NHỮNG ĐẶC ĐIỂM THIẾT KẾ MÓNG CỌC CHO CÁC TRỤ ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN TRÊN KHÔNG

13.1. Khi khảo sát các tuyến tải điện trên không cho các trụ điện có khoảng chuyển tiếp lớn, việc nghiên cứu về đất cần phải thực hiện toàn bộ nội dung nêu ở phần 3 của tiêu chuẩn này. Trong những trường hợp còn lại cho phép hạn chế bằng một trong các loại nghiên cứu đất trên diện tích đặt từ trụ diện với điều kiện thực hiện không ít hơn ba điểm nghiên cứu cho mỗi kilômét chiều dài tuyến.

Chú thích: Sự phân loại các trụ đường dây tải diện trên không và khoảng chuyển tiếp được ghi trong các tiêu chuẩn lắp đặt thiết bị điện.

13.2. Cần ấn định chiều sâu của hố khoan khi khảo sát cho móng cọc của những trụ điện trung gian tiêu chuẩn quá 2 mét dưới chiều sâu lớn nhất của mũi cọc, còn đối với móng cọc những trụ ở góc tiêu chuẩn – không nhỏ hơn 4m dưới mũi cọc.

13.3. Không cho phép dùng loại cọc có dạng hình kim, hình nêm và hình thoi cho móng cọc các trụ đường dây tải điện trên không.

13.4. Chiều sâu hạ cọc vào trong đất đối với những cọc chịu tải trọng ngang hoặc tải trọng nhô lên không được nhỏ hơn 4m, còn đối với móng của những trụ bằng gỗ không được nhỏ hơn 3m.

13.5. Cho phép dùng cọc gỗ cho móng trụ đường dây tải điện bằng gỗ không phụ thuộc vào sự có mặt và mức nước ngầm. Với trường hợp này cần phải có biện pháp chống mục cho gỗ ở vùng độ ẩm thay đổi.

13.6. Phải xác định khả năng chịu tải của cọc treo thi công bằng phương pháp đóng, làm việc dưới tải trọng nén theo công thức (7) có xét đến những chỉ dẫn bổ sung ghi ở các Điều 13.8 – 13.10 của tiêu chuẩn này. Ở đây, hệ số điều kiện làm việc m trong công thức (7) phải lấy theo:

Đối với những trụ trung gian tiêu chuẩn – m = 1,2;

Đối với những trụ neo và trụ gốc cũng như khoảng vượt lớn – m = 1.

13.7. Khả năng chịu tải của cọc đóng làm việc với tải trọng nhổ lên phải được xác định theo công thức (9) có xét đến những chỉ dẫn bổ sung ghi ở những Điều 13.8 – 13.10 của tiêu chuẩn này. Ở đấy, hệ số điều kiện làm việc trong công thức (9) phải lấy theo:

Đối với những trụ trung gian tiêu chuẩn – m = 1,2;

Đối với những trụ neo và trụ góc – m = 1;

Đối với trụ có khoảng vượt lớn, nếu như lực giữ lại của trọng lượng cọc và đài cọc chiếm 65% hoặc lớn hơn so với tải trọng nhổ tính toán – m = 0,8; nếu như lực giữ nói trên nhỏ hơn 65% tải trọng tính toán – m = 0,6.

13.8. Khả năng chịu tải của cọc đóng tính theo công thức (7) phải được giảm nhỏ 1 lượng g = 1,1g, còn theo công thức (9) thì tăng lên một lượng g = 0,9g (trong đó g - trọng lượng của cọc, tấn; khi tính toán móng cọc chịu nhổ trong đất dưới mực nước ngầm thì phải xét tới tác dụng đầy nổi của nước).

13.9. Sức chịu tính toán của đất dưới mũi của cọc đóng R và sức chịu tính toán trên mặt bên của cọc đóng f trong móng trụ đường dây tải điện lấy theo bảng 1 và 2, đồng thời giá trị tính toán f cho móng trụ tiêu chuẩn đối với đất sét có chỉ số sệt I_L  0,3 cần phải tăng lên 25%.

Loại móng, đặc trưng của đất và tải trọng	Các hệ số điều khiển làm việc bổ sung mg khi chiều dài của cọc
	1  25đ	1  25đ và tỷ lệ
1. Móng dưới trụ trung gian tiêu chuẩn khi tính
a) Cọc đơn chịu tải trọng nhổ
- Trong đất cát		0,9	0,8	0,55
- Trong đất sét với IL  0,6		1,15	1,05	0,7
- Trong đất sét với IL > 0,6		1,5	1,35	0,9
b) Cọc đơn chịu tải trọng ép và cọc trong nhóm cọc chịu tải trọng nhổ:
- Trong đất cát		0,9	0,9	0,9
- Trong đất sét với IL  0,6		1,15	1,15	1,15
- Trong đất sét với IL > 0,6		1,5	1,5	1,5
2. Móng dưới neo, dưới các trụ ở góc, ở các đầu nút khi tính:
a) Cọc đơn chịu tải trọng nhổ:
- Trong đất cát		0,8	0,7	0,5
- Trong đất sét		1,	0,9	0,6
b) Cọc trong nhóm chịu tải trọng nhổ
- Trong đất cát		0,8	0,8	0,8
- Trong đất sét		1,	1,	1,
c) Chịu ép trong tất cả các loại đất		1,	1,	1,

1. Những ký hiệu dùng trong bảng 18; d- đường kính của cọc tròn, cạnh của cọc vuông hoặc cạnh dài của tiết diện chữ nhật của cọc; Q – tổ hợp tải trọng ngang tính toán;

N – Tổ hợp tải trọng đứng tính toán.

2. Khi hạ cọc đơn nghiêng về phía tác động của tổ hợp tải trọng ngang với góc nghiêng so với phương thẳng đứng lớn hơn 10⁰, hệ số điều kiện làm việc bổ sung m_g phải lấy giống như đối với cọc thẳng đứng làm việc trong nhóm cọc (theo điểm 1b hoặc 2b).

13.11. Khi tính toán với tải trọng nhổ cho cọc làm việc trong nhóm cọc có 4 cọc hoặc ít hơn thì khả năng chịu tải tính toán phải giảm 20%.

13.12. Đối với cọc chịu tải trọng nhổ chỉ cho phép hạ cọc trong hố khoan mỗi khi đường kính hố khoan nhỏ hơn đường kính hoặc cạnh của tiết diện cọc 15 cm và hơn nữa.

14.1. Đặc điểm thiết kế móng cọc, nêu ở trong phần này, phổ biến trong các loại nhà nông nghiệp sau đây: Nhà nuôi gia súc và gia cầm, kho sản phẩm nông nghiệp nhà kỹ thuật nông nghiệp, những mái che không có tường với những công dụng khác nhau v.v… với điều kiện tải trọng tính toán ở mức chân tường không quá 15 tấn/m, còn ở cột không lớn hơn 40 tấn.

14.2. Khi thực hiện công việc thăm dò để thiết kế nhà nông nghiệp một tầng cho phép chọn độ sâu xuyên cũng như chiều sâu lỗ khoan sâu hơn chiều sâu hạ cọc lớn nhất là 2m.

14.3. Khi thiết kế móng cọc nhà nông nghiệp 1 tầng cần phải ứng dụng một cách ưu tiên cọc đóng, ngắn, cọc cột và khi không có nước ngầm dùng cọc nhồi, cọc khoan nhồi chiều dài 3 m có đầm nén và cọc nhồi tạo hình trong hố khoan có nêu trong Điều 2.6 “b” trong bản tiêu chuẩn này.

Chú thích:

1. Được phép sử dụng cọc cột cho nhà nông nghiệp một tầng xây dựng ở khu vực có động đất khi mũi của cọc cột ngập sâu trong đất 2m và sâu hơn.

2. Viện nén chặt đáy hố khoan khi làm cọc khoan nhồi chiều dài tới 3m cần phải thực hiện bằng cách đầm vào đất lớp đá dăm cỏ có chiều dày không nhỏ hơn 10cm.

14.4. Cường độ tính toán của đất nền R, T/m², dưới mũi cọc đóng với chiều sâu hạ cọc 2m có thể lấy như đối với chiều sâu hạ cọc là 3m theo bảng 1 của tiêu chuẩn này.

14.5. Cường độ tính toán của đất nền R, T/m², dưới mũi cọc khoan nhồi có nén đáy hố khi chiều sâu hạ cọc 2-3m phải lấy theo bảng 19 cho đất sét và bảng 20 cho đất cát có độ chặt trung bình, còn đối với cát chặt thì những giá trị trong bảng phải nhân lên 1,3 lần.

14.6. Khả năng chịu tải của cọc cột với những công sơn bê tông cốt thép hạ vào trong đất, làm việc với tải trọng nén dọc trục phải được xác định như là tổng của cường độ của đất dưới mũi cọc, dưới những công sơn và theo bề mặt của cọc bằng công thức.

Trong đó:

m, R, F, u, f_i và l_i - các ký hiệu như trong công thức (7) của tiêu chuẩn này.

R_k - cường độ tính toán của đất dưới các công sơn, T/m², khi hạ các công sơn sâu trong đất 0,5 – 1m thì lấy theo bảng 21.

F_k – diện tích phần công sơn theo mặt phẳng ngang, m².

14.7. Đối với cọc tất cả các dạng, các kích thước của chúng được xác định trong thiết kế theo những kết cấu và khả năng chịu tải của chúng chưa được tận dụng hết cho phép dùng thí nghiệm tải trọng tĩnh khi giá trị độ lún nhỏ hơn 30mm nếu như khi ấy tải trọng cực đại đạt được chiếm không nhỏ hơn 1,5 lần tải trọng tính toán mà cọc cho phép dùng trong thiết kế.

TÍNH CỌC, CỌC ỐNG VÀ CỌC CỘT DƯỚI TÁC DỤNG ĐỒNG THỜI CỦA TẢI TRỌNG ĐỨNG, TẢI TRỌNG NGANG VÀ MÔMEN

1. Tính cọc, cọc ống, cọc cột (dưới đây, để cho ngắn gọn, gọi chung là cọc) dưới tác dụng đồng thời của tải trọng đứng, ngang và mômen theo sơ đồ nêu trong hình 1, bao gồm:

a) Tính cọc theo biến dạng, điều này dẫn tới việc kiểm tra sự tuân theo những quy ước cho phép của các giá trị tính toán về chuyển vị ngang của đầu cọc _n và góc xoay  của nó:

_n  S_gh (1)

  _gh (2)

Trong đó:

_n và  - những giá trị tính toán tương ứng của chuyển vị ngang, m, và góc xoay, độ, của đầu cọc, xác định theo những chỉ dẫn ở Điều 4 trong phụ lục này:

S_gh và _gh - những giá trị cho phép giới hạn tương ứng của chuyển vị ngang, m, và góc xoay, độ, của đầu cọc, được lập ra trong nhiệm vụ thiết kế nhà và công trình.

b) Tính toán sự ổn định của đất nền xung quanh cọc thực hiện theo những yêu cầu của Điều 6 phụ lục này.

c) Kiểm tra tiết diện của cọc theo sức bền vật liệu theo trạng thái giới hạn thứ nhất và thứ 2 (theo độ bền, theo sự hình thành và phát triển của khe nứt) dưới tác dụng đồng thời của các lực tính toán: lực nén, mômen uốn, lực cắt. Việc tính toán này phải thực hiện theo vật liệu làm cọc phù hợp với những yêu cầu của Điều 4.2 của “Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc” này.

Các giá trị tính toán của mômen uốn, của lực ngang lực dọc tác dụng trong những tiết diện khác nhau của cọc phải được xác định theo những yêu cầu của điều 7 phụ lục này. Trong trường hợp ngàm cứng cọc vào đài cọc, nếu như loại trừ khả năng xoay của đầu cọc (thí dụ trong đài cứng với hai hàng cọc trở lên theo hướng tác dụng của lực ngang), trong tính toán phải tính đến mômen ngàm M = M_ng tác dụng tại chỗ gặp nhau của cọc và đài và xác định theo những chỉ dẫn ở Điều 8 của phụ lục này.

Hình 1. PL

Sơ đồ tải trọng trên cọc

Chú thích:

Việc tính toán ổn định của đất nền xung quanh cọc không yêu cầu đối với cọc có kích thước tiết diện ngang d  0,6m hạ vào đất với chiều sâu lớn hơn 10 d, trừ trường hợp hạ cọc vào bùn hoặc đất sét ở trạng thái chảy hoặc dẻo chảy (ở đây d – đường kính ngoài của cọc tròn, cạnh của cọc tiết diện vuông hoặc cạnh dài của tiết diện cọc hình chữ nhật)

Bảng 1.

Loại đất quanh cọc và đặc trưng của nó	Hệ số tỷ lệ k, T/m4 cho cọc
	Đóng	Nhồi, cọc ống và cọc cột
Sét, á sét dẻo chảy (0,75 < ls < 1)	60 - 250	50 – 200
Sét và á sét dẻo mềm (0,5 < ls < 0,75) á cát dẻo (0  ls  1) cát bụi (0,6  e  0,8)	250 – 500	200 – 400
Sét, á sét ít dẻo, nửa cứng (0  ls  0,5) á cát cứng (ls<0), Cát mịn (0,6  e  0,75) cát hạt trung (0,55  e  0,7)	500 – 800	400 – 600
Sét và á sét cứng (ls<0), cát hạt thô (0,55  e  0,7)	800 – 1.300	600 – 1.000
Cát sỏi 0,55  e  0,70, dăm cuội có cát lấp nhét		1.000 – 2.0000

Chú thích:

1: Giá trị nhỏ của hệ số k trong bảng 1 tương ứng với giá trị lớn của chỉ số sệt l_s của đất sét và hệ số rỗng e của đất cát được ghi trong dấu ngoặc đơn, còn giá trị lớn của hệ số k tương ứng với giá trị nhỏ của l_s và e. Đối với các đất có những đặc trưng l_s và e ở khoảng trung gian thì hệ số k được xác định theo phép nội suy.

2: Hệ số k đối với cát chặt phải lấy cao hơn 30% so với giá trị lớn nhất ghi trong bảng 1 của hệ số k cho loại đất đang xét.

2. Khi tính toán cọc chịu tải trọng ngang đặt xung quanh cọc được xem như môi trường đàn hồi biến dạng tuyến tính đặc trưng bằng hệ số nền C_x, T/m³.

Cho phép xác định giá trị tính toán của hệ số nền C_z của đất trên mặt xung quanh cọc, khi không có những số liệu thí nghiệm theo công thức:

C_z = KZ (3)

Trong đó:

K – hệ số tỷ lệ, T/m⁴, được lấy tùy thuộc vào loại đất xung quanh cọc theo bảng 1:

Z – độ nằm sâu của vị trí tiết diện cọc, m, mà ở đó ta xác định hệ số nền, so với bề mặt của đất khi đài cọc cao hơn hoặc so với đáy của đài cọc khi đài cọc thấp.

3. Tất cả các tính toán phải được thực hiện một cách phù hợp với chiều sâu tính đổi của vị trí tiết diện cọc trong đất z và chiều sâu tính đổi hạ cọc trong đất I xác định theo các công thức:

z = _bdz (4)

e = _bdzI (5)

Trong đó:

z và I – Chiều sâu thực tế vị trí tiết diện trong đất và chiều sâu hạ cọc thực tế (mũi cọc) trong đất tính từ mặt đất với cọc đài cao và tính từ đáy đài cọc với cọc đài thấp, m:

_bd - hệ số biến dạng, l/m xác định công thức

(6)

Ở đây, K – ký hiệu như trong công thức (3);

E_b – môđuyn biến dạng ban đầu của bê tông cọc khi nén và kéo, T/cm², lấy theo tiêu chuẩn về thiết kế các kết cấu bê tông và bê tông cốt thép; đối với cọc gỗ thì đó là môđuyn đàn hồi của gỗ, lấy theo tiêu chuẩn về thiết kế kết cấu gỗ;

I - mômen quán tính tiết diện ngang của cọc, m⁴;

b_c – chiều rộng quy ước của cọc, m, lấy bằng: với cọc ống cũng như cọc cột và cọc nhồi có đường kính từ 0,8m và lớn hơn b_c = d + 1m, còn các loại cọc và dạng tiết diện khác b_c = 1,5d + 0,5m;

d – đường kính ngoài của cọc tiết diện tròn, cạnh của tiết diện cọc vuông hoặc chữ nhật theo mặt phẳng vuông góc với tải trọng tác dụng m.

4. Xác định giá trị tính toán của chuyển vị ngang của cọc ở mức đáy dài cọc, ₀, m, và góc xoay của nó  độ, theo các công thức:

(7)

(8)

Trong đó:

H và M – giá trị tính toán của lực cắt, T và mômen uốn T, m, tác dụng từ cạnh dài đến đầu cọc (xem hình 1).

I₀ – chiều dài đoạn cọc, m, bằng khoảng cách từ đáy đài cọc đến mặt đất.

E_b và I – ký hiệu cũng như trong công thức (6);

y_o và ­₀ - chuyển vị ngang m, và góc xoay của tiết diện ngang của cọc, độ, ở mức mặt đất với cọc dài cao còn với cọc dài thấp - ở mức đáy dài được xác định theo những yêu cầu của điều 5 phụ lục này.

Chú thích:

Trong phụ lục này xem là dương:

- Mômen là lực ngang đặt vào đầu cọc, nếu mômen và lực được hướng theo chiều quay của kim đồng hồ và hướng về bên phải;

- Mômen uốn và lực cắt trong tiết diện cọc, nếu mômen và lực truyền từ phần đã cắt ra quy ước phía trên của cọc xuống phần dưới, hướng theo chiều quay của kim đồng hồ và hướng sang phải;

- Chuyển vị ngang của tiết diện cọc và góc xoay của nó nếu không hướng sang phải và theo chiều quay của kim đồng hồ.

5. Xác định chuyển vị ngang Y_o, m, và góc xoay ₀, độ, theo các công thức:

Trong đó H_o và M_o – Giá trị tính toán của lực cắt, T và mômen uốn T, m, tại tiết diện cọc đang xét lấy bằng H_o = H và M_o = M + HL_o (ở đây H và M – có ý nghĩa như trong các công thức (7) và (8);

_HH - chuyển vị ngang của tiết diện, M/T, bởi lực H_o = 1 (hình 2a);

_HM - chuyển vị ngang của tiết diện, 1/T, bởi Mômen M_o = 1(hình 2b);

_MH - góc xoay của tiết diện, 1/T, bởi lực H_o = 1 (hình 2,a);

_MM - góc xoay của tiết diện, 1/Tm, mômen M_o = 1 (hình 2,a);

Chuyển vị _HH, _MH = _HM và _MM được xác định theo công thức

; (11)

; (12)

; (13)

Trong đó:

_b, E_b, I - ý nghĩa cũng như trong công thức (6);

A_o, B_o, C_o - những hệ số không thứ nguyên lấy theo bảng tùy thuộc vào chiều sâu tính đổi của phần cọc trong đất I xác định theo công thức (5). Khi giá trị của I nằm khoảng giữa những giá trị trong bảng 2 thì cần lấy tròn số cho tới giá trị trong bảng gần nhất.

Hình 2.PL. Sơ đồ chuyển vị của cọc trong đất

a) Do lực tác dụng H_o = 1, đặt ở mức mặt đất

b) Do tác dụng của mômen M_o = 1

6. Việc tính toán ổn định của nền xung quanh cọc phải được tiến hành theo điều kiện (14) hạn chế áp lực tính toán _z lên đất từ các mặt bên của cọc.

(14)

Trong đó: _z, áp lực tính toán lên đất, T/m2, của mặt bên của cọc xác định theo công thức (16) tại độ sâu Z, m, được tính từ mặt đất cho cọc đài cao và từ đáy đài cho cọc đài thấp:

a) Khi I  2,5 – tại 2 độ sâu Z = 1/3 và Z = 1;

b) Khi I > 2,5 – tại độ sâu trong đó _b xác định theo công thức (6);

₁ - dung trọng tính toán của đất cấu trúc nguyên dạng T/m³, xác định trong đất no nước có xét tới lực đẩy nổi:

₁, C₁ - Giá trị tính toán của góc ma sát trong đất, độ, và lực dính đơn vị của đất. T/m², lấy theo chỉ dẫn của Điều 4.6 tiêu chuẩn này:

 - hệ số, lấy bằng 0,6 cho cọc nhồi và cọc ống, bằng 0,3 cho các loại cọc còn lại:

₁ - hệ số lấy bằng 1: còn các trường hợp tính móng của các công trình chẵn (thí dụ: cấu trúc nhịp chẵn) lấy bằng 0,7;

₂ - hệ số tính đến phần tải trọng thường xuyên trong tổng tải trọng, xác định theo công thức:

(15)

Trong đó:

M_tx – mômen do tải trọng ngoài thường xuyên tính toán tiết diện móng ở mức mũi cọc. T,m;

M_nh – như trên do tải trọng ngoài tính toán nhất thời T,m;

n – hệ số lấy bằng n = 2,5, trừ các trường hợp:

a. Đối với những công trình đặc biệt quan trọng, khi I  2,5 lấy n = 4, còn khi I  5 thì n = 2,5, lấy m = 2,5 với những I trung gian thì dùng phương pháp nội suy;

b) Với những móng chỉ có 1 hàng cọc chịu tải trọng nén thẳng đứng lệch tâm lấy = 4 không phụ thuộc I.

Chú thích: Nếu như áp lực ngang trên đất tính toán _z không thỏa mãn điều kiện (14), nhưng ở đây khả năng chịu tải của cọc tính theo vật liệu vẫn chưa được phát huy hết và chuyển vị của cọc nhỏ hơn giới hạn cho phép thì cần phải tính lại chiều sâu tính đổi I>2,5 của cọc dùng đến giá trị nhỏ hơn của hệ số tỷ lệ K (điều 2 của phụ lục này). Với giá trị mới của K, cần phải kiểm tra lại độ bền của cọc theo vật liệu, chuyển vị của nó và sự tuân thủ điều kiện (14).

7. Áp lực tính toán trên đất _z, T/m² trên diện tiếp xúc với mặt bên của cọc tại chiều sâu Z, cũng như mômen muốn tính toàn M_z. T.m lực cắt Q_x, T, lực dọc N_z, T tác dụng tại chiều sâu z trong tiết diện cọc, phải xác định theo các công thức.



(17)

(18)

N_z = N (19)

Trong đó:

K – hệ số tỷ lệ xác định theo bảng 1 của phụ lục này;

_b, E_b, I – ý nghĩa cũng như trong công thức (6)

- chiều sâu tính đổi xác định theo công thức (4) tùy thuộc giá trị của chiều sâu thực z mà chỗ đó người ta muốn xác định _z, M_z và lực cắt Q_z;

H_o, M_o, Y_o và ₀ - ký hiệu cũng như trong các Điều 4 và 5 phụ lục này;

 - mômen ngàm tính toán M₃, T, m, xét đến khi tính cọc có ngàm cứng trong đài làm cho đầu cọc không thể bị xoáy, tính theo công thức sau:

Ở đây, tất cả các ký hiệu đều giống như những công thức nêu ở trên. Dấu “âm” có nghĩa là với lực ngang H hướng từ trái sang phải, mômen truyền lên đầu cọc từ phía ngàm có hướng ngược với chiều kim đồng hồ.