MỞ ĐẦU 1. Đặt vần đề Hiện nay, cùng với tốc độ phát triển của nền kinh tế là sự hiện diện của rất nhiều công trinh phục vụ mục tiêu an sinh xã hội, phát triển cơ sở vật chất, đầu tư sản xuất ( công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp, công trình câu đường, cảng bién. Kinh phí dau tư cho mỗi loại công trình thường rất lớn, đặc biệt là phần móng. Như vậy, yêu cau đặc ra là với một công trình cụ thể trên một địa chất tương ứng thì nên sử dụng giải pháp móng nao là hiệu quả nhất ( tính ổn định va kinh tế).
Với công tác xây dựng hiện nay, có rất nhiều giải pháp nền móng đã va đang sử dụng rộng rãi : cọc ép bê tông cốt thép thường, cọc nhỏi, cọc barrette, móng bè. và cả cọc ly tâm ứng suất trước. Các dự án sử dụng cọc ly tâm ứng suất trước tỏ ra hiệu quả va kinh tế hơn các giải pháp móng khác đặc biệt khi địa chất đa phan là đất cát trạng thái chặt vừa, chặt đến rất chặt. Do vậy, việc nghiên cứu ứng dụng cọc ống ly tâm ứng suât trước trong nên đât cát là một yêu câu cân thiết.
Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu chính của dé tài là cung cap các nội dung nghiên cứu cân thiệt cho việc thiệt kê và thi công móng cọc ly tâm ứng suât trước. Bên cạnh đó, dé tài cũng phân tích cách dự báo sức chịu tải của cọc ly tâm ứng suât trước một cách chính xác nhất và lợi ích kinh tế khi sử dụng móng cọc ly tâm ứng suất trước. Phương pháp nghiên cứu Dé có tính khách quan trong nghiên cứu, dé tài sửng dụng phương pháp so sánh — nhận xét các kết quả thu được từ tính toán lý thuyết, mô hình phan tử hữu hạn plaxis và số liệu thực tế hiện trường. Đề tài còn dựa trên các phân tích và các nghiên cứu trước đây để phân tích rõ nét tính khả thi khi sử dụng móng cọc ly tâm ứng suất trước.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Đề tài nghiên cứu ứng dụng cọc ống ly tâm làm móng cho hau hết các công trình, là giải pháp khá pho biến trong thời điểm hiện tại. Phân tích ứng xử cọc với ứng xử của đất nền thông qua các phân tích địa kỹ thuật. Giới han và phạm vi nghiên cứu Việc nghiên cứu ứng dụng cọc ông ly tâm ứng suất trước trong nên đất cát trạng thái chặt vừa, chặt đến rất chặt. Nghiên cứu giải pháp xử lý triệt để và hiệu quả cho kết cầu móng các công trình có tải trọng trung bình.
Kiến nghị các giải pháp kết cầu móng mới hiệu quả trong tương lai. -3- CHUONG 1: TONG QUAN 1.1 LICH SU HINH THANH MONG COC Coc là phan tử dạng cột có chức năng truyén tải trong từ hệ kết câu bên trên xuyên qua các lớp đất có tính nén lún yếu hoặc xuyên qua nước, tựa lên lớp đất tốt hơn hoặc tựa lên đá. Móng cọc thường được dùng làm hệ móng cho nha cao tang, công trình cầu, cảng và những hệ kết câu chịu tải trọng ngang, gió, sóng và móng máy. Từ xa xưa, con người đã biết sử dụng những cọc gỗ dé làm nhà, làm trụ cau.
Trong thời kỳ dau, cọc gỗ tỏ ra hiệu quả khi làm việc đưới tải trọng tương đối nhỏ và các hệ kết câu đơn giản. Một số hạn chế của cọc 26 la kha nang chiu tai nho va phải ở đưới mực nước ngâm dé tránh mục hoặc phải ngâm âm. Sự xuất hiện cọc bê tông và thép vào cuối thé kỷ 19 dau thế kỷ 20 là một bước ngoặt lớn trong lĩnh vực xây dựng với khả năng chịu tải lớn, chế tạo theo nhiều hình dang khác nhau, có thé tôn tại tốt trong mọi điều kiện dia chất ké cả ngập nước. Đặc biệt hơn nữa sau cuộc khủng hoảng kinh tế năm 1930, nhăm tiết kiệm thép, Franki đã phát minh ra cọc khoan nhỏi.
Đến hiện nay cọc khoan nhôi đã phát triển rất đa dạng về chủng loại và biện pháp thi công. Việc phát triển móng cọc thể hiện rõ tính khoa học và công nghệ. Sự đa dạng về loại cọc và biện pháp hạ cọc vào lòng đất thể hiện tính hiệu quả và người kỹ sư am hiểu ứng xử của cọc khi chịu tải thể hiện tính khoa học. Một số loại cọc đã và đang được sử dụng trên khắp thế ĐIỚI: e Coc g6 © Coc bê tông cốt thép đúc sẵn ( tiết diện đặc hoặc rỗng) © Coc bê tông dự ứng lực (dang ống) e Coc ống thép ( bit kín mũi cọc hoặc dạng nêm) e Coc thép ( thép hình ) e Coc bé tong cét thép đỗ tại chố( tiết điện tròn hoặc chữ nhật) e Coc bê tông chứa sợi polymer ( FRP), theo [1].
Móng cọc được ứng dụng khá phổ biến cho các tòa nhà cao tầng, xilô, bể chứa va công trình cau cảng. Theo văn phòng phát triển ha tầng Hoa Kỳ, [2]. với hơn 3000 cây cau được xây mới và sữa chữa thì có đến 41% dùng cọc ứng suất trước, 35% dùng cọc đỗ tại chỗ, 23% dùng cọc thép còn lại là các giải pháp khác. Ở Việt Nam, cọc ứng suất trước cũng được dùng khá nhiều : SaiGon Premier Container Terminal, chung cư cao tầng Phú Mỹ, nhà máy nhiệt điện Phú Mỹ, dự án cảng Cát Lái, bệnh viện phụ sản quốc té Đồng Nai, chung cư Thủ Thiêm Star 1, chung cư cao cấp Orchard Garden.
va rat nhiều dự án khác. Chính vì những ưu điểm nỗi bậc và khả năng ứng dụng rộng rãi của cọc ứng suất trước mà có rất nhiều công trình nghiên cứu, hội thảo, báo cáo khoa học về loại cọc này, góp phân phát triển hơn nữa trong tương lai.2 GIỚI THIỆU CHUNG VE COC LY TÂM UNG SUÁT TRƯỚC 1.1 ĐẶC DIEM CAU TẠO 9= € S$ c Hình 1.1 Coc ống ly tâm ứng suất trước a) Hình dáng: A NỊZ SS | ann Aa L bys CHU THICH: L : Chiéu dài cọc D : Đường kính cọc d : Chiều dày thành coc a : Đầu cọc hoặc đầu mối nối b : Mũi cọc hoặc đầu mối nối Hình 1.2 Coc bê tông ưng lực trước PC va PHC Ngoài ra, tiêt diện mặt cat ngang của cọc cũng rat đa dạng : |. Size | Size | _ Size: Core | = Diameter “ > ị Spiral †-.Ÿý_YNn | Prestressing Strand Square Square Octagonai Solid Hollow Solid or Holiow Round 5 turns @ 1” 16 turns @ 3” 16turns @ 3". 5turns @ 1” 4” ¬= ị " 6” pitch TA - - " Hình 1.3 Tiết diện cọc ly tâm ứng suất trước b) Phân loại: Theo tiêu chuẩn 7888 — 2008 [3] gồm có 2 loại : © Coc bê tông ly tâm ứng suất thường (PC) là cọc bê tông ly tâm ứng suất trước được sản xuất bằng phương pháp quay ly tâm, có cấp độ bên chịu nén của bê tông không nhỏ hơn B40.
Coc PC được phân thành 3 cấp A, B, C theo giá trị moment nứt trong bảng 1 của tiêu chuẩn. e Cọc bê tông ly tâm ứng suất cường độ cao (PHC) là cọc bê tông ly tâm ứng suất trước được sản xuất băng phương pháp quay ly tâm, có cấp độ bên chịu nén của bê tông không nhỏ hơn B60. Coc PHC được phân thành 3 cấp A, B, C theo ứng suất hữu hiệu tính toán được nêu trong bảng 1.1: Bang phân loại cọc PC va PHC theo momen uỗn nứt, ứng suất hữu hiệu và khả năng bên cat Đườn Chiều. = kính dàycocthành ngoài d | Cấp tai | Momen uôn nut | Ưng suật | Khanang hữu hiệu bên cat ) cọc (+L (m) gai Dimm) | đam) (kNm) | (N/mm?) | (kN) ` A 24.85 1256 | Iu pm den C 39.0 Ghi chu: - Ung suat hữu hiệu và tải trọng bên cat chỉ áp dụng cho cọc PHC - Chiều dài tối đa của từng loại cọc phụ thuộc vào khả năng của thiết bị sản xuât và thi công c) Kích thước Coc PC va PHC có kích thước quy định như bảng 1 với sai lệch kích thước không vượt quá các gia tri trong bang 1.2 Quy dinh về sai lệch kích thước cọc Sai lệch kích thước theo Đường kính ngoài oe Duong kính | Chiéu day thành cọc (mm) Chiéu dai ngoai (mm) (mm) , +5.
Từ 300 đên 600 Không xác định +0.3% -2 , chiéu dai coc +7 Tu 700 dén 1200 Ạ -1 Hiện nay công ty Phan Vũ là một don vi có kinh nghiệm trong việc sản suất cọc ly tâm ứng suất trước, có thé tham khảo bang thông số cọc như sau: Bang1.3 Tong hợp kích thước cọc từ công ty Phan Vii D d |] L [ q Mean Mut Mạ, KQ 60 | 18 | 113 6.2 UU VA NHƯỢC DIEM a) Uu diém Mac bê tông cao từ 50MPa đến 100Mpa. Khả năng kháng uốn đều các phương, rat hữu dụng cho loại móng cọc dai cao. Giảm khả năng nứt của sản phẩm do sử dụng thép ứng suất trước cường độ cao. Có thé được sản xuất trên dây chuyển công nghiệp nên dễ dàng kiểm soát chất lượng cọc.
Tiết kiệm được khối lượng bê tông và thép hơn. Vận chuyển coc được thực hiện dé dang hơn. Sử dụng được cao nhất khả năng chiu lực của vật liệu. Hau như có thé áp dụng được với các trường hợp dia chất phức tạp.
Khả năng chống ăn mòn trong điều kiện địa chất có tính xâm thực cao. Do tác dụng của ứng suất trước nên chiều dài của cọc có thể dài hơn các cọc thông thường nên giảm mối nối, giảm giá thành, tiến độ thi công nhanh. b) Nhược điểm Do str dụng bê tông và cốt thép cường độ cao nên chi phí về vật liệu sẽ tốn hơn cọc thường cùng tiết diện. Do lớp bê tông mỏng nên khi hạ cọc vào đất cọc dé bị nứt, tudi thọ ngắn do nước thấm vào làm ri thép.
Phải sử dụng thiết bị chuyên dùng để thi công đóng hoặc ép cọc. Vi cọc dai nên khó vận chuyên hon cọc ngăn. - 9- - Chi phí dau tư dây chuyên sản xuất, lắp đặt thiết bị lớn. - Doan cọc đài nên dễ thừa, gây lãng phí.
- Quy trình liên kết cọc vào đài khó khăn hơn cọc thường.3 PHAM VI UNG DỤNG Cọc ứng suất trước có khá nhiều ưu điểm nên rất thông dụng trong các lĩnh vực như: - Công trình cầu đường, cảng biển đối với cọc có đường kính lớn như D1000, D1200. - Công xây dựng dân dụng và công nghiệp đối với các cọc có đường kính nhỏ hoặc lớn. - Ngoài ra, do cọc chịu tải trọng ngang tốt nên thường dùng cho các công trình tường chan sóng, dat. - 10 - NHÀ MAY THÉP PHO MỸ q 'S “Ae hill ` ee a oe o ‘of - - Hình 1.
