›
›

Bài giảng Tiêu chuẩn thiết kế cầu - Phần 10: Nền móng

doc 86 trang hoanguyen 3810
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Tiêu chuẩn thiết kế cầu - Phần 10: Nền móng", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • docbai_giang_tieu_chuan_thiet_ke_cau_phan_10_nen_mong.doc

Nội dung text: Bài giảng Tiêu chuẩn thiết kế cầu - Phần 10: Nền móng

  1. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 1 Phần 10 - Nền móng 10.1. Phạm vi Các quy định của phần này cần áp dụng để thiết kế móng mở rộng, móng cọc đóng và móng cọc khoan nhồi. Cơ sở mang tính xác suất của Tiêu chuẩn thiết kế này, các tổ hợp tải trọng, hệ số tải trọng, sức kháng, hệ số sức kháng và độ tin cậy thống kê phải được xem xét khi lựa chọn phương pháp tính sức kháng khác với phương pháp được đề cập ở đây. Các phương pháp khác, đặc biệt khi được công nhận mang tính địa phương và được xem là thích hợp cho các điều kiện địa phương, có thể được sử dụng nếu như bản chất thống kê của các hệ số được cho ở trên được xem xét thông qua việc sử dụng nhất quán lý thuyết độ tin cậy, và được Chủ đầu tư chấp thuận 10.2. Các định nghĩa Cọc xiên - Cọc đóng có góc nghiêng so với phương thẳng đứng để tạo ra sức kháng cao hơn đối với tải trọng ngang Cọc chống - Cọc chịu tải trọng dọc trục nhờ ma sát hay sức chịu lực ở mũi cọc. Tổ hợp cọc chống và cọc ma sát- Cọc có được khả năng chịu lực từ tổ hợp của cả sức chịu ở mũi cọc và sức kháng bao quanh dọc thân cọc. Đế móng tổ hợp - Móng đỡ hơn một cột Đá chịu lực tốt - Khối đá có các kẽ nứt không rộng quá 3,2 mm. Móng sâu - Móng mà sức chống của nó có được bằng truyền tải trọng tới đất hay đá tại độ sâu nào đó bên dưới kết cấu bằng khả năng chịu lực tại đáy, sự dính bám hay ma sát, hoặc cả hai. Cọc khoan - Một kiểu móng sâu, được chôn toàn bộ hay một phần trong đất và được thi công bằng cách đổ bê tông tươi trong hố khoan trước có hoặc không có cốt thép. Cọc khoan có được khả năng chịu tải từ đất xung quanh và hay từ địa tầng đất hay đá phía dưới mũi cọc. Cọc khoan cũng thường được coi như là các giếng chìm, giếng chìm khoan, cọc khoan hay trụ khoan. ứng suất hữu hiệu - ứng suất ròng trên toàn bộ các điểm tiếp xúc của các phần tử đất, nói chung được xem như tương đương với tổng ứng suất trừ đi áp lực nước lỗ rỗng. Cọc ma sát - Cọc mà toàn bộ khả năng chịu lực chủ yếu có được từ sức kháng của đất bao quanh dọc thân cọc được chôn trong đất. Móng độc lập - Đỡ đơn lẻ các phần khác nhau của một cấu kiện kết cấu phần dưới; móng này được gọi là móng có đế.
  2. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 2 Chiều dài của móng - Kích thước theo hình chiếu bằng lớn nhất của cấu kiện móng. Tỷ lệ quá cố kết - được định nghĩa là tỷ lệ giữa áp lực tiền cố kết và ứng suất hữu hiệu thẳng đứng hiện tại. Cọc - Một kiểu móng sâu tương đối mảnh được chôn toàn bộ hay một phần trong đất, được thi công bằng đóng, khoan, khoan xoắn, xói thuỷ lực hay các phương pháp khác và nó có được khả năng chịu tải từ đất xung quanh và/ hay từ địa tầng đất hay đá bên dưới mũi cọc. Mố cọc - Mố sử dụng các cọc như là các cấu kiện cột. Mũi cọc - Miếng kim loại gắn vào đầu xuyên của cọc để bảo vệ cọc chống hư hỏng trong quá trình đóng cọc và thuận tiện cho việc xuyên qua lớp vật liệu rất chặt. Thẩm lậu - Sự xói mòn dần đất do thấm nước mà kết quả là tạo ra các mạch mở trong đất, qua đó nước chảy một cách nguy hiểm và không kiểm soát được. Sự lún chìm - Một tính năng làm việc quan sát được trong một số thí nghiệm chất tải cọc, khi mà độ lún của cọc tiếp tục tăng khi không tăng tải trọng. Cọc chống - Cọc mà toàn bộ khả năng chịu lực chủ yếu có được từ lực kháng của vật liệu móng mà trên đó mũi cọc tựa vào. RQD (Rock Quality Designation) – Chỉ tiêu xác định chất lượng đá. Móng nông - Móng có được sức chịu tải bằng cách truyền tải trọng trực tiếp tới lớp đất hay đá tại chiều sâu nông. Mặt trượt - Bề mặt bị mài và thành khe trong sét hoặc đá do chuyển vị cắt theo mặt phẳng. Tổng ứng suất - Tổng áp lực do đất và nước lên bất kỳ hướng nào. Chiều rộng của móng - Kích thước theo hình chiếu bằng nhỏ nhất của cấu kiện móng. 10.3. Các ký hiệu Các đơn vị đo lường kèm theo các diễn giải của mỗi thuật ngữ là các đơn vị gợi ý. Có thể dùng các đơn vị khác phù hợp với diễn giải được xem xét: A = diện tích đế móng hữu hiệu dùng để xác định độ lún đàn hồi của móng chịu tải trọng lệch tâm (mm2) (10.6.2.2.3b) 2 Ap = diện tích của mũi cọc hay chân đế của cọc khoan (mm ) (10.7.3.2) 2 As = diện tích bề mặt của cọc khoan (mm ) (10.7.3.2) asi = chu vi cọc ở điểm đang xét (mm) (10.7.3.4.3c) Au = diện tích bị nhổ của cọc khoan có đế loe (mm) (10.8.3.7.2 ) B = chiều rộng của đế móng (mm); chiều rộng của nhóm cọc (mm) (10.6.3.1.2c) B = chiều rộng hữu hiệu của đế móng (mm) (10.6.3.1.5 ) Cae = hệ số độ lún thứ cấp dự tính theo kết quả thí nghiệm cố kết trong phòng của các mẫu đất nguyên dạng (DiM) (10.6.2.2.3c) Cc = chỉ số nén (DIM) (10.6.2.2.3c)
  3. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 3 Cce = tỷ số nén (DIM) (10.6.2.2.3c) Ccr = chỉ số nén lại (DIM) (10.6.2.2.3c) Co = cường độ chịu nén một trục của đá (MPa ) (10.6.2.3.2 ) CPT = thí nghiệm xuyên côn tĩnh (10.5.6 ) Cre = tỷ số nén lại (DIM) (10.6.2.2.3c) 2 Cv = hệ số cố kết ( mm / NĂM) (10.6.2.2.3c) Cw1Cw2 = các hệ số hiệu chỉnh xét đến hiệu ứng nước ngầm (DIM) (10.6.3.1.2c) c = độ dính của đất ( MPa ); cường độ chịu cắt không thoát nước (MPa) (10.6.3.1.2b) cq, c = hệ số nén lún của đất (DIM) (10.6.3.1.2c) c1 = cường độ chịu cắt không thoát nước của lớp đất trên cùng được miêu tả trong Hình 3 (MPa) (10.6.3.1.2b ) c2 = cường độ chịu cắt của lớp đất dưới (MPa) (10.6.3.1.2b) c = ứng suất hữu hiệu đã được chiết giảm, độ dính của đất khi chịu cắt thủng (MPa) (10.6.3.1.2b ) D = chiều rộng hoặc đường kính cọc (mm); đường kính cọc khoan (mm) (10.7.3.4.2a) (10.8.3.3.2 ) D = chiều sâu hữu hiệu của nhóm cọc (mm) (10.7.2.3.3) Db = chiều sâu chôn cọc trong tầng chịu lực (mm) (10.7.2.1 ) Df = chiều sâu chôn móng tính từ mặt đất đến đáy móng (mm) (10.6.3.1.2b) Di = chiều rộng hay đường kính cọc ở điểm đang xem xét (mm) (10.7.3.4.3c) Dp = đường kính mũi cọc khoan (mm); đường kính phần loe (mm) (10.8.3.3.2 ) (10.8.3.7.2 ) dq = hệ số chiều sâu (DiM) (10.6.3.1.2c) Ds = đường kính của hố khi cọc hoặc cọc khoan được chôn trong đá (mm) (10.7.3.5) Dw = chiều sâu đến mặt nước tính từ mặt đất (mm) (10.6.3.1.2c) d = hệ số chiều sâu để ước tính khả năng của cọc trong đá (10.7.3.5 ) Em = mô đun ước tính của khối đá (MPa) (C10.6.2.2.3d ) Eo = mô đun đàn hồi của đá nguyên khối (MPa) (10.6.2.2.3d ) Ep = mô đun đàn hồi của cọc(MPa) (10.7.4.2 ) Es = mô đun đàn hồi của đất (MPa) (10.7.4.2 ) Er = mô đun đàn hồi của đá tại hiện trường (MPa) (10.8.3.5 ) eB = độ lệch tâm của tải trọng song song với chiều rộng của đế móng (mm) (10.6.3.1.5 ) eL = độ lệch tâm của tải trọng song song với chiều dài của đế móng (mm) (10.6.3.1.5 ) eo = hệ số rỗng ứng với ứng suất hữu hiệu thẳng đứng ban đầu (DIM) (10.6.2.2.3c) Fr = hệ số giảm sức kháng mũi cọc của cọc khoan đường kính lớn (DIM) (10.8.3.3.2 ) f c = cường độ chịu nén 28 ngày của bê tông (MPa) (10.6.2.3.2 ) fs = ma sát ống đo từ thí nghiệm xuyên hình nón (MPa) (10.7.3.4.3a ) fsi = sức kháng ma sát ống đơn vị cục bộ từ CPT tại điểm đang xét (MPa) (10.7.3.4.3c) g = gia tốc trọng trường ( m/s2) H = thành phần ngang của tải trọng xiên (N); khoảng cách từ các mũi cọc đến đỉnh của địa tầng thấp nhất (mm) (10.6.3.1.3b) Hc = chiều cao của lớp đất chịu nén (mm) (10.6.2.2.3c) HD = chiều cao của đường thoát nước dài nhất trong lớp đất chịu nén (mm) (10.6.2.2.3c) Hs = chiều cao của khối đất dốc (mm); chiều sâu chôn của cọc hoặc cọc khoan ngàm trong đá (mm) (10.6.3.1.2b) (10.7.3.5 )
  4. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 4 HS2 = khoảng cách từ đáy móng đến đỉnh của lớp đất thứ hai (mm) (10.6.3.1.2b) hi = khoảng chiều dài ở điểm đang xét (mm) (10.7.3.4.3c) I = hệ số ảnh hưởng đến độ chôn hữu hiệu của nhóm cọc (DIM) (10.7.2.3.3) I = hệ số ảnh hưởng tính đến độ cứng và kích thước của đế móng (DIM ); mô men quán tính của cọc ( mm4) (10.6.2.2.3d ) (10.7.4.2 ) iq, i = hệ số xét độ nghiêng tải trọng (DiM) (10.6.3.1.2c) K = hệ số truyền tải trọng (DIM) (10.8.3.4.2 ) Kc = hệ số hiệu chỉnh xét ma sát thành ống lót trong đất sét (DIM) (10.7.3.4.3c) Ks = hệ số hiệu chỉnh xét ma sát thành ống lót trong cát (DIM) (10.7.3.4.3c) Ksp = hệ số khả năng chịu tải không thứ nguyên (DIM) (10.7.3.6 ) K = hệ số khả năng chịu tải kinh nghiệm theo Hình 10.6.3.1.3d-1 (DIM) (10.6.3.1.3d ) L = chiều dài móng (mm) (10.6.3.1.5 ) L = chiều dài đế móng hữu hiệu (mm) (10.6.3.1.5) Lf = chiều sâu đến điểm đo ma sát thành ống lót (mm) (10.7.3.4.3c) Li = chiều sâu tính đến giữa của khoảng cách điểm đang xét (mm) (10.7.3.4.3c) N = thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) số đếm búa đập (búa/300 mm) (10.7.2.3.3) N = số đếm búa đập SPT trung bình (chưa hiệu chỉnh ) dọc theo chân cọc (búa/ 300 mm) (10.7.3.4.2b ) Nc = hệ số khả năng chịu tải (DIM) (10.6.3.1.2b ) Nq, N = các hệ số khả năng chịu tải (DIM) (10.6.3.1.2c) Ncm, Nqm = các hệ số khả năng chịu tải đã sửa đổi (DIM) (10.6.3.1.2b) Ncm, Nqm ,Nm = các hệ số khả năng chịu tải đã sửa đổi (DIM) (10.6.3.1.2b) Ncorr = số đếm búa SPT đã được hiệu chỉnh ( búa/ 300mm (10.7.2.3.3) N corr = giá trị trung bình số đếm búa SPT đã hiệu chỉnh ( búa/ 300mm) (10.6.3.1.3b) Nm = hệ số khả năng chịu tải (DIM) (10.6.3.1.2b ) Nms = thông số của đá (DIM) (10.6.2.3.2 ) Nu = hệ số dính bám khi bị nhổ tính cho đế loe (DIM) (10.8.3.7.2 ) Nm = hệ số khả năng chịu tải đã sửa đổi (DIM) (10.6.3.1.2c) N1 = sức kháng SPT đã hiệu chỉnh theo độ sâu ( búa/ 300 mm); số các khoảng chia giữa mặt đất và một điểm dướimặt đất 8D (10.6.2.2.3b-1) (10.7.3.4.3c) N2 = số các khoảng chia giữa điểm dướimặt đất 8D và mũi cọc (10.7.3.4.3c) nh = tốc độ tăng mô đun của đất theo độ sâu ( MPa/ mm) (10.7.4.2 ) PL = áp lực giới hạn thu được từ kết quả thí nghiệm nén hông (MPa) (10.6.3.1.3d ) po = tổng áp lực nằm ngang ở độ sâu đặt dụng cụ thí nghiệm nén hông (MPa) (10.6.3.1.3d ) Qep = sức kháng bị động của đất có sẵn trong suốt tuổi thọ thiết kế của kết cấu (N) (10.6.3.3) Qg = sức kháng danh định của nhóm cọc ( N) (10.7.3.10.1 ) QL = sức kháng ngang ( bên ) danh định của cọc đơn ( N) (10.7.3.11) QLg = sức kháng bên danh định của nhóm cọc ( N) (10.7.3.11 ) Qn = sức kháng danh định( N) (10.6.3.3) Qp = tải trọng danh định do mũi cọc chịu (N) (10.7.3.2 ) QR = sức kháng tính toán (N) (10.6.3.3)
  5. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 5 QS = tải trọng danh định do thân cọc chịu (N) (10.7.3.2 ) QSbell = sức kháng nhổ danh định của cọc khoan có mở chân loe (N) (10.8.3.7.2) Qug = sức kháng nhổ danh định của một nhóm cọc (N) (10.7.3.7.3) Quet = tổng sức kháng chịu tải danh định (N) (10.7.3.2 ) Qr = sức kháng cắt tối đa giữa móng và đất (N) (10.5.5) q = áp lực móng tĩnh tác dụng tại 2Db/3 ( MPa) (10.7.2.3.3) qc = sức kháng chuỳ hình nón tĩnh (MPa); Sức kháng chuỳ hình nón tĩnh trung bình trên chiều sâu B dướiđế móng tương đương (MPa) (10.6.3.1.3c) (10.7.2.3.3) qc1 = sức kháng xuyên của chuỳ hình nón tĩnh trung bình tối thiểu trên chiều sâu yD dưới mũi cọc (MPa) (10.7.3.4.3b) qc2 = sức kháng xuyên của chuỳ hình nón tĩnh trung bình tối thiểu trên khoảng cách 8D bên trên mũi cọc (MPa) (10.7.3.4.3b) q  = sức kháng đầu cọc giới hạn (MPa) (10.7.3.4.2a) qn = sức kháng đỡ danh định (MPa) (10.6.3.1.1) qo = ứng suất thẳng đứng ở đế của diện tích chịu tải (MPa) (10.6.2.2.5b) qp = sức kháng đơn vị đầu cọc danh định (MPa) (10.7.3.2) qR = sức kháng đỡ tính toán (MPa) (10.6.3.1.1) qs = sức kháng cắt đơn vị (MPa); sức kháng ma sát đơn vị danh định (10.6.3.3) (10.7.3.2) qsbell = sức kháng nhổ đơn vị danh định của cọc khoan chân loe (MPa)(10.8.3.7.2) qu = cường độ nén một trục trung bình của lõi đá (MPa) (10.7.3.5) qutt = sức kháng đỡ danh định (MPa) (10.6.3.1.1) q1 = khả năng chịu tải cực hạn của đế móng do lớp đất trên chịu trong hệ thống nền có hai lớp, giả thiết lớp trên dày vô hạn (MPa) (10.6.3.1.2a ) q2 = khả năng chịu tải cực hạn của đế móng ảo có cùng kích thước và hình dạng như móng thực, nhưng tựa lên mặt của lớp thứ hai (dưới) trong hệ thống nền hai lớp đất (MPa) (10.6.3.1.2a ) Ri = hệ số chiết giảm tính toán đối với tác động nghiêng của tải trọng (DIM) (10.6.3.1.3b ) r = bán kính móng tròn hay B/2 móng vuông (mm) (10.6.2.2.3d) ro = tổng áp lực thẳng đứng ban đầu tại cao độ móng (MPa) (10.6.3.1.3d ) Sc = độ lún cố kết (mm) (10.6.2.2.3a ) Se = độ lún đàn hồi (mm) (10.6.2.2.3a ) SPT = thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (10.5.4. ) Ss = độ lún thứ cấp (mm) (10.6.2.2.3a) Su = cường độ kháng cắt không thoát nước (10.6.3.1.2b) Su = cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình dọc theo thân cọc (MPa) (10.7.3.7.3) sc, sq, s = các hệ số hình dạng (DIM) (10.6.3.1.2b) (10.6.3.1.2c) sd = khoảng cách của các điểm gián đoạn (mm) (10.7.3.5) T = hệ số thời gian (DIM) (10.6.2.2.3c) t = thời gian ứng với số phần trăm cho trước của độ lún cố kết một chiều (năm) (10.6.2.2.3c) td = chiều rộng của các điểm gián đoạn (mm) (10.7.3.5) t1, t2 = khoảng thời gian tuỳ chọn để xác định để xác định Ss (NĂM) (10.6.2.2.3c) V = thành phần thẳng đứng của các tải trọng nghiêng (N) (10.6.3.1.3b ) Wg = trọng lượng của khối đất, các cọc và bệ cọc (N) , (10.7.3.7.3) X = chiều rộng của nhóm cọc (mm) (10.7.2.3.3) Y = chiều dài của nhóm cọc (mm) (10.7.3.7.3) Z = tổng chiều dài của cọc chôn trong đất (mm) (10.7.3.4.3c)
  6. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 6 z = độ sâu phía dưới mặt đất (mm) (10.8.3.4.2) = hệ số bám dính áp dụng cho Su (10.7.3.3.2a) E = hệ số chiết giảm (DIM) (10.6.2.2.3d)  = hệ số quan hệ ứng suất hữu hiệu thẳng đứng và ma sát đơn vị bề mặt của một cọc đóng hay cọc khoan nhồi (10.7.3.3.2b ) m = chỉ số cắt thủng (DIM) (10.6.3.1.2b) 2 = hệ số tính toán hình dạng và độ cứng của móng  = dung trọng của đất (kg/ cm3) (10.6.3.10.2b)  = góc kháng cắt giữa đất và cọc (Độ) (10.6.3.3)  = hệ số hữu hiệu của cọc và nhóm cọc khoan (DIM) (10.7.3.10.2 )  = hệ số kinh nghiệm quan hệ áp lực đất bị động ngang và ma sát bề mặt đơn vị của một cọc (10.7.3.3.2c ) c = hệ số chiết giảm đối với lún cố kết xét đến hiệu ứng ba chiều (DIM) (10.6.2.2.3c) = độ lún của nhóm cọc (mm) (10.7.2.3.3)  f = ứng suất thẳng đứng hữu hiệu cuối cùng trong đất ở khoảng độ sâu dưới đế móng (MPa) (10.6.2.2.3c)  o = ứng suất thẳng đứng hữu hiệu ban đầu trong đất ở khoảng độ sâu dưới đế móng (MPa) (10.6.2.2.3c)  p = ứng suất thẳng đứng hữu hiệu có sẵn lớn nhất trong đất ở khoảng độ sâu dưới đế móng (MPa) (10.6.2.2.3c)  pc = ứng suất thẳng đứng hữu hiệu hiện tại trong đất không bao gồm ứng suất bổ sung thêm do tải trọng đế móng (MPa) (10.6.2.2.3c) = hệ số sức kháng (10.5.5 ) ep = hệ số sức kháng đối với áp lực bị động (10.6.3.3) f = góc nội ma sát của đất (Độ) (10.6.3.3) g = hệ số sức kháng đối với khả năng chịu lực của nhóm cọc xem như là một khối bao gồm các cọc và đất giữa các cọc (10.7.3.11 ) L = hệ số sức kháng của nhóm cọc đối với tải trọng ngang (DIM) (10.7.3.11) q = hệ số sức kháng đối với khả năng chịu tải của một cọc dùng cho các phương pháp không có sự phân biệt giữa tổng sức kháng và sức kháng thành phần ở mũi cọc và trên thân cọc (10.7.3.2 ) qs = hệ số sức kháng đối với khả năng chịu của thân cọc dùng cho các phương pháp phân chia sức kháng của cọc thành sức kháng mũi cọc và thân cọc (10.7.3.2 ) qp = hệ số sức kháng đối với khả năng chịu của mũi cọc dùng cho các phương pháp phân chia sức kháng của cọc thành sức kháng mũi cọc và thân cọc (10.7.3.2 ) T = hệ số sức kháng cắt giữa đất và móng (10.5.5) u = hệ số sức kháng đối với khả năng chịu nhổ của một cọc đơn (10.7.3.7.2) ug = hệ số sức kháng đối với khả năng chịu nhổ của nhóm cọc (10.7.3.7.3) 1 = Góc nội ma sát hữu hiệu của lớp đất trên cùng (Độ) (10.6.3.1.2c) * = Góc ma sát của đất ứng với ứng suất hữu hiệu đã được chiết giảm đối với cắt xuyên (Độ)(10.6.3.1.2a ) 10.4. xác định tính chất của đất
  7. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 7 10.4.1 Nghiên cứu thăm dò dưới đất Nghiên cứu thăm dò dưới đất phải được tiến hành cho mỗi bộ phận của kết cấu phần dưới để cung cấp các thông tin cần thiết cho thiết kế và thi công các móng. Quy mô thăm dò phải dựa vào các điều kiện dưới mặt đất, loại kết cấu, và các yêu cầu của công trình. Chương trình thăm dò phải đủ rộng để phát hiện bản chất và các dạng trầm tích đất và/hoặc các thành tạo đá gặp phải, các tính chất công trình của đất và/ hoặc đá, khả năng hoá lỏng và điều kiện nước ngầm. Các lỗ khoan phải được tiến hành tại các vị trí trụ và mố, phải đủ số lượng và chiều sâu để thiết lập được trắc dọc các địa tầng theo chiều dọc và ngang một cách đáng tin cậy. Các mẫu vật liệu gặp trong quá trình khoan phải được lấy và bảo quản để tham khảo và/hoặc thí nghiệm sau này. Nhật ký khoan phải đủ chi tiết để xác định rõ các địa tầng, kết quả SPT, nước ngầm, hoạt động của nước giếng phun, nếu có, và các vị trí lấy mẫu. Phải chú ý đặc biệt đến việc phát hiện vỉa đất mềm yếu, hẹp có thể nằm ở biên giới các địa tầng. Nếu Chủ đầu tư yêu cầu, các lỗ khoan và các hố thí nghiệm SPT phải được nút lại để ngăn ngừa nhiễm bẩn nguồn nước ngầm . Nghiên cứu thăm dò phải được tiến hành đến lớp vật liệu tốt có khả năng chịu tải thích hợp hoặc chiều sâu tại đó các ứng suất phụ thêm do tải trọng đế móng ứơc tính nhỏ hơn 10% của ứng suất đất tầng phủ hữu hiệu hiện tại, chọn giá trị nào lớn hơn. Nếu gặp đá gốc ở độ nông, lỗ khoan cần xuyên vào đá gốc tối thiểu 3000 mm hoặc tới độ sâu đặt móng, lấy giá trị nào lớn hơn. Thí nghiệm trong phòng hoặc ngoài hiện trường phải được tiến hành để xác định cường độ, biến dạng và các đặc tính chảy của đất và/hoặc đá và tính thích hợp của chúng cho dạng móng đã được lựa chọn. 10.4.2. Các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm 10.4.2.1. Tổng quát Các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm phải được tiến hành tương ứng với các Tiêu chuẩn AASHTO hoặc ASTM hoặc các Tiêu chuẩn do Chủ đầu tư cung cấp và có thể bao gồm các thí nghiệm sau đây cho đất và đá. Các thí nghiệm đất trong phòng thí nghiệm có thể bao gồm: 10.4.2.2. Các thí nghiệm đất Hàm lượng nước- ASTM D4643 Trọng lượng riêng, -AASHTO T100(ASTM D422) Phân bố thành phần hạt - AASHTO T88 (ASTM D4318) Giới hạn dẻo và chảy - AASHTO T90 (ASTM D4318) Cắt trực tiếp - AASHTO T238(ASTM D3080) Nén nở hông - AASHTO T208 (ASTM D2166) Nén ba trục không cố kết, không thoát nước - ASTM D2850 Nén ba trục cố kết, không thoát nước - AASHTO T297 (ASTM D4767) Nén cố kết - AASHTO T216 (ASTM 2435 hoặc D4186)
  8. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 8 Thấm AASHTO T215 (ASTM D2434) 10.4.2.3. Các thí nghiệm đá Các thí nghiệm đá trong phòng thí nghiệm có thể bao gồm: Xác định các mô đun đàn hồi - ASTM D3148 Nén ba trục -AASHTO T286 (ASTM D2664) Nén nở hông -ASTM D2938 Thí nghiệm cường độ kéo chẻ- ASTM D3967 10.4.3. Các thí nghiệm hiện trường 10.4.3.1. Tổng quát Các thí nghiệm hiện trường phải được tiến hành để có đựơc các thông số về cường độ và biến dạng của đất nền hoặc đá nhằm mục đích thiết kế và/hoặc phân tích. Các thí nghiệm này phải được tiến hành theo đúng các tiêu chuẩn thích hợp được đề xuất bởi ASTM hoặc AASHTO và có thể bao gồm các thí nghiệm đất tại hiện trường và đá tại hiện trường. 10.4.3.2. Các thí nghiệm đất hiện trường Các thí nghiệm hiện trường bao gồm: Xuyên tiêu chuẩn - AASHTO T206 (ASTM D1586) Xuyên côn tĩnh - ASTM D3441 Cắt cánh hiện trường - AASHTO T223 (ASTM D2573) Nén ngang - ASTM D4719 Bàn tải trọng - AASHTO T235 (ASTM D1194) Thí nghiệm thấm - ASTM D4750 10.4.3.3. Các thí nghiệm đá hiện trường Các thí nghiệm hiện trường có thể bao gồm: Thí nghiệm nén 1 trục hiện trường xác định biến dạng và cường độ đá phong hoá - ASTM D4555 Xác định cường độ kháng cắt trực tiếp của đá có các vết nứt ASTM D4554 Mô đun biến dạng của khối đá dùng phương pháp thử tải bằng tấm ép mềm ASTM D4395 Mô đun biến dạng của khối đá dùng thí nghiệm kích hướng tâm ASTM D4506 Mô đun biến dạng của khối đá dùng phương pháp thử tải bằng tấm ép cứng ASTM D4394
  9. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 9 Xác định ứng suất và mô đun biến dạng dùng phương pháp kích phẳng - ASTM D4729 ứng suất trong đá dùng phương pháp phá hoại thủy lực - ASTM D4645 10.5. các trạng thái giới hạn và các hệ số sức kháng 10.5.1. Tổng quát Các trạng thái giới hạn phải được xác định như trong Điều 1.3.2; phần này làm sáng tỏ các vấn đề liên quan đến móng. 10.5.2. Trạng thái giới hạn sử dụng Thiết kế móng theo trạng thái giới hạn sử dụng phải bao gồm: Lún, Chuyển vị ngang, và Sức chịu tải ước tính dùng áp lực chịu tải giả định Xem xét lún phải dựa trên độ tin cậy và tính kinh tế. 10.5.3. Trạng thái giới hạn cường độ Thiết kế móng theo trạng thái giới hạn cường độ phải xét đến: Sức kháng đỡ, loại trừ áp lực chịu tải giả định, Mất tiếp xúc quá nhiều, Trượt tại đáy móng, Mất đỡ ngang, Mất ổn định chung, và Khả năng chịu lực kết cấu. Móng phải được thiết kế về mặt kích thước sao cho sức kháng tính toán không nhỏ hơn tác động của tải trọng tính toán xác định trong Phần 3. 10.5.4. Trạng thái giới hạn đặc biệt Phải thiết kế nền móng theo trạng thái giới hạn đặc biệt theo quy định. 10.5.5. Các hệ số sức kháng Phải lấy các hệ số sức kháng đối với các loại kết cấu nền móng khác nhau theo trạng thái giới hạn cường độ được quy định trong Bảng 1 đến bảng 3, trừ phi có sẵn các giá trị riêng của khu vực.
  10. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 10 Khi đã quy định sử dụng móng cọc, các tài liệu hợp đồng phải quy định yêu cầu kiểm tra mức chịu tải của cọc tại hiện trường. Việc đánh giá tại hiện trường được quy định phải phù hợp với giá trị của V lấy theo Bảng 2. Phải lấy các hệ số sức kháng theo trạng thái giới hạn sử dụng bằng 1,0. Cần xét sự chiết giảm Pn đối với các cọc trong trường hợp dự tính sẽ gặp khó khăn khi đóng cọc. Bảng 10.5.5-1. Các hệ số sức kháng theo trạng thái giới hạn cường độ cho các móng nông Phương pháp / Đất / Điều kiện Hệ số sức kháng Cát - Phương pháp bán thực nghiệm dùng 0,45 số liệu SPT - Phương pháp bán thực nghiệm dùng 0,55 số liệu CPT - Phương pháp hợp lý dùng f ước tính từ số liệu SPT, 0,35 dùng f ước tính từ số liệu CPT 0,45 Khả năng chịu tải và áp lực bị động Sét - Phương pháp bán thực nghiệm dùng 0,50 số liệu CPT - Phương pháp hợp lý dùng sức kháng cắt đo được trong 0,60 phòng thí nghiệm dùng sức kháng cắt đo được trong thí nghiệm cắt cánh hiện trường 0,60 dùng sức kháng cắt ước tính từ số liệu CPT 0,50 Đá - Phương pháp bán thực nghiệm, Carter 0,60 và Kulhawy (1988) Thí nghiệm bàn tải trọng 0,55 Bê tông đúc sẵn đặt trên cát dùng f ước tính từ số liệu SPT 0,90 Trượt dùng f ước tính từ số liệu CPT 0,90 Bê tông đổ tại chỗ trên cát dùng f ước tính từ số liệu SPT 0,80 dùng f ước tính từ số liệu CPT 0,80
  11. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 11 Phương pháp / Đất / Điều kiện Hệ số sức kháng Trượt trên đất sét được khống chế bởi cường độ của đất sét khi lực cắt của đất sét nhỏ hơn 0.5 lần ứng suất pháp, và được khống chế bởi ứng suất pháp khi cường độ kháng cắt của đất sét lớn hơn 0.5 lần ứng suất pháp (xem Hình 1, được phát triển cho trường hợp trong đó có ít nhất 150mm lớp vật liệu hạt đầm chặt dưới đáy móng) Đất sét (Khi sức kháng cắt nhỏ hơn 0.5 lần áp lực pháp tuyến) dùng sức kháng cắt đo được trong phòng thí 0,85 nghiệm dùng sức kháng cắt đo được trong thí nghiệm hiện trường 0,85 dùng sức kháng cắt ước tính từ số liệu CPT 0,80 Đất sét (Khi sức kháng cắt lớn hơn 0.5 lần áp 0,85 lực pháp tuyến) T Đất trên đất 1,0 ep áp lực đất bị động thành phần của sức kháng 0,50 trượt. Đánh giá ổn định tổng thể và sức kháng đối với 0,90 dạng phá hoại sâu của các móng nông đặt trên hoặc gần sườn dốc khi các tính chất của ổn định chung đất hoặc đá và mực nước ngầm dựa trên các thí nghiệm trong phòng hoặc hiện trường.
  12. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 12 Bảng 10.5.5-2 Các hệ số sức kháng theo trạng thái giới hạn cường độ địa kỹ thuật cho các cọc chịu tải trọng dọc trục Phương pháp/Đất/Điều kiện Hệ số sức kháng Ma sát bề mặt: Sét Phương pháp (Tomlinson, 1987) 0,70v Phương pháp  (Esrig & Kirby, 1979 và phương 0,50v pháp Nordlund dùng cho đất dính) Phương pháp  (Vijayvergiya & Focht,1972) 0,55v Sức kháng mũi cọc: sét và đá Khả năng chịu lực Sét (Skempton, 1951) 070v cực hạn của các Đá (Hiệp hội địa kỹ thuật Canada, 1985) 0,50v cọc đơn Ma sát bề mặt và chịu lực mũi cọc: Cát Phương pháp SPT 0,45v Phương pháp CPT 0,55v Phân tích phương trình sóng với sức kháng đóng cọc giả định 0,65v Thí nghiệm tải trọng 0,80v Phá hoại khối Sét 0,65 Phương pháp 0,60 Khả năng chịu lực Phương pháp  0,40 nhổ của các cọc Phương pháp  0,45 đơn Phương pháp SPT 0,35 Phương pháp CPT 0,45 Thí nghiệm tải trọng 0,80 Khả năng chịu lực Cát 0,55 nhổ của nhóm cọc Sét 0,55 Phương pháp kiểm tra việc thi công các cọc và đánh giá khả năng chịu tải Giá trị của V của chúng trong và sau khi đóng cọc vào đất sẽ được quy định trong các hồ sơ thầu. Các cách thức đóng cọc, thí dụ ENR, phương trình thiếu sự đo sóng ứng 0,80 suất trong quá trình đóng cọc. Đồ thị sức chịu tải xác định từ phân tích phương trình sóng khi không đo 0,85 sóng ứng suất trong quá trình đóng cọc. Đo sóng ứng suất cho 2% đến 5% số cọc, dùng phương pháp đơn giản để 0,90 kiểm tra khả năng chịu tải, thí dụ phân tích đóng cọc. Đo sóng ứng suất cho 2% đến 5% số cọc, dùng phương pháp đơn giản để 1,00 kiểm tra khả năng chịu tải, thí dụ phân tích và thử tải trọng tĩnh để kiểm tra khả năng chịu tải. Đo sóng ứng suất cho 2% đến 5% số cọc, dùng phương pháp đơn giản để 1,00 kiểm tra khả năng chịu tải, thí dụ phân tích khi đóng cọc và dùng phân tích CAPWAP để kiểm khả năng chịu tải. Đo sóng ứng suất cho 10% đến 70% số cọc, dùng các phương pháp đơn 1,00 giản để kiểm tra khả năng chịu tải, thí dụ phân tích khi đóng cọc.
  13. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 13 Bảng 10.5.5-3 . Các hệ số sức kháng của các trạng thái giới hạn cường độ địa kỹ thuật trong cọc khoan chịu tải trong dọc trục Phương pháp/Đất/Điều kiện Hệ số sức kháng Sức kháng thành bên Phương pháp 0,65 trong đất sét (Reese & O Neill 1988) Sức kháng tại mũi cọc Tổng ứng suất 0,55 đất sét (Reese & O Neill 1988) Touma & Reese (1974) Sức kháng thành bên Meyerhof (1976) Xem đề cập trong trong cát Quiros & Reese (1977) Điều 10.8.3.4 Reese & Wright (1977) Khả năng chịu lực Reese & O Neill (1988) tới hạn của cọc Touma & Reese (1974) khoan đơn Sức kháng tại mũi cọc Meyrhof (1976) Xem đề cập trong trong cát Quiros & Reese (1977) Điều 10.8.3.4 Reese & Wright (1977) Reese & O Neill (1988) Sức kháng thành bên Carter & Kulhawy (1988) 0,55 trong đá Horvath & Kenney (1979) 0,65 Sức kháng tại mũi cọc Hiệp hội địa kỹ thuật 0,50 trong đá Canada (1985) Phương pháp đo áp lực 0,50 (Hiệp hội địa kỹ thuật Canada, 1985) Sức kháng thành bên Thí nghiệm tải trọng 0,80 và sức kháng mũi cọc Phá hoại khối Sét 0,65 Phương pháp 0,55 Sét (Reese & O Neill) Cọc loe 0,50 (Reese & O Neill) Khả nâng chịu lực Touma & Reese (1974) Xem đề cậptrong nhổ của cọc khoan Cát Meyrhof (1976) Điều 10.8.3.7 đơn Quiros & Reese (1977) Reese & Wright (1977) Reese & O’Neill (1988) Carter & Kulhawy 0,45 Đá Horath & Kenny 0,55 Thí nghiệm tải trọng 0,80 Khả nâng chịu lực Cát 0,55 nhổ của nhóm cọc Đất sét 0,55 10.6. Móng mở rộng 10.6.1. Xem xét tổng quát 10.6.1.1. Tổng quát Các quy định trong Điều này phải được ứng dụng để thiết kế các móng đơn, nơi thích hợp, với các móng liên hợp. Phải chú ý đặc biệt đến các móng trên nền đắp. Các móng phải được thiết kế để giữ sao cho áp lực dưới đế móng càng đồng nhất càng tốt. Sự phân bố áp lực đất phải phù hợp với các tính chất của đất và kết cấu, và với các nguyên lý cơ học đất và đá đã được thiết lập.
  14. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 14 10.6.1.2. Độ sâu Độ sâu của móng phải được xác định phù hợp với tính chất vật liệu móng và khả năng phá hoại. Các móng ở những nơi vượt dòng chảy phải được đặt ở độ sâu dưới độ sâu xói dự kiến lớn nhất như đã trình bày trong Điều 2.6.4.4.1. Phải xem xét đến việc sử dụng vải địa kỹ thuật hay tầng lọc dạng cấp phối hạt để giảm khả năng thẩm lậu trong đá xô bồ hoặc đắp trả sau mố. 10.6.1.3. Neo cố Các móng được đặt trên bề mặt đá cứng, nhẵn và nghiêng mà không được ngàm chặt bằng các vật liệu phủ hoặc vật liệu có sức kháng tốt phải được neo một cách hữu hiệu bằng các biện pháp neo như neo đá, bu lông đá, các chốt, khoá hoặc các biện pháp thích hợp khác. Phải tránh chêm nông các diện tích móng rộng ở những nơi yêu cầu nổ mìn để dọn đá. 10.6.1.4. Nước ngầm Móng phải được thiết kế có tính đến vị trí của mực nước ngầm dự kiến cao nhất. Phải xem xét ảnh hưởng của mực nước ngầm đối với khả năng chịu lực của đất hay đá, và độ lún của kết cấu. Trong trường hợp khi có các lực thấm phải đưa chúng vào các trong các phân tích. 10.6.1.5. Lực nâng Khi móng có khả năng chịu lực nâng, chúng phải được nghiên cứu về cả sức kháng nhổ và cường độ kết cấu của chúng.
  15. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 15 10.6.1.6. Các kết cấu lân cận Trong trường hợp móng được đặt gần kề với các kết cấu hiện có phải nghiên cứu ảnh hưởng của các kết cấu hiện có đến sự làm việc của móng và ảnh hưởng của móng lên các kết cấu hiện có. 10.6.2. Chuyển vị và áp lực chịu tải dưới trạng thái giới hạn sử dụng 10.6.2.1. Tổng quát Phải nghiên cứu chuyển vị của móng về cả độ lún thẳng đứng và chuyển vị ngang tại các trạng thái giới hạn sử dụng. Độ chuyển vị ngang của kết cấu phải được đánh giá khi: Có tải trọng nằm ngang hoặc tải trọng nghiêng, Móng được đặt trên mái dốc nền đắp, Có khả năng tổn thất lực đỡ của móng do bào mòn hay xói, hoặc Tầng chịu lực nghiêng rõ rệt. 10.6.2.2. Các tiêu chuẩn chuyển vị 10.6.2.2.1. Tổng quát Các tiêu chuẩn chuyển vị thẳng đứng và ngang đối với móng phải được phát triển phù hợp với chức năng và loại kết cấu, tuổi thọ phục vụ dự kiến, và các hậu quả của các chuyển vị không cho phép đối với khả năng làm việc của kết cấu. Các tiêu chuẩn chuyển vị chấp nhận được phải được thiết lập bằng các phương pháp thực nghiệm hay phân tích kết cấu, hoặc cả hai. 10.6.2.2.2. Tải trọng Phải xác định độ lún tức thời bằng cách sử dụng các tổ hợp tải trọng sử dụng được trình bày trong Bảng 3.4.1-1. Phải xác định độ lún theo thời gian trong đất dính bằng cách chỉ sử dụng tĩnh tải. Độ lún gây ra bởi tải trọng của nền đắp sau mố cầu phải được nghiên cứu. Trong những vùng có động đất, phải xem xét khả năng lún của móng trên cát do rung gây ra bởi động đất. 10.6.2.2.3. Các phân tích lún
  16. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 16 10.6.2.2.3a. Tổng quát Phải ước tính độ lún của móng bằng cách dùng các phân tích biến dạng dựa trên kết quả thí nghiệm trong phòng thí nghiệm hay thí nghiệm ngoài hiện trường. Các thông số về đất dùng trong các phân tích phải được chọn để phản ánh lịch sử chịu tải của đất, trình tự thi công và ảnh hưởng của phân tầng của đất. Phải xem xét cả tổng lún và lún khác nhau, bao gồm cả các ảnh hưởng của thời gian. Tổng độ lún bao gồm lún dàn hồi, cố kết, và các thành phần lún thứ cấp có thể lấy bằng: St= Se + Sc + Ss (10.6.2.2.3a-1) trong đó: Se = độ lún đàn hồi (mm) Sc = độ lún cố kết (mm) Ss = độ lún thứ cấp (mm) Các yếu tố khác ảnh hưởng đến độ lún, chẳng hạn tải trọng của nền đắp và tải trọng ngang hay lệch tâm và đối với các móng trên đất dạng hạt, tải trọng rung động do các hoạt tải động hay tải trọng động đất cũng cần được xem xét khi thích hợp. Sự phân bố của ứng suất thẳng đứng bên dưới các móng tròn (hay vuông) và móng chữ nhật dài, nghĩa là khi L > 5B có thể ước tính theo Hình 1. Hình 10.6.2.2.3a-1- Các đường đẳng ứng suất thẳng đứng theo BOUSSINES đối với các móng liên tục và vuông đã được SOWERS sửa đổi (1979).
  17. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 17 10.6.2.2.3b. Độ lún của móng trên nền đất không dính Có thể ước tính độ lún của các móng trên nền đất không dính bằng các phương pháp kinh nghiệm hay lý thuyết đàn hồi. Có thể dự tính độ lún đàn hồi của các móng trên nền đất không dính theo công thức sau: 2 q 0 1- v A S e (10.6.2.2.3b-1) E sz trong đó: q0 = cường độ tải trọng (MPa) A = diện tích móng (mm2) Es = mô đun Young của đất lấy theo quy định trong Bảng 1 thay cho kết quả thí nghiệm trong phòng (MPa). Z = hệ số hình dạng lấy theo quy định của Bảng 2 (DIM) v = hệ số Poisson lấy theo quy định Bảng 1 thay cho các kết quả thí nghiệm trong phòng (DIM) Trừ phi Es thay đổi đáng kể theo chiều sâu, cần xác định ES ở độ sâu dưới móng khoảng 1/2 đến 2/3 B. Nếu môđun của đất thay đổi đáng kể theo chiều sâu, có thể dùng giá trị trung bình có trọng số Es. Ký hiệu sau đây được áp dụng theo Bảng 1: N = sức kháng theo xuyên tiêu chuẩn ( SPT) N1 = SPT đã được hiệu chỉnh theo độ sâu Su = cường độ chống cắt không thoát nước (MPa) qc = sức kháng xuyên côn tĩnh ( MPa).
  18. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 18 Bảng 10.6.2.2.3b-1- Các hằng số đàn hồi của các loại đất khác nhau theo Bộ Hải quân Hoa kỳ (1982) và Bowles (1988). Phạm vi điển hình của các giá Hệ số Dự tính Es theo N Loại đất trị Poisson, v Mô đun Young (dim) Loại đất Es (MPa) Es (MPa) Đất sét: Bùn,bùn cát, hỗn hợp ít dính. 0,4N1 Mềm yếu, 2,4 - 15 0,4 - 0,5 Cát nhỏ đến trung và cát pha (không thoát ít bùn . Nửa cứng đến 15 - 50 0,7N1 cứng, nước) Cát thô và cát pha ít sỏi. 1,0N1 Rất cứng Sỏi pha cát và sỏi 50 - 100 1,1N1 Hoàng thổ : 15 - 60 0,1 - 0,3 Sỏi pha cát và sỏi 1,1 N Bùn 2 - 20 0,3 - 0,35 1 Cát nhỏ: ước tính Es theo Su Rời xốp 7,5 - 10 Chặt vừa, 10 - 20 0,25 Chặt 20 - 25 Cát: Sét mềm yếu. Rời xốp 10 - 25 0,20 - 0,25 400 Su - 1000 Su sét 1/2 cứng đến cứng Chặt vừa 25 - 50 1.500 Su - 2400 su Sét rất cứng Chặt 50 - 75 0,30 - 0,40 3.000 Su - 4000 Su Sỏi: Dự tính Es theo qc rời xốp 25 - 75 0,2- 0,35 Chặt vừa 75 - 100 Đất pha cát 4 qc Chặt 100 - 200 0,3- 0,40 Bảng 10.6.2.2.3b-2 - Các hệ số độ cứng và hình dạng đàn tính, EPRI ( 1983) Mềm,   L/B Z Z (trung bình) Cứng Hình tròn 1,04 1,13 1 1,06 1,08 2 1,09 1,10 3 1,13 1,15 5 1,22 1,24 10 1.41 1.41
  19. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 19 10.6.2.2.3c. Độ lún của móng trên nền đất dính Đối với móng trên nền đất dính cứng, có thể xác định độ lún đàn hồi bằng phương trình 10.6.2.2.3b-1. Đối với móng trên nền đất dính, phải khảo sát cả lún tức thời và lún cố kết . Đối với đất sét hữu cơ độ dẻo cao, độ lún thứ cấp có thể là đáng kể và phải xét trong tính toán. Nếu các kết quả thí nghiệm trong phòng được biểu thị theo hệ số rỗng (e) thì có thể tính như sau cho độ lún cố kết của móng trên nền đất dính bão hoà hoặc gần bão hoà: Đối với đất quá cố kết ban dầu ( nghĩa là  p >  o ) H σ' σ' C p f S S C cr log C c log (10.6.2.2.3c-1) 1 e σ' σ' o o p / Đối với đất cố kết thông thường ban đầu ( nghĩa là  p =  o) (10.6.2.2.3c -2) Đối với đất chưa cố kết hoàn toàn ban đầu (nghĩa là  p  o): ' ' p f S c H c C re log C re log (10.6.2.2.3c-4) ' ' o p Đối với đất cố kết thông thường ban đầu (nghĩa là  p =  o):  ' S H C log f (10.6.2.2.3c-5) c c ce '  p Đối với đất chưa cố kết hoàn toàn ban đầu (nghĩa là  p <  o): ' S H H log f (10.6.2.2.3c-6) c c ce '  pc trong đó: Hc = chiều cao của lớp đất chịu nén (mm) e0 = tỷ số rỗng tại ứng suất thẳng đứng hữu hiệu ban đầu (DIM) Ccr = chỉ số nén ép lại, được xác định theo quy định của Hình 1 (DIM) Cc = chỉ số nén ép , được xác định theo quy định của Hình 1 (DIM) cce = tỷ số nén ép được xác định theo quy định của Hình 2 (DIM) Cre = tỷ số nén ép lại, được xác định theo quy định của Hình 2 (DIM)  p = ứng suất thẳng đứng lớn nhất hữu hiệu đã tồn tại trong đất trong khoảng chiều sâu dưới móng (MPa)
  20. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 20  o = ỉng suất nguyên thuỷ thẳng đứng hữu hiệu trong đất trong khoảng chiều sâu dưới móng (MPa).  f = ứng suất thẳng đứng cuối cùng hữu hiệu trong đất trong khoảng chiều sâu dưới móng (MPa)  pc = ứng suất hữu hiệu thẳng đứng hiện có trong đất không bao gồm ứng suất tăng thêm do tải trọng móng (MPa) Hình 10.6.2.2.3c - 1. Đường cong nén cố kết điển hình đối với nền đất quá cố kết - quan hệ tỷ số rỗng với ứng suất thẳng đứng hữu hiệu EPRI (1983) Hình 10.6.2.2.3c - 2. Đường cong nén cố kết điển hình đối với nền đất quá cố kết - quan hệ biến dạng thẳng đứng với ứng suất thẳng đứng hữu hiệu EPRI (1983) Nếu bề rộng móng liên quan ít với chiều dày của lớp đất bị ép, thì phải xét ảnh hưởng của tải trọng 3 chiều và có thể lấy như sau: Sc (3 - D) = cSc(1-D) (10.6.2.2.3c - 7) trong đó:
  21. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 21 c = hệ số chiết giảm lấy theo quy định của hình 3 (DIM) Sc(1-D) = độ lún cố kết một chiều (mm) Hình 10.6.2.2.3c - 3. Hệ số chiết giảm có xét đến ảnh hưởng của độ lún cố kết ba chiều, EPRI (1983). Thời gian (t) để đạt được một tỷ lệ phần trăm đã cho của tổng độ lún cố kết một chiều dự tính có thể được tính như sau: TH 2 t d (10.6.2.2.3c-8) c v trong đó: T = hệ số thời gian lấy theo quy định của Hình 4 (DIM) Hd = chiều cao của đường thoát nước dài nhất trong lớp đất bị nén (mm) cV = hệ số được lấy từ các kết quả thí nghiệm cố kết trong phòng của các mẫu đất nguyên dạng hoặc từ việc đo tại hiện trường bằng các dụng cụ như qua thử áp lực hay mũi hình nón thử áp lực (mm2/năm) Có thể tính độ lún thứ cấp của móng trong đất dính như sau: t S C H log 2 (10.8.2.2.3c-9) S ae C t1 trong đó: t1 = thời điểm lúc bắt đầu có lún thứ cấp, nghĩa là điển hình ở thời điểm tương đương với 90 phần trăm của độ cố kết trung bình (Năm) t2 = thời gian tuỳ ý có thể biểu thị thời kỳ sử dụng của kết cấu (Năm) Cae = hệ số ước tính từ các kết quả thí nghiệm cố kết trong phòng của các mẫu đất nguyên dạng (DIM).
  22. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 22 Hình 10.6.2.2.3c-4. Số phần trăm của cố kết là hàm số của hệ số thời gian, T, EPRI (1983) 10.6.2.2.3d. Lún của móng trên nền đá Đối với các móng trên nền đá đủ chắc được thiết kế theo Điều 10.6.3.2.2 nói chung, có thể giả thiết độ lún đàn hồi ít hơn 15mm. Khi xét thấy độ lún đàn hồi có đại lượng như vậy là không thể chấp nhận hay đá không đủ chắc thì phải phân tích lún trên cơ sở các đặc tính của khối đá khi đá bị vỡ hay nứt thành mảng và không thoả mãn tiêu chuẩn là đá đủ chắc thì phải xét trong phân tích lún về ảnh hưởng của loại đá, trạng thái không liên tục và mức độ phong hoá. Độ lún đàn hồi của móng trên đá bị vỡ hay nứt thành mảng có thể được tính như sau: Đối với móng tròn ( hay vuông): 2 rlp q0 1 v (10.6.2.2.3d-1) Em trong đó:  p (10.6.2.2.3d-2) z Đối với móng chữ nhật 2 Blp q0 1 v (10.6.2.2.3d-3) Em trong đó: 1 / 2 L B I p (10.6.2.2.3d-4) z
  23. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 23 trong đó: qo = ứng suất thẳng đứng ở đáy của diện tích chịu tải (MPa) v = hệ số Poisson (DIM) B r = bán kính của móng tròn hay của móng vuông (mm).  Ip = hệ số ảnh hưởng xét đến độ cứng và kích thước của móng (DIM). Em = mô đun của nền đá (MPa). z = hệ số xét đến hình dạng và độ cứng của móng (DIM) Đối với các móng cứng có thể tính các gía trị Ip bằng cách dùng giá trị z cho trong bảng 10.6.2.2.3b-2. Nếu không có các kết quả thí nghiệm trong phòng thì hệ số Poisson v đối với các loại đá điển hình có thể lấy theo quy định trong Bảng 1. Khi xác định môđun nền đá Em, cần dựa trên kết quả của thí nghiệm trong phòng và tại hiện trường. Nếu không có, có thể ước tính các giá trị của Em bằng cách nhân mô đun Eo của đá nguyên dạng lấy từ kết quả thí nghiệm nén một trục với một hệ số chiết giảm E có xét đến tần số xuất hiện tính chất đứt quãng, biểu thị qua chỉ số xác định chất lượng đá (RQD) với quan hệ sau (Gardner 1987): Em= EEo (10.6.2.2.3d-5) trong đó: E = 0,0231(RQD) – 1,32 0,15 (10.6.2.2.3d-6) Khi thiết kế sơ bộ hay không thể có số liệu thí nghiệm tại hiện trường cụ thể, có thể sử dụng các giá trị ước tính của Eo theo Bảng 2. Khi phân tích sơ bộ hay thiết kế cuối cùng mà không có các kết quả thí nghiệm hiện trường, cần dùng giá trị E = 0,15 để tính Em Đại lượng đo độ lún cố kết và lún thứ cấp trong nền đá được gắn kết bằng vật liệu dính yếu hay vật liệu khác có các đặc trưng lún phụ thuộc thời gian, có thể được ứơc tính bằng cách áp dụng các phương pháp quy định theo Điều 10.6.2.2.3c
  24. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 24 Bảng 10.6.2.2.3d-1- Tổng hợp hệ số Poisson đối với đá nguyên dạng được điều chỉnh theo KULHAWY (1978) Hệ số Poisson v Loại đá Số các Số các Lớn nhất Nhỏ nhất Trung Độ lệch tiêu giá trị loại đá bình chuẩn Granit 22 22 0,39 0,09 0,20 0,08 Gabro 3 3 0,20 0,16 0,18 0,02 Diaba 6 6 0,38 0,20 0,29 0,06 Bazan 11 11 0,32 0,16 0,23 0,05 Thạch anh 6 6 0,22 0,08 0,14 0,05 Đá mác nơ 5 5 0,40 0,17 0,28 0,08 Gơ nai 11 11 0,40 0,09 0,22 0,09 Đá xít 12 11 0,31 0,02 0,12 0,08 Cát kết 12 9 0,46 0,08 0,20 0,11 Bột kết 3 3 0,23 0,09 0,18 0,06 Phiến thạch 3 3 0,18 0,03 0,09 0,06 Đá vôi 19 19 0,33 0,12 0,23 0,06 Đolomit 5 5 0,35 0,14 0,29 0,08 Bảng 10.6.2.2.3d-2- Tổng hợp mô đun đàn hồi của đá nguyên dạng được điều chỉnh theo KULHAWY (1978) Hệ số Poisson V Loại đá Số các Số các Lớn nhất Nhỏ nhất Trung Độ lệch tiêu giá trị loại đá bình chuẩn Granit 26 26 100 6,41 52,7 3,55 Diorit 3 3 112 17,1 51,4 6,19 Gabro 3 3 84,1 67,6 75,8 0,97 Diaba 7 7 104 69,0 88,3 1,78 Bazan 12 12 84,1 29,0 56,1 2,60 Thạch anh 7 7 88,3 36,5 66,1 2,32 Đá mác nơ 14 13 73,8 4,00 42,6 2,49 Gơ nai 13 13 82,1 28,5 61,1 2,31 Đá phiến 11 2 26,1 2,41 9,58 0,96 Đá xít 13 12 69,0 5,93 34,3 3,18 Filit 3 3 17,3 8,62 11,8 0,57 Cát kết 27 19 39,2 0,62 14,7 1,19 Bột kết 5 5 32,8 2,62 16,5 1,65 Phiến thạch 30 14 38,6 0,007 9,79 1,45 Đá vôi 30 30 89,6 4,48 39,3 3,73 Đolomit 17 16 78,6 5,72 29,1 3,44 10.6.2.2.4. Mất ổn định tổng thể Phải nghiên cứu ổn định tổng thể ở trạng thái giới hạn sử dụng bằng cách áp dụng các quy định của Điều 3.4.1
  25. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 25 10.6.2.3. áp lực chịu tải ở trạng thái giới hạn sử dụng 10.6.2.3.1. Các giá trị giả định cho áp lực chịu tải Việc sử dụng giá trị giả định phải được dựa trên những hiểu biết về điều kiện địa chất tại hoặc gần vị trí cầu. 10.6.2.3.2. Các phương pháp nửa thực nghiệm dùng để xác định áp lực chịu tải áp lực chịu tải của đá có thể được xác định bằng cách dùng các quan hệ thực nghiệm với RQD hoặc Hệ thống đánh giá khối đá theo địa cơ học, RMR, hoặc Hệ thống phân loại khối đá của Viện địa kỹ thuật Nauy, NGI. Kinh nghiệm địa phương có thể được xem xét khi dùng các phương pháp nửa thực nghiệm này. Nếu giá trị nên dùng của áp lực chịu tải cho phép vượt quá cường độ kháng nén nở hông hoặc ứng suất cho phép đối với bê tông, áp lực chịu tải cho phép phải được lấy theo giá trị nhỏ hơn của cường độ kháng nén nở hông của đá, hoặc ứng suất cho phép đối với bê tông. ứng suất đỡ cho phép đối với bê tông có thể lấy bằng 0.3 f c. 10.6.3. Sức kháng ở trạng thái giới hạn cường độ 10.6.3.1. Sức kháng đỡ của đất dưới đáy móng 10.6.3.1.1. Tổng quát Sức kháng đỡ phải được xác định dựa trên vị trí mực nước ngầm dự kiến cao nhất tại vị trí đáy móng. Sức kháng tính toán, qR ở trạng thái giới hạn cường độ phải được lấy như sau: qR = qn = qult (10.6.3.1.1-1) ở đây: = hệ số sức kháng được xác định trong Điều 10.5.4 qn = qult = sức kháng đỡ danh định (MPa) Khi tải trọng lệch tâm, kích thước đế móng hữu hiệu L và B được xác định theo Điều 10.6.3.1.5 phải được dùng thay thế cho kích thước toàn bộ L và B trong tất cả các phương trình, bảng và các hình vẽ liên quan đến khả năng chịu tải. 10.6.3.1.2. ước tính lý thuyết 10.6.3.1.2a. Tổng quát Sức kháng đỡ danh định được xác định bằng cách dùng các lý thuyết cơ học đất đã được chấp nhận dựa trên các thông số đo được của đất. Các thông số của đất được dùng trong phân tích phải đại diện cho cường độ kháng cắt của đất dưới các điều kiện tải trọng và dưới mặt đất đang xem xét.
  26. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 26 Sức kháng đỡ danh định của đế móng trên đất không dính phải được đánh giá bằng cách dùng các phân tích ứng suất hữu hiệu và các thông số cường độ kháng cắt của đất thoát nước. Sức kháng đỡ danh định của đế móng trên đất dính phải được đánh giá với các phân tích ứng suất tổng và các thông số cường độ của đất không thoát nước. Trong các trường hợp khi đất dính có thể bị mềm hoá và mất cường độ theo thời gian, sức kháng đỡ của các đất này cũng phải được đánh giá đối với các điều kiện chất tải thường xuyên, dùng các phân tích ứng suất hữu hiệu và các thông số cường độ của đất có thoát nước. Đối với đế móng trên đất đầm chặt, sức kháng đỡ danh định phải được ước tính bằng các phân tích tổng ứng suất hoặc ứng suất hữu hiệu, cái nào nguy hiểm hơn. Khi cần thiết, để xác định sức kháng đỡ danh định của đất dính, như đất sét và đất đầm chặt bằng các phân tích ứng suất hữu hiệu, nên áp dụng phương trình 10.6.3.1.2c.1 Nếu có khả năng bị hư hỏng do cắt cục bộ hay cắt thủng, có thể ước tính khả năng chịu tải danh định bằng cách sử dụng các thông số về cường độ chịu cắt được chiết giảm c* và * trong phương trình 10.6.3.1.2b - 1 và 10.6.3.1.2c - 1. Các thông số chịu cắt chiết giảm có thể lấy như sau: c* = 0,67c (10.6.3.1.2a-1) * = tan-1 (0,67 tan ) (10.6.3.1.2a-2) trong đó: c* = độ dính của đất với ứng suất hữu hiệu được chiết giảm khi chịu cắt thủng (MPa) * = góc ma sát của đất với ứng suất hữu hiệu được chiết giảm khi chịu cắt thủng (Độ) Khi địa tầng chứa lớp đất thứ hai có các đặc trưng khác có ảnh hưởng đến cường độ chống cắt trong phạm vi một khoảng cách dưới móng ít hơn HCRIT phải xác định khả năng chịu tải nền đất theo quy định ở đây cho nền đất có 2 lớp đất. Có thể lấy khoảng cách HCRIT như sau: q1 3B ln q 2 H CRIT (10.6.3.1.2a-3) B 2 1 L trong đó: q1 = khả năng chịu tải tới hạn của móng được chống đỡ bởi lớp trên của hệ 2 lớp với giả thiết lớp trên có chiều dày vô hạn. (MPa) q2 = khả năng chịu tải tới hạn của móng ảo có cùng kích thước và hình dạng như móng thực nhưng được tựa lên bề mặt của lớp thứ hai ( lớp dưới) trong hệ hai lớp (MPa) B = bề rộng móng (mm) L = chiều dài móng (mm)
  27. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 27 Cần hết sức tránh dùng các móng có đáy móng nghiêng. Nếu không tránh khỏi phải dùng đáy móng nghiêng thì khả năng chịu tải danh định được xác định theo các quy định ở đây phải được chiết giảm tiếp bằng phương pháp hiệu chỉnh được chấp nhận trong điều kiện đáy móng nghiêng của tài liêụ tham khảo sẵn có . 10.6.3.1.2b. Đất sét bão hoà Sức kháng đỡ danh định của đất sét bão hoà (MPa) được xác định từ cường độ kháng cắt không thoát nước có thể lấy như: -9 qult = c Ncm + g DfNqm 10 (10.6.3.1.2b-1) ở đây: c = Su = cường độ kháng cắt không thoát nước (MPa) Ncm, Nqm = các hệ số sửa đổi khả năng chịu lực hàm của hình dạng đế móng, chiều sâu chôn móng, độ nén của đất và độ nghiêng của tải trọng (DIM)  = dung trọng của đất sét (kg/m3) Df = chiều sâu chôn tính đến đáy móng (mm) Có thể tính các hệ số khả năng chịu tải Ncm và Nqm như sau: Đối với Df/B 2,5; B/L 1 và H/V 0,4 N cm N c 1 0,2 D f / B .1 0,2 B / L .1 1,3 H / V  (10.6.3.1.2.b - 2) Đối với Df /B 2,5 và H/V 0,4 Ncm Nc 1 0,2 B / L .1 1,3 H / V  (10.6.3.1.2.b - 3) Nc = 5,0 dùng cho phương trình 2 trên nền đất tương đối bằng = 7,5 dùng cho phương trình 3 trên nền đất tương đối bằng = Ncq theo hình 1 đối với móng trên hoặc liền kề mái dốc. Nqm = 1,0 cho đất sét bão hoà và nền đất tương đối bằng = 0,0 cho móng trên hoặc liền kề mái đất dốc Trong hình 1 phải lấy số ổn định Ns như sau: Đối với B < Hs Ns = 0 (10.6.3.1.2b - 4) Đối với B Hs -9 Ns = [g Hs/c] x 10 (10.6.3.1.2b - 5) trong đó: B = chiều rộng móng (mm) L = chiều dài móng (mm)
  28. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 28 Khi móng đặt lên nền đất dính 2 lớp theo chế độ chịu tải không thoát nước, có thể xác định khả năng chịu tải danh định theo phương trình 1 với các giải thích như sau: c1 = cường độ cắt không thoát nước của lớp đất trên đỉnh được cho trong hình 2 (MPa) Ncm = Nm, là hệ số khả năng chịu tải theo quy định dưới đây (DIM) Nqm = 1,0 (DIM) Hình 10.6.3.1.2b - 1- Các hệ số khả năng chịu tải được cải tiến dùng cho các móng trong đất dính và trên nền đất dốc hoặc kề giáp nền đất dốc theo MEYERHOF (1957). Khi địa tầng nằm trên một lớp đất dính rắn hơn, có thể lấy Nm theo quy định của hình 3 Khi địa tầng nằm trên một lớp dính mềm yếu hơn, có thể lấy Nm như sau: 1 Nm = ksc Nc scNc (10.6.3.1.2b-6) m trong đó: BL m (10.6.3.1.2b-7) 2 B L)H s2 k = c1/c2 c1 = cường độ chịu cắt của lớp đất trên (MPa) c2 = cường độ chịu cắt của lớp đất dưới (MPa) HS2 = khoảng cách từ đáy móng đến đỉnh của lớp thứ hai (mm) sc = 1.0. Đối với các móng liên tục. B Nqm = 1 dùng cho móng chữ nhật với L < 5B (10.6.3.1.2b-8) L Nc
  29. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 29 ở đây: Nc = hệ số khả năng chịu tải có thể được xác định ở đây(DIM) Nqm = hệ số sức kháng đỡ được xác định ở đây Khi nền đất dính hai lớp theo chế độ đặt tải thoát nước thì phải xác định khả năng chịu tải danh định theo phương trình 10.6.3.1.2c-4. H = tải trọng ngang không có hệ số (N) HS = chiều cao của khối đất dốc (mm) V = tải trọng thẳng đứng chưa nhân hệ số (N) Hình 10.6.3.1.2b-2- Địa tầng hai lớp
  30. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 30 Hình 10.6.3.1.2b-3- Hệ số khả năng chịu tải được điều chỉnh cho nền đất dính hai lớp với lớp đất yếu hơn nằm ở trên lớp cứng hơn. EPRI (1983). 10.6.3.1.2c. Đất rời Sức kháng đỡ danh định của đất rời, như đất cát hoặc sỏi cuội (MPa) có thể lấy như: -9 -9 Qult = 0,5 g BCw1 N m x 10 + g Cw2 Df Nqm x 10 (10.6.3.1.2c-1) ở đây: Df = chiều sâu đế móng (mm)  = dung trọng của đất cát hoặc sỏi cuội (kg/m3) B = chiều rộng đế móng (mm) CW1, CW2 = các hệ số lấy theo Bảng 1 như là hàm của DW (DIM) DW = chiều sâu đến mực nước tính từ mặt đất (mm) Nm = hệ số sức kháng đỡ được điều chỉnh (DIM) Bảng 10.6.3.1.2c-1- Các hệ số Cw1, Cw2 cho các chiều sâu nước ngầm khác nhau Dw Cw1 Cw2 0,0 0,5 0,5 Df 0,5 1,0 > 1,5B + Df 1,0 1,0 Đối với các vị trí trung gian của mực nước ngầm, các giá trị CW1 , CW2 có thể xác định bằng cách nội suy giữa các giá trị được xác định trong Bảng 1. Có thể lấy các hệ số khả năng chịu tải Nm, và Nqm như sau:
  31. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 31 Nm = N s  c  i  (10.6.3.1.2c-2) Nqm = Nqsqcqiqdq (10.6.3.1 .2c-3) trong đó: Nqm = hệ số khả năng chịu tải theo quy định trong Bảng 2 đối với móng trên nền đất tương đối bằng (DIM) N = theo quy định trong Hình 1 đối với móng trên nền dốc hay kề giáp nền dốc (DIM) Nq = hệ số khả năng chịu tải theo quy định của Bảng 2 đối với nền đất tương đối bằng (DIM) = 0.0 đối với móng trên nền đất dốc hay kề giáp nền đất dốc (DIM) sq , s = các hệ số hình dạng được quy định trong các Bảng 3 và 4 tương ứng (DIM) cq , c = các hệ số ép lún của đất được quy định trong Bảng 5 và 6 (DIM) iq , i = các hệ số xét độ nghiêng của tải trọng được quy định trong Bảng 7 &8 (DIM) dq = hệ số độ sâu được quy định trong Bảng 9 (DIM) Phải áp dụng các điều giải thích sau: Trong các Bảng 5 & 6, phải lấy q bằng ứng suất thẳng đứng ban đầu hữu hiệu tại độ sâu chôn móng, nghĩa là ứng suất thẳng đứng ở đáy móng trước khi đào, được hiệu chỉnh đối với áp lực nước. Trong các Bảng 7 và 8, phải lấy H và V là tải trọng nằm ngang và thẳng đứng chưa nhân hệ số. Trong Bảng 9, phải lấy giá trị của dq trong trường hợp đất nằm trên đáy móng cũng tốt như đất dưới đáy móng. Nếu đất yếu hơn, dùng dq = 1,0. Bảng 10.6.3.1.2c-2 - Các hệ số khả năng chịu tải N và Nq đối với móng trên nền đất không dính (BARKER và người khác 1991) Góc ma sát N Nq ( f) ( độ ) 28 17 15 30 22 18 32 30 23 34 41 29 36 58 38 38 78 49 40 110 64 42 155 85 44 225 115 46 330 160
  32. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 32 Bảng 10.6.3.1.2c-3- Các hệ số hình dạng Sq cho móng trên đất không dính (Barker và người khác 1991 ) Góc ma sq sát ( f) (dim) (Độ) L/B = 1 L/B = 2 L/B = 5 L/B = 10 28 1,53 1,27 1,11 1,05 30 1,58 1,29 1,11 1,06 32 1,62 1,31 1,12 1,06 34 1,67 1,34 1,13 1,07 36 173 1,36 1,14 1,07 38 1,78 1,39 1,16 1,08 40 1,84 1,42 1,17 1,08 42 1,90 1,45 1,18 1,09 44 1,96 1,48 1,19 1,10 46 2,03 1,52 1,21 1,10 Bảng 10.6.3.1.2c-4- Hệ số hình dạng s cho móng trên đất không dính (Barker và người khác1991) B/L s (dim) 1 0,60 2 0,80 5 0,92 10 0,96 Bảng 10.6.3.1.2c - 5- Các hệ số ép lún của đất C và Cq cho móng vuông trên đất không dính (BARKER và người khác 1991) Độ chặt Góc ma c = cq tương đối sát ( f) q = 0,024 q = 0,048 q = 0,096 q = 0,192 Dr (%) (Độ) MPa MPa MPa MPa 20 28 1,00 1,00 0,92 0,89 30 32 1,00 1,00 0,85 0,77 40 35 1,00 0,97 0,82 0,75 50 37 1,00 0,96 0,81 0,73 60 40 1,00 0,86 0,72 0,65 70 42 0,96 0,80 0,66 0,60 80 45 0,79 0,66 0,54 0,48 100 50 0,52 0,42 0,35 0,31
  33. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 33 Bảng 10.6.3.1.2c- 6- Các hệ số ép lún của đất c và cq cho các móng băng trên đất không dính (Barker và người khác 1991) Độ chặt Góc ma sát c = cq ( dim) tương đối ( f) (Độ) q = 0,024 q = 0,048 q = 0,096 q = 0,192 D (%) r MPa MPa MPa MPa 20 28 0,85 0,75 0,65 0,60 30 32 0,80 0,68 0,58 0,53 40 35 0,76 0,64 0,54 0,49 50 37 0,73 0,61 0,52 0,47 60 40 0,62 0,52 0,43 0,39 70 42 0,56 0,47 0,39 0,35 80 45 0,44 0,36 0,30 0,27 100 50 0,25 0,21 0,17 0,15 Bảng 16.6.3.1.2c -7- Các hệ số xét độ nghiêng của tải trọng i và iq cho các tải trọng nghiêng theo chiều bề rộng móng (Barkẻ và người khác1991) H/V i iq (dim) (dim) Băng L/B = 2 Vuông Băng L/B = 2 Vuông 0,0 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,10 0,73 0,76 0,77 0,81 0,84 0,85 0,15 0,61 0,65 0,67 0,72 0,76 0,78 0,20 0,51 0,55 0,57 0,64 0,69 0,72 0,25 0,42 0,46 0,49 0,56 0,62 0,65 0,30 0,34 0,39 0,41 0,49 0,55 0,59 0,35 0,27 0,32 0,34 0,42 0,49 0,52 0,40 0,22 0,26 0,26 0,36 0,43 0,46 0,45 0,17 0,20 0,22 0,30 0,37 0,41 0,50 0,13 0,16 0,18 0,25 0,31 0,35 0,55 0,09 0,12 0,14 0,20 0,26 0,30 0,60 0,06 0,09 0,10 0,16 0,22 0,25 0,65 0,04 0,06 0,07 0,12 0,17 0,21 0,07 0,03 0,04 0,05 0,09 0,13 0,16
  34. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 34 Bảng 10.6.3.1.2c- 8- Các hệ số xét độ nghiêng của tải trọng i và iq cho các tải trọng nghiêng theo chiều bề rộng của móng (BARKER và người khác 1991 ) H/V i iq (dim) (dim) Băng L/B = 2 Vuông Băng L/B = 2 Vuông 0,0 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,10 0,81 0,78 0,77 0,90 0,87 0,85 0,15 0,72 0,68 0,67 0,85 0,81 0,78 0,20 0,64 0,59 0,57 0,80 0,74 0,72 0,25 0,56 0,51 0,49 0,75 0,68 0,65 0,30 0,49 0,44 0,41 0,70 0,62 0,59 0,35 0,42 0,37 0,34 0,65 0,56 0,52 0,40 0,36 0,30 0,28 0,60 0,51 0,46 0,45 0,30 0,25 0,22 0,55 0,45 0,41 0,50 0,25 0,20 0,18 0,50 0,40 0,35 0,55 0,20 0,16 0,14 0,45 0,34 0,30 0,60 0,16 0,12 0,10 0,40 0,29 0,25 0,65 0,12 0,09 0,07 0,35 0,25 0,21 0,07 0,09 0,06 0,05 0,03 0,02 0,16 Bảng 10.6.3.1.2c- 9- Hệ số độ sâu dq cho loại đất không dính (Barker và người khác 1991) D /B d Góc ma sát f q f (dim) (dim) 1 1,20 32 2 1,30 4 1,35 8 1,40 1 1,20 37 2 1,25 4 1,30 8 1,35 1 1,15 42 2 1,20 4 1,25 8 1,30 Khi móng đặt lên hệ đất dính hai lớp chịu tải trọng không thoát nước, có thể lấy khả năng chịu tải như sau: B ' H 2 1 K tan 1 1 ' ' L B 1 ' ' q ult q 2 c1 cot 1 e c1 cot 1 (10.8.3.1.2c-4) K K trong đó: 2 ' 1 sin f K 2 ' (10.6.3.1.2c-5) 1 sin 1
  35. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 35 trong đó: c1 = cường độ chịu cắt không thoát nước của lớp đất trên cùng lấy theo hình 3 (MPa) q2 = khả năng chịu tải cực hạn của móng áo có cùng kích thước và hình dạng của móng ực nhưng tựa lên bề mặt của lớp thứ hai (nằm dưới) của nền có hai lớp (MPa) ' 1 = góc nội ma sát tai ứng suất hữu hiệu của lớp đất trên cùng (độ) Hình 10.8.3.1.2c-1- Các hệ số khả năng chịu tải được điều chỉnh cho loại móng trong đất không dính và trên nền đất dốc hay liền kề nền đất dốc theo Mfyerhof(1957) 10.6.3.1.3. Các phương pháp bán thực nghiệm 10.6.3.1.3a . Tổng quát Sức kháng đỡ danh định của các đất móng có thể được ước tính từ các kết quả thí nghiệm hiện trường hoặc bằng sức kháng quan sát được của các đất tương tự. Việc sử dụng thí nghiệm hiện trường riêng lẻ và nội suy các kết quả thí nghiệm phải xem xét đến các điều kiện địa phương. Các thí nghiệm sau đây có thể được dùng:
  36. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 36 Thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn (SPT) Thí nghiệm xuyên hình nón CPT, và Thí nghiệm đo áp lực 10.6.3.1.3b. Dùng SPT Sức kháng đỡ danh định trong cát (MPa) dựa trên các kết quả SPT có thể lấy như: -5 Df qult = 3,2 x 10 N corr B C w1 C w2 Ri (10.6.3.1.3b-1) B ở đây: N corr = giá trị số búa trung bình SPT đã hiệu chỉnh trong giới hạn chiều sâu từ đáy móng đến 1.5B dưới đáy móng (Búa/300mm) B = chiều rộng đế móng (mm) CW1,CW2 = hệ số hiệu chỉnh không thứ nguyên xét đến ảnh hưởng của nước ngầm, như được xác định trong Bảng 10.6.3.1.2c-1 Df = chiều sâu chôn móng lấy đến đế móng (mm) R i = hệ số chiết giảm không thứ nguyên tính đến ảnh hưởng của độ nghiêng của tải trọng được cho trong các Bảng 1 và 2 (DIM) H = tải trọng ngang chưa nhân hệ số để xác định hệ số H/V trong Bảng 1 và 2 (N) hoặc (N/mm) V = tải trọng đứng chưa nhân hệ số để xác định tỷ lệ H/V trong Bảng 1 và 2 (N) hoặc (N/mm) Bảng 10.6.3.1.3b-1- Hệ số độ nghiêng tải trọng, Ri, cho móng vuông H/V Hệ số độ nghiêng tải trọng, Ri Dt/B = 0 Dt/B = 1 Dt/B = 5 0,0 1,00 1,00 1,00 0,10 0,75 0,80 0,85 0,15 0,65 0,75 0,80 0,20 0,55 0,65 0,70 0,25 0,50 0,55 0,65 0,30 0,40 0,50 0,55 0,35 0,35 0,45 0,50 0,40 0,30 0,35 0,45 0,45 0,25 0,30 0,40 0,50 0,20 0,25 0,30 0,55 0,15 0,20 0,25 0,60 0,10 0,15 0,20 0,50 0,20 0,25 0,30 0,55 0,15 0,20 0,25 0,60 0,10 0,15 0,20
  37. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 37 Bảng 10.6.3.1.3b-2 - Hệ số độ nghiêng tải trọng, Ri cho móng hình chữ nhật Hệ số độ nghiêng tải trọng, Ri H/V Tải trọng nghiêng theo chiều rộng Dt/B = 0 Dt/B = 1 Dt/B = 5 0,0 1,00 1,00 1,00 0,10 0,70 0,75 0,80 0,15 0,60 0,65 0,70 0,20 0,50 0,60 0,65 0,25 0,40 0,50 0,55 0,30 0,35 0,40 0,50 0,35 0,30 0,35 0,40 0,40 0,25 0,30 0,35 0,45 0,20 0,25 0,30 0,50 0,15 0,20 0,25 0,55 0,10 0,15 0,20 0,60 0,05 0,10 0,15 Hệ số độ nghiêng tải trọng, Ri H/V Tải trọng nghiêng theo chiều dài Dt/B = 0 Dt/B = 1 Dt/B = 5 0,0 1,00 1,00 1,00 0,10 0,80 0,85 0,90 0,15 0,70 0,80 0,85 0,20 0,65 0,70 0,75 0,25 0,55 0,65 0,70 0,30 0,50 0,60 0,65 0,35 0,40 0,55 0,60 0,40 0,35 0,50 0,55 0,45 0,30 0,45 0,50 0,50 0,25 0,35 0,45 0,55 0,20 0,30 0,40 0,60 0,15 0,25 0,35 10.6.3.1.3c. Dùng CPT Sức kháng uốn danh định (MPa) đối với các móng đặt trên cát hoặc sỏi, căn cứ vào kết quả CPT có thể tính như sau: -5 Df qult = 8,2 x 10 qcB C w1 C w2 Ri (10.6.3.13c-1) B trong đó: qc = sức kháng chùy hình nón trung bình trên toàn bộ chiều sâu B dưới đế móng (MPa) B = chiều rộng đế móng Df = chiều sâu chôn móng tính tới đáy của móng (mm) Ri = hệ số điều chỉnh độ nghiêng tải trọng theo quy định ở Bảng 10.6.3.13b-1 CW1,CW2 = hệ số hiệu chỉnh ảnh hưởng của nước ngầm, như quy định trong Bảng 10.6.31.2c-1 (DIM)
  38. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 38 10.6.3.1.3d. Dùng kết quả đo áp lực Sức kháng đỡ danh định của đất nền (MPa) được xác định từ kết quả của thí nghiệm đo áp lực có thể tính như sau: qult= [ro + k (pL + po)] Rt (10.6.3.1.3d-1) trong đó: ro = tổng áp lực thẳng đứng ban đầu tại đáy móng (MPa) k = hệ số khả năng chịu tải thực nghiệm lấy từ Hình 1 pL = giá trị trung bình của áp lực giới hạn có được từ kết quả thí nghiệm đo áp lực trong khoảng sâu 1.,5 B trên và dưới móng (MPa) po = tổng áp lực ngang tại chiều sâu thí nghiệm đo áp lực (MPa) Rt = hệ số chiết giảm độ nghiêng tải trọng cho trong Bảng 10.6.3.1.3b-1 và 10.6.3.1.3b-2 (DIM) Nếu như giá trị của p L thay đổi đáng kể trong khoảng độ sâu 1.5B trên và dưới đế móng cần phải sử dụng kỹ thuật lấy trung bình đặc biệt Móng vuông k B/L = 0 , g n ụ d ử s Móng dải ố B/L=0 s ệ H Hệ số độ sâu, Df /B
  39. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 39 Loại đất Độ sệt hoặc (P L-Po) (MPa) Cấp tỷ trọng Sét Yếu đến rất chặt < 1,1 1 Cứng 0,77- 3,8 2 Cát và Rời 0,38 – 0,77 2 Sỏi cuội Rất chặt 2,9 – 5,8 4 Bùn Rời đến trung bình < 0,67 1 Chặt 1,1 – 2,9 2 Cường độ rất thấp 0,96-2,9 2 Đá Cường độ thấp 2,9 - 5,8 3 Cường độ trung 5,7-9,6+ 4 bình đến cao Hình 10.6.3.1.3d-1- Giá trị của hệ số khả năng chịu tải thực nghiệm k (theo Hội địa kỹ thuật Canađa (1985) 10.6.3.1.4. Thí nghiệm tấm ép Sức kháng đỡ danh định có thể được xác định bằng thí nghiệm tấm ép được quy định trong Điều 10.4.3.2, phải thực hiện khảo sát thăm dò dưới mặt đất chính xác để xác định tính chất của đất ở dưới móng. Sức kháng đỡ danh định được xác định từ thí nghiệm tải trọng có thể được ngoại suy từ các móng gần kề nơi có tính chất đất tương tự. ảnh hưởng của độ lệch tâm tải trọng. 10.6.3.1.5. Tác động của độ lệch tâm tải trọng Khi tải trọng lệch tâm đối với trọng tâm của đế móng, phải dùng diện tích hữu hiệu chiết giảm, B x L nằm trong giới hạn của móng trong thiết kế địa kỹ thuật cho lún hoặc sức kháng đỡ. áp lực chịu tải thiết kế trên diện tích hữu hiệu phải được giả định là đều. Diện tích hữu hiệu chiết giảm phải là đồng tâm với tải trọng. Các kích thước chiết giảm dùng cho móng chữ nhật chịu tải trọng lệch tâm có thể lấy như: B = B - 2eB (10.6.3.1.5-1) L = L- 2eL (10.6.3.1.5-2) ở đây: eB = lệch tâm song song với kích thước B (mm) eL = lệch tâm song song với kích thước L (mm) Các móng dưới các tải trọng lệch tâm phải thiết kế nhằm bảo đảm: Sức kháng đỡ tính toán không nhỏ hơn các hiệu ứng của các tải trọng tính toán.
  40. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 40 Đối với móng đặt trên đất, độ lệch tâm của móng được ước tính dựa trên các tải trọng tính toán, nhỏ hơn 1/4 của kích thước móng tương ứng, B hoặc L. Đối với thiết kế kết cấu móng chịu tải trọng lệch tâm, phải sử dụng phân bố áp lực tiếp xúc hình thang hoặc hình tam giác dựa trên các tải trọng tính toán. Đối với móng không phải là hình chữ nhật, cần dùng các phương pháp tương tự dựa trên các nguyên tắc được xác định ở trên. 10.6.3.2. Sức kháng đỡ của đá 10.6.3.2.1. Tổng quát Các phương pháp dùng để thiết kế các móng đặt trên đá cần được xem xét sự hiện trạng, hướng và điều kiện các vết nứt, các mặt cắt phong hoá và các mặt cắt tương tự khác khi ứng dụng cho các vị trí cụ thể. Đối với các móng đặt trên đá tốt, độ tin cậy đối với các phân tích đơn giản và trực tiếp dựa trên cường độ nén một trục của đá và RQD cố thể được ứng dụng. Đá tốt được định nghĩa như là một khối đá với các vết nứt không rộng hơn 3.2 mm. Đối với móng đặt trên đá kém hơn, các khảo sát điều tra và phân tích chi tiết hơn phải được thực hiện để xét đến ảnh hưởng của phong hoá và sự hiện hữu cũng như điều kiện của các vết nứt. 10.6.3.2.2. Các phương pháp nửa thực nghiệm Sức kháng đỡ danh định của đá có thể được xác định bằng cách dùng các quan hệ thực nghiệm với Hệ thống đánh giá khối đá địa cơ RMR hoặc Viện địa kỹ thuật của Nauy, NGI, Hệ thốngphân loại khối đá. Các kinh nghiệm điạ phương phải được xem xét khi sử dụng các phương pháp nửa thực nghiệm. áp lực chịu tải tính toán của móng không được lấy lớn hơn cường độ chịu tải tính toán của bê tông đế móng. 10.6.3.2.3. Phương pháp phân tích Sức kháng đỡ danh định của móng trên đá phải được xác định bằng cách sử dụng các nguyên lý cơ học đá đã được thiết lập dựa trên các thông số cường độ khối đá. ảnh hưởng cuả các vết nứt đến dạng phá hoại cũng phải được xem xét. 10.6.3.2.4. Thử tải Khi thích hợp, các thí nghiệm thử tải phải được thực hiện để xác định sức kháng đỡ danh định của các đế móng đặt trên đá. 10.6.3.2.5. Các giới hạn của độ lệch tâm tải trọng Độ lệch tâm của tải trọng phải không vượt quá 3/8 của các kích thước B và L tương ứng.
  41. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 41 10.6.3.3. Phá hoại do trượt Phá hoại do trượt phải được khảo sát cho những móng chịu tải trọng nghiêng và/ được đặt trên mái dốc. Đối với những móng nằm trên đất sét, phải xem xét khả năng xuất hiện khoảng trống do co ngót giữa đất và móng. Phải xét đến khả năng chuyển vị tương lai cuả đất phía trước móng nếu lực kháng bị động là một phần của sức kháng cắt cần thiết cho việc chống trượt. Sức kháng tính toán chống lại phá hoại do trượt, đo bằng N, có thể tính như sau: QR = Qn = T QT + ep Qep (10.6.3.3-1) trong đó: T = hệ số sức kháng cho sức kháng trượt giữa đất và móng cho trong Bảng 10.5.5-1 QT = sức kháng trượt danh định giữa đất và móng (N) ep = hệ số sức kháng cho sức kháng bị động cho trong Bảng 10.5.5-1 Qep = sức kháng bị động danh định của đất có trong suốt tuổi thọ thiết kế của kết cấu (N) Nếu như đất bên dưới đế móng là đất rời thì: QT = V tan  (10.6.3.3-2) với: tan  = tan f đối với bê tông đổ trên đất = 0,8 tan f đối với đế móng bê tông đúc sẵn ở đây: f = góc nội ma sát của đất (độ) V = tổng các lực thẳng đứng (N) Đối với những đế móng đặt trên sét, sức kháng trượt có thể lấy giá trị nhỏ hơn trong: Lực dính của sét, hoặc Khi đế móng được đặt trên ít nhất 150 mm vật liệu hạt đầm chặt, một nửa ứng suất pháp tuyến trên giao diện giữa móng và đất như trong Hình 1 cho các tường chắn. Những ký hiệu sau đây dùng cho Bảng 1. ' qs = sức kháng cắt đơn vị bằng Su hay 0,5 v lấy giá trị nhỏ hơn QT = diện tích theo biểu đồ qs (được kẻ) Su = cường độ cắt không thoát nước (MPa) ' v = ứng suất thẳng đứng có hiệu (Mpa)
  42. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 42 Bệ tường Hình 10.6.3.3-1- Phương pháp ước tính sức kháng trượt của các tường trên đất sét 10.6.4. Thiết kế kết cấu Thiết kế kết cấu của đế móng phải tuân thủ các yêu cầu trong Điều 5.13.3. 10.7. Cọc đóng 10.7.1. Tổng quát 10.7.1.1. Phạm vi áp dụng Phải xét đến đóng cọc khi đế móng không thể đặt trên đá, đất dính trạng thái cứng hoặc vật liệu móng dạng hạt với một chi phí hợp lý. Tại những nơi mà tình trạng đất thông thường cho phép sử dụng móng mở rộng nhưng có khả năng xảy ra xói, cọc có thể được dùng như một biện pháp chống xói. 10.7.1.2. Độ xuyên của cọc Độ xuyên của cọc phải được xác định dựa trên khả năng chịu tải trọng thẳng đứng và tải trọng ngang và chuyển vị của cả cọc và đất bên dưới. Nói chung, trừ khi đạt độ chối, độ xuyên thiết kế với bất kỳ cọc nào cũng không được nhỏ hơn 3000 mm trong đất dính, rắn chắc hoặc vật liệu hạt chặt và không được nhỏ hơn 6000 mm trong đất dính mềm yếu hoặc vật liệu dạng hạt rời. Trừ khi đạt được độ chối, cọc cho trụ mố kiểu khung phải xuyên không nhỏ hơn 1/3 chiều dài tự do của cọc. Đóng cọc nhằm xuyên qua một lớp đất bên trên mềm hoặc rời nằm trên lớp đất chắc và cứng, phải xuyên qua lớp đất rắn một khoảng cách thích hợp để hạn chế chuyển vị của các cọc cũng như đạt được khả năng chịu tải thích hợp. 10.7.1.3. Sức kháng Các cọc phải được thiết kế để có khả năng chịu tải và khả năng kết cấu đảm bảo với độ lún cho phép và độ chuyển vị ngang cho phép.
  43. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 43 Sức kháng đỡ của các cọc phải được xác định bằng các phương pháp phân tích tĩnh học trên cơ sở sự tương tác đất - kết cấu, thử tải, dùng thiết bị phân tích khi đóng cọc hoặc kỹ thuật do sóng ứng suất khác với CAPWAP. Khả năng chịu tải có thể được xác định thông qua kết quả khảo sát thăm dò dưới mặt đất, kết quả thí nghiệm tại hiện trường hoặc trong phòng thí nghiệm, các phương pháp phân tích, thí nghiệm tải trọng cọc, và bằng cách tham khảo quá trình làm việc trước đây. Cũng phải xét đến: Sự khác nhau giữa sức chịu tải của cọc đơn và nhóm cọc, Khả năng chịu tải của lớp đất nằm phía dưới chịu tải trọng của nhóm cọc, ảnh hưởng của việc đóng cọc tới các kết cấu liền kề, Khả năng xói và ảnh hưởng của chúng, và Sự truyền lực từ đất đang cố kết như lực ma sát bề mặt âm hay các lực kéo xuống dưới Các hệ số sức kháng đối với khả năng chịu tải của cọc có được từ các thí nghiệm tải trọng hiện trường hoặc từ thiết bị phân tích đóng cọc được cho trong Bảng 10.5.5-2. 10.7.1.4. ảnh hưởng của đất đang lún và các tải trọng kéo xuống Phải xét đến các phát triển có thể của các tải trọng kéo xuống lên các cọc khi: ở những nơi các cọc nằm dưới lớp đất sét, bùn hoặc than bùn, ở những nơi đất đắp mới được đắp lên trên bề mặt trước đây, và Khi mức nước ngầm bị hạ thấp đáng kể. Các tải trọng kéo xuống dưới phải được xem như là tải trọng khi sức kháng đỡ và độ lún của móng được khảo sát. Có thể tính toán tải trọng kéo xuống như trình bày trong Điều 10.7.3.3 với hướng của các lực ma sát bề mặt được đảo lại. Tải trọng kéo xuống tính toán phải được cộng thêm vào tải trọng tĩnh thẳng đứng tính toán áp dụng cho móng sâu khi đánh giá khả năng chịu tải theo trạng thái giới hạn cường độ. Phải cộng tải trọng kéo xuống vào tải trọng tĩnh thẳng đứng dùng cho các móng sâu khi đánh giá độ lún ở trạng thái giới hạn sử dụng. 10.7.1.5. Khoảng cách cọc, tĩnh không và độ ngàm 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.
  44. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 44 Đỉnh của các cọc phải được thiết kế ngàm sâu ít nhất 300 mm 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 150 mm vào bệ móng. Khi rầm bê tông cốt thép được đúc tại chỗ và được dùng như rầm mũ được đỡ bởi các cọc, lớp bê tông bảo vệ ở phía các cọc phải dày hơn 150 mm, 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 150 mm. 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 150 mm. 10.7.1.6. Cọc xiên Phải tránh dùng cọc xiên khi có thể có tải trọng kéo xuống (do ma sát âm) và trong Vùng động đất 3 và 4. Phải dùng các cọc xiên khi sức kháng ngang của các cọc thẳng đứng không đủ để chống lại các lực ngang truyền lên móng, hoặc khi cần tăng thêm độ cứng của toàn bộ kết cấu. 10.7.1.7. Mực nước ngầm và lực nổi Khả năng chịu tải phải được xác định bằng cách dùng mực nước ngầm giống như đã dùng để tính các hiệu ứng lực. Phải xét đến ảnh hưởng của áp lực thuỷ tĩnh trong thiết kế. 10.7.1.8. Bảo vệ chống hư hỏng Tối thiểu, phải xét đến các loại hư hại sau: Sự ăn mòn các móng cọc thép, đặc biệt trong nền đất đắp, độ pH thấp và môi trường biển, Các chất sunfat, clorit và a xít phá huỷ móng cọc bê tông, Phải xét đến các tình trạng dưới đây như là dấu hiệu khả năng xảy ra hư hại hoặc ăn mòn cọc: Điện trở suất ít hơn 100 ohm/mm, pH ít hơn 5.5, pH giữa 5.5 và 8.5 trong đất có hàm lượng hữu cơ cao, Nồng độ sunfat lớn hơn 1000 ppm, Đất đắp hay xỉ đắp, Đất chịu nước thải của mỏ hoặc nước thải công nghiệp, Các vùng có hỗn hợp đất có điện trở suất cao và đất có điện trở suất thấp nhưng tính kiềm cao, và Phải xét đến các tình trạng nước sau đây như là dấu hiệu khả năng hư hại hay ăn mòn cọc: Hàm lượng clorit nhiều hơn 500 ppm, Nồng độ sunfat lớn hơn 500 ppm,
  45. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 45 Nước mặt chảy từ mỏ hay khu công nghiệp, Hàm lượng hữu cơ cao, pH nhỏ hơn 5,5, Cọc chịu chu kỳ ướt/khô. Khi nghi ngờ có các chất thải hoá học, phải xét đến các phân tích hoá học mẫu đất và nước ngầm. 10.7.1.9. Lực nhổ Móng cọc được thiết kế để chống lại nhổ phải được kiểm tra cả về sức kháng nhổ và khả năng kết cấu chịu được các ứng suất kéo. 10.7.1.10. Chiều dài ước tính Phải thể hiện chiều dài ước tính của cọc cho mỗi kết cấu phần dưới trên các bản vẽ và phải căn cứ vào sự đánh giá cẩn trọng về các thông tin của nền dưới mặt đất, các tính toán khả năng chịu tải ngang và chịu tải tĩnh, và/hoặc kinh nghiệm trong quá khứ. 10.7.1.11. Cao độ dự kiến và cao trình mũi cọc tối thiểu Cần thể hiện các cao trình dự kiến và cao trình mũi cọc tối thiểu của từng kết cấu phần dưới trong các bản vẽ hợp đồng. Các cao trình mũi cọc dự kiến phải phản ánh được cao độ tại đó có thể đạt được khả năng chịu tải cực hạn cần thiết của cọc. Các cao trình mũi cọc dự kiến tối thiểu phải phản ánh được độ xuyên vào đất cần thiết để chống đỡ các tải trọng ngang lên cọc, bao gồm xói lở nếu có và/ hoặc độ xuyên qua các địa tầng không thích hợp nằm trên. 10.7.1.12. Các cọc xuyên qua nền đất đắp Khi đóng cọc xuyên qua nền đất đắp, phải đảm bảo ngập xuyên ít nhất là 3000mm qua lớp đất nguyên thuỷ trừ phi đến độ chối do gặp đá gốc hay gặp địa tầng chịu lực đủ rắn ở một độ sâu ít hơn. Vật liệu đắp nền phải được chọn lọc sao cho không cản trở việc hạ cọc đến chiều sâu yêu cầu. Kích cỡ hạt tối đa của bất cứ loại đất đắp nào đề không được vượt quá 150mm. Các vị trí khoan thăm dò trước hay cọc khoan đập cần được quy định khi cần thiết, đặc biệt đối với các loại cọc chuyển vị . 10.7.1.13. Các cọc thử Phải xét đến việc đóng các cọc thử cho kết cấu phần dưới dể xác định các đặc trưng thi công, đánh giá khả năng của cọc theo chiều sâu và thiết lập các chiều dài cọc để chỉ thị cho nhà thầu phải làm. Các cọc có thể được thí nghiệm theo phương pháp thử tải trọng tĩnh, thử động, các nghiên cứu về tính dễ hạ cọc hoặc kết hợp giữa chúng với nhau, căn cứ vào sự hiểu biết về các điều kiện của nền đất. Có thể tăng số lượng cọc thử cần thiết tuỳ theo các điều kiện nền đất không đồng đều. Có thể không yêu cầu thử cọc khi có kinh nghiệm trước đó về cùng loại cọc và cùng khả năng chịu tải tới hạn của cọc trong điều kiện nền đất tương tự.
  46. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 46 10.7.1.14. Phân tích phương trình sóng Khi thiết kế nền móng cọc, cần đánh giá tính dễ thi công bằng cách dùng chương trình vi tính về phương trình sóng. Cần sử dụng phương trình sóng để xác nhận có thể thi công đoạn cọc theo thiết kế đạt đến độ sâu mong muốn và khả năng chịu tải tới hạn của cọc cũng như phạm vi của mức tải cho phép khi hạ cọc được quy định trong Điều 10.7.1.16 khi dùng một hệ thống đóng hạ cọc có kích cỡ thích hợp. 10.7.1.15. Việc kiểm tra động Có thể quy định việc kiểm tra động cho các cọc được thi công trong các điều kiện nền đất khó khăn như là đất có các vật cản và đá cuội hoặc bề mặt của đá gốc nghiêng nhiều, cũng như để đánh giá thi công phù hợp với khả năng chịu lực của cọc về mặt kết cấu. Việc việc kiểm tra động có thể còn được xem xét để kiểm nghiệm khả năng địa kỹ thuật trong trường hợp quy mô của công trình hay các giới hạn khác không cho phép áp dụng thí nghiệm nén tĩnh. 10.7.1.16. Các ứng suất đóng cọc cho phép tối đa Có thể ước tính tải trọng đóng cọc bằng cách phân tích phương trình sóng hay kiểm tra động đối với lực và gia tốc ở đầu cọc trong quá trình đóng cọc. Lực đóng cọc tối đa đối với các cọc được đóng ở trên đầu cọc không được vượt quá các sức kháng tính toán sau đây theo tên gọi và các hệ số sức kháng cho trong các Chương 5 & 6 khi thích hợp: Các cọc thép Chịu nén 0,90 Fy Ag Chịu kéo 0,90 Fy An Các cọc bê tông ’ Chịu nén 0,85 f c Ac Chịu kéo 0,70 Fy As Các cọc bê tông dự ứng lực Chịu nén (0,85f c - fpe) Ac ' Chịu kéo - môi trường bình thường 0,25 fc fpe A c Chịu kéo - môi trường xâm thực nghiêm trọng f pe Aps 10.7.2. Chuyển vị và sức kháng đỡ ở trạng thái giới hạn sử dụng 10.7.2.1. Tổng quát Với mục đính tính toán độ lún của nhóm cọc, tải trọng được giả định tác động lên móng tương đương đặt tại hai phần ba độ sâu chôn cọc vào lớp chịu lực như trong Hình 1. Với các cọc trong đất rời, độ lún của móng sẽ được khảo cứu bằng cách dùng tất cả các tải trọng tác dụng trong Tổ hợp Tải trọng sử dụng cho trong Bảng 3.4.1-1. Với các cọc trong đất dính, cũng sử dụng Tổ hợp Tải trọng sử dụng với tất cả các tải trọng, ngoại trừ các tải trọng tức thời có thể bỏ qua. Phải sử dụng tất cả các tổ hợp tải trọng theo trạng thái giới hạn sử dụng thích hợp cho trong Bảng 3.4.1-1 để đánh giá chuyển vị ngang của móng.
  47. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 47 Móng tương đương Lớp yếm Lớp tốt Móng tương đương Hình 10.7.2.1-1 - Vị trí móng tương đương (theo Duncan và Buchignani 1976) 10.7.2.2. Các Tiêu chuẩn chuyển vị ngang Phải áp dụng các quyđịnh của Điều 10.6.2.2. Chuyển vị ngang không được vượt quá 38 mm. 10.7.2.3. Độ lún 10.7.2.3.1. Tổng quát Độ lún của móng không được vượt quá độ lún cho phép như được chọn theo Điều 10.6.2.2
  48. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 48 10.7.2.3.2. Đất dính Phải dùng các phương pháp dùng cho móng nông để ước tính độ lún của nhóm cọc, bằng cách sử dụng vị trí móng tương đương cho trong Hình 10.7.2.1-1 10.7.2.3.3. Đất rời Độ lún của nhóm cọc trong đất rời có thể được ước tính bằng cách sử dụng kết quả thí nghiệm ngoài hiện trường và vị trí móng tương đương cho trong Hình 10.7.2.1-1. Độ lún của nhóm cọc trong đất rời có thể tính như sau: 360 q I X Sử dụng SPT: = (10.7.2.3.3-1) N corr qI Sử dụng CPT: (10.7.2.3.3-2) 2qc trong đó: D,  1 0,125 0,5 (10.7.2.3.3-3)  1,92 N = 0,77log N corr 10 '  v ở đây : q = áp lực móng tĩnh tác dụng tại 2Db/3 cho trong Hình 10.7.2.1-1. áp lực này bằng với tải trọng tác dụng tại đỉnh của nhóm được chia bởi diện tích móng tương đương và không bao gồm trọng lượng của các cọc hoặc của đất giữa các cọc (MPa). X = chiều rộng hay chiều nhỏ nhất của nhóm cọc (mm), = độ lún của nhóm cọc (mm) I = hệ số ảnh hưởng của chiều sâu chôn hữu hiệu của nhóm D = độ sâu hữu hiệu lấy bằng 2Db /3 (mm) Db = độ sâu chôn cọc trong lớp chịu lực như cho trong Hình 10.7.2.1-1 (mm) Ncorr = giá trị trung bình đại diện đã hiệu chỉnh cho số đếm SPT của tầng phủ trên độ sâu X phía dưới đế móng tương đương (Búa/300mm) N = số đếm SPT đo trong khoảng lún (Búa/300mm)
  49. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 49  v = ứng suất thẳng đứng hữu hiệu (MPa) qc = sức kháng xuyên hình nón tĩnh trung bình trên độ sâu X dưới móng tương đương (MPa) 10.7.2.4. Chuyển vị ngang Chuyển vị ngang của móng cọc không được vượt quá chuyển vị ngang cho phép như đã chọn theo Điều 10.7.2.2. Chuyển vị ngang của nhóm cọc phải được ước tính bằng cách dùng phương pháp có xét đến tương tác đất-kết cấu. 10.7.2.5. các Giá trị giả định về lực chống Phải áp dụng các quy định của Điều 10.6.2.3. 10.7.3. Sức kháng ở trạng thái Giới hạn Cường độ 10.7.3.1. Tổng quát Các sức kháng phải xét đến bao gồm: Sức kháng đỡ của cọc, Sức kháng nhổ của cọc, Xuyên thủng của cọc từ lớp đất tốt vào lớp yếu hơn, và Sức kháng kết cấu của các cọc. 10.7.3.2. Tải trọng dọc trục của cọc Phải dành sự ưu tiên cho quá trình thiết kế dựa trên các phân tích tĩnh kết hợp với quan trắc hiện trường trong khi đóng cọc hay thí nghiệm tải trọng. Kết quả thí nghiệm tải trọng có thể được ngoại suy cho các kết cấu gần kề có điều kiện đất tương tự. Sức kháng đỡ của cọc có thể được ước tính bằng cách dùng các phương pháp phân tích hay phương pháp thí nghiệm hiện trường. Sức kháng đỡ tính toán của các cọc QR có thể tính như sau: QR = Qn = q Qult (10.7.3.2-1) hay QR = Qn = q p Qp + qs Qs (10.7.3.2-2) với: Qp = qp Ap (10.7.3.2-3) Qs = qs As (10.7.3.2-4)
  50. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 50 trong đó: q = hệ số sức kháng dùng cho sức kháng đỡ của một cọc đơn, cho trong Điều 10.5.4 dùng cho các phương pháp không phân biệt giữa sức kháng toàn bộ và sự góp phần riêng rẽ của sức kháng mũi và thân cọc. Qult = sức kháng đỡ của một cọc đơn (N) Qp = sức kháng mũi cọc (N) Qs = sức kháng thân cọc (N) qp = sức kháng đơn vị mũi cọc (MPa) qs = sức kháng đơn vị thân cọc (MPa) 2 As = diện tích bề mặt thân cọc (mm ) 2 Ap = diện tích mũi cọc (mm ) qp = hệ số sức kháng đối với sức kháng mũi cọc quy định cho trong Bảng 10.5.5-2 dùng cho các phương pháp tách rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc và sức kháng thân cọc. qs = hệ số sức kháng đối với sức kháng thân cọc cho trong Bảng 10.5.5 -2 dùng cho các phương pháp tsch rời sức kháng của cọc do sức kháng của mũi cọc và sức kháng thân cọc. 10.7.3.3. Ước tính nửa thực nghiệm sức kháng của cọc 10.7.3.3.1. Tổng quát Có thể dùng cả phương pháp tổng ứng suất và ứng suất hữu hiệu, với điều kiện các tham số cường độ đất thích hợp là có sẵn. Các hệ số sức kháng đối với ma sát bề mặt và sức kháng mũi, được ước tính bằng phương pháp nửa thực nghiệm, như quy định trong Bảng 10.5.5-2. 10.7.3.3.2. Sức kháng thân cọc Có thể sử dụng một hay nhiều hơn trong ba phương pháp cụ thể được trình bày dưới đây, khi thích hợp 10.7.3.3.2a. Phương pháp Phương pháp , dựa trên tổng ứng suất, có thể được dùng để liên hệ sự kết dính giữa cọc và đất sét với cường độ không thoát nước của đất sét. Ma sát đơn vị bề mặt danh định (MPa) có thể lấy bằng: Qs = Su (10.7.3.3.2a-1) ở đây: Su = cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình (MPa) = hệ số kết dính áp dụng cho Su (DIM) Hệ số kết dính, , có thể được giả định thay đổi với giá trị cường độ kháng cắt không thoát nước, Su như cho trong Hình 1.
  51. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 51 Nhỏ hơn Cát hoặc h cuội cát n í d Db = lớn ố s hơn 40D Sét cứng ệ H Cường độ cắt không thoát nước Su (MPa) Lớn hơn Sét mềm h n í d ố s Sét ệ cứng H Cường độ cắt không thoát nước Su (MPa) Sét h n Db = lớn hơn í nửa d 40D cứng ố đến s cứng ệ H Cường độ cắt không thoát nước Su (MPa) Hình 10.7.3.3.2a-1- Các đường cong thiết kế về hệ số kết dính cho cọc đóng vào đất sét (theo Tomlinson, 1987) 10.7.3.3.2b. Phương pháp  Phương pháp , dựa vào ứng suất hữu hiệu, có thể được sử dụng để dự đoán ma sát bề mặt của cọc. Ma sát đơn vị bề mặt danh định (MPa) có thể có liên quan tới các ứng suất hữu hiệu trong đất như sau: qs =   v (10.7.3.3.2b-1) ở đây:  v = ứng suất hữu hiệu thẳng đứng (MPa)  = hệ số lấy từ Hình 1
  52. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 52 Giới hạn kiến Vượt quá giới hạn 2.00 Giới hạn kiến nghị đối với  Hình 10.7.3.3.2b-1- Quan hệ -OCR đối với chuyển vị cọc (theo Esrig và Kirby, 1979) Có thể dùng phương pháp Nordlund để mở rộng phương pháp  cho các cọc không có hình lăng trụ trong đất dính, trong trường hợp này hệ số sức kháng có thể lấy như đối với phương pháp  theo quy định trong Bảng 10.5.5-2. 10.7.3.3.2c. Phương pháp  Phương pháp , dựa trên ứng suất hữu hiệu, có thể dùng để biểu thị mối tương quan giữa ma sát đơn vị bề mặt (MPa) với áp lực đất bị động như sau: qs =  ( v + 2Su) (10.7.3.3.2c-1) ở đây ( v + 2Su) = áp lực đất nằm ngang bị động (MPa)  = hệ số thực nghiệm lấy từ Hình 1 (DIM)
  53. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 53 Vị trí K Cọc xuyên ( mm ) x 1000 ý N g h u i ồ ệ n u Hình 10.7.3.3.2c-1- Hệ số  cho cọc ống đóng (theo Vijayvergiya và Focht, 1972) 10.7.3.3.3. Sức kháng mũi cọc Sức kháng đơn vị mũi cọc trong đất sét bão hoà (MPa) có thể tính như sau: qp = 9 Su (10.7.3.3.3-1) Su = cường độ kháng cắt không thoát nước của sét gần chân cọc (MPa) 10.7.3.4. Ước tính sức kháng của cọc dựa trên thí nghiệm hiện trường 10.7.3.4.1. Tổng quát Các hệ số sức kháng đối với ma sát bề mặt và sức kháng mũi cọc, được ước tính bằng các phương pháp hiện trường được quy định trong Bảng 10.5.5-2. 10.7.3.4.2. Sử dụng kết quả SPT Phương pháp này sẽ chỉ áp dụng cho cát và bùn không dẻo 10.7.3.4.2a. Sức kháng mũi cọc
  54. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 54 Sức kháng đơn vị mũi cọc danh định (MPa), cho các cọc đóng tới độ sâu Db trong đất rời có thể tính như sau: 0,038N D q corr b q (10.7.3.4.2a-1) p D  với: 1,92 (N10.7.3.4.2a-2)corr 0,77log10 N  v ở đây: Ncorr = số đếm SPT gần mũi cọc đã hiệu chỉnh cho áp lực tầng phủ,  v (Búa/300mm) N = số đếm SPT đo được (Búa/300mm) D = chiều rộng hay đường kính cọc (mm) Db = chiều sâu xuyên trong tầng chịu lực (mm) q = sức kháng điểm giới hạn tính bằng 0,4 Ncorr cho cát và 0,3 Ncorr cho bùn không dẻo (MPa). 10.7.3.4.2b. Ma sát bề mặt Ma sát bề mặt danh định của cọc trong đất rời (MPa) có thể tính như sau: Đối với cọc đóng chuyển dịch: qs = 0,0019 N (10.7.3.4.2b-1) Đối với cọc không chuyển dịch (ví dụ cọc thép chữ H) qs = 0,00096N (10.7.3.4.2b-2) ở đây: qs = ma sát đơn vị bề mặt cho cọc đóng (MPa) N = số đếm búa SPT trung bình (chưa hiệu chỉnh) dọc theo thân cọc (Búa/300mm) 10.7.3.4.3. Sử dụng CPT 10.7.3.4.3a. Tổng quát CPT có thể dùng để xác định: Sức kháng xuyên hình nón, qc, có thể được dùng để xác định khả năng chịu lực mũi cọc, và Ma sát ống, fs, có thể được dùng để xác định khả năng ma sát bề mặt.
  55. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 55 10.7.3.4.3b. Sức kháng mũi cọc Sức kháng mũi cọc, qp (MPa) có thể được xác định như cho trong Hình 1 với: q c1 q c2 qp = (10.7.3.4.3b-1) 2 ở đây: qc1 = giá trị trung bình của qc trên toàn bộ chiều sâu yD dưới mũi cọc (đường a-b-c). Tổng giá trị qc theo cả hướng xuống (đường a-b) và hướng lên (đường b-c). Dùng các giá trị q c thực dọc theo đường a-b và quy tắc đường tối thiểu dọc theo đường b-c. Tính toán q c1 cho các giá trị y từ 0,7 đến 4,0 và sử dụng giá trị tối thiểu qc1 thu được (MPa). qc2 = giá trị trung bình của qc trên toàn bộ khoảng cách 8D bên trên mũi cọc (đường c-e). Sử dụng quy tắc đường tối thiểu như đối với đường b-c trong tính toán q c1. Bỏ qua các đỉnh lõm nhỏ “X”, nếu trong cát, nhưng đưa vào đường nhỏ nhất nếu trong sét. Sức kháng hình nón trung bình tối thiểu giữa 0,7 và 4 đường kính cọc bên dưới cao độ mũi cọc có được thông qua quá trình thử dần, với việc sử dụng quy tắc đường tối thiểu. Quy tắc đường tối thiểu cũng sẽ được dùng để tìm ra giá trị sức kháng hình nón cho đất trong khoảng tám lần đường kính cọc bên trên mũi cọc. Tính trung bình hai kết quả để xác định sức kháng mũi cọc.
  56. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 56 Hình 10.7.3.4.3b-1- Phương pháp tính sức chịu đầu cọc (theo Nottinghan và Schmertmann, 1975) 10.7.3.4.3c. Ma sát bề mặt Sức kháng ma sát bề mặt danh định của cọc (N) có thể tính như sau: N1 N2 Li Qs Ks,c fsiasi .hi fsiasi hi (10.7.3.4.3c-1)  8D  i 1 i i 1 ở đây: Ks,c = các hệ số hiệu chỉnh: Kc Cho các đất sét và Ks cho đất cát lấy từ Hình 1(DIM) Li = chiều sâu đến điểm giữa khoảng chiều dài tại điểm xem xét (mm) D = chiều rộng hoặc đường kính cọc xem xét (mm)
  57. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 57 fsi = sức kháng ma sát đơn vị thành ống cục bộ lấy từ CPT tại điểm xem xét (MPa) asi = chu vị cọc tại điểm xem xét (mm) hi = khoảng chiều dài tại điểm xem xét (mm) Ni = số khoảng giữa mặt đất và điểm cách dưới mặt đất 8D N2 = số khoảng giữa điểm cách dưới mặt đất 8D và mũi cọc. Fs theo MPa D / Z = g n ộ r u ề i h c n ê r t u â s u ề i h c Cọc bê tông ố và gỗ s ỷ T Cọc thép Mũi cơ học Begemann Dùng 0,8 fs cho mũi cọc Thép Begemann nếu đáp trong lớp sét Bê có OCR cao Mũi Furgo (đtiôện)g Thép Bê tông Ks của gỗ dùng 1,25 Ks của thép Hình 10.7.3.4.3c-1- Hệ số hiệu chỉnh ma sát cọc Ks và Kc (theo Nottingham và Schmertmann, 1975) 10.7.3.5. Cọc tựa trên đá Hệ số sức kháng đối với sức kháng đầu cọc tựa trên đá phải được lấy như quy định trong Bảng 10.5.5.2. Trong trường hợp mỗi bề rộng cọc và mỗi khoảng cách các đường nứt của đá vượt quá 300mm và khi chiều dày đường nứt không được lấp đất nhỏ hơn 6.4mm hay được lấp bằng đất hay đá vụn có bề rộng nhỏ hơn 25mm. Sức kháng đỡ đơn vị danh định của mũi cọc qp của các cọc đóng đến đá bằng MPa có thể tính như sau: qp = 3 qu Ksp d (10.7.3.5-1)
  58. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 58 trong đó: S 3 d D Ksp (10.7.3.5-1) t 10 1 300 d Sd H d 1 0,4 S 3,4 D S ở đây: qu = cường độ nén dọc trục trung bình của lõi đá (MPa) d = hệ số chiều sâu không thứ nguyên (DIM) Kps = hệ số khả năng chịu tải không thứ nguyên, từ Hình 1 (DiM) sd = khoảng cách các đường nứt (mm) td = chiều rộng các đường nứt (mm) D = chiều rộng cọc (mm) Hs = chiều sâu chôn cọc vào trong hố đá tính bằng 0.0 cho những cọc tỳ vào đỉnh của đá gốc (mm) Ds = đường kính của hố đá (mm) Phương pháp này không được áp dụng cho đá bị phân lớp mềm, chẳng hạn như diệp thạch yếu hay đá vôi yếu. Cọc được đặt trên đá yếu phải được thiết kế xử lý đá mềm như đất, được quy định trong Điều 10.7.3.3 cho các cọc đặt trên vật liệu dính và Điều 10.7.3.4 cho các cọc đặt trên vật liệu rời.
  59. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 59 p s K a ủ c ị r t á i G Tỷ số sd/ Ds Hình 10.7.3.5-1- Hệ số khả năng chịu tải (theoHội Địa kỹ thuật Canada, 1985) 10.7.3.6. Thử tải cọc và kiểm tra hiện trường Thí nghiệm kéo nén và tải trọng ngang của các cọc phải tuân thủ : Phương pháp thử cọc dưới tải trọng nén dọc trục tĩnh - ASTM D1143 Phương pháp thí nghiệm cọc đơn dưới tải trọng kéo dọc trục tĩnh-ASTM D3689 Phương pháp thí nghiệm cọc dưới tải trọng ngang - ASTM D3966 Hệ số sức kháng cho sức kháng nén dọc trục và khả năng kéo dọc trục có được từ thử tải trọng cọc cho trong Bảng 10.5.5-2. Thí nghiệm hiện trường bằng máy phân tích đóng cọc phải tuân thủ: Phương pháp thử cho Thí nghiệm động ứng suất cao của cọc ASTM D4945 Hệ số sức kháng đối với sức kháng nén dọc trục và sức kháng kéo lên có được từ các thí nghiệm tải trọng cọc được cho trong Bảng 10.5.5-2. 10.7.3.7. Lực nhổ 10.7.3.7.1. Tổng quát Phải xét đến lực nhổ khi hiệu ứng lực được tính toán căn cứ vào tổ hợp tải trọng theo trạng thái giới hạn cường độ thích hợp là lực kéo. Khi các cọc chịu lực kéo, chúng phải được khảo cứu cả về sức kháng nhổ và khả năng kết cấu để chống lại sự kéo và truyền nó tới đế móng.
  60. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 60 10.7.3.7.2. Sức kháng nhổ của cọc đơn Sức kháng nhổ của cọc đơn phải được ước tính theo phương pháp tương tự như phương pháp ước tính sức kháng ma sát bề mặt của cọc chịu nén trong Điều 10.7.3.3 và 10.7.3.4. Sức kháng nhổ tính toán tính bằng N, có thể tính như sau: QR = Qn = uQs (10.7.3.7.2-1) ở đây: Qs = khả năng kháng nhổ danh định do sức kháng thân cọc (N) u = hệ số sức kháng đối với khả năng kháng nhổ cho trong Bảng 10.5.5-2. 10.7.3.7.3. Sức kháng nhổ của nhóm cọc Sức kháng nhổ tính toán của nhóm cọc tính bằng N, phải được tính như sau: QR = Qn = ug Qug (10.7.3.7.3-1) ở đây: ug = hệ số sức kháng quy định trong Bảng 10.5.5-2 Qug = khả năng kháng nhổ danh định của nhóm cọc (N) Sức kháng nhổ, Qug của nhóm cọc phải được lấy số nhỏ hơn trong: Tổng của sức kháng nhổ của cọc đơn, hoặc Khả năng kháng nhổ của nhóm cọc được xem như là một khối. Đối với nhóm cọc trong đất rời. Trọng lượng của khối bị nâng sẽ được xác định bằng cách dùng sự truyền của tải trọng là 1/4 từ đế của nhóm cọc trong Hình 1. Trọng lượng đơn vị nổi sẽ được dùng cho đất bên dưới mức nước ngầm. Trong đất dính, khối kháng lại lực nhổ khi cắt không thoát nước sẽ được lấy theo Hình 2. Lực kháng nhổ danh định có thể tính như sau: Qn = Qug = (2XZ + 2YZ) S u + Wg (10.7.3.7.3-2) ở đây: X = chiều rộng của nhóm, cho trong Hình 2 (mm) Y = chiều dài của nhóm, cho trong Hình 2 (mm) Z = chiều sâu của khối đất dưới bệ cọc, cho trong Hình 2 (mm)
  61. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 61 Su = cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình dọc theo thân cọc (MPa) Wg = trọng lượng của khối đất, cọc và bệ cọc (N) Hệ số sức kháng cho khả năng kháng nhổ danh định của nhóm cọc, Qug được xác định như là tổng các lực kháng nhổ của các cọc đơn, sẽ được tính giống như cách tích cho khả năng kháng nhổ của cọc đơn cho trong Bảng 10.5.5-2. Hệ số sức kháng cho khả năng kháng nhổ của nhóm cọc được xem như là một khối được cho trong Bảng 10.5.5-2 cho nhóm cọc trong đất sét và trong cát. Hình 10.7.3.7.3-1- Lực nhổ của nhóm cọc đặt gần nhau trong đất rời (theo Tomlinson, 1987) Khối đất do nhóm cọc nhổ lên Hình 10.7.3.7.3-2- Lực nhổ của nhóm cọc trong đất dính (theo Tomlinson, 1987) 10.7.3.8. Tải trọng ngang Đối với các cọc chịu tải trọng ngang, đầu cọc sẽ được ngàm vào bệ cọc. Bất kỳ đất bị xáo trộn nào hoặc các lỗ rỗng được tạo ra trong quá trình đóng cọc sẽ được thay thế bằng vật liệu hạt được đầm chặt. Các ảnh hưởng của tương tác đất-kết cấu hoặc đá-kết cấu giữa các cọc và đất bao gồm số lượng và khoảng cách các cọc trong nhóm phải được xem xét khi thiết kế các cọc chịu tải trọng ngang.
  62. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 62 10.7.3.9. sức kháng đỡ của cọc xiên Sức kháng đỡ của nhóm cọc bao gồm các cọc xiên có thể được ước tính bằng cách xử lý cọc xiên như là các cọc thẳng đứng. 10.7.3.10. Sức kháng đỡ dọc trục của nhóm cọc 10.7.3.10.1. Tổng quát Sức kháng tính toán của nhóm cọc (N) được tính như sau: QR = Qn = g Qg (10.7.3.10.1-1) ở đây: Qg = sức kháng danh định của nhóm cọc (N) g = hệ số sức kháng của nhóm cọc quy định trong quy trình này 10.7.3.10.2. Đất dính Nếu như bệ cọc tiếp xúc chặt chẽ với đất, khi đó không yêu cầu phải giảm hệ số hữu hiệu. Nếu như bệ cọc không tiếp xúc chặt chẽ với đất, và nếu đất là cứng khi đó không yêu cầu phải giảm hệ số hữu hiệu. Nếu như bệ cọc không tiếp xúc chặt chẽ với đất, và nếu đất trên bề mặt là mềm yếu khả năng chịu tải riêng rẽ từng cọc phải được nhân với hệ số hữu hiệu , được lấy như sau:  = 0.65 với khoảng cách tim đến tim bằng 2,5 lần đường kính, = 1.0 với khoảng cách tim đến tim bằng 6 lần đường kính, Đối với các khoảng cách trung gian, giá trị của  có thể được xác định bằng nội suy tuyến tính. Sức kháng của nhóm phải là giá trị nhỏ hơn trong: Tổng của các sức kháng sửa đổi riêng rẽ của mỗi cọc trong nhóm, hoặc Sức kháng của trụ tương đương bao gồm các cọc và khối đất trong diện tích bao bởi các cọc. Khi xác định trụ tương đương: Sức kháng cắt toàn bộ của đất phải được dùng để xác định sức kháng ma sát bề mặt Tổng diện tích đáy của trụ tương đương phải được dùng để xác định sức kháng đầu cọc, và Sức kháng phụ thêm của bệ cọc không được xét đến.
  63. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 63 Hệ số sức kháng cho trụ tương đương hoặc khối phá hoại khối được cho trong Bảng 10.5.5-2 và được áp dụng khi bệ cọc có hoặc không tiếp xúc với đất. Hệ số sức kháng cho sức kháng của nhóm cọc được tính toán bằng cách sử dụng tổng của các sức kháng riêng rẽ của từng cọc, lấy như giá trị cho sức kháng của cọc đơn cho trong Bảng 10.5.5-2. 10.7.3.10.3. Đất rời Khả năng chịu tải của nhóm cọc trong đất rời phải là tổng khả năng của các cọc trong nhóm. Hệ số có ích , lấy bằng 1.0 khi bệ cọc có hoặc không tiếp xúc với đất nền. Hệ số sức kháng là giống như giá trị cho cọc đơn, được cho trong Bảng 10.5.5-2. 10.7.3.10.4. Nhóm cọc trong đất tốt nằm trên đất yếu hoặc nén lún Nếu nhóm cọc được đóng trong lớp trầm tích tốt nằm trên lớp trấm tích yếu phải xét đến khả năng phá hoại chọc thủng của mũi cọc vào trong tầng yếu hơn. Nếu tầng đất nằm dưới bao gồm đất nén lún yếu hơn phải xét đến khả năng lún lớn trong lớp đất yếu hơn. Thay vì sự chỉ dẫn tại chỗ việc điều tra nghiên cứu về khả năng chịu tải của loại đất yếu bên dưới có thể căn cứ vào tính toán tải trọng cộng tác dụng với giả thiết sự phân bố áp lực dưới các mũi cọc bằng cách chiếu diện tích vùng được bao bởi các mũi cọc 2 mặt dốc đứng còn 1 nằm ngang . Sức kháng ở bất kỳ chiều sâu nào dưới các mũi cọc phải được xác định trên cơ sở kích thước hình chiếu của móng quy ước. Khả năng chịu lực phải căn cứ vào tiêu chuẩn của móng mở rộng được quy định trong quy trình này. 10.7.3.11. Sức kháng tải trọng ngang của nhóm cọc. Sức kháng tính toán của nhóm cọc chịu tải trọng ngang bằng N phải được tính như sau: QR = Qn =  L QL (10.7.3.11-1) trong đó: QL = sức kháng ngang danh định của 1 cọc đơn (N) QLg = sức kháng ngang danh định của nhóm cọc (N) L = hệ số sức kháng của nhóm cọc được quy định trong Bảng 10.5.4-2  = hệ số hữu hiệu của nhóm cọc được xác định trong quy trình này. Sức kháng riêng của từng cọc phải được nhân với 1 hệ số hữu hiệu  như sau:  = 0.75 cho đất rời  = 0.85 cho đất dính Phải lấy sức kháng ngang của nhóm cọc bằng tổng số của sức kháng của mỗi cọc đã có hệ số trong nhóm cọc. 10.7.4. Thiết kế kết cấu
  64. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 64 10.7.4.1. Tổng quát Thiết kế kết cấu các cọc đóng bằng bê tông và thép phải theo các quy định của Phần 5 và 6 tương ứng. 10.7.4.2. Biến dạng oằn của cọc Các cọc nhô dài qua nước hay không khí phải giả định được cố định tại một khoảng sâu bên dưới đất. Độ ổn định sẽ được xác định theo các quy định cho các cấu liện chịu nén trong Phần 5 và Phần 6 bằng cách dùng chiều dài tương đương của cọc bằng chiều dài không được đỡ ngang, cộng với chiều sâu chôn cọc để cố định. Chiều sâu cố định bên dưới đất có thể tính như sau: Với đất sét: 0,25 E p I p (1mm),4 (10.7.4.2-1) Es Với cát: 0,2 E p I p 1,8 (mm) (10.7.4.2-2) n h ở đây: Ep = mô đun đàn hồi của cọc (MPa) 4 Ip = mô men quán tính của cọc (mm ) Es = mô đun đất đối với đất sét = 67 Su (MPa) Su = cường độ kháng cắt không thoát nước của đất sét (MPa) nh = tỷ lệ tăng của mô đun đất theo độ sâu đối với cát như quy định trong Bảng 1 (MPa/mm) Bảng 10.7.4.2-1. Tỷ lệ tăng của mô đun đất với độ sâu nh(Mpa/mm) đối với cát Độ chặt Khô hoặc ướt Ngập nước Rời 9,4 103 4,7 103 Vừa 0,025 0,013 Chặt 0,063 0,031 10.8. Cọc khoan 10.8.1. Tổng quát 10.8.1.1. Phạm vi áp dụng Các điều khoản của phần này phải được dùng để thiết kế cọc khoan, khác với cọc khoan được thi công bằng khoan guồng xoắn liên tục, tức là cọc được đổ bê tông khi guồng xoắn được rút lên.
  65. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 65 10.8.1.2. Chiều sâu chôn cọc Chiều sâu chôn cọc khoan phải đủ để cung cấp các khả năng chịu tải thẳng đứng và ngang phù hợp và chuyển vị chấp nhận được. 10.8.1.3. Đường kính cọc và cọc mở rộng đáy Với các cọc ngàm vào đá yêu cầu có các ống vách xuyên qua các lớp đất bên trên, các hồ sơ thi công phải chỉ rõ rằng đường kính hốc đá khoan ít nhất phải nhỏ hơn đường kính trong của vách là 150 mm. Với các cọc ngàm vào đá không cần có các ống vách qua các lớp đất bên trên, đường kính hốc khoan có thể bằng đường kính thân cọc qua lớp đất. Việc thiết kế phải dựa vào đường kính hốc đá cụ thể. Trong đất dính cứng, có thể dùng đáy mở rộng, loe hình chuông hoặc doa ở mũi cọc để tăng thêm diện tích tựa nhằm giảm áp lực đầu cọc đơn vị hoặc để tạo thêm sức kháng chống tải trọng kéo lên. Khi đáy của hố khoan được dọn sạch và kiểm tra trước khi đổ bê tông, toàn bộ diện tích đáy có thể coi là hữu hiệu trong việc truyền tải Trong thực tế, phải xét tới việc chôn cọc tới độ sâu lớn hơn để tránh các khó khăn và chi phí cho việc đào mở rộng đáy. 10.8.1.4. Sức kháng Các quy định của Điều 10.7.1.3 phải được áp dụng bằng cách thay thế thuật ngữ “Cọc khoan” cho “Cọc” khi thích hợp. Phương pháp thi công có thể ảnh hưởng tới sức kháng của cọc khoan và phải xét đến như là một phần của quy trình thiết kế. Cọc khoan được thi công bằng cách sử dụng các phương pháp thi công khô, ống vách hay ướt hoặc là kết hợp các phương pháp. Trong mọi trường hợp, đào hố, đổ bê tông và tất cả các công việc khác của quá trình thi công cọc phải được thực hiện theo đúng các quy định của Tiêu chuẩn thiết kế này và Tiêu chuẩn thi công. 10.8.1.5. Lực kéo xuống Các lực kéo xuống phải được đánh giá như được quy định trong Điều 10.7.1.4. Đối với cọc chống khi lực kéo xuống là vấn đề trạng thái giới hạn cường độ, các hệ số tải trọng đối với lực kéo xuống phải là số nghịch đảo của hệ số sức kháng dùng cho phương pháp xác định sức kháng của cọc như chỉ ra trong Bảng 10.5.5.3.
  66. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 66 10.8.1.6. Khoảng cách giữa các cọc Khoảng cách tim-đến-tim của cọc khoan phải lớn hơn 3.0 lần đường kính hoặc khoảng cách yêu cầu nhằm tránh ảnh hưởng giữa các cọc lân cận, lấy trị số lớn hơn. Nếu yêu cầu khoảng cách gần hơn thì trình tự thi công phải được quy định rõ trong các hồ sơ hợp đồng và phải đánh giá tác động qua lại giữa các cọc liền kề. 10.8.1.7. Cọc xiên Phải tránh dùng cọc xiên. Khi cần tăng sức kháng bên, phải xem xét đến việc tăng đường kính cọc hoặc tăng số lượng cọc. 10.8.1.8. Mực nước ngầm và lực nổi Các quy định trong Điều 10.7.1.7 phải được áp dụng nếu thích hợp. 10.8.1.9. Lực nhổ Các quy định trong Điều 10.7.1.9 phải được áp dụng nếu thích hợp. Các cọc khoan được thiết kế trong đất trương nở phải được kéo dài một chiều sâu đủ trong đất có độ ẩm ổn định nhằm cung cấp đủ sức neo chống lại lực nhổ. Phải cung cấp đủ khoảng trống giữa mặt đất và mặt dưới của bệ cọc hoặc dầm nối các cọc nhằm loại trừ tác động của các lực nhổ tại điểm nối cọc/bệ cọc do điều kiện trương nở của đất. 10.8.2. Chuyển vị ở trạng thái giới hạn sử dụng 10.8.2.1. Tổng quát Các quy định của Điều 10.7.2.1 phải được áp dụng khi thích hợp. Tổ hợp tải trọng sử dụng trong Bảng 3.4.1-1 phải được dùng khi thích hợp. Khi ước tính độ lún ở trạng thái giới hạn sử dụng của cọc khoan trong đất sét, chỉ có tải trọng thường xuyên được xét đến. Tải trọng tức thời phải được cộng thêm vào tải trọng thường xuyên khi ước tính độ lún của cọc trong đất dạng hạt. 10.8.2.2. Tiêu chuẩn chuyển vị ngang Các quy định của Điều 10.7.2.2 phải được áp dụng khi thích hợp. 10.8.2.3. Độ lún 10.8.2.3.1. Tổng quát Độ lún của móng cọc khoan kể cả độ lún của cọc khoan đơn và độ lún của nhóm cọc không được vượt quá tiêu chuẩn chuyển vị được chọn phù hợp với Điều 10.6.2.2. 10.8.2.3.2. Độ lún của cọc khoan đơn Phải ước tính độ lún của cọc khoan đơn có xét đến:
  67. Tiêu chuẩn thiết kế cầu 67 Độ lún ngắn hạn, Độ lún cố kết nếu cọc thi công trong đất dính, và Nén dọc trục của cọc khoan. 10.8.2.3.3. Độ lún của nhóm cọc Các quy định của Điều 10.7.2.3 phải được áp dụng khi thích hợp. 10.8.2.4. Chuyển vị ngang Các quy định của Điều 10.7.2.4 phải được áp dụng khi thích hợp. 10.8.3. Sức kháng ở trạng thái giới hạn cường độ 10.8.3.1. Tổng quát Phải áp dụng trạng thái giới hạn cường độ của Điều 10.7.3.1 10.8.3.2. Tải trọng dọc trục của cọc khoan Các quy định của Điều 10.7.3.2 và Hình 10.5.4.3 phải áp dụng khi thích hợp. 10.8.3.3. Ước tính bán thực nghiệm sức kháng của cọc khoan trong đất dính Phương pháp bán thực nghiệm có thể được dùng để ước tính sức kháng của cọc khoan trong đất dính. Cọc khoan trong đất dính phải được thiết kế bằng phương pháp tổng ứng suất và ứng suất hữu hiệu đối với các điều kiện tải trọng thoát nước và không thoát nước tương ứng. Cọc khoan trong đất rời phải được thiết kế bằng phương pháp ứng suất hữu hiệu đối với các điều kiện tải trọng thoát nước hoặc phương pháp bán thực nghiệm dựa trên các kết quả thí nghiệm hiện trường. Các hệ số sức kháng đối với sức kháng bên và sức kháng mũi cọc được quy định trong Bảng 10.5.5-3 10.8.3.3.1. Sức kháng của cọc khoan dùng phương pháp Sức kháng bên đơn vị danh định (MPa) cho cọc khoan trong đất rời chịu tải dưới điều kiện tải trọng không thoát nước có thể tính như sau: qs = Su (10.8.3.3.1-1) ở đây: Su = cường độ kháng cắt không thoát nước trung bình (MPa) = hệ số dính bám (DIM)