3.5.1 Cao độ bệ cọc
Đối với móng cọc đài thấp, độ chôn sâu của đáy đài phụ thuộc vào điều kiện địa chất, chủ yếu là sức kháng của lớp đất tiếp giáp với đài, phụ thuộc vào đặc tính cấu tạo của công trình bên trên.
Cao độ đỉnh bệ
Khi không có nước mặt thường đặt ở cao độ mặt đất sau khi xói lở. Đối với các móng dưới sông thì thường lấy thấp hơn mực nước thấp nhất (MNTN) ít nhất là 0.5m.
Đối với các móng tại nhịp thông thuyền thì cao độ đỉnh bệ phụ thuộc vào cấp thông thuyền trên sông quyết định.
Ngoài ra còn xét đến tính thẩm mỹ của công trình với khu vực xây dựng xung quanh.
Cao độ đáy bệ
Đối với bệ thấp: thoả mãn chiều sâu chôn móng tối thiểu. Đối với bệ cao phụ thuộc vào: cao độ đỉnh bệ, chiều dày bệ, chiều dài tự do của cọc.
3.5.2 Kích thước bệ cọc
3.5.2.1 .Số lượng và cách bố trí cọc
Sau khi tính toán được sức kháng của cọc thì số lượng cọc trong móng có thể sơ bộ xác định theo công thức gần đúng sau đây:
n= β V QR
(3.3) trong đó:
n: Số lượng cọc trong móng;
β: Hệ số kinh nghiệm, kể đến ảnh hưởng của lực ngang, moment, lấy bằng 1,0÷1,5;
QR: Sức kháng tính toán của cọc;
V: Tổng lực đứng tính toán tại đáy đài cọc.
Sau khi xác định được sơ bộ số lượng cọc thì tiến hành bố trí cọc trong móng. Khi bố trí cọc phải cố gắng thỏa mãn hai yêu cầu chính:
- Dễ dàng thi công;
- Chịu lực tốt.
Theo tiêu chuẩn 22TCN272-05, khoảng cách tim-tới-tim cọc không được nhỏ hơn 750 mm hay 2,5 lần đường kính hay chiều rộng cọc, chọn giá trị nào lớn hơn. Khoảng cách từ mặt bên của bất kỳ cọc nào tới mép gần nhất của móng phải lớn hơn 225 mm.
Thông thường, khoảng cách giữa các cọc (cọc đóng và cọc khoan) từ 3÷6D (D: đường kính hoặc cạnh nhỏ nhất của cọc), khoảng cách từ tim cọc tới mép bệ gần nhất là 1D. Kinh nghiệm thực tế về hạ cọc cho thấy rằng, nếu không bảo đảm khoảng cách tối thiểu đó thì không bao giờ đóng cọc tới chiều sâu thiết kế được. Hơn nữa, về mặt tính toán thì không nên bố trí cọc quá gần nhau vì như thế đứng về toàn bộ móng mà nói thì nó sẽ chịu lực kém.
Về yêu cầu thứ hai (chịu lực tốt) thì tùy vào tình hình thực tế mà bố trí cọc cho thích hợp. Đối với trường hợp chỉ có tải trọng thẳng đứng tác dụng đúng tâm thì chỉ cần bố trí cọc thẳng đứng cách đều nhau. Trong trường hợp có tải trọng ngang tác dụng và moment tương đối lớn thì cần phải tăng độ cứng ngang cho móng bằng cách bố trí cọc xiên, hoặc là xiên một chiều hoặc là xiên hai chiều, hoặc kết hợp cả cọc đứng và cọc xiên.
Cần phải chú ý một điều quan trọng là việc thi công cọc đứng dễ dàng hơn nhiều so với việc thi công cọc xiên. Vì vậy, trong những trường hợp tải trọng lệch tâm không nhiều lắm thì nên cố gắng chỉ dùng cọc đứng. Trên mặt bằng nên cố gắng bố trí các cọc đều nhau như vậy sẽ thuận lợi cho việc thi công hơn nhiều. Tuy nhiên khi tải trọng lệch tâm lớn, để tận dụng khả năng làm việc của tất cả các cọc trong móng thì nên bố trí cọc không cách đều nhau. Nên bố trí dày hơn về phía lệch tâm và thưa hơn về phía ngược lại.
D (3-6)D (3-6)D D
D(3-6)DD D
Hình 3.29. Bố trí cọc trong đài
7/1 6/1
D (3-6)D (3-6)D D
H V
6/1 7/1
6/1 7/1
6/1 7/1
6/1 7/1
Bố trí cọc trên mặt đứng Bố trí cọc trên mặt bằng Hình 3.30. Bố trí cọc trong đài
3.5.2.2 .Kích thước bệ cọc
Bệ cọc (đài cọc) thường làm bằng bê tông cốt thép hoặc bê tông. Đài cọc có thể thi công đổ tại chỗ hoặc lắp ghép. Trong các công trình cầu đường và thủy lợi thì phần lớn là đổ tại chỗ.
Đài cọc lắp ghép được dùng nhiều trong các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp.
Bê tông làm bệ có cường độ không nên nhỏ hơn 25MPa, thông thường trong ngành cầu đường bê tông sử dụng cho móng là 30MPa.
Hình dáng và kích thước mặt bằng của đỉnh đài cọc phụ thuộc vào hình dạng và kích thước của đáy công trình. Hình dáng và kích thước của mặt bằng đáy đài phụ thuộc vào diện tích cần thiết để bố trí đủ số lượng cọc trong móng theo những quy định về khoảng cách tối thiểu, cũng như những quy định khoảng cách từ mép hàng cọc ngoài cùng tới mép ngoài của đài cọc.
Chiều dày của đài cọc do tính toán quyết định, nhưng phải có trị số tối thiểu để đảm bảo độ ngàm sâu của cọc trong đài. Đài cọc có thể cấu tạo thành một tấm liên tục hoặc cấu tạo thành nhiều bậc như đối với móng nông.
3.5.3 Liên kết cọc- bệ cọc
Quy định về độ ngàm của cọc vào bệ:
- Đỉnh của các cọc phải được thiết kế ngàm sâu ít nhất 300mm trong bệ móng sau khi đã dọn đi tất cả các vật liệu cọc hư hại. Nếu như cọc được gắn với bệ móng bằng các thanh cốt thép chôn hay các tao, chúng phải được chôn sâu không nhỏ hơn 150mm vào bệ móng.
- Khi dầm bêtông cốt thép được đúc tại chỗ và được dùng như dầm mũ được đỡ bởi các cọc, lớp bê tông bảo vệ ở phía các cọc phải dày hơn 150mm, cộng thêm một lượng nhằm xét đến sự không thẳng cho phép và các cọc phải được thiết kế ít nhất ngàm sâu trong bệ cọc 150mm.
- Khi cốt thép cọc được neo trong bệ cọc thoả mãn các yêu cầu của Điều 5.13.4.1, độ ngàm có thể nhỏ hơn 150mm.
120
21@200 = 4200 20@200 = 4400
1/2 Mặt cắt C - C
8200/28200/2 1/2 Mặt cắt D - D
40@200 = 8000/2
100 100 40@200 = 8000/2100B
100
100
AA
42
CC
400
400 2000
1750
1750 7@200 = 1400
8200 Mặt cắt A - A 3
100 100
B1
100
600 40@200 =80002 100
130
600D 5 600400600600600 1 100
600600400600600D
8200 40@200 = 8000
100120
100 4
250
7 6
3100
400
400 2000
1750
1400
4600 Mặt cắt B - B
22@200 = 44002 100
130
1 100
600600600600600600
10010010010021@200 =4200 250
7
100
34 Hình 3.31. Ví dụ bố trí cốt thép trong đài cọc
3.5.4 Tính toán nội lực đầu cọc trong móng cọc bệ thấp
Tải trọng ngang do đất trên mức đáy đài tiếp thu điều kiện đặt đáy đài Df > hmin
và V = V0 + trọng lượng bệ và đất phủ trên bệ móng M = M0 + e0. V0
(3.4)
Đài cọc tuyệt đối cứng, ngàm cứng với cọc và chỉ truyền tải V, M lên các cọccác cọc chỉ chịu nén, kéo
và Pi = V
n±Mx.yi
∑yi2±
My.xi
∑xi2
(3.5) trong đó:
Ox,Oy :trục quán tính chính trung tâm của tiết diện các đầu cọc (nhóm cọc) ở đáy bệ.
xi, yi- toạ độ trọng tâm cọc i đến trọng tâm nhóm cọc(hình Error: Reference source not found)
V, Mx, My :tải trọng tác dụng ở trọng tâm nhóm cọc
N :số cọc trong móng