Móng bè cọc bê tông

Móng bè cọc hay còn được gọi là móng bè trên nền cọc. Móng bè cọc có rất nhiều ưu điểm so với các loại móng khác, như khi chịu lực tải trọng lớn, độ cứng lớn, không gian tự do thông thoáng thuận lợi cho việc bố trí tầng hầm, liên kết giữa bè và kết cấu chịu lực bên trên như vách, cột có độ cứng lớn phù hợp sơ đồ làm việc của công trình.

mong be coc be tong Móng bè cọc bê tông

Các công trình cao tầng của nước ngoài thường sử dụng giải pháp móng bè cọc. Chủ yếu là móng bè trên cọc nhồi và cọc barrette. Chiều cao bè móng thường > 2m. Ngày nay móng bè – cọc đã trở nên thông dụng và phổ biến và được úng dụng nhiều trong các công trình dân dụng và công nghiệp ở Việt Nam.

Cách bố trí cọc trong đài thường theo nguyên tắc trọng tâm nhóm cọc trùng hoặc gần với trọng tâm tải trọng công trình. Giải pháp này có ưu điểm là tải trọng xuống cọc được phân bố hợp lí hơn; tính làm việc tổng thể của nhóm cọc tốt hơn. Áp dụng vào tình hình Việt nam, liệu có thể không; khi mà phương án đài móng đơn kết hợp với giằng móng vẫn được hầu hết các đơn vị thiết kế ưa dùng cho các công trình qui mô đến 30 tầng.

Khi đài cứng thì các cọc ở biên sẽ chịu tải lớn hơn hoặc nhỏ hơn cọc ở giữa tùy theo trường hợp tải trọng. Khoảng cách cọc nên gia tăng > 3d, giảm bớt hiệu ứng nhóm cọc. Nếu đạt 6d thì coi như không có hiệu ứng nhóm. Khí đó sức chịu tải 1 cọc đơn lẻ coi là đồng nhất với sức chịu tải của từng cọc trong nhóm cọc.

Sở dĩ phải làm móng bè cọc vì trường hợp đất yếu rất dày, bố trí cọc theo đài đơn hay băng cọc không đủ. Cần phải bố trí cọc trên toàn bộ diện tích xây dựng mới mang đủ tải trọng của công trình. Hơn nữa bè cọc sẽ làm tăng tính cứng tổng thể của nền móng bù đắp lại sự yếu kém của nền đất.

Còn về việc chiều dày của bè móng, cơ bản vẫn theo nguyên tắc chống cắt và chọc thủng của bè bê tông cốt thép. Một ví dụ về khách sạn Duyệt Thiên Tân (Hồng Kông) mặt bằng 76x26m; cao 71.8m (20 tầng) ; kết cấu khung-vách. Cọc bê tông cốt thép đúc sẵn 35x35x21m hạ tới độ sâu 26m tầng sét mịn. sức chịu tải cọc đơn là 88 Tấn. Cọc được bố trí khắp nhà. Bè móng dày 2.0m. Độ lún tính toán là 8.8cm, chênh lún lớn nhất 3cm

Cấu tạo móng bè-cọc

Móng bè-cọc cấu tạo gồm hai phần: bè và các cọc.

Bè hay đài cọc có nhiệm vụ liên kết và phân phối tải trọng từ chân kết cấu cho các cọc, đồng thời truyền một phần tải trọng xuống đất nền tại vị trí tiếp xúc giữa đáy bè và đất nền. Bè có thể làm dạng bản phẳng hoặc bản dầm nhằm tăng độ cứng chống uốn. Chiều dày tối thiểu của bè được xác định theo điều kiện bè bị chọc thủng do lực tập trung tại chân cột, chân vách, hay do phản lực cọc. Để điều chỉnh lún không đều có thể làm bè với chiều dày thay đổi.

Các cọc làm nhiệm vụ truyền tải trọng xuống nền đất dưới chân cọc thông qua sức kháng mũi và vào nền đất xung quanh cọc thông qua sức kháng bên. Có thể bố trí cọc trong đài thành nhóm hay riêng rẽ, bố trí theo đường lối hay bố trí bất kỳ tuỳ thuộc vào mục đích của người thiết kế, nhằm điều chỉnh lún không đều, giảm áp lực lên nền ở đáy bè hay giảm nội lực trong bè…

Các quan điểm thiết kế

Tại nước ta, trong thực hành thiết kế móng bè cọc, thường quan niệm toàn bộ tải trọng công trình do các cọc tiếp nhận. Đóng góp của đài cọc thường bị bỏ qua, kể cả khi đáy đài tiếp xúc với đất nền. Đây là quan điểm thiết kế rất thiên về an toàn, vì thực tế đài có truyền một phần tải trọng xuống đất nền.

Quan điểm trên có thể áp dụng khi thiết kế những nhóm cọc nhỏ, có kích thước đáy đài không đáng kể so với chiều dài cọc. Vì khi ấy vùng ứng suất tăng thêm trong nền do áp lực đáy đài gây ra nhỏ, ít ảnh hưởng đến sự làm việc của các cọc.

Tuy nhiên, nếu bỏ qua sự làm việc của bè khi thiết kế móng bè-cọc (có kích thước đáy đài đáng kể so với chiều dài cọc) sẽ dẫn đến sự mô tả không đúng sự phân phối tải trọng lên các cọc và độ lún của móng.

Thiết kế móng bè-cọc có kể đến sự làm việc của bè, theo Poulos (2001) có ba quan điểm khác nhau:

Quan điểm thiết kế thứ nhất: ở tải trọng làm việc cọc chỉ chịu tải trọng từ 35 đến 50% sức chịu tải cực hạn (hệ số an toàn sức chịu tải bằng 2 đến 3), quan hệ tải trọng-độ lún của cọc vẫn là tuyến tính. Gần như toàn bộ tải trọng tác dụng lên móng do cọc tiếp nhận. Bè chỉ tiếp nhận phần tải trọng rất nhỏ, phân phối lên nền đất ở đáy bè.

Quan điểm thiết kế thứ hai: Trong quan điểm thiết kế này, bè được thiết kế tiếp nhận một phần đáng kể tải trọng lên móng, phần còn lại do các cọc chịu. ở tải trọng làm việc sức chịu tải của cọc được huy động từ 70 đến 100% (hệ số an toàn sức chịu tải bằng 1 đến 1,5), quan hệ tải trọng-độ lún của của cọc là quan hệ phi tuyến do cọc có chuyển dịch tương đối so với đất nền. Số lượng cọc được bố trí đủ nhằm giảm áp lực tiếp xúc thực giữa bè và đất nền xuống nhỏ hơn áp lực tiền cố kết của đất. Cọc được sử dụng với mục đích làm giảm độ lún trung bình của bè.

Quan điểm thiết kế thứ ba: Bè được thiết kế để chịu phần lớn tải trọng lên móng. Các cọc chỉ tiếp nhận một phần nhỏ của tổng tải trọng, được bố trí hợp lý với mục đích chính là giảm độ lún lệch (chứ không phải độ lún trung bình như ở quan điểm thiết kế thứ hai).
Móng bè

Móng bè (còn gọi là móng toàn diện). Móng bè là một loại móng nông, được dùng chủ yếu ở nơi có nền đất yếu, sức kháng nén yếu dù không hay có nước hoặc do yêu cầu cấu tạo của công trình như: dưới toàn bộ nhà có tầng hầm, kho, bể vệ sinh, bồn chứa nước, hồ bơi, nhà cao tầng có kết cấu chịu lực nhậy lún lệch lún không đều. Móng bè được cấu tạo bằng các vật liệu chủ yếu là bê tông và bê tông cốt thép theo các hình thức sau:

1. Bản phẳng (móng trên nền phủ)

Thông thường chiều dày của bản được chọn e = (1/6)l với khoảng cách giữa các cột l < 9m và tải trọng khoảng 1.000 tấn/cột.

2. Bản vòm ngược

Sử dụng khi có yêu cầu về độ chịu uốn lớn. Đối với các công trình không lớn, bản vòm có thể cấu tạo bằng gạch đá xây, bê tông với e = (0,03 l + 0,30)m và độ võng của vòm f = 1/7 l ~ 1/10 l.

3. Kiểu có sườn

Chiều dày của bản được chọn e = (1/8)l ~ (1/10)l với khoảng cách giữa cột l > 9m. Hình thức cấu tạo theo 2 cách:

a) Sườn nằm dưới có tiết diện hình thang (khả năng chống trượt gia tăng).

b) Sườn nằm trên bản.

4. Kiểu hộp

Loại móng bè có khả năng phân bố đều lên nền đất những lực tập trung tác động lên nó, có độ cứng lớn nhất và trọng lượng nhẹ. Tuy nhiên, có nhược điểm là phải dùng nhiều thép và thi công phức tạp. Giải pháp móng áp dụng cho nhà nhiều tầng, nhà cao tầng có kết cấu khung chịu lực nhậy lún không đều (lún lệch).

Móng băng trên nền cọc

“Móng băng trên nền cọc” nghĩa là phần móng băng là đài cọc.

Một số lý do sử dụng móng băng trên nền cọc

Tải trọng tác dụng lên nền là lớn dẫn đến số cọc đưa ra là lớn dẫn tới bố trí đài cọc đơn không đủ.

Các đài đơn gần nhau quá, cũng nên gộp lại thành băng

Các nguyên nhân khác ví dụ như bắt buộc bố trí cọc thành hàng mới tiện cho biện pháp thi công.

Sự làm việc

Chức năng của “móng băng” lúc này là đảm bảo để truyền tải trong công trình xuống đều cho các cọc bên dưới (trong trường hợp tâm của tổng tải trọng bên trên trùng với tâm trọng lực của móng băng) vì vậy điều đầu tiên phải quan tâm đến móng băng là độ cứng lớn , theo như lý thuyết độ cứng của móng phải là vô cùng sao cho dưới tác dụng của tải trọng bên trên tất cả các điểm trong toàn bộ móng băng phải dịch chuyển như nhau để đảm bảo cho tải trọng truyền xuốn từng cọc là như nhau. Trong trường hợp có moment thì xuất hiện thêm một góc xoay ở tâm trọng lực của móng. Việc tìm độ cứng của móng băng như thế nào là đủ để đảm bảo chức năng đã nêu trên chưa thấy đề cập. (Quan niệm độ cứng của móng băng hay bè đã được đề cập trong một số tài liệu).

Việc thiết kế phần “đài – móng băng” này (đi tìm độ cứng sao cho thoả mãn điều kiện nêu trên) có thể thực hiện bằng sự trợ giúp của các phần mềm sẵn có trong đó các cọc được thay bằng các lò so.

Quá trình tính toán là quá trình “thay đổi độ cứng” (chiều dày) của móng sao cho tải trọng tác dụng xuống từng cọc là tương đương nhau (trong trường hợp không có lệch tâm (moment)), còn trong trường hợp có moment tải trọng tác dụng xuống từng cọc sẽ tương ứng với kết quả xác định tải trọng cọc trong các bài toán thông thuowngf có moment.

Nội lực của móng tương ứng với chiều dày tìm được ) sẽ được dùng để tính toán cấu tạo, kết hợp với những yêu cầu cấu tạo khác của kết cấu móng.

Các phương pháp tính toán

Phương pháp tính tay: kiểm tra điều kiện chống chọc thủng, khả năng chịu uốn.

Phương pháp tính máy: mô hình toàn bộ kết cấu công trình bên trên và bè móng bằng chương trình SAP2000 hay ETABS hay SAFE. Băng móng mô hình bằng SHELL (thick plate); cọc bằng các gối spring (phải giả thiết độ lún của cọc hay hệ số độ cứng của gối lò xo k). Thường thì có thể mô hình hóa cọc chỉ chịu lực ngang và lực đứng, bỏ qua độ cứng chịu mômen.

Cách này hơi tốn công nhưng kết quả của nó cho ta thấy được mỗi cọc trong băng chịu bao nhiêu lực và tình hình phân bố ứng suất trong băng ra sao. Cách làm này có thể áp dụng cho cả móng đài đơn, đài bè.

Cùng Danh Mục

Liên Quan Khác

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>