn khi ởcọc đài cao – khi cọc chống chỉ chịu tải thẳng đứng, không phụ thuộc số lượng cọc trongmóng.- Đối với đài cọc hoặc đài thấp mà đáy của nó nằm trên đất có tính nén lớn vàđối với cọc chịu ma sát chịu tải trọng nén, cũng như đối với bất kỳ loại đài nào mà cọc treo,cọc chống chịu tải trọng nhổ, tùy thuộc số lượng cọc trong móng, trị số ktc lấy như sau”- Móng có trên 21 cọc : ktc =1,4 (1,25)- Móng có từ 11 đến 20 cọc: ktc=1,55 (1,4)- Móng có từ 6 đến 10 cọc: ktc=1,65 (1,5)-Móng có từ 1 đến 5 cọc: ktc=1.75 (1,6)Số trong ngoặc đơn là trị số của ktc khi sức chịu tải của cọc được xác định từ kết quảnén tĩnh ở hiện trường.- Sức chịu tải cực hạn của cọc+ Do ma sát bên: Qs=u∑mffsili+ Tại mũi cọc:Qp=mRqPApqp và fs: cường độ chịu tải ở mũi và mặt bên của cọcm: hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất; m=1mR, mf: hệ số điều kiện làm việc của đất ở mũi cọc và ở mặt bên cọc có kể đến ảnhhưởng của phương pháp hạ cọc đến sức chống tính toán của đất.CÔNG TY TƯ VẤN & CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ TRƯỜNGĐẠI HỌC THỦY LỢI – CHI NHÁNH MIỀN NAMTrang 4QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN THIẾT KẾHướng dẫn tính toán cọc BTCT chịu tải trọng đứngTẬP 5: HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN ĐỊA KỸ THUẬTSố hiệu: HD – 17 – 05 – 08r fuBảng 3. Bảng tra các hệ số mR và mf.SttPhương pháp hạ cọcHệ số điều kiện làm việc của đất đượckể đến một cách độc lập với nhau khitính toán sức chịu tải của cọcDưới mũi cọc, mRỞ mặt bên cọc, mf1,01,01Hạ cọc đặc và cọc rỗng có bịt mũi cọc, bằng búahơi (treo), búa máy và búa diezel.2Hạ cọc bằng cách đóng vào lỗ khoan mồi với độsâu mũi cọc không nhỏ hơn 1m dưới đáy hố khoan,khi đường kính lỗ khoan mồi:aBằng cạnh góc vuông1,00,5bNhỏ hơn cạnh góc vuông 5 cm1,00,6cNhỏ hơn cạnh góc vuông hoặc đường kính cọc tròn(đối với trụ đường dây tải điện) 15 cm1,01,03Hạ cọc có xói nước trong đất cát với điều kiệnđóng tiếp cọc ở mét cuối cùng không xói nước.1,00,94Rung và ép cọc vào:aĐất cát, chặt vừa- Cát thô và thô vừa1,21,0- Cát mịn1,11,0- Cát bụi1,01,0- Á cát0,90,9- Á sét0,80,9- Sét0,70,9cĐất sét có độ sệt IL ≤ 11,01,05Cọc rỗng hở mũi hạ bằng búa có kết cấu bất kỳaKhi đường kính lỗ rỗng của cọc ≤ 40 cm1,01,0bKhi đường kính lỗ rỗng của cọc > 40 cm0,71,06Cọc tròn rỗng, bịt mũi, hạ bằng phương pháp bấtkỳ tới độ sâu ≥ 10m, sau đó mở rộng mũi cọc bằngcách nổ mịn trong đất cát chặt vừa và tong đất sétcó độ sệt IL ≤0,5 khi đường kính mở rộng bằng:a1m phụ thuộc vào loại đất nói trên0,91,0b1,5m trong đất cát và á cát0,81,0c1,5m trong á sét và sét0,71,0bĐất sét có độ sệt IL = 0,5Trong đó:u: chu vi tiết diện ngang của cọc.Ap: diện tích tiết diện mũi cọc.CÔNG TY TƯ VẤN & CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ TRƯỜNGĐẠI HỌC THỦY LỢI – CHI NHÁNH MIỀN NAMTrang 5QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN THIẾT KẾHướng dẫn tính toán cọc BTCT chịu tải trọng đứngTẬP 5: HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN ĐỊA KỸ THUẬTSố hiệu: HD – 17 – 05 – 08r fufsi: ma sát bên tại lớp đất thứ i.li: chiều dài của lớp đất thứ i trong chiều dài tính toán của cọc.Bảng 4. Sức chống cắt của đất ở mũi cọc qpSức chống ở mũi cọc và cọc ống không nhồi bê tông, qp, T/m2Độ sâucủamũicọc, mcủa đất cát chặt vừaThôMịnBụivừacủa đất sét với chỉ số sệt Il bằngSỏiThô0.000.100.200.300.400.500.60750.00660.00400.00300.00310.00300.0030.00200.00120.00110.00680.00510.00380.00320.00210.00 125.0070.00250.00160.00700.00 400.00340.00220.00620.00280.00200.00370.00240.0010.00730.0 430.000690.001050.00 770.00 500.0015.003.004.005.007.0020.00830.00880.00-130.0080.0085.00330.00220.00140.00400.00260.00 150.0090.00730.00820.00 560.00350.00240.00440.00290.00100.00750.00400.00165.00850.00 620.00480.00320.00180.00110.00970.001170.001260.00-450.00520.00350.00 195.00 120.0030.001340.0 900.00 680.0001420.00 950.00 740.00650.00380.00 210.00 130.0035.001500.00100.00600.00410.00 225.00 140.0025.00800.00Bảng 5. Ma sát bên fs.Độ sâucủa mũiMa sát bên cọc, fs, T/m2của đất cát chặt, vừaCÔNG TY TƯ VẤN & CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ TRƯỜNGĐẠI HỌC THỦY LỢI – CHI NHÁNH MIỀN NAMTrang 6QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN THIẾT KẾTẬP 5: HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN ĐỊA KỸ THUẬTSố hiệu: HD – 17 – 05 – 08Hướng dẫn tính toán cọc BTCT chịu tải trọng đứngr fucọc, m1.002.003.004.005.006.008.0010.0015.0020.0025.0030.0035.00Thôvà thôvừaMịnBụi------của đất sét với chỉ số sệt IL bằng0.200.300.400.500.600.700.800.901.003.504.204.805.305.605.806.206.507.207.908.609.3010.002.303.003.503.804.004.204.404.605.105.606.106.607.001.502.102.502.702.903.103.303.403.804.104.404.705.001.201.702.002.202.402.502.602.702.803.003.203.403.600.501.201.101.601.701.801.901.902.002.002.002.102.200.400.700.800.901.001.001.001.001.101.201.201.201.300.400.500.700.800.800.800.800.800.800.800.800.900.900.300.400.600.700.700.700.700.700.700.700.700.800.800.200.400.500.500.600.600.600.600.600.600.600.700.70Chú thíchTrong những trường hợp khi mà bảng A.1 các trị số của q p trình bày ở dạng phân sốthì tử số là của cát, còn mẫu số là của sét.Trong bảng A.1; A.2, độ sâu của mũi cọc là độ sâu trung bình của lớp đất khi san nềnbằng phương pháp gọt bỏ hoặc đắp dày đến 3m, nên lấy từ mức địa hình tự nhiên, còn khigọt bỏ và đắp dày từ 3-10m thì lấy từ cốt quy ước nằm cao hơn phần bị gọt 3m hoặc thấphơn mức đắp 3m.Khi độ sệt ngoài bảng tra: khi B1.0 (đối với masát bên) an toàn lấy q p=0 hoặc fs=0. Tuy nhiên, theo khuyến cáo những trường hợp này nênsử dụng các phương pháp tính toán khác.3.2. Tính toán xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền.Áp dụng phụ lục B – Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 205 – 1998: Móng cọc – Tiêuchuẩn thiết kế - Phương pháp tĩnh học. [1].Sức chịu tải cho phép của cọc được tính theo công thức:Qa=Qs/FSs+Qp/FSpFSs: hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên, lấy bằng 1,5 ÷2,0FSp: hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc, lấy bằng 2,0 ÷3,0CÔNG TY TƯ VẤN & CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ TRƯỜNGĐẠI HỌC THỦY LỢI – CHI NHÁNH MIỀN NAMTrang 7QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN THIẾT KẾHướng dẫn tính toán cọc BTCT chịu tải trọng đứngTẬP 5: HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN ĐỊA KỸ THUẬTSố hiệu: HD – 17 – 05 – 08r fu- Sức chịu tải cực hạn của cọc:+ Do ma sát bênQs=Asfs+ Tại mũi cọcQp=ApfpAp: tổng diện tích mặt bên có kể đến trong tính toánfs: ma sát bên tác dụng lên cọcfs=ca+σ'htanϕa;ca (T/m²): lực dính giữa thân cọc và đất; cọc đóng BTCT ca=c; cọc thép ca=0.7cc (T/m²): lực dính của đấtσ'h (T/m²): ứng suất hữu hiệu trong đất theo phương vuông góc với mặt bên:σ'h=ksxσ'vpϕa: góc ma sát giữa cọc và đất nền; cọc BTCT hạ bằng phương pháp đóng: ϕa=ϕ; cọcthép ϕa=0.7ϕ;qp: cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọcqp=cNc+σ'vpNq+γdpNγσ'vp(T/m²): ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc do trọnglượng bản thân đấtNc, Nq, Nγ: hệ số sức chịu tải, phụ thuộc vào ma sát trong của đất, hình dạng mũi cọcvà phương pháp thi công cọc. → Tra theo bảng của Terzaghi (ngoài ra còn có bảng củaNerho..)γ (T/m³): trọng lượng đẩy nổi của đất ở độ sâu mũi cọcKs là hệ số áp lực ngang. Có nhiều khuynh hướng rất khác nhau trong việc ướclượng giá trị hệ số áp lực ngang:Khuynh hướng 1: Xem đất nền là “vật liệu đàn hồi” và Ks = ξ=µ/(1-µ)với µ là hệ số Poisson của đất.Khuynh hướng 2: Hệ số Ks chọn theo áp lực ngang của đất ở trạng thái tĩnh K0Với số lượng cọc không nhiều trong móng cọc và các cọc khoan nhồi, đất nền là loạiđất cố kết thường, hệ số áp lực ngang được chọn để tính toán là:Ks = K0 = 1- sinϕ’ (Côngthức này dùng thông dụng nhất).Với cọc đặt trong nền đất cố kết trước, hệ số áp lực ngang được chọn để tính toántheo Jaky có dạng như sau:K s = K 0 = (1 − sin ϕ a ) OCRvới OCR là hệ số cố kết trướcCÔNG TY TƯ VẤN & CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ TRƯỜNGĐẠI HỌC THỦY LỢI – CHI NHÁNH MIỀN NAMTrang 8QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN THIẾT KẾTẬP 5: HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN ĐỊA KỸ THUẬTSố hiệu: HD – 17 – 05 – 08Hướng dẫn tính toán cọc BTCT chịu tải trọng đứngr fuKhuynh hướng 3: Khi đóng hoặc ép cọc vào nền đất, thể tích cọc chiếm lỗ rỗng củađất và đất dần đạt gần đến trạng thái cân bằng bị động điều này có nghĩa là hệ số áp lực đấtKs tiến dần đến giá trị hệ số áp lực bị động K p. Và Boules đề nghị hệ số Ks là trung bìnhcộng của áp lực ở trạng thái tĩnh K 0 ,hệ số áp lực đất ở trạng thái cân bằng chủ động K a , vàhệ số áp lực đất ở trạng thái cân bằng bị động Kp.Ks =K a + Fw K 0 + K p(3.1)2 + FwTrong đó Fw là hệ số chọn từ 1 trở lên.Thực tế đo đạc, hệ số Ks thay đổi theo chiều sâu, theo biến dạng thể tích và độ chặtcủa đất xung quanh cọc. Ở đầu cọc Ks gần bằng hệ số áp lực bị động K p của Rankine. Ở mũicọc Ks gần bằng hệ số áp lực ngang ở trạng thái tĩnh, K0.Trong tính toán thực tế có thể lấy theo bảng sau theo [B.M.Das, 1984]:Bảng 6. Giá trị KS (theo B.J.Das)Cọc khoan nhồiKs = K0 =1- sinϕ’Cọc đóng tốc độ chậm và cọc épKs = K0 (giới hạn dưới)Ks = 1,4 K0 (giới hạn trên)Cọc đóng tốc độ nhanh và cọc rungKs = K0 (giới hạn dưới)Ks = 1,8 K0 (giới hạn trên)Trường Cầu Đường Paris (ENPC) giới thiệu kết quả nghiên cứu của Broms về hệ sốáp lực ngang Ks và góc ngoại ma sát của đất cát như trong bảng sau:Bảng 7. Giá trị Ks Theo ENPCStt1234Loại cọcϕaKsCát chặt trung bìnhCát chặtCọc thép20o0,51,0Cọc bê tông3/4ϕ1,02,0Cọc nhồi3/4ϕ0,50,5Cọc gỗ2/3ϕ1,54,0Bảng 8. Bảng tra các hệ số Nc, Nq, Nγ theo Terzaghiϕ (độ)0510Nc5,7*7,39,6Nq1,01,62,7Nγ0,00,51,2CÔNG TY TƯ VẤN & CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ TRƯỜNGĐẠI HỌC THỦY LỢI – CHI NHÁNH MIỀN NAMTrang 9QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN THIẾT KẾTẬP 5: HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN ĐỊA KỸ THUẬTSố hiệu: HD – 17 – 05 – 08Hướng dẫn tính toán cọc BTCT chịu tải trọng đứngr fu1520253034354045485012,917,725,137,252,657,895,7172,3258,3347,54,47,412,722,536,541,481,3173,3287,9415,12,55,09,719,736,042,4100,4297,5780,11153,2Nc=1,5π+1 [Terzaghi (1943), trang 127]Bảng 9. Bảng tra K0Công thứcNhận xétLý thuyết gốcTài liệu tham khảoJaky (1944)Jaky (1948)Cho đất dính, dựa trên sốliệu của các mẫuϕem≈ϕe (Hvorslev) vàϕe=1,15 (ϕ’-90)Dựa trên tài liệu xuất bảncủa Kenney (1959)K0 xác định từ thí nghiệmhiện trườngBrooker & Ireland(1965)Rowe (1957)Abdelhamid &Krizek (1976)Alpan (1967)Lee & Jin (1979)Alpan (1967)with m1=0,54exp(-Ip/281)Schmidt (1966)Ladd et al (1977)with m1=f(Ip)Tavenas et al (1975)OCRTrong đó:NC= cố kết thường (Normally consolidated)OC=quá cố kết (Overconsolidated)Chú thích:CÔNG TY TƯ VẤN & CHUYỂN GIAO CÔNG NGHỆ TRƯỜNGĐẠI HỌC THỦY LỢI – CHI NHÁNH MIỀN NAMTrang 10QUY TRÌNH HƯỚNG DẪN THIẾT KẾHướng dẫn tính toán cọc BTCT chịu tải trọng đứngTẬP 5: HƯỚNG DẪN TÍNH TOÁN ĐỊA KỸ THUẬTSố hiệu: HD – 17 – 05 – 08r fuTính toán theo phương pháp cường độ đất nền thường không cho kết quả chính xácnếu không đầy đủ các số liệu yêu cầu như C’, ϕ’(để tính hệ số ks, fs), OCR và cẩn thận khidùng hệ số poison µ (µ≠µ’).3.3. Tính toán xác định sức chịu tải của cọc theo phương pháp động.Áp dụng phụ lục D – Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 205 – 1998: Móng cọc – Tiêuchuẩn thiết kế [1].Phương pháp thí nghiệm: Trong quá trình đóng cọc, nếu ta quan sát năng lượng chobởi môt nhát búa E=Wh, với W là trọng lượng phần va đập của búa và h là chiều cao rơi,theo nguyên lý cân bằng năng lượng E sẽ bằng với sức chịu tải cực hạn của cọc nhân với độxuyên của cọc vào đất, e do chính nhát búa ấy. Độ xuyên e được định nghĩa như là độ chốicủa cọc. Tuy nhiên, không phải tất cả năng lượng do nhát búa đóng dành cho cọc xuyên vàođất mà còn mất mát do độ nảy của búa, đàn hồi của cọc, đàn hồi của đất quanh cọc, phátnhiệt…3.3.1. Tính toán sức chịu tải của cọc theo công thức của Gersevanov.Thường được sử dụng để tính độ chối.-Sức chịu tải cho phép của cọc: Qa=Qtc/ktc-Khi thử động cọc đóng, nếu độ chối thực tế (đo được) er≥0.002m:-Khi thử động cọc đóng, nếu độ chối thực tế (đo được) er