Xác định số lượng cọc và kiểm tra áp lực xuống cọc

- Khoảng cách tối thiểu giữa các cọc là 3d. Như vậy áp lực phản lực của cọc lên đáy đài xác định theo công thức:

tt 2

3d p Qtk



 



  (4.64)

Trong đó :

Qtk - sức chịu tải thiết kế của cọc, (kN);

d - đường kính cọc tròn hay cạnh cọc vuông, (m).

- Diện tích sơ bộ đáy đài :

tt d tt 0

tb

A N

n h

p γ

  (4.65)

Trong đó :

tt

N0- tổng tải trọng tính toán xác định đến đỉnh đài, (kN);

tb - trọng lượng thể tích bình quân của đài và đất trên đài, lấy tb = 20 kN/m3; n - hệ số vượt tải, n = 1,1;

h - chiều sâu chôn đáy đài, (m).

b. Số lượng cọc trong móng

tt tt tt

0 d

c

tk tk

Q Q

N N

βN β

n 

  (4.66)

Trong đó:

β - hệ số kể đến mô-men; móng chịu tải đúng tâm β = 1; móng chịu tải lệch tâm β = 1,2 ÷ 1,5;

tt

Nd- trọng lượng sơ bộ của đài cọc và đất trên đế đài:

139

tt sb

d d tb

N =nA hγ (4.67)

c. Bố trí cọc

Khoảng cách giữa các cọc trong nhóm có quan hệ với điều kiện đất nền, sự làm việc của từng cọc trong nhóm và giá thành của công trình.

Khoảng cách giữa các cọc gồm cần lựa chọn sao cho hiện tượng nâng cọc, làm chặt đất giữa các cọc là nhỏ nhất đồng thời tận dụng được tối đa sức chịu tải của cọc và cần phải đủ để có thể hạ được tất cả các cọc đến độ sâu thiết kế mà không làm hư hỏng các cọc khác và công trình lân cận.

Khoảng cách giữa các cọc có thể xác định những điều kiện sau:

- Phương pháp thi công (cọc đóng hay cọc nhồi);

- Khả năng chịu tải của nhóm cọc.

Thông thường, khoảng cách tâm giữa hai cọc kề nhau lên lấy như sau:

+ Cọc ma sát không nhỏ hơn 3d;

+ Cọc chống không nhỏ hơn 2d;

+ Cọc có mở rộng đáy, không nhỏ hơn 1,5 đường kính mở rộng D hoặc D+1m khi D > 2m.

Đối với các cọc nghiêng, ở mặt phẳng mũi cọc khoảng cách giữa trục cọc  3d, mặt phẳng đế đài, khoảng cách bé nhất là 1,5d (trong đó d là đường kính với cọc tròn; là cạnh cọc vuông hoặc cạnh lớn của cọc chữ nhật).

Khoảng cách từ mép đài đến trục hàng cọc ngoài cùng là 0,7d; đối với móng trụ cầu khoảng cách từ mép đài đến mép ngoài dãy cọc biên phải  0,25m.

Số lượng cọc khi bố trí theo tính toán ở trên được làm tròn số hoặc có thể lấy cho phù hợp với sơ đồ bố trí cọc trên mặt bằng.

Cọc trong nhóm chịu tải trọng lệch tâm nên bố trí sao cho điểm đặt của hợp lực tải là gần nhất so với trọng tâm của mặt bằng nhóm cọc. Tùy thuộc vào số lượng cọc trong móng, có thể bố trí theo một số dạng như sau:

Hình 4.24 - Một số dạng bố trí cọc trên mặt bằng

1) Móng 1 cọc; 2) Móng 2 cọc; 3) Móng 3 cọc; 4) Móng bố trí lưới cọc đều nhau; 5) Móng bố trí cọc không đều

4.7.2 Kiểm tra điều kiện áp lực xuống cọc 4.7.2.1 Điều kiện kiểm tra

Căn cứ vào số lượng cọc đã bố trí trong móng, tiến hành kiểm tra điều kiện áp lực xuống đỉnh cọc. Điều kiện kiểm tra tổng quát như sau:

P P Qatk

tt c tt

max  (4.68)

Pttmin0 (4.69)

Trong đó :

Qatk - sức chịu tải thiết kế của cọc, (kN);

Pttc- trọng lượng tính toán của cọc, (kN);

tt tt

max; min

P P - áp lực lớn nhất và nhỏ nhất tác dụng xuống cọc, (kN).

4.7.2.2 Áp lực tác dụng xuống cọc

Áp lực tác dụng xuống đầu cọc trường hợp móng chịu tải lệch tâm theo 2 phương:

tt

tt tt

tt x i y i

i 2 2

i i

N M n

M y x

P

y x

  

 

(4.70) Trong đó :

n - số lượng cọc trong móng;

xi; yi - tọa độ của cọc thứ i so với hệ trục đi qua trọng tâm của nhóm cọc, (m);

tt; tt

x y

M M - tổng mô-men quay quanh trục x và y tính đến đáy đài, (kNm).

Lưu ý rằng điều kiện theo công thức 4.70 đảm bảo cho cọc không bị nhổ lên. Tuy nhiên, trong thực tế có một số trường hợp bắt buộc phải chấp nhận Pttmin0, lúc này phải kiểm tra cọc chịu nhổ theo công thưc sau:

Q a nhổ + W ≥ Pttmin Trong đó :

W - trọng lượng của cọc (lấy hệ số vượt tải bằng 0,9), (kN);

Q a nhổ - sức chịu nhổ cho phép của cọc (do phần ma sát xung quanh cọc), (kN).

4.7.2.3 Sự làm việc của cọc trong nhóm

Do sự tương tác giữa các cọc trong nhóm nên độ lún của nhóm cũng như sức chịu tải của cọc trong nhóm sẽ khác với cọc đơn. Hiệu ứng này cần được xét đến trong thiết kế.

Chiều sâu và vùng ảnh hưởng phần đất dưới nhóm cọc phụ thuộc vào kích thước của nhóm và độ lớn của tải trọng.

Trong nền đất rời quá trình hạ cọc bằng phương pháp đóng hay ép thường nén chặt đất nền, vì vậy sức chịu tải của nhóm cọc có thể lớn hơn tổng sức chịu tải của các cọc đơn trong nhóm.

Trong nền đất dính, sức chịu tải của nhóm cọc ma sát nhỏ hơn tổng sức chịu tải của các cọc đơn trong nhóm. Mức độ giảm sức chịu tải của các cọc đơn trong nhóm. Mức độ giảm sức chịu tải của nhóm cọc trong trường hợp này phụ thuộc vào khoảng cách giữa các

141

cọc trong nhóm, đặc tính của nền đất, độ cứng của đài cọc và sự tham gia truyền tải công trình của đài xuống cọc và đất.

Đối với cọc chống, sức chịu tải của nhóm cọc bằng tổng sức chịu tải của các cọc đơn trong nhóm.

Hình 4.25 - Sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa các cọc :

a. Vùng đất được nén chặt giữa các cọc; b. Sự thay đổi biểu đồ ứng suất và vùng chịu nén phụ thuộc vào khảng cách giữa các cọc.

Có thể kể đến hiệu ứng nhóm η theo công thức Labarre:

η   

  c

c

d (m 1)n (n 1)m 1 arctg

l 90mn (4.71)

Trong đó:

dc - đường kính cọc, (m);

lc - khoảng cách giữa các cọc, (m);

m - số hàng cọc;

n - số cọc trong mỗi hàng.

Kiểm tra sức chịu tải của nhóm cọc so với tổng tải trọng tính toán đến đáy đài theo điều kiện:

Qnhom=ηncQaTK Ntt (4.72)

Ở đây, nc là số lượng cọc trong móng.