Luận văn thạc sĩ Xây dựng công trình thủy: Nghiên cứu trạng thái ứng suất trong hệ bản cọc làm việc đồng thời

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.97 MB, 129 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian làm luận văn, với sự cỗ gang của ban than và được sự hướng dẫn

nhiệt tình, khoa học của thầy giáo PGS.TS Nguyễn Cảnh Thái — Bộ môn Thuỷ

Công — Trường Dai Học Thuy Lợi, tác giả đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp của mình. Với đề tài: “ Nghiên cứu trạng thái ứng suất trong hệ bản cọc làm việc

đồng thời “.

Thời gian làm luân văn tốt nghiệp là một dip tốt dé tác giả có điều kiện hệ thống lại kiến thức đã được giảng dạy trong những năm học tập tại trường, đặc biệt giúp tác giả làm quen với việc tìm tịi nghiên cứu và trình bày một đề tài khoa học. Những điều đó giúp tác giả thêm vững vàng trong q trình cơng tác, phát triển tư

duy nghiên cứu khoa học.

Luận văn sử dụng những lý thuyết về kết cấu, nền móng, phương pháp phần tử hữu han và công cụ SAP 2000 dé phân tích trạng thái ứng suất trong hệ bản cọc làm việc đồng thời. Mặc dù có nhiều cố gắng trong thực hiện nhưng khơng tránh khỏi những thiếu sót, rat mong các thầy cơ góp ý dé luận văn được hoàn thiện hơn.

Nội dung luận văn gồm 5 phan chính sau: Phần một: tổng quan; phan hai: cơ sở lý thuyết; phần ba: nghiên cứu trạng thái ứng suất trong hệ bản cọc làm việc đồng thời; phần bốn: ứng dụng phân tích ứng suất cho cơng trình cống Nam Đàn; phần 5: kết luận và kiến nghị.

Cuối cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo trong bộ môn Thủy Công đặc biệt là thầy giáo PGS.TS Nguyễn Cảnh Thái đã tận tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiện để tác giả hoàn thành luận văn này.

Hà Nội, ngày 01 tháng 06 năm 2012

Tác giả:

Hoàng Minh Thang

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

BẢN CAM KET

‘Toi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi. Kết quả nên

trong luận văn là trung thực, có nguồn gốc rõ rằng, khơng sao chép từ cơng trình.

nghiên cứu nao khác.

Nếu sai, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm.

Tác giả

Hoàng Minh Thing

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

CHƯƠNG 1: TONG QUAN VE

1.1 Tổng quan về các dang cơng trình thuỷ lợi dạng bê tông đặt trên nền đất...1

1.1.1 Lịch sử phát triển '

1.1.2 Cơng trình bê tơng trên nền đắt. 2

1.1.3 u cầu vé nền đối với các cơng trình bê tông thấy công kh 6

1.2 Ứng xử của nén và các phương pháp xử lý nén đắt yếu. 7 1.2.1 Nền đất yêu và phân loi nên đắt yế 7

1.2.2 Đặc điểm làm việc của cơng trình bẻ tơng trên nén đất 8

1.2.3 Mot số phương pháp xử lý cơng trình khi gặp nền đất yếu...10

1.3 Tổng quan vỀ mồng cọc ụ

1.3.1 Khái quát về sự hình thành phát triển. 13 1.3.2 Ứng dang và phan loại cọc bể tông cốt thep M4 1.3.3 Cấu tạo mồng cọc bê tông cốt th. 16

1.4 Kết luận churong 1 19

CHUONG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN MONG COC 20 2.1 Nguyên lý kết cấu và điều kiện làm việc của móng cọc. «20,

2.1.1 Ung xử của đất xung quanh cọc đông 202.1.2 Hoạt động của cọc khi chịu kéo. 21

2.1.3 Sự mắt dn định của cọc do nến đọc 2

2.1.4 Hoat động của nhóm cọc 23

2.2 Phương pháp tính tốn thiết kế móng cọc truyền thống. " z4 2.2.1 Sức chịu tải của cọc theo điều kiện đất bao quanh coc 25

2.2.2 Tinh toán độ bền vật liệu lm cọc va dai cọc... _—,

2.2.4 Hình thức bố trí và kiểm tra điều kiện làm việc của móng cọc. 33 2.2.5 Đặc điểm làm việc của bản cọc với phương pháp b tr truyén thống....36

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

3.3 Tương tác giữa cọc và môi trường đất 37

2.3.1 Cơ sở lý thuyết . se "..

2.4 Các phương pháp xác định hệ số nén, 44

2.4.1 Phương pháp tra bing, 452.42 Phương pháp tỉnh theo các cơng thức nén móng 46

2.5 Phin tich ứng suit theo phương pháp phần tử hữu hạn 47

2.5.1 Phương pháp phần từ hữu hạn 47

2.5.2 Phin mễm SAP 2000... . _

2.6 Kế luận chương 2 33

CHUONG 3: TRANG THÁI ONG SUAT CUA HE BAN CỌC KHI... 55 LAM VIỆC ĐỒNG THỜI 35 3.1 Vài nét về sự làm việc đồng thời của hệ bản cọc. 35

3.11 Cơ chế làm việc của hệ bản — cọc 353.1.2 Các quan điểm nghiên cứu.

3.2 Các mỗ hình phần tủ hữu hạn nghiên cứu hệ bản cọc. 3.2.1 Thay cọc bằng các gối di hồi

3.2.2 Coi đất như một không gian cùng làm việc trong mơ hình. 60 3.23 Thay tương tic cọc - đất bằng géi mm độ cứng K, ái 3.3 Trạng thai ứng suất của hệ bản cọc khi làm việc đồng thời. 62

3.31 Trang thái ứng suất bản kh làm không xét ảnh hưởng của cọc. 63.3.2 Trang thái ứng suất bản, cọc kim việc đồng thời 68

3.4 Ket luận chương 3 vs ¬ . 74

CHUONG 4: ỨNG DUNG TÍNH TỐN NGHIÊN CỨU TRẠNG THÁI...75 ỨNG ST CƠNG NAM ĐÀN 15 4.1 Giới thiệu chung về cơng trình cổng Nam Dan, 15

4.1.1 Viti địa lý, đặc điểm công mình 15

4.1.2 Tình hình địa chất nền móng cơng trình.. — TB

4.13 Lựa chọn gi pháp gia cổ nén 80

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

4.2 Trạng thái ứng suất bản đấy cổng. 80

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

DANH MỤC BAN VE.

Hình 1.1: Xử lý nén móng tram bơm Xn Dương,

Hình 1.2: Xử lý nền móng cổng lấy nước Nam Đàn Hình 1.3: Mặt bằng bổ trí cọc cổng lễ

Hình 1.4: Xử lý nền móng cơng Xn Tinh — C¡

nước Nam Ban

Khê - Phú Thọ

Hình 1.6: Xử lý nền đưới trụ cầu giao thơng

Ninh 1.7: Hình thức móng cơng trình trên nén đất

Hình 1.8: Sơ đỗ mắt ổn định cơng trình bé tơng chịu tải trong phic tạp, Hình 1.9: Vai hình ảnh về sự cổ sập cầu Cần Thơ,

Hình 1.10: Tháp nghiêng Pisa - Italia

Hình 1.19: Chi tết cốt thép đầu cọc và cốt thép móc eft.

Hình 1.20: Câu tạo thep chờ và đai thép đầu cọc Hình 1.21: Chi tiết mỗi nối cọc.

Hình 1.22: Céu tạo mồng cọc.

Hình 2.1: Chuyển vj xoắn của đất do đồng cọcHình 2.2: Phân ứng suất do cọc đơn và nhồm cọc

Hình 23: Sức chịu tải kéo của cọc mổ rộng chân (mồng cọc prt).

Hình 2.4: Sự huy động sức kháng (móng cọc pHk).

Hình 25 Sơ đồ bổ tr cọc điền hình

Hình 2.6 : Sơ họa móng cọc

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

Hình 2.7: Mặt bằng mồng cọc quy ước 35

Hình 2.8: Lign kết ọc và di cọc... . "..

Hình 2.9: Móng dim chịu tải trong tác động 38 Hình 2.10: Nền chịu tai trọng phân bo. 39 Hình 2.11: Nền chịu ải trọng tập trang 40 Hình 2.12: Mơ hình nền Winkler trong móng tuyệt đối cứng. Al Hình 2.13: Trường hop dằm tích khỏi nền 4

Hình 2.14: Độ lún của nên theo bai tốn khơng gian 42

Hình 2.15: Độ lún của nền theo bai tốn phẳng. ~ os 42

Hình 2.16: Thi nghiệm bn nén. 43

Hình 3.1: Sự làm việc của hệ bin cọc, cọc và nền đất s

Hình 3.2: Biểu đồ quan hệ giữa ti trọng và độ lún theo các quan điểm thiết kể....7

Hình 3.3: Sơ dé tinh toán kết cấu bản khi xem đầu cọc như một gối đàn hỗi...9

Hình 34: Mơ tả phương php tính lún cia Gambin 39Hình 3.5: Mơ hình tỉnh tốn trong phương pháp 61

Hinh 3.6: Mơ hình tinh toán, phương pháp sử dụng 16 xo thay the tương tác cọc-đất Hình 3.15: Biểu đổ ứng suất Smex _ Hình 3.16: Biểu đồ ứng suất Smid. “1 Hình 3.17: Biểu đồ ứng suất Snin... . _..

Hình 3.18: Biểu đổ ứng suất Sm 6

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

Hình 3.26: Biểu đồ ứng suất Smax 1

Hình 3.27: Biểu đổ ứng suất Smi... . -Hình 3.28: Biểu đỗ ứng suất Smin B Hình 3.29: Biểu đồ ứng suất Svm. 73 Hình 4.1: Cắt ngang cổng vi tri nh điều hành 15

Hình 4.2: Mặt bằng bổ trí cọc bản đấy thân cổng lấy nước 80

Hình 4.12: Biểu đồ ứng suất Smax. vs - . 90

Hình 4.13: Biểu đồ ứng suất Smid 90 Hình 4.14: Biểu đồ ứng suất Smin a Hình 4.15: Biểu đổ ứng suất Sum 9Ị

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

DANH MỤC BANG BIEU

Bảng I.l: Một số chỉ tiêu phân loại nền đắt mềm yếu

Bang 2.1 : Quan hệ giữa N, và Su

Bảng 22 : Các hệ số điều kiện làm việc của đất

31

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài

Tải nguyên nước là thành phần chủ yêu của môi trường sống, quyết dinh sự thành công trong các chiến lược quy hoạch, kế hoạch phát triển kinh tế, xã hội, đảm. bảo quốc phòng an ninh quốc gia. Hiện nay dưới tác động của hiện tượng biển đổi

khí hậu tồn cầu và tác động khai thác của con người nguồn tài nguyên thiên nhiên.

quý hiểm và quan trong này dang phải đối mặt với nguy cơ ô nhiễm và can kiệt

Một trong các biện pháp khắc phục vin đề trên là xây dựng những hệ thơng

cơng trình thuỷ lợi hợp lý nhằm diéu tiết, bảo tổn va phát triển nguồn tải nguyên. quý giá này. Trên thực tế đã xuất hiện các cơng trình như các cổng điều tiết: cổng lấy nước; cống ngắn triều, giữ ngọt...nhẳm phục vụ mục đích trên, Bi theo việc xây

dung các cơng trình đó là các giải pháp về mặt kết cấu, ơn định cơng trình để dim

bảo cơng trình hoạt động một cách an tồn bản vững. Sử dung cọc dé gia cố nên đất

yếu là phương pháp phổ bikhi xây dựng các cơng trình thuỷ lợi. Tuy nhiên hiệnthực khách quan cho thấy khi sử dụng cọc chúng ta chưa đánh giá đến sự làm việc

đồng thời của bản và cọc dẫn đến việc sử dụng cọc thiên lớn làm hao phí về kinh tế

Vi vay dé tài: “ Nghiên cứu trạng thái ứng suất trong hệ bản cọc làm việc

đẳng thời" cố ý nghĩa khoa học và thục tiễn lớn lao trong chiến lược phát triển con

người nói chung và tải nguyên nước nói riêng.

2. Mục đích của ĐỀ tài : .

Nghiên cứu trang thái ứng suất của hệ ban cọc trong từng điều kiện chịu lực

đồng thời của hệ bản và cọc nhằm tận dụng tối đa

khác nhau khi xét đến sự lâm vi

khả năng lim việc của hệ cọc, tết kiệm vé mặt kinh tế và nông cao chất lượng về

3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu-#ˆ Cách tiếp cận

Tiếp cận trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua ác tổ chức, cá nhân khoa học hay các phương iện thông tin đại chúng để nắm được tổng quan v8 các biện pháp xử lý cơng trình trên nên dắt yếu đặc iệ à phương pháp xử lý bằng cọc b tông cốt thép

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

Từ đồ nhận thấy rằng khi sử dụng bê tông cốt thép để gia cỗ nén đất yếu các

phương pháp tính hiện nay cỏn tương đối đơn giản, chi xét riêng rẽ các trạng thái

làm việc của bê tông bản đấy và cọc mà chưa xét đến sự làm việc chung của chúng

Mặt khác việc bo trí cọc đồng đều trên diện tích bản đáy hiện nay là không biện.

chứng và không tận dụng hết khả năng làm việc của cọc dẫn đến ling phí vỀ mặt kinh tế, Vì vậy với dé tài “ nghiên cứu trang thái ứng suất trong hệ bản cọc làm việc đồng hồi tác giá sẽ giải quyết được các nhược điểm vừa nêu rên

‘Thu thập, phân tích đánh giá các ti liệ liên quan, các quy phạm hưởng dẫn

tinh tốn kết cầu từ đó đưa ra phương pháp nghiên cứu tính tốn trạng thai ứng suất

của hệ bản cọc khi chúng làm việc đồng thời.+ Phường pháp nghiên cứu:

~ Phương pháp đi tra khảo sit thu thập tổng hợp ti iệu

~ Phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với đúc rút kính nghiệm thực tế,dựa trên chỉ dẫn tinh tốn của các quy trình quy phạm, sử dung mơ hình tốn và các phần mềm ứng dung.

Cu thể đề tài nghiên cứu sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn với sự hỗ trợ của phần mém SAP 2000, mơ hình hóa phần tử theo mơ hình khơng gian ba chiều, có xét tới tương tác giữa cọc và nẻn đẻ phân tích trạng thái ứng suất của hệ ban cọc.

khi làm việc đồng thời với các tổ hợp ải trọng khắc nhau

- Phương pháp chuyên gia, hội thảo. Tranh thi sự góp ý của các chuyên gia,

bạn bè đồng nghiệp để phát iển ý tưởng và khuyết điểm của đề tài trong quá trình

thực hiện

~ Phương pháp phân tích tong hợp. Đánh giá tong quát kết quả nghiên cứu, về

ti nhược điểm và phương hướng giải quyết 4. KẾt quả dự kiến đạt được

~ Tổng quan về tinh hình sử dụng phương pháp gia cổ nền đất yếu bằng cọc

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

~ Đưa ra kết quả nghiên cứu về trang thi ứng suất của hệ bản cọc khi làm

việc đồng thời, phân bổ ứng suit trên đầu cọc trong các trường hợp sử dụng sơ đồ

hệ coe

~ Dé xuất ý kiến về việc tính tốn kết cắu bản đáy, sơ đỗ bố trí cọc một cách. tối uu đảm bảo hiệu quả về mặt knh tế và kỹ thuật

~ Cách thức sử dụng kết quả nghiên cứu cho một cơng trình cụ thể

5. Nội dung của luận văn

"Ngoài phần đâu khẳng định tinh cấp thiết của để ti, các mục tiêuin đạt đượckhi thực hiện đề tai, các cách tiếp cận và phương pháp thực hiện để đạt được các

mục tiêu đó. Bồ cục của luận văn bao gồm các chương như sau: CHUONG 1: Tổng quan về các vin đề nghiên cứu.

CHUONG 2: Cơ sở lý thuyết tính tốn mồng cọc

CHƯƠNG 3: Trang thai ứng suất của hg bản cọc khi lâm việc đồng thời CHUONG 4: Ứng dung tính tốn nghiên cứu trạng thái ứng suất công Nam Đàn

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

CHƯƠNG 1

TONG QUAN VE CÁC VAN ĐÈ NGHIÊN COU

LA Tổng quan về các dang cơng trình thuỷ lợi dạng bê tơng đặt trên nền đất

1.1.1 Lịch sử phái triển

Xi vai t không thể thiếu đối với sự sống, nước luôn được con người tìm

cách khai thác và sử dụng, Trên thé giới các loại đập thấp, kênh mương và các cơn

trình đơn giản khác để tưới nước cho cây trằng, cùng cắp nước cho thành thị, được

xây dựng ở Ai Cập 4400 năm trước công nguyên, ở Trung Quốc 2280 năm trước

công nguyên. Đập thủy lợi được xây dựng đầu tiên là đập xây trên sơng Nile cao

15m, dài 450m có cốt là đá đỗ va đắt sét. Đề bảo vệ lãnh thổ Ha Lan cũng được xây

dựng 2000 năm trước cơng ngun.

6 nước ta, từ năm 938 Lê Hồn đã đảo sơng từ núi Đồng Cổ, Ba Hịa (Thanh 6a), sau đỏ đến năm 1029 thời Lý Thái Tông và năm 1231 thời Trần Thái Tông đã đảo sông Lam, sơng Trim, sơng Hào ở Thanh Hóa và Diễn Châu (Nghệ An). Để urge dip đầu tiên vào năm 1108 tai Hà Nội và ở các vùng ven biển để ngăn mặn

như ở Ninh Bình. Các cơng trình kênh mương, tưới tiêu nước trong nông nghiệp.

cũng đã được xây dựng nhiều vào các thời Lê sơ và Lé Nhân Tông

Hiện tượng biến đồi khí hậu tồn cầu khiển thể giới đang phải img chịu nhiều thiên ti, là ạt hạn hán diễn ra nhiễu nơi cây tổn thất rất nhiều về người và của

Hiện tượng bang tan, nước biển ding (sea level rise) gây ra quá tình xâm mặn tác

động nghiêm trọng đến các hoat động kinh tế của người dân. Vì vậy cơng nh thủy

lợi ngày cảng khẳng định vai trò lớn lao đòi hỏi những bước phát tiễn mới nhằm

đáp ứng nhu cầu khai thác sử dụng nước trong bồi cảnh hiện tại

Các dạng cơng trình thủy lợi cũng phát triển theo sự phit hiển của nỀn văn mình cũng như nền khoa bọc kỹ thuật của nhân loại. Thưở sơ khai nó chỉ là các dạng cơng trình vật liệu địa phương giản đơn như đập đắt đá thấp, dé ngăn lũ, kênh

mương... Gần day với sự phát triển như vũ bão của khoa học công nghệ, đặc biệt làsự phát triển của ngành công nghệ vật liệu các cơng trình thủy lợi được xây dựngvới những quy mơ hồnh trắng, ứng dụng những loại vật liệu khác nhau với những,

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

kết cấu được xử lý phức tạp... phủ hợp với mọi điều kiện khí hậu và tỉnh hình nền

mồng cơng trình

Bê tơng và bê tông cốt thp là vật liệu xây dựng được sử dụng rộng rãi nhất để xây dựng trên thế giới. Các kết cấu bê tơng cốt thép có thể được thi công tại chỗ. hoặc tiền chế trong các nhà máy, xưởng sản xuất bÈtông. Với những ưu điểm vượt

trội có thể kể đến như:

~ C6 cường độ chịu nền cao, bên tong mỗi trường

~ Cổtliệu có thể sử dụng nguyên ligu địa phương

~ Dễ cơ giới hóa tự động hóa q trình sản xuất và thi cơng,

~ Có thể tạo được nhiều loại bê tơng có tính chất khác nhau.

Theo đó bê tơng cốt thép cũng đang được sử dụng rộng rãi phd biến, rong

khắp trong cúc hình thức cơng tình thấy lợi. Tuy nhiên do khối lượng cơng trình lớn đơi hỏi điều kiện tương đổi cao về nền móng nên việc nghiên cứu xử lý nền „ tâm huyết của các nhà móng cho cơng trình bé tổng cũng đòi hỏi nhiễu thời gi

khoa học, các nhà thết kế. Sau đây chúng ta xem xét một số công tinh bê tông và

phương pháp xử lý nền móng của chúng khi đặt trên nén đất yếu.

1.1.2 Cơng trình bê tơng trên nén đắt

hờ tinh chất bền vững, chịu được cường độ cao, dễ tạo hình kiến trúc, khả năng chống thắm cao... bể tông ngày cảng được sử dụng rộng rã trong các cơng

trình thủy lợi. Có thé nhân thấy ở nước ta trong thời gian gin đây, những cơng trình

thủy lợi lớn đều được xây dựng từ be tơng,

4 Tram bơm là cơng trình dùng cấp nước cho khu vực cao hoặc tiêu nước.vùng trũng nhờ động lực.

Trạm bơm Xuân Dương nằm trên huyện Sóc Sơn thành phổ Hà Nội, hoạt động

với ba tổ máy, cung cấp nước tưới cho tồn bộ diện tích nơng nghiệp huyện Sóc.

Som. Kết cấu nhà trạm bê tơng edt thp trên nên đắt st pha vữa kết cấu kém chất

trang thái đèo chy đối chỗ xen kẹp lớp cát pha méng không đảm bảo én định nén cho công tinh, Do đó đơn vị tư vin ~ cơng ty cổ phần xây dựng nông nghiệp và

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

phát triển nông thôn đã sử dụng hệ cọc 25x25x1050 em đóng sâu vào lớp cát hạt

¢ cầu chặt vừa, trang thái bào hòa nước bên dưới để đám bảo yêu cầu vị

định nên cho công tin,

Cắt dọc nhà tram

Mat bằng bổ trí cục

Hinh 1.1: Xứ lề nồn mơng trạm bơm Xn Dương:

4 Cổng lộ thiên là loại cơng trình thủy lợi hở xây dụng để diễu ết lưu lượng và khống chế mực nước nhằm đáp ứng các yêu cầu cắp nước, phân lũ, tiêu

ling, ngăn triểu giữ ngọt, tiêu mặn.

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

Cổng lắp nước Nam Đàn - Nghệ An Cat ngang cổng Hinh 1.2: Xử lý nền móng cổng dy nước Nam Đàn

Hinh 1.3: Mặt bằng bổ tí cọc cổng lẫy nước Nam Đàn

Cổng Nam Bin là cổng lấy nước trên sông Lam, cổng được đặt trên nền sét mẫu xám, xám den, phớt xám nâu lẫn hữu cơ trạng thái dẻo mém, déo chảy, chảy. Phương ấn xử lý nén móng đơn vi tư vẫn thiết kế - công ty chuyển giao công nghệ trường Đại học Thủy lợi đưa a là sử dụng hệ cọc 40x40x2000 em, đồng sâu xuống

lớp sét mau xim, xắm xanh trang thái dẻo cứng phía sâu bên dưới

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

+ Công nghệ ngăn sông lớn đập trụ đỡ và đập xà lan liên hợp từ lâu đã phát

triển mạnh trên thé giới gin đây cũng được xem xét đưa vào ứng dụng phân gianh

mặn ngọt và ngăn triều ở Việt Nam:

'Cơng trình đáng kể tới có đập Thảo Long ~ Thừa Thiê

cơng trình có quy mơ vào bie nhất Đơng Nam A. Tồn bộ trọng lượng cơng trình truyền xuống nên qua trụ đỡ. Bản đáy trụ đặt trên nền địa chất đáy sông bùn sét màu. xám đen, trang thải chày, nguồn gốc liy biển (bmQ) chiều đây thay đổi từ 6 ~ 11 m Phương pháp xử lý nền đưa ra của Trung tâm cơng trình đồng bằng ven biển Viện

khoa học thủy lợi là sử dung trụ đ đặt trên hệ cọc khoan nhỏi D 120 di Sm, mũi

cọc cắm vào lớp cuội sỏi lẫn cát phía dưới.

Hình 1.5: Cơng nghệ đập trụ đỡ

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

4 Clu là cơng trình giao thơng nỗi liễn hai điểm hai bên bờ sông với nhau

sip việc vận chuyển đi lại giữa bai bên bờ sông được thuận lợi. Kết cầu bê tông c

"Với đặc điểm.

thép là kết cầu được sử dụng phổ biến với hình thức cơng trình này

tải trọng bản thân lớn, tải trọng động do xe cơ di lại, mặt khác địa chất lịng sơng

thường yếu nên việc xử lý nén móng ln cin được đánh giả một ch chỉ it.

Cầu Bach Hả~ Huế Thi cơng cọc khoan nhi dưới trụ cầu

Hình Ló: Xứ lý nén dưới trụ cầu giao thông

Cầu Bạch Hỗ trên sông Hương đãi hơn 542 m rộng 24,5 m nhịp dũng hing cần bằng, trên cầu có 6 vọng âu. Trụ cầu đặt trên nn địa chất lịng sơng bùn nhão deo chiy ngập nước, do đô để đảm bảo én định, cầu được thiết kế hệ thông cọc

khoan nhỏi cắm vào nền đá dưới sâu

“Trên đầy là một s dạng cơng trình bê ơng trên nén đất và phương ấn xử lý

nền móng của chúng. Sau đây ta di nghiên cứu yêu cầu về nén và các phương pháp

xử lý nền đất yếu.

1.1.3 Yêu cầu về nền đối với các cơng trình bê tơng thủy cơng Khối lớn

“Các cơng trình bê tơng thủy cơng đều có trọng lượng ban thân lớn, chịu áp lực

n rit lớn, theo đó việc xem thủy tinh, thủy động cao, Vì th ti trong tác dụng lên

xét sự lâm việc của nén cũng cin đánh giá kỹ lưỡng và chỉ tết

"Nhìn chung nền của các cơng trình bê tơng thủy cơng cần có những yêu cầu sau:

~ it nên đủ khả năng chịu lực

~ Chất đất tương đối đồng chất

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

~ Khơng có lớp đất mềm

~ Dit it bj nên và nền tương đổi đều

~ Đắt khơng bị hịa tan, khơng thay đổi độ chặt, không bị trương nở khi gặp,

nước wy,

Khi nền không đảm bảo yêu cầu ảnh hưởng đến sự bền vững của cơng trình cần có biện pháp xử lý nền móng cho phủ hợp để tăng sức chịu tái cho nền đất, giảm độ lún, đảm bảo điều kiện khai thie bình thường cho cơng trình.

2. Ứng xử của nền và các phương pháp xử lý nén đắt yếu. 1.2.1 Nên đắt yéu và phân loại nén đất vẫn

Nan đất fa ty 6 trang thải tự nhiên, độ âm của chúng gin bằng hoặc cao hơn giới hạn chảy, hệ số rỗng lớn, lực dính theo thí nghiệm cắt nhanh khơng thốt nước từ 0,15 daN/em trở xuống, gốc nội ma sit ừ 0” đến I0” hoặc lực dinh từ kết quả cắt cánh hiện trường s, < 025 daN/em?, Theo sức kháng cắt khơng thốt

nước, sạ và trị số tiêu chuẩn N như sau:

vi rit yếu: s, < 12,5 kPa hoặc N < 2

- Đất yếu: s, 55 kPa hoặc N <4

.Các loại nén đất yếu thường gặp:

~ Đắt sét mềm: gdm các loại đt sết hoặc dt tương đổi chất, ở trang thái bão hôn nước, có cường độ thấp

in: Các loại đất tạo thành trong môi trường nước, thảnh phần hạt rit mịn (<200 jm) ở trang thái luôn lo nước, hệ số rồng rất lớn, rit yêu về mặt chịu lực,

+ Cát chảy: Gồm các loi cát min, kết cấu rời rg, có thé bị nén chặt hoặc

pha loãng đáng kẻ, Loại này khi chịu tải trọng động thì chuyển sang trạng thái chảygọi là cất chảy,

# bazan: Dây cũng là đất yếu với đặc điểm độ rng lớn, dưng trong khô bé, khả năng thắm nước cao, bị lún sập

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

Dit sét yế là một rong những đối tượng nghiên cứu và xử lý rất phúc tạp, đồi hỏi cong tác khảo sắt, điều tra, nghiên cứu, phân ích và tính tốn rất cơng ph

Dit sét yếu nói chung là loại đắt có khả

úc dưới

1g chịu tải nhỏ (áp dung cho đất có

cường độ kháng nén quy u 10 daN/em? ), có tính nén lún lớn, hệ ó ng

lớn (c >1), có mơdun biến dạng thấp (Fy < 50 daN/em” ), và có sức kháng cắt nhỏ.

Khí xây dmg cơng trình trên nn đất yếu mà thiểu các biện pháp xử lý tích dingvà hợp lý thì sẽ phá nh biển dụng thậm chí gây hư hỏng cơng tỉnh. Bảng L. tình

bủy một số chỉ tiêu phân loại đắt mém yếu

"Bảng 1.1: Mội số chỉ iên phân loại nên đẫt mém yêu

lư . Hệ số co đúc nội ma.

Chiúu AM MP 6 ing ye Am. S20

Tage madeny PONE + POM sine hin

sign G9) (Mpa) ắtnhanh) Đất sét >40 >12 >0,5 >95 <5

305095 >03 >9 <s

1.2.2 Đặc điểm làm việc của cơng trình bê tơng trên nên đắt

Cơng trình bê tơng thủy cơng là loại cơng trình có tải trong bản thân và tải

trọng ngang lớn, làm việc tong môi trường nước, bởi thế nên thường bão hòa và điều kiện làm việc Khơng thốt nước. Mơng cơng trinh bê tơng có thé đặt trực tiếp

trên nén đắt hoặc ngim sâu vào nền. Khi chịu tai trọng phức tạp, tải trọng cơng trình

truyền xuống nén vượt q sức chịu tải của nền, nền sẽ bị phá hoại hoặc xây ra các hiện tượng trượt phẳng, sâu hoặc trượt hỗn hợp; điều đó dẫn đến sự phá hoại về kết cấu và cơng trình bị phá hoại hồn tồn.

Mong đặt trực tiếp trên nên Méng nông trên nền

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

5 ` 5

¬ a 2 nS

-Mong sâu ngằm vào nên -Mong sâu ngàm vào nén

“nhờ tăng chiều sâu hộp đấy nhờ hệ thơng cọc

Tình 1.7: Hình thúc méng cơng rnh trên nén đất

Hink 1.8: Sơ đồ mắt én định công trink bê tông chịu tải trọng phic tạp

Thực tế cho thấy việc đánh giá khả năng làm việc của đất nén và biện pháp xử. lý không phù hợp đã dẫn đến những sự cổ đáng tiếc, gay thiệt hại lớn về người và Vu sập cầu Cần Thơ năm 2008 là một ví dụ điển hình, sự cổ xảy ra là do lún lệch dai móng trụ tạm thượng lưu TI3U theo hướng đọc cầu từ phía bờ ra phía sơng, làm tăng nội lực trong các bộ phân của trụ tạm, gây đứt bulông kiên kết của một số thanh ging xiên, dẫn tối các thanh đứng của tu tam này bị mắt 6n định và sip đỗ các kết cầu bên tên trụ tạm. (Trích báo mổi trẻ online dẫn lời ông Nguyễn Hồng Quân - bộ trưởng Bộ Xây dựng, chủ tịch Uy ban Nhà nước điều tra sự cổ sập hai nhịp din cầu Cần Thơ (đy ban điều ta) về ngun nhân chính, nguyên nhân khởi nguồn của vụ tai nạn thương tâm này,

Tháp nghing Pisa — Italia ~ kỳ quan thé giới được. khỏi công xây dựng vào

ngày 9 thing 8 năm 1173 dưới sự điều khiển của Bonanno Pisano và hoàn tit vào.năm 1373 bởi Tommaso Pisano 200 năm sau ngày khởi công. Nguyên nhân nghiêng

của tháp là do hiện tượng lún khơng đều của nỀn móng. Hiện tại để đảm bảo sự ơn định của tháp người ta bổ trí bố trí thiết bị khoan hút đất bên dưới cạnh phía bắc của chân mồng thấp đồng thỏi sử dụng hệ thống đây cáp giữ tháp khỏi đổ dưới bắt cứ sai lầm nào trong khâu xử lý

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

Khoan hút đt dưới chân móng thập

Hinh 1.10: Tháp nghiêng Pisa - Italia

Từ đỏ có thé thấy ring néu nền đất yêu không được xem xét xử lý tiệt đ sẽ dẫn đến những sự cỗ không thể kiểm sốt được

1.23 Một số phương pháp xử lở cơng trình Khi gặp nền đắt yên

Để khắc phục những sự cổ cơng trình do nền đất u đem đến cần có những

biện pháp kỹ thuật để cải tạo tính năng xây dựng của nó. Một vài biện pháp điển

hình có thể kể đến như sau:

-& Biện pháp xử lý về mặt kết cầu cơng trình

- Đừng vật liệu nhẹ và kết cầu nhẹ: Lim giảm trong lượng bản thin cơng

trình bằng cách sử dụng các loại vật liệu nhẹ, kết edu thanh mảnh, uy nhiên vẫn

"hải đảm bảo cường độ của cơng trình.

«Lim tăng độ mềm của kết efu cơng trình: Mục đích để khử ứng suit phụ

thêm phát sinh trong kết cấu khi xảy ra lún lệch hoặc lún không đều. Phương pháp. dàng kết cắu ĩnh định hoặc phan cit các bộ phân công trinh bằng cúc khe lún

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

~ Tang cường độ cho kết cấu cơng trinh: Lâm tăng cường độ cho kết cấu

cơng trình dé đủ sức chịu các ting lực sinh ra do lún lệch và lún không đều. Phương. pháp ding các đại bê ông cốt thép để tăng khả năng chịu ứng suất kéo khí chịu tốn, đồng thời có thé gia cổ tại các vị trí dự đốn xuất hiện ứng suất cục bộ lớn.

4 Các biện pháp xử lý về móng.

- Đầu tiên phải kể đến phương pháp thay đổi chiều sâu chơn móng, sử dụng phương pháp này có thể giải quyết về mặt lún và khả năng chịu tải của nén, sức chịu tải của nền tăng. Trường hợp nền đất yếu

Khi chiều sâu chơn móng tang tì

c6 chigu day thay đổi nhiều, để giảm chênh lún có thé đặt móng ở nhiều cao trình

khác nhau.

Phương pháp thay đổi kích thước móng có tác dụng thay đổi trực tiếp áp lực tác dung lên mặt nén do đỏ cải thiện được điều kiện chịu tả cũng như điều kiện biến dang của nền.

Thay đổi độ sâu chôn móng Thay đội kích thước ming

Hinh 1.11: Phương pháp xứ by về móng.

~ Với các lớp đắt yêu có độ dày không lớn (tốt nhất vớ lớp đất yếu < 3m) ở trạng thải bão hôa nước người ta sử dụng đệm cát (đảo bỏ toàn bộ lớp đất yếu và thay bằng cất hạt trung, hạt thô dim chat) để cải tạo nỀn, Đệm cát đồng vai trò như một lớp chịu tủ tiếp thu ải trọng cơng trình và truyễn tải trọng đồ xuống các lớp đắt

bên dưới.

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

Sơ đỗ bổ trí đệm cát

Hin 1.12: Phương phúp sử lý về nén

= Khi gặp trường hợp nén yếu nhưng có độ ẩm nhỏ (G < 0,7) có thể sử

dụng phương pháp dim chit lớp mặt để làm tang cường độ chẳng cắt của đất và im giảm tinh nén kin, Lớp đất mặt sau khi được đầm chặt có tác dụng như một ting đệm đắt, không những ưu điểm như phương pháp đệm cát ma cịn có tru điểm là tận dụng được nền dit thiên nhiên để đặt móng, giảm khối ượng đất đào đắp

~ Phương pháp sử dụng cọc bê tông cốt thép: Mục đích của phương pháp,

sử dụng khả năng chịu tải cao của các ting đất dưới sâu va lực ma sát giữa cọc và

nên móng để giữ ổn định cho cơng trình.

Với wu điểm có lịch sử phát rén lu đi, phủ hợp với nhiễu loại địa ình địachất phương án sử dụng móng cọc được sử dụng phổ biế

loại cơng trình nói chung và cơng trình thủy lợi nói riêng. Về việc nghiên cứu để t của luận văn, ác giả hi vọng gp tiêm một chút hiễu biết nhỏ rong bệ thống lý thuyết về phương pháp tính tốn móng cọc làm phong phú kho tài liệu về móng cọc.

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

Méng cọc đài thấp "Móng cọc đài cao Hinh 1.13: Phương pháp xử lý về nén bằng móng cọc 13. Tổng quan về móng cọc.

1.3.1 Khái quát về sự hành thành phát triển

“Trong số những phương pháp xử lý khi xây dựng cơng trình dit yếu, móng, ‘coc là một trong những loại móng được sử dung rộng rãi nhất hiện nay. Người ta có thé đóng, ha các cây cọc lớn xuống các ting đất sâu, nhờ đó làm tăng khả năng chịu

tải trong lớn cho móng

Móng cọc được sử dụng từ rất sớm, khoảng 1200 năm trước, những người dân. của thời kỳ đồ đá mới của Thụy Sỹ đã biết sử dụng các cọc gỗ cắm xuống các hồ nông để xây dựng nhà trên các hd cạn (Shower 1979). Cũng trong thời kỳ này người ta đồng các cọc gỗ để làm để quai chin đất. dùng thân cây và cảnh cây để làm móng

nhà WW

Hình 1.14: Vat hình ảnh th cơng móng cọc bé tơng cốt thập

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

Ngày nay, cùng với sự tiến bộ của khoa hoc kỹ thuật nói chung, móng cọc

ngày cảng được cải tiền hồn thiện. Trong đó cọc bê tơng cốt thép được sử dụng rộng rãi nhất với nhiều hình thức nhất, đặc biệt với các cơng trình có chiều sâu nền

đất yếu lớn.

Coe khoan nhài Thi cơng cọc baret trong đắt

Hình 1.15: Coe dé tại chỗ:

1.3.2 Ứng dụng và phân loại cọc bê tông cốt thép.

Chức năng chung nhất của cọc là truyền ti trọng xuống ting sâu ở những nơi

mã Ling dat nông không đủ chịu lực. Khi cọc xuyên qua lớp đất xấu và cắm xuống.

một phần vào ting đất tốt có khả năng chịu lực thì gọi là cọc chống. Khi cọc được ha vào trong ting đất ma sức chịu tải của đất không lớn lắm, sức chịu tai của coe

‘dra vào lực ma sát ở mặt bên của cọc thi chúng gọi là cọc ma sát. Sức chịu tải của

cọc sẽ tăng lênrất nhiều khi sử dụng cả lục chống và lực ma sắt

¬ mm:i |các cae nu mm

Hình 1.16: Các ting dụng Khác nhau của cọc.

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

Coe chịu kéo được dùng để chống lại mô men trong các kết cấu cao, các lực

kéo lên và đùng cho các kết cấu chịu các lực day lên, chẳng hạn kết cầu có móng.

nằm dưới mực nước ngằm hoặc các bể chứa chôn sâu,

Coe chịu tải trọng ngang là cọc chịu tii trọng đặt nghiêng một gốc nảo đó so

với trục của nó; chẳng hạn như móng tường chắn, móng cổng khi cửa cơng đóng để

ngăn tiểu hoặc dâng nước,

Coe được ha nghiêng một góc so với phương thẳng đứng gọi là cọc xiên

Coc có thể chịu tải trọng động khi có động đất hoặc cọc đưới các móng máy.

Các cọc có thể im bing thép, bê tơng, gỗ và compơzÏt

CCó nhiều cách phân loại cọc bê tông phụ thuộc vio kỹ thuật hạcọc,thết bị và vật liệu được sử dung trong khử hạ cọc, đồng thời phụ thuộc tên gọi thích hợp. Coe

bê tơng có thể được phân thành 3 loại chính sau:

~ Cọc đúc sẵn

= Coe đúc tại chỗ

~ Cọc bê tông hỗn hợp.

(Coe bê tơng đúc sẵn có thể được phân chia kỹ hơn thành cọc bé tông cốt thép thường và cọc bê tông cốt thép ứng suất trước, Với cọc bê tơng cốt thếp ứng suất

trước, thép có thể được căng trước hoặc căng sau. Những cọc này được đúc, xử lý

và bảo quản trước khi hạ vào nền, phần lớn bằng cách đồng. Loại cọc này có một số dạng tit diện như: hình trồn, hình bát gic, hoặc hình vng có vuốt gốc và có thể rỗng dé giảm trọng lượng.

Coe bê tông đúc tại chỗ được thi công bằng cách đồ bé tông vào trong một hố. 4 được tạo trước ở trong đất hoặc bằng cách khoan. phun, hoặc phối hợp phương

pháp này và những phương pháp khác

Coe bê tông hỗn hợp được chế tạo bằng cách bọc bê tổng quanh cột thép hoặc cọc gỗ ở những chỗ dễ làm hư hai cọc hoặc làm những đoạn thép ở phần dưới và bê

tơng ở phía trên khi gặp những nơi khỏ hạ.

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

1.3.3 Cấu tạo móng cọc bê tơng cốt thép

Mơng cọc gồm hai bộ phận chính là cọc và dai cọc

Coe: Là kết edu có chiều dai lớn so với b& rộng tiết diện ngang, được đông hay thi công tại chỗ vào lịng đất, đá để tuyển tai trọng cơng trình xuống các ting đất, 44 sâu hơn nhằm cho cơng trình bê trên đạt các u cầu của trạng thái giới hạn quy định. Coc bê tông cốt thép thường ding bê tông Mác lớn hơn hoặc bằng 200, tuy

nhiên khi thiết kế thường dùng bê tông Mác 250 ~ 300 để đảm bio an toàn chất

lượng cọc. Can với cọc bê tơng cốt thép ứng suất trước thì sử dụng bê tơng mác > 400 đối với móng cọc đài cao và bê tông mác > 300 đối với móng cọc đài thấp. có thể tir 5 — 25m, có khi đạt đến 40 — 45m (nếu cọc nhau ). Chiều dài đoạn cọc đúc sẵn phụ thuộc. u dai cọc bé tông đúc

cđài thi chế tạo từng đốt rồi nỗi lại v

lều kiện thi công (thiét bị chế tạo, vận chuyển, lấp rip, hạ cọc...) và

chủ yếu vio

liên quan đến tiết diện chịu lực, chẳng han đối với cọc tiết diện đặc thường hạn chế chiều dài như trong bảng sau

Kích thước tiết điện (em) | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45

“Chiều dài tối đa (m) 5s | 12 | is | 18 |21 | 25

“Tiết điện cọc: cọc bê tông cốt thép có nhiễu loại iết điện khác nhau như vng, chữ

nhật, chữ T, chữ I, tam giác, da giác hoặc vng có lỗ tron. Trong đồ tiết điệnvng được sử dụng rộng rãi hơn cả vì nó có ưu điểm chủ yếu là cấu tạo đơn giản

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

“Hình 1.19: Chi tất cất thép đầu cọc và cất tháp móc cầu

Khi cọc dai có thé nối cọc từ các đốt chế tạo sẵn. Mối nổi cỏ thể sử dung thép

bản tap dé liên kết hàn đầu cọc hoặc dùng thép góc L để táp vào va hàn lại. Việc nối

cọc thực hiện khi ép xong đoạn trước đó, với cọc chịu nén thì khơng cần kiểm tra

cường độ, với cục chịu mô men th phải kiểm ta cường độ để thép tai mỗi nối đã khả năng chịu lực. Sau khi nổi cọc cin quét một lớp bi tum để bảo vệ thép khơng bj

ajo pe +

Tình 1.20: CẤu tạo thép chờ và đi thép đâu cọc

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

= ane ae

Hình 1.21: Chỉ tiết mỗi nổi cọc

Đài cọc: Là kết cầu dùng dé liên kết các cọc với nhau và phân bé tải trọng của. công ình lên các cọc. Dai cọc thường được chế tạo bằng bê tông, bê tông cốt thép và cổ thé đổ tai chỗ hoặc lip ghép trong các công trinh cầu đường, thủy lợi, dân dụng thi phan lớn đài cọc được thi công tại chỗ

Mang coe đài thắp Mang coe đài cao Tình 1.23: Cấu tạo móng cục

Đài cọc lắp ghép it được sử dụng hơn, chủ yếu với các cơng trình xây dựng

dan dung và cơng nghiệp. Hình đáng, kích thước mặt bằng của đỉnh đài phụ thuộc.

vào hình ding kich thước của đấy cơng tình. Hình dáng, kích thước cia đấy đãi

phụ thuộc vio diện tích cằn thiết để b tí số cọc trong móng,

ứng khi Lim việc. Coe được

coi là liên kết cứng với đầi khi đầu ope ngim vào dii một khoảng bằng chiều dài

Coe được ngim vào dai cọc tạo thành hệ bản cọc.

neo cốt thép hoặc ngầm cốt thép trần vào dai bằng 40@ đổi với thép trơn và 204

đối với thép có gỡ,

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

1.4 Kết luận chương 1

Chương này tổng quan về các vin để cần nghiên cứu. Qua dé thấy được rằng sự tồn tại phát triển của cơng tình thủy lợi gắn liền với sự xuất hiện và phít triển của cuộc sống lồi người. Khoa học kỹ thuật phát triển dẫn đến sự phát triển của

hình thức và quy mơ cơng trình, điều đồ đồi hơi nÊn móng cơng tình phải được xửlý kỹ lưỡng hơn để tránh các sự cổ cơng trình do nền móng bị phá hoại.

Một rong những biện pháp được xử lý ném đắt yếu phổ biển nhất hiện nay là

sử dụng móng cọc bê tơng.t thép. Chương này cũng khái quất được q trình phát

triển, ứng dụng của cọc bê tơng cốt thép và cấu tạo của móng cọc bê tơng cốt thép.

Chương sau ta sẽ di nghiên cứu nguyên lý và đặc điểm làm việc của móng cọc

bê tơng cốt thép, phương pháp truyền thơng tính tốn thiết kế móng cọc bê tông cốt.

thép trong thực tế xây dựng.

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

CHUONG 2

CO SỞ LÝ THUYET TÍNH TO. MONG COC 2.1 Nguyên lý kết chu và điều kiện làm việc cia mồng cọc

2111 Ủng xử của đất sung quanh cọc đồng

Việc đồng cọc lim xáo trộn đất xung quanh cọc. Khi đơng cọc thi dit st và

cát có những ứng xử khác nhau

s4 Hới

De Melloo (1969) a liệt kế 4 loại ảnh hưởng chính khi đóng cọc vio đất st là đất sét:

~ Lam thay đổi cấu trúc của đắt xung quanh cọc

~ Lim biến đổ trang thấi ứng suất trong đắt ở vùng lin cận cọc

Lâm tiêu tin áp lực nước kẻ tổng du xung quanh cọc - Hiện tượng biển đổi độ bn theo thời gian trong đất

Khi cọc đồng xuống thì thể ích khối đất sẽ bị dịch chuyển bằng với th tích của cọc, thể tích này tương đối lớn. Do đó hoạt động đóng cọc có thể y ra nhữngthay đổi sau đây trong đắt sét

‘Dat có thé bị day tir vị trí ban đầu BCDE sang ngang tới vị trí B'C'D'E' hoặc. từ FIGH tới F'J'G`H” ( hình 2.1). Trong khi đóng cọc, đất sét bị mất một phần độ. bên đo đất bị xảo trộn nhưng lại xuất hiện một lượng tương đối nhỏ ma sắt bên.

Khi coe được đồng vào trong đất sét bão hồ nước đất có thể bị ti lên do khối lượng đắt bị dịch chuyển

Ye ;

Hinh 2.1: Chuyến vị xoắn của đất do đồng cọc

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

Lực chống đầu cọc nói chung là lớn trong quả trình đóng cọc, nó bằng với lực u cầu để tạo ra tắt cả các xáo trộn của đất quanh cọc. Ngay cả đất cổ độ bên nguyên dang cao cũng bị đẩy ra theo cách này, Bit này khơng thé nén được vì đắt

bão hịa nước khơng có khả năng chịu nén khi gia tải nhanh (như khi đóng cọc). Do.

đồ cột đất phải chuyển động lên phia trên mặt cọc để cọc có thé xuyên xuống lớp dit dưới mũi cọc. Thực tế là tit cả sức kháng trong nhiễu loại đất sét đều là sức chống đầu cọc khi đồng cọc. De Mello (1969) đã giá thiết rằng ngay sau khi đồng sọc lượng đất bị xảo trộn đã giảm từ 100% tại mặt tiếp giáp với cọ ~ đt tới 0 ở khoảng cách cỡ 1,5 đến 2 lần đường kính cọc tinh từ thân cọc. Orrje và Broms

(1967) đã chỉ ra rằng, với cọc bê tông hạ trong đất sét nhạy cảm, chi sau 10 tháng

thì độ bền khơng thốt nước hồn toản có thể trở lại giá trị ban đầu.

4 Tới cát:

Coe hạ vio cát thường dùng phương pháp đóng. Dao động do đồng cọc vào cátcó hai ảnh hưởng:

= Lâm chat cát

~ Lâm ting giá trị áp lực ngang xung quanh cọc.

Các thí nghiệm xuyên cát rước và sau khi đồng cọc cho thấy qué trinh đóng cọc đã làm tăng độ chặt của cát với khoảng cách xung quanh cỡ 8 lin đường kính

cọc tinh từ tâm cọc. Do tăng mật độ nên đã làm ting góc ma sit. Đồng cọc làm cátdịch chuyển theo phương ngang và do đồ lâm tang ứng suất theo phương ngang tác

dụng vào cọc. Hor (1966) đã tôm lược các kết quả nghiên cứu ứng suất ngang hiệu

quả (g3) tắc dung lên cọc ha trong cát. Bảng 2.1 cho phạm vi các giá tị của ứng

suất hiệu quả theo phương ngang được xem là hợp lý với k = 2, cơn k = 1 thì hơi

lớn (Lambe và Whitman, 1969)2.1.2 Hoạt động của cọc khi chịu kéo

Ca trong cất và trong đất sét, khí cọc chịu kéo thi sẽ mắt sức chống đầu cọc,

VGi các cọc có đường kính khơng đổi được hạ trong cát thì khá năng chịu kéo cựchạn bằng vớisúc kháng bên và trọng lượng cọc. Trong trường hợp cọc chịu tải

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

trong kéo len thi ma sit bê sẽ khơng cig bản chit và do đồ nó cũng không bằng ma

sát bên trong trường hợp cọc chịu nền.

Trong dit sét, ma sit bên cực hạn khi kéo lên (lực dính C) có thể hồn tồn

tương tự vớ trường hợp cọc chịu nén thang đứng. Tuy nhiên, khi kéo cọc lên trong

đất sét mịn thì sự phá hoại có thé không xảy ra đọc theo chu vi của cọc don (Taylor 1948). Ap lực nước ke rng âm cũng có thể xây ra khi kéo cọc trong đắt sé, Khả

năng chịu kéo lên dưới tác dụng của ải trong cịn chịu đựng được có thể nhỏ hơn

khả năng độ bén khơng thốt nước ngắn hạn. Đắt sét có xu hướng mềm ra theo thời

gian và độ bền của nó giảm do sự tiêu tán áp lực kẽ rỗng âm.

Néu cọc có để ở đầy hoặc mở rộng day, sự phá hoại sẽ không xảy ra dọc hoặc

kể cận cọc mà mặt phá hoại bắt đầu từ chu vi đáy hoặc ở chỗ mở rộng lên mặt đắt.

và Hlegedus 1984 đã nhận thấy

cơ sở thi nghiệm kéo thực tế những cọc có đường kính khơng đổi, Khosla

at, độ

năng chịu kéo tới han thi các dự đoán phù hợp tốt với giá trị nhận được khi bé mặt

~ Trong đất sét q cổ it khơng thốt nước xi khá

ge tác dụng được dùng để dự đoán.

~ Trong cát và trong đắt phù sa không déo thi khả năng chịu kéo lên được.

dự đoán trên cơ sở coi chu vi thực hiện của cọc như mat phá hoại và đất có ma sát

với cọc tương ứng với lực kéo đo được.2.1.3 Sự mắt dn định của cọc do tổn dọc

"Một cọc cắm hoàn toàn trong đắt chỉ chị tác đụng các ti trong thing đứng

thi rt thi thấy nó bi on, Người ta thấy các cọc gỗ, cọc có mặt cất hình chữ H dài và có độ dài khơng được liên kết có thé bị phá hoại, bị mắt ơn định do uốn dọc. (Davisson, 1960). Cho nên việc sử đụng các cọc rất dồi và trong một khoảng đồi không có liên kết dùng cho các cơng trình ngồi thêm lục dia thì van để ơn định do tốn doc của cọc trở thành vẫn đề quan trọng

Hai trường hợp có thé ké ra. Thứ nhất là cọc hồn tin thing đứng và tải trọngthẳng đứng không lệch tâm. Đây là trường hợp lý tướng, hồn tồn khơng có trong.

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

thực tế, Tôn tai độ lệch tâm gây ra do quá trình đồng cọc, cũn;như tải trong datkhông đồng âm

Tuy nhiễn, khi cả tải trọng thing đứng và cả tải trọng ngang đồng thời tác

dụng thì một cách tự động, chuyển vị do tải trọng ngang gây ra sẽ là độ lệch tim

của tải trong đứng. Cgc có độ lệch tâm lớn sẽ làm cho chuyển vị ngang ting rtnhanh ngay cả khi tải trọng còn nhỏ. Chuyển vị ngang của cọc sẽ gây ra phản lực,

của dit, phản lực này có thể vượt qui khả năng chịu ải của đất Vi các cọc có tidiện mảnh th khả năng chịu tải thấp, vi khả năng ch ti này lệ với chiễu rộng của

cọc. Sự mat ôn định của cọc do uốn dọc không xảy ra trong dat cứng trừ khi phản.

lực đt đã trở nên hoàn tồn déo( Davisson, 1960)

Ba trụ chịu ơi trọng thẳng đúng đã được đánh giá v8 mặt ổn định, chúng bị

phá hoại khi có thêm ti trong ngang. Nỗi chung, người ta hiễu được rằng ứng suất thẳng đứng và ứng suất uốn gây ra do tải trong ngang được tích lũ lại. Đánh giá

này cũng chưa phải rỡ rằng. Tuy nhiễn tải trọng ngang gây ra chuyển vi ngang, do445 tạo nên độ lệch tâm của tải trong thẳng đứng ( Davisson, 1960)

ai loạt thí nghiệm về cọc đơn đã được tường trình, trong đó tải trọng đọc trục.

đặt trước, sau đồ mới đặt ti trong ngang. So với các cọc chỉ chịu tải trọng ngang thichuyén vị ting lên đăng kể, vi trong cọc cịn có thêm mémen của ải trong đứng donó đặt lệch tâm, độ lệch tâm này gây ra do tải trong ngang ( Davisson, 1960)

2.14 Hoạt động của nhắm cọc

Các sọc được đóng thành nhóm với khoảng cách giữa các cọc từ 3 đến 4 lần

đường kính hoặc cạnh của cọc. Nếu các cọc là cọc ma sắt th ứng xả của các cọc

trong nhóm hoàn toàn khác với ứng xử của cọc đơn. Với cọc chống thì có thể khơng thấy có dẫu hiệu khác biệt nhau như thể.

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

cám ‘george cục

Hinh 2.2: Phin bỗ ứng sudt do cọc dam và nhằm cọc

Trong nén đắt rời, qué trình hạ cọc bằng phương pháp đồng hay ép thường nền

chặt đắt nén, vi vậy sức chịu tả của nhớm cọc có thể lớn hơn tổng sức chịu tải của

cac cọc đơn trong nhôm

“Trong nén đắt dinh, sức chịu tải của các cọc ma sit nhỏ hơn tổng sức chịu tải

của các cọc đơn trong nhém, Mite độ giảm sức chịu tải của cọc đơn trong nhồm cọc

trong trường hợp này phụ thuộc vào khoảng cách giữa các cọc trong nhóm, đặc tính

của nền đất, độ cứng của đi cọc và sự tham gia truy tải công trinh xuống đãi cọc

và đất

Đổi với cọc chẳng, sức chịu ải của nhôm ọc bằng tổng sức chịu tải của các

sọc đơn trong nhóm

2.2 Phương pháp tính tốn thiết kế móng cọc truyền thống

Cọc và móng cọc được thiết kế theo các trạng thải giới hạn. Trang thái giớihạn của móng cọc được phân làm hai nhóm sau:

"Nhóm thứ nhất gồm các tính tốn:

Sức chịu tải của cọc theo điều kiện đất nền

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

2.11 Sức chị ti của cọc theo điều kiện đất bao quanh cọc

Sức chịu tải đọc trục của cọc theo điều kiện đất bao quanh cọc được chia thành.

sức kháng bên và sức kháng mũi

Trong đó: Qe Sức kháng bên

tu: Chu vi thân cọc

-ø,: Chiều dai đoạn phân tổ cọc mà trên đó được coi là hằng ú. A: Diện tích xung quanh của đoạn phần tổ cọc

Qy: Sức kháng mũi

Q,=4» Ác

Trong đó: qp ste kháng mũi đơn vị cực hạn của cọc

Ac Tiết điện ngang mỗi cọc

Néu cọc chịu kéo, mũi cọc mở rộng chân thì A, là phẩn mở rộng chân, mặt

tiếp xúc giữa cọc với đất phía bên trên chỗ mở rộng (hình 2.3). Nếu cọc chịu kéo

khơng mở rộng chân thì A, = 0

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

Tình 3.3: Sức chịu tải kéo của cọc mở rộng chân (mỏng cọc pttk)

Nhiều nghiên cứu thấy rằng (hình 2.4): Sức kháng bên cực dat cực hạn rit nhanh (ở chuyển vị khoảng 3 ~ 5 mm. Nếu cọc nhdi có thành bên rất nhám thì sức hing bên có thé đt cục hạ ở chuyển v lớn hơn, khoảng 10 ~ 15 mm). Ngược li, sức kháng mũi cọc dat cực hạn rit chậm. Dưới tải trọng cho phép, chuyển vị củacọc [s] há nhỏ, do đó sức khẳng mai mí chỉ được huy động một phần nhỏ (rong

khi đó, sức kháng bên của cọc đã được huy động khá lớn),

</div>Trang 39<div class="page_container" data-page="39">

Đổi với loại đất đá "giảm yếu khi biến dạng lớn”. Khi chuyển vị là sự, sức khing bên đã huy động được toàn phần và dat giá tị cực đại Q, Tuy nhiên khi chuyển vi tăng din lên, trong khi sức kháng mũi vẫn tăng dẫn thi sức kháng bên lại

giảm di, Như vậy, tổng súc kháng cực han không phải là Q, + Q, mà là giá tị lớn

hơn trong hai giả tị sau: Ôị = Qr+ Qại và Q; = Qn £ Q,

+ Tinh toán sức kháng bên của cọc

Khi một vật thé chuyển động trượt trên vật thể kia, giữa hai vật thé sẽ xuất

hiện sức kháng bên (súc kháng bên cấu) là

Khi chịu tác động của tải trong nên cọc sẽ có xu hướng lún xuống. Hướng chuyển vi thing đứng do đó ứng suất pháp giữa hai vật thé cọc và dit theo phương

ngàng ơ', =K.o',. Người ta phân biệt sức kháng bên thành hai trường hợp là

trường hợp thốt nước và trường hợp khơng thốt nước.

a) Site kháng bên thốt nước.

Cat (hay dit rồi nói chung là vật liệu thắm nước rất tốt. Bởi vay, áp lực nước 18 rỗng dư luôn luôn được coi là tiêu tân ngay lập tức (thoát nước). Bởi vậy, sức kháng bên gita dit rời và cọc được gọi là súc kháng bên thoát nước. Lae định của cất rời gin như khơng có (e = 0), bởi vậy sức kháng bên đơn vị cực hạn thốt nước

của cọc có dang sau:

Trong đó: ơ' ứng suất hữu hiệu theo phương đứng tại đoạn cọc (độ sâu là 2)

K hg số ấp lục ngang, sau khi cọc đã th công

K.o" ứng suất pháp tác dụng vng góc với đoạn cọc dang xét

L8 góc ma sắt ngồi giữa đắt với cọc, gốc này có thể lấy xắp xi bằng ø là góc ma sát trong giữa đất với đất

</div>Trang 40<div class="page_container" data-page="40">

Việc dự báo K là nit khó khan (hg số áp lực ngang K đã thay đổi so với đt

nguyễn dạng khi chưa cổ cọc) ta có thé đặt KtgØ bằng , do đồ phương trình 2.

Dit dinh có tinh thắm kém. Đối với dat dính bão hoa nước, trường hợp nguy hiểm nhất là khi áp lực nước lỗ rỗng dư chưa kịp tiêu tan và sức kháng bên khi đó

Sức kháng bên khơng thốt nước

gọi là sức kháng bên khơng thốt nude, Trong điều kiện khơng thốt nước, đắt dính:

bão hỏa có góc ma sit trong ø= 0 và lực dính e. Bởi vậy, ta có sức kháng bên don

vi cực hạn khơng thốt nước của cọc trong đắt dinh bão hịa là:

4S, 22)

“Trong đó: ø là hệ số chiết giảm (a <1), do lực dính giữa cọc và đất nhỏ hơn. lực đính giữa đất và đất. Hệ số ø được tim qua thực nghiệm.

Khi đất dinh không bão hoà, sức kháng bénf, = a, sẽ lớn hơn nhưng người ta vẫn có xu hướng sử dụng phương trình 2.2 để thiên về an tồn (đề phịng trưởng,

hợp cọc bị phá hoại trong những tình huồng bắt ngờ như mưa bão, 10 Tut),

“Trong phương.tình 2.2 ta khơng trực tiếp thấy quan hệ giữa £ và độ sâu. Thực.

ra nó đã gián tiếp nằm trong sức kháng cất khơng thốt nước Sự Theo Jamiolkowsky, Mesi Ladd và cơng sự thì với đắt đồng nhất, S, sẽ tăng theo độ sâu

‘Theo lý thuyết cân bằng giới hạn ( Terzaghi ), khi đắt ở mũi cọc bị trượt sâu ta

có sức chịu tải theo phương trình sau

</div>