ÉP CỌC NHÀ PHỐ XÂY CHEN - BÀI TOÁN MÓNG CỌC LỆCH TÂM

Móng lệch tâm là trường hợp vị trí chân cột (tải trọng) đặt không trùng với tâm của nhóm cọc. Móng cọc lệch tâm được sử dụng phổ biến trong hai trường hợp: TH1 - Trường hợp nhà xây chen, đây là trường hợp chủ yếu rất hay gặp, và TH2 - Trường hợp cấu tạo tại các khe lún. Do đặt lệch tâm nên tải trọng phát sinh thêm mô men uốn bằng lực dọc nhân với độ lệch tâm. Khi tính toán, nếu không kể đến tác dụng của giằng móng thì số lượng cọc tăng lên rất nhiều so với trường hợp có kể đến tác dụng của giằng móng, hoặc so với trường hợp tải trọng đặt đúng tâm. Bên cạnh đó, bài toán cũng không thể giải quyết bằng các phương trình cân bằng tĩnh học thông thường, do đó cần có sự hỗ trợ của các phần mềm chuyên dụng, ví dụ như phần mềm SAFE.

Bài toán móng cọc lệch tâm khi ép cọc nhà phố xây chen.

Hình ảnh trên là ví dụ về bài toán móng cọc lệch tâm, mép cọc đầu tiên cách mép công trình liền kể một khoảng A1, tim cột lệch so với tâm nhóm cọc một đoạn D.

Do kích thước của hệ máy ép cọc nên không thể ép sát vào biên công trình, khoảng cách A1 phụ thuộc chủ yếu vào máy ép. Thông thường A1 tối thiểu = 400 đối với cọc 200x200 (sử dụng phổ biến đối với nhà dân)

Bên cạnh đó cho dù có thể thi công được, cũng không nên đưa cọc vào sát biên công trình, bởi theo tiêu chuẩn thiết kế, khoảng cách giữa các tim cọc tối thiểu là 3D đối với cọc ma sát (cọc treo) để không làm ảnh hưởng đến ma sát thành bên. Như vậy để sự làm việc của cọc không ảnh hưởng và không bị ảnh hưởng bởi cọc của công trình liền kề, thì khoảng cách A2 (từ tim cọc đầu tiên đến biên công trình) nên đảm bảo tối thiểu là 1.5D

Vai trò của giằng móng

Giằng móng đóng vai trò quan trọng trong bài toán thiết kế móng lệch tâm, giằng móng nối giữa các đài tạo thành hệ đòn gánh để cân bằng mô men lệch tâm

Ví dụ trường hợp tải trọng chân cột = 60T (để đơn giản coi như không có mô men ở chân cột), cọc 200x200 có sức chịu tải thiết kế là Ptk = 20T. Bỏ qua trọng lượng bản thân của các cấu kiện.

Trong tính toán sơ bộ có thể chọn 3 hoặc 4 cọc

Trường hợp không kể đến tác dụng của giằng móng

Theo tính toán, khi không kể đến tác dụng của giằng móng, số lượng cọc cần thiết là 8 cọc, sơ đồ đài cọc và tải trọng đầu cọc được thể hiện như hình phía dưới.

Có thể thấy, khi không kể đến tác dụng của giằng móng, số lượng cọc tăng lên rất nhiều, bên cạnh đó trong ví dụ trên còn phát sinh một nhóm cọc chịu nhổ, và khoảng cách giữa hai nhóm cọc chịu nén và chịu nhổ phải đủ lớn để tạo ra cặp ngẫu lực cân bằng với mô men lệch tâm.

Trường hợp có kể đến tác dụng của giằng móng

Khi kể đến tác dụng của giằng móng (trong ví dụ sử dụng giằng kích thước 400x700), số lượng cọc yêu cầu chỉ còn là 4 cọc, sơ đồ đài cọc và tải trọng đầu cọc được thể hiện như hình phía dưới

Có thể thấy, khi kể đến tác dụng của giằng móng, số lượng cọc bằng xấp xỉ với kết quả tính toán sơ bộ, tải trọng phân bố trong các cọc đồng đều hơn, và không có cọc chịu nhổ. Điều này được lý giải là do mô men lệch tâm đã được cân bằng bởi mô men phát sinh trong giằng móng, cụ thể là trong ví dụ này, giá trị mô men trong giằng móng bằng 47.2Tm. Đây chính là điểm khác biệt so với bài toán thông thường, đó là mô men trong giằng móng chống lệch tâm có giá trị tương đối lớn. Dầm móng cũng cần có kích thước lớn hơn thông thường để đảm bảo đủ độ cứng để phân phối mô men lệch tâm, cũng như để đảm bảo được mô men mà nó phải gánh chịu.

So sánh các phương án bố trí đài cọc

Chúng ta tiến hành thêm một ví dụ để so sánh sự khác nhau giữa các phương án bố trí đài cọc

Hình ảnh phía dưới là kết quả tải trọng đầu cọc và mô men trong giằng móng trong 2 trường hợp bố trí đài cọc khác nhau (với cùng số lượng cọc)

Nhìn vào kết quả, chúng ta có thể thấy đối với trường hợp bố trí cọc sát biên, tải trọng đầu cọc đồng đểu hơn và bên cạnh đó mô men trong giằng móng cũng bé hơn so với trường hợp bố trí cọc đều và xa chân cột. Có thể lý giải điều này là do khi đẩy cọc ra sát biên, thì trọng tâm nhóm cọc sẽ gần với chân cột hơn, do đó mô men lệch tâm cũng bé hơn.