1. Lý do chọn đềtài.
Trong các công trình xây dựng sửdụng cọc bê tông cốt thép thường có các mặt
hạn chế.
Việc xuất hiện sớm các vết nứt trong cọc bê tông cốt thép thường do biến dạng
không tương thích giữa thép và bê tông.
Khi cọc chịu kéo và uốn, phần bê tông trong cọc phát sinh các vết nứt làm giảm
khảnăng chống ăn mòn của cọc, từ đó làm giảm tuổi thọcủa cọc, nhất là trong các
môi trường ăn mòn mạnh.
Đểkhắc phục các hạn chếcủa cọc bê tông cốt thép thường thi ta sửdụng cọc bê
tông ly tâm ứng suất trước vì có các ưu điểm:
Bê tông được nén trước ở điều kiện khai thác phần bê tông không suất hiện ứng
suất kéo (hoặc nếu có suất hiện thì giá trịnhỏkhông gây nứt).
Do bê tông được ứng suất trước, kết hợp với quay ly tâm đã làm cho cọc đặc
chắc chịu được tải trọng cao không nứt, tăng khảnăng chống thấm, chống ăn mòn cốt
thép, ăn mòn sulphate.
Do sửdụng bê tông và thép cường độcao nên tiết diện cốt thép giảm dẫn đến
trọng lượng của cọc giảm. Thuận lợi cho việc vận chuyển, thi công
Cọc bê tông ly tâm ứng suất trước có độcứng lớn hơn cọc bê tông cốt thép
thường nên có thể đóng sâu vào nền đất hơn tận dụng khảnăng chịu tải của đất nền
dẫn đến sửdụng ít cọc trong một đài móng hơn. Chi phí xây dựng móng giảm dẫn đến
có lợi vềkinh tế.
2. Mục đích của đềtài.
Trên cơsởkhảo sát thực tếvà các kết quảnghiên cứu của các tác giảtrong và
ngoài nước vềbê tông ứng lực trước. Chúng ta vận dụng vào cọc bê tông ly tâm ứng
lực trước.
Thay thếcọc bê tông cốt thép thường bằng cọc bê tông ly tâm ứng lực trước cho
các công trình xây dựng.
Bằng các ứng dụng công nghệhiện đại vào cọc bê tông ly tâm ứng lực trước và
điều kiện thi công thực tế đểsửdụng cọc bê tông ly tâm ứng lực trước đạt hiệu quả
cao.
3. Phương pháp nghiên cứu.
Phương pháp giải tích.
Phưng pháp khảo sát thực tế.
Phương pháp so sánh.
4. Kết cấu đềtài
Nội dung báo cáo gồm 04 chương.
Chương 1: Tổng quan vềcọc bê tông cốt thép và các phương pháp đánh giá sức
chịu tải của cọc
Chương 2: Lý thuyết vềbê tông ứng lực trước và chếtạo cọc bê tông ly tâm ứng
trước
Chương 3: Ví dụtinh toán vềsức chịu tải của các loại cọc và so sanh các kết quả
Chương 4: Thi công cọc bê tông ly tâm ứng lực trước
67 trang |
Chia sẻ: tuandn | Lượt xem: 15663 | Lượt tải: 2
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Nghiên cứu cọc bê tông ly tâm ứng lực trước, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
1
PHẦN MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài.
Trong các công trình xây dựng sử dụng cọc bê tông cốt thép thường có các mặt
hạn chế.
Việc xuất hiện sớm các vết nứt trong cọc bê tông cốt thép thường do biến dạng
không tương thích giữa thép và bê tông.
Khi cọc chịu kéo và uốn, phần bê tông trong cọc phát sinh các vết nứt làm giảm
khả năng chống ăn mòn của cọc, từ đó làm giảm tuổi thọ của cọc, nhất là trong các
môi trường ăn mòn mạnh.
Để khắc phục các hạn chế của cọc bê tông cốt thép thường thi ta sử dụng cọc bê
tông ly tâm ứng suất trước vì có các ưu điểm:
Bê tông được nén trước ở điều kiện khai thác phần bê tông không suất hiện ứng
suất kéo (hoặc nếu có suất hiện thì giá trị nhỏ không gây nứt).
Do bê tông được ứng suất trước, kết hợp với quay ly tâm đã làm cho cọc đặc
chắc chịu được tải trọng cao không nứt, tăng khả năng chống thấm, chống ăn mòn cốt
thép, ăn mòn sulphate.
Do sử dụng bê tông và thép cường độ cao nên tiết diện cốt thép giảm dẫn đến
trọng lượng của cọc giảm. Thuận lợi cho việc vận chuyển, thi công
Cọc bê tông ly tâm ứng suất trước có độ cứng lớn hơn cọc bê tông cốt thép
thường nên có thể đóng sâu vào nền đất hơn tận dụng khả năng chịu tải của đất nền
dẫn đến sử dụng ít cọc trong một đài móng hơn. Chi phí xây dựng móng giảm dẫn đến
có lợi về kinh tế.
2. Mục đích của đề tài.
Trên cơ sở khảo sát thực tế và các kết quả nghiên cứu của các tác giả trong và
ngoài nước về bê tông ứng lực trước. Chúng ta vận dụng vào cọc bê tông ly tâm ứng
lực trước.
Thay thế cọc bê tông cốt thép thường bằng cọc bê tông ly tâm ứng lực trước cho
các công trình xây dựng.
2
Bằng các ứng dụng công nghệ hiện đại vào cọc bê tông ly tâm ứng lực trước và
điều kiện thi công thực tế để sử dụng cọc bê tông ly tâm ứng lực trước đạt hiệu quả
cao.
3. Phương pháp nghiên cứu.
Phương pháp giải tích.
Phưng pháp khảo sát thực tế.
Phương pháp so sánh.
4. Kết cấu đề tài
Nội dung báo cáo gồm 04 chương.
Chương 1: Tổng quan về cọc bê tông cốt thép và các phương pháp đánh giá sức
chịu tải của cọc
Chương 2: Lý thuyết về bê tông ứng lực trước và chế tạo cọc bê tông ly tâm ứng
trước
Chương 3: Ví dụ tinh toán về sức chịu tải của các loại cọc và so sanh các kết quả
Chương 4: Thi công cọc bê tông ly tâm ứng lực trước
3
Chương 1
TỔNG QUAN VỀ CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP
ĐÁNH GIÁ SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC
1.1. Phân loại cọc.
1.1.1 Cọc bê tông cốt thép thường.
Cọc bê tông cốt thép thường có dạng hình vuông. Cạnh cọc thường gặp ở Việt
Nam hiện nay là 0,2÷ 0,4m, chiều dài cọc thường nhỏ hơn 12m vì chiều dài tối đa của
1 cây thép là 11,7m. Bê tông dùng cho cọc có mác từ 250÷ 350 (tương đương cấp độ
bền (B20÷B25). Khả năng chịu tải theo vật liệu cọc BTCT thường được tính theo
công thức:
.( . . )VL b c s sQ R A R Aϕ= + (1.1)
Trong đó:
Rb – cường độ chịu nén của bê tông.
Ac – diện tích mặt cắt ngang cọc.
Rs – cường độ chịu nén của thép.
ϕ – hệ số uốn dọc. Tra bảng 1.1
As – diện tích của cốt thép bố trí trong cọc.
Bảng 1.1 Hệ số uốn dọc
Ltt/b 14 16 18 20 22 24 26 28 30
Ltt/d 12,1 13,9 15,6 17,3 19,1 20,8 22 24,3 26
ϕ 0,93 0,89 0,85 0,81 0,77 0,73 0,66 0,64 0,59
Trong đó:
b: Là cạnh cọc vuông.
d: Đường kính cọc tròn.
Ltt : chiều dài tính toán của cọc, không kể phần cọc nằm trong lớp đất yếu bên trên.
4
1.1.2 Cọc khoan nhồi.
Đường kính cọc thường là 0,6m, 0,8m, 1,0m, 1,2m, 1,4m. Chiều dài cọc không
hạn chế tùy theo điều kiện địa chất công trình, từng địa điểm xây dựng và quy mô
công trình. Thí dụ ở Hà Nội cọc thường cắm vào tầng cát lẫn cuội sỏi ở độ sâu 40 ÷
50m, ở thành phố Hồ Chí Minh cọc nhồi thường cắm vào tầng đất sét pha nửa cứng ở
độ sâu 30 ÷ 50m. Chiều dài cọc khoan nhồi lớn nhất Việt Nam hiện nay là cọc của
cầu Mỹ Thuận.
Khả năng chịu tải theo vật liệu cọc được tính theo công thức:
. ( . . )VL b c s sQ k m R A R A= + (1.2)
Trong đó:
Rb – cường độ chịu nén của bê tông.
Ac – diện tích mặt cắt ngang cọc.
Rs – cường độ chịu nén của thép.
As – diện tích của cốt thép bố trí trong cọc.
k.m – hệ số điều kiện làm việc, k.m = 0,7.
1.1.3 Cọc bê tông ly tâm ứng lực trước.
Cọc có đường kính từ 300÷1000 (mm). Được sản xuất bằng phương pháp
quay ly tâm có cấp độ bền chịu nén của bê tông từ B40 đến B60. Chiều dài và bề dầy
thành cọc tùy thuộc vào đường kính ngoài của cọc. Với cọc có đường kính ngoài
300mm thì chiều dài cọc tối đa là 13m và chiều dầy thành cọc là 60mm, với cọc có
đường kính ngoài 1000mm thì chiều dài cọc tối đa là 24m, chiều dầy thành cọc là
140mm, …
1.2. Các giải pháp thi công cọc.
Cọc hạ bằng búa (búa diezen, búa treo, búa hơi)
Cọc hạ bằng máy ép.
Cọc hạ bằng phương pháp xoắn (còn gọi là cọc xoắn) thường là cọc thép hoặc
cọc có đầu xoắn bằng thép.
Cọc hạ bằng phương pháp xói nước.
5
Cọc hạ bằng máy chấn động .
1.2.1 Cọc hạ bằng búa (búa rung , búa hơi, búa diezen ).
1.2.1.1 Búa rung.
Búa rung là loại búa khá đa năng. Búa rung có nguyên lý làm việc và các thành
phần thiết bị khác hẳn với búa hơi. Giữa búa và cọc không có mũ cọc, thay vào vị trí
đó là kẹp. Búa rung thường có tần số rung lớn nhất trong khoảng 15÷ 30 Hz
(900÷ 1800 vòng/phút) moment lệch tâm trong khoảng 0,25÷1,13 kNm, năng lượng
trong khoảng 50÷120 kW. Thiết bị này thường chỉ phù hợp với cọc thép (dạng bản).
1.2.1.2 Búa hơi đơn động.
Búa này được đẩy lên bằng năng lượng hơi chiều cao rơi búa H là cố định.
1.2.1.3 Búa diezen đơn động và song động.
Búa này được đẩy lên bằng năng lượng do diezen cháy chiều cao rơi búa H là
thay đổi phụ thuộc vào sức kháng của đất nhược điểm của búa này là: Tiếng nổ lớn (do
diezen phát cháy), khí do diezen cháy gây ô nhiễm môi trường.
1.2.2. Chọn sơ bộ búa đóng cọc.
Với búa đóng cọc ta cần chọn búa phù hợp để sao cho dễ đóng mà lại không gây
hư hại cho cọc. Búa nhẹ nhất có trọng lượng khoảng 0,9 kN và năng lượng biểu kiến là
1,4kN. Búa nặng nhất có trọng lượng tới 1500kN và năng lượng biểu kiến tới 3000kN.
Cách chọn búa sơ bộ:
Tại độ sâu thiết kế mũi cọc, độ chối hợp lý là e = 3,8÷ 8 mm. Suy ra số nhát đập
để cọc đi được 250 mm là N250 = 250/e = 31÷ 66 nhát. Số nhát đập để cọc đi được 1m
là N1000 = 125÷ 260 nhát.
Năng lượng hữu hiệu của búa nên chọn là:
REbúa = 3 x Pu(e+2,54 mm) (1.3)
Trong đó:
Pu – sức kháng cực hạn của đất lên cọc ở độ sâu thiết kế
Năng lượng (biểu kiến) của búa là:
Ebúa = (REbúa)/r (1.4)
6
Trong đó:
r – phần trăm năng lượng hữu ích mà đầu cọc nhận được tạm lấy r = 75%.
1.2.3 Cọc hạ bằng máy ép.
Nguyên lý của công tác ép cọc tương tự như thí nghiệm xuyên tĩnh hay thí
nghiệm nén tĩnh trong đó người ta dùng kích để ép cọc đi xuống với một tóc độ nào đó
đối trọng trong công tác ép cọc thường là những khối bê tông. Để ép được cọc xuống
độ sâu thiết kế, lực ép (là lực bán tĩnh) phải thắng được sức kháng cực hạn của đất lên
cọc có nghĩa là: Pépcọc ≥ Pu (Pu là sức chịu tải cực hạn của cọc theo đất nền).
Với cọc trong đất dính, Pépcọc có thể nhỏ hơn vì quá trình ép làm xáo trộn và giảm
sức chịu tải của đất sét. Tuy nhiên, sau một khoảng thời gian nào đó cọc sẽ lấy lại
được sức chịu tải. Ngược lại với cọc trong đất cát, Pépcọc có thể lớn hơn nhiều so với
giá trị Pu dự báo.
1.3. Phạm vi ứng dụng.
Khi tải trọng công trình không nhỏ, và các lớp đất gần bề mặt không tốt thì giải
pháp móng nông sẽ có độ lún lệch lớn, hơn nữa để đảm bảo điều kiện an toàn về sức
chịu tải thì kích thước móng phải rất lớn. Khi giải móng nông trên nền thiên nhiên tỏ
ra không hiệu quả thì ta có thể gia cố nền tuy nhiên giải pháp gia có nền vẫn chưa tỏ ra
hiệu quả hoặc quá tốn kém thì giải pháp móng cọc là một sự lựa dễ dàng.
1.3.1 Cọc bê tông cốt thép thường..
Cọc bê tông cốt thép thường có mác bê tông là mác 250 đến mác 350. Với loại
cọc này tiết diện cọc chủ yếu nằm trong loại cọc nhỏ, là loại nhỏ hơn 45x45cm sức
chịu tải của cọc theo vật liệu vì vậy cũng không lớn.
Cọc nhỏ thường là giải pháp tối ưu cho công trình có tải trọng không lớn, khi tải
trọng chân cột lớn, đòi hỏi nhiều cọc trong một nhóm cọc do đó đài cọc rất lớn và việc
bố trí đài cọc trong công trình ngầm cũng gặp khó khăn.
1.3.2 Cọc khoan nhồi.
Cọc nhồi có tiết diện và độ sâu mũi cọc lớn hơn nhiều so với cọc đúc sẵn, nên
mặc dù sức kháng đơn vị nhỏ đi, nhưng sức chịu tải vẫn lớn, do đó số lượng cọc trong
7
một đài cọc ít, việc bố trí đài cọc trong các công trình ngầm cũng dễ dàng hơn vì vậy
khi tải trong công trình rất lớn khoảng 15 tầng thì ta nên dùng cọc khoan nhồi.
Ưu điểm của cọc khoan nhồi là cọc có thể đặt vào những lớp đất rất cứng thậm
chí tới đá mà cọc đóng không thể tới được.
Một ưu điểm khác của cọc nhồi là sức chịu tải ngang rất lớn việc thi công cọc
nhồi có chấn rung nhỏ hơn nhiều so với thi công cọc đóng, thi công cọc nhồi không
gây trồi đất xung quanh không đẩy các cọc sẵn có xung quanh sang ngang.
1.3.3 Cọc ống ly tâm ứng lực trước.
Cọc ống ly tâm ứng lực trước có thể cắm sâu hơn nhiều so với cọc bê tông cốt
thép thường nên tận dụng được khả năng chịu tải của đất nền do đó số lượng cọc trong
một đài ít việc bố trí và thi công cũng dễ dàng, tiết kiệm chi phí xây dựng đài móng.
Do sử dụng bê tông và thép cường độ cao nên giảm tiết diện cốt thép dẫn đến
giảm trọng lượng thuận tiện cho việc vận chuyển, thi công → Kinh tế hơn.
Một ưu điểm khác của cọc bê tông ly tâm ứng lực trước là sức chịu tải ngang lớn
do bê tông trong cọc được ứng lực trước nên tăng khả năng chịu kéo của bê tông vì thế
tăng khả năng chống thấm, chống ăn mòn.
Các công trình sử dụng cọc ly tâm ứng lực trước
Hình 1.3 công trình sử dụng cọc bê tông ly tâm ULT
8
1.4. Các phương pháp kiểm tra khả năng chịu tải của cọc đơn.
1.4.1. Phương pháp tra bảng thống kê
Phương pháp này dựa trên quy phạm CHNΠ2.02.03.85 của Liên Xô
Sức chịu tải của cọc đơn được dùng là.
tc
a
at
QQ
K
= (1.5)
Trong đó:
Kat – hệ số an toàn được lấy (khi xét đến hiệu ứng của nhóm) là.
Kat = 1,4 cho móng trên 21 cọc.
Kat = 1,55 cho móng từ 11 đến 20 cọc.
Kat = 1,65 cho móng từ 6 đến 10 cọc.
Kat = 1,75 cho móng dưới cọc.
Qtc – xác định gồm 2 thành phần là khả năng chịu mũi và khả năng bám trượt bên
hông.
. . . . .tc R m c f si iQ m q F u m f L= + ∑ (1.6)
Trong đó:
mR – hệ số điều kiện làm việc tại mũi cọc, lấy mR = 0,7 cho sét, mR = 1 cho cát.
mf – hệ số điều kiện làm việc của đất bên hông, lấy mf = (0,9÷ 1) cho cọc,
mf = 0,6 cho cọc khoan nhồi.
Qm – khả năng chịu tải mũi cọc, tra bảng.
fsi – khả năng ma sát xung quanh cọc.
Fc – tiết diện cọc.
Li, u – chiều dài phân đoạn và chu vi cọc.
Đối với cọc trong đất yếu với độ sệt B < 0,6 và cát có Df < 0,33 (trạng thái rời)
thì quy phạm khuyến cáo nên xác định bằng phương pháp nén tĩnh.
B: Độ sệt.
9
Df: độ chặt tương đối.
Riêng đối với cọc khoan nhồi, trị số qm được xác định thep phương pháp sau.
Trường hợp trong cát.
10,75. .( '. . . . . )
o o
m k kq D A L Bβ γ α γ= + (1.7)
Trong đó:
,o ok kA B - tra bảng theo
oϕ .
1',γ γ - dung trọng của đất nền dưới và trên mũi cọc.
L, D – chiều dài cọc và đường kính cọc.
Trường hợp trong sét.
Trị số qm được tra bảng theo độ sệt B.
1.4.2 Phương pháp tính theo cường độ.
Qa = s
s
Q
FS
+ p
p
Q
FS
= p ps s
s p
A qA F
FS FS
+ (1.8)
Với FSs là hệ số an toàn cho thành phần ma sát FSs = 2.
FSp là hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc FSp = 3.
1.4.2.1 Thành phần ma sát xung quanh cọc Qs.
Qs = fs As = . .si i if U l∑ (1.9)
Trong đó:
U – Là chu vi cọc (cm).
fsi = Ca + Ks ' tanv aσ ϕ .
Ks =(1 - sinϕ ) OCR .
1.4.2.2 Sức chịu tải của mũi cọc (qp).
a. Theo phương pháp Terzaghi.
qp =1,3*C*Nc + 'vσ *Nq + 0,6*γ *R* Nγ (đối với cọc tròn). (1.10)
10
qp =1,3*C*Nc + 'vσ *Nq + 0,4*γ *b* Nγ (đối với cọc vuông). (1.11)
Nc , Nq , Nγ . Tra bảng 3.5 trang 174 sách Nền Móng của TS. Châu Ngọc Ẩn.
b. Theo phương pháp Meyerhof.
qp = C*Nc + q*Nq (1.12)
Tra biểu đồ 3.28 trang 178. sách Nền Móng của TS. Châu Ngọc Ẩn.
c. Theo TCVN 205-1998.
Qp = C*Nc + 'vσ *Nq +γ *R* Nγ (1.13)
1.4.3. Phương pháp tính từ kết quả thí nghiệm xuyên động (SPT).
Xuyên động (SPT) được thực hiện bằng ống tách đường kính 5,1cm, dài 45cm,
đóng bằng búa rơi tự do nặng khoảng 63,5kg, với chiều cao rơi là 76cm. Đếm số búa
để đóng cho từng 15cm ống lún trong đất (3 lần đếm), 15cm đầu không tính, chỉ dùng
giá trị số búa cho 30cm sau là N (búa), được xem như là số búa tiêu chuẩn N.
Quy phạm (TCXD205-1998) cho phép dùng công thức của Meyerhof (1956).
1 2. . . . .u c tb cQ K N A K N u L= + (1.14)
Trong đó:
K1 = 400 cho cọc đóng và K1 = 120 cho cọc khoan nhồi.
K2 = 2 cho cọc đóng và K2 = 1 cho cọc khoan nhồi.
N – số búa dưới mũi cọc.
Ntb – số búa trung bình suốt chiều dài cọc.
Hệ số an toàn áp dụng cho công thức trên là 2,5÷ 3,0.
1.4.4. Phương pháp tính từ kết quả thí nghiệm xuyên tĩnh.
Xuyên tĩnh được thực hiện bằng mũi côn tiết diện 10cm2, góc đỉnh 60o, xuyên
trong đất để đo sức chống xuyên Rp cho từng 20cm độ sâu dưới đất.
Từ giá trị Rp này, quy phạm cho phép tính qm và fs như sau:
Khả năng chịu tải mũi cọc.
qm = Kr.Rp (1.15)
11
Trong đó:
Rp – khả năng chống xuyên tại mũi cọc.
Kr – hệ số tra theo loại đất và loại cọc, được lấy trung bình Kr = 0,5 cho cọc
thường và Kr = 0,3 cho cọc khoan nhồi.
Hệ số an toàn cho mũi cọc được lấy FS = 3.
Khả năng ma sát xung quanh.
pi
s
i
R
f α= (1.16)
Được tính cho từng lớp i mà cọc xuyên qua tương ứng với Rpi, hệ số α trong
trường hợp này thay đổi khá lớn.
Cọc bê tông α = (30 ÷ 40) cho sét từ yếu đến cứng. α = 150 cho cát.
Cọc khoan nhồi α = (15÷35) cho sét từ yếu đến cứng. α = (80÷ 120) cho cát.
Hệ số an toàn cho ma sát được lấy FS = 2.
1.4.5. Phương pháp xác định từ thí nghiệm nén tĩnh cọc.
Đây là phương pháp chính xác nhất để xác định khả năng chịu tải của cọc đơn,
tuy nhiên phương pháp này thực hiện phức tạp và tốn kém nhiều kinh phí.
Quy định đòi hỏi số lượng cọc phải tiến hành công tác thử nén tĩnh (3÷ 5)% số
lượng cọc thiết kế.
Mỗi cấp gia tải thực hiện lấy bằng 1/10 Qu theo thiết kế.
Tương quan độ lún S theo lực nén P cho ta xác định giá trị phá hoại sức chịu tải
cực hạn của cọc Qu.
Trị số giới hạn Qu được xác định như sau:
Trong điều kiện đất tốt, giá trị Qu được xác định ngay trên đoạn cong rõ rệt của
biểu đồ.
12
8mm
20mm
P
P(kN)
S(mm)
gh Pgh
1
2
Hình 1.4: Biểu đồ nén tĩnh cọc, quan hệ S = f(P)
1. Đối với cọc chống; 2. Đối với cọc ma sát
Trong điều kiện đất yếu, biểu đồ thể hiện đường cong đều thì giá trị Qu có thể
được chọn tại độ lún 0,1 [ ]ghx SΔ = .
Trong trường hợp tải trọng của cọc quá lớn không thể thực hiện để đạt đến giá trị
xác định tải trọng giới hạn thì ta có thể dùng phương pháp của Davisson như sau:
Qu được xác định tại giao điểm của biểu đồ với đường thẳng S có phương trình
biểu diễn.
0,0038 . 0,0038 .
120 . 120
c
c
LD DS P m
E F
δ ⎛ ⎞= + + = + +⎜ ⎟⎝ ⎠ (1.17)
δ − độ biến dạng đàn hồi của cọc dưới tác dụng của cấp tải P.
1.4.6. Phương pháp xác định từ thí nghiệm thử động.
Công tác thử động được thực hiện cho trường hợp thi công bằng búa đóng. Búa
được chọn để có thể tương quan với khả năng chịu tải giới hạn của cọc.
Năng lượng búa: * 25b uE Q≥ (1.18)
Và thỏa điều kiện: * b cb
W WE
K
+= (1.19)
Trong đó:
Wb – Trọng lượng búa.
Wc – Trọng lượng cọc và mũ chụp đầu cọc.
13
K – hệ số tra bảng 1.1.
Bảng 1.1
Loại Búa Cọc gỗ Cọc thép Cọc bê tông
Loại búa song động hay Diezen ống 5,0 5,5 5,0
Loại búa đơn động 3,5 4,0 5,0
Búa trọng lực 2,0 2,5 5,0
Độ chối giả
Đối với đất sét do đặc tính nhạy
nên các màng nước bao xung quanh hạt
sẽ bị phá hoại khi đóng búa, làm cho đất
bị phá hoại cấu trúc và trở nên yếu đi, do
đó càng đóng búa nhanh trong đất sét
cọc càng dễ xuống, độ chối tăng lên,
người ta gọi là độ chối giả. Ngưng lại
một thời gian, đóng tiếp cọc khó xuống
hơn do đất sét có khả năng phục hồi.
Ngược lại trong đất cát, càng đóng
nhanh cọc càng khó xuống do ứng suất
bị dồn nén ngay tại mũi cọc trở nên rất
cứng và cản trở cọc khó xuống được, ta
cũng có độ chối giả. Ngưng lại thời gian
để cát ở dưới mũi cọc giãn ra cọc đóngsẽ
xuống được Hình 1.5: Thí nghiệm thử động
Để thử độ chối của cọc khi đóng cọc ta cần phải nghỉ một thời gian như sau: 3
ngày cho cát và 5 - 7 ngày cho đất sét.
Do độ chối của một búa được lấy trung bình của 10 búa liên tiếp, ta suy ra sức
chịu tải cực hạn của cọc xác định theo công thức sau:
Ñoä choái e
Ñaøn hoài
BUÙA ÑOÙNG
Muõ chuïp
ñaàu coïc
14
Công thức tổng quát.
( ) ( ) ( )( )
2
2 2 2. . . .. .
.
b cc
u d d
c b c
L W W HE AQ e e e e
L E A W W
ρ⎡ ⎤+⎢ ⎥= − + + + +⎢ ⎥+⎢ ⎥⎣ ⎦
(1.20)
Trong đó:
K = 2
Qu – khả năng chịu tải tới hạn của cọc (tấn).
E, Ac, L – modun đàn hồi, tiết diện và chiều dài cọc.
e – độ chối cọc.
eđ – độ chối đàn hồi của cọc.
Wb – trọng lượng búa rơi.
Wc – trọng lượng cọc và mũi đệm.
H – chiều rơi của búa.
*
2;b
b
E
W
ρ - hệ số phục hồi khi va chạm.
K – hệ số an toàn khi sử dụng.
E*b – năng lượng búa.
Công thức Rectanbaccher: K = 4.
( ) ( )
2
2 2. 2. ..
.
c b
u
c b c
E A LW HQ e e
L E A W W
⎡ ⎤⎢ ⎥= − + + +⎢ ⎥⎣ ⎦
(1.21)
Công thức theo quy phạm: K = 2.
2.0,7. .b b cu
d c b c
W H W WQ
e e e W W
ρ+= + + + ; (1.22)
Trong đó:
2ρ = 0,25 cho cọc thép.
2ρ = 0,1 cho cọc khác.
15
de = 2,5 cho đất trung bình (mm).
de = 5 cho đất mềm (mm).
.
.
u
c
c
Q Le
E F
= (1.23)
Công thức Hà Lan: K = 6.
2.1 . bu
b c
W HQ
e W W
= + (1.24)
1.5. Ảnh hưởng của quá trình thi công cọc đến sức chịu tải của cọc
1.5.1 Cọc trong đất sét.
Khi thi công cọc, đất sét bị xáo trộn, do đó sức kháng cắt không thoát nước của
đất sét tạm thời giảm xuống còn ( ,uur ur
t
SS S
S
= trong đó St là độ nhạy của đất sét). Tuy
nhiên, sau một thời gian dài cọc nghỉ, áp lực nước lỗ rỗng dư sẽ tiêu tán dần, ở đa số
đất sét sẽ có hiện tượng sức kháng cắt sẽ phục hồi một hoặc toàn phần theo thời gian.
Với cọc nhồi nếu ta không giữ thành bằng dung dịch (bentonite hoặc polyme), có
thể có những tảng, cục sét bị lở, đặc biệt nếu chúng lở trong quá trình đổ bê tông thì
chất lượng bê tông kém đi. Sức kháng cắt của đất sét xung quang cọc sẽ bị giảm do hút
ẩm tứ nước thừa trong quá trình đông kết bê tông.
Còn nếu khi khoan cọc nhồi có sử dụng dung dịch, mà đáy lỗ khoan lại không
được vệ sinh sạch sẽ mùn khoan trước khi đổ bê tông, thì sức kháng mũi giảm đi rất
nhiều.
Tuy nhiên bê tông tươi trong cọc nhồi lại có một ưu điểm khác là: Xi măng sẽ có
phản ứng hóa học với đất sét xung quanh (người ta tận dụng phản ứng này trong việc
gia cố đất sét bằng xi măng hoặc vôi). Hơn nữa, thành phần của cọc nhồi thường sần
sùi hơn so với cọc đúc sẵn, do đó sức kháng được cải thiện một phần
Với đất dính bão hòa nước, ta nên sử dụng sức kháng cắt không thoát nước Su .
(tức là cu) để dự báo sức chịu tải của cọc vì đây là trường hợp nguy hiểm hơn.
Khi có tải trọng tác dụng, toàn bộ tải trọng sẽ do nước lỗ rỗng dư tiếp nhận. Với
đất dính thoát nước kém nước lỗ rỗng dư tiêu tán cực kỳ chậm (coi như không tiêu
16
tán). Do đó thời gian đầu, ứng suất hữu hiệu σ’ không đổi, cho nên sức kháng cắt
không đổi. Vì vậy ta sử dụng Su để tính toán.
Sau một khoản thời gian dài, nước lỗ rỗng sẽ tiêu tán dần, và do đó tải trọng bên
ngoài sẽ truyền dần lên hạt đất. ứng suất hữu hiệu σ’ tăng lên, làm cho sức kháng cắt
cũng tăng lên. Như vậy, độ an toàn của công trình cũng tăng lên.
Tóm lại thời điểm nguy hiểm nhất với đất dính là khi công trình vừa thi công
xong, nước chưa kịp thoát đi.
Ngược lại với một số đất dính “quá cố kết mạnh” (OCR ≥ 1), có hiện tượng
“chùng” hay “mềm” đi, tức là sức kháng cắt giảm theo thời gian, nguyên nhân của
hiện tượng này là khi chịu tải trọng đất “quá cố kết mạnh” có thể bị nở ngang, do đó
hút nước ở các vùng lân cận. Độ ẩm tăng lên làm sức kháng cắt giảm đi. Trường hợp
này, nên đánh giá sức c
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- BAO_CAO_NCKH.pdf
- BAI_BAO_NCKH.pdf