Là một sinh viên hay kỹ sư kỹ thuật, bạn đã bao giờ tự hỏi làm thế nào mà các cây cầu, tường chắn và trụ cầu có thể chịu được các lực ngang khổng lồ của gió, nước hoặc áp lực đất? Câu trả lời nằm ở cách tạo ra các cọc đập thông minh.
Khi các phần móng đặc biệt này được đóng theo một góc so với phương thẳng đứng, chúng sẽ tạo cho các cấu trúc mà chúng hỗ trợ sức đề kháng và độ ổn định mà chúng cần để được an toàn và tồn tại lâu dài.
Cho dù bạn quan tâm đến kỹ thuật dân dụng, kết cấu hay địa kỹ thuật, thì việc biết cách thức hoạt động của cọc đập và chúng có thể được sử dụng để làm gì đều quan trọng đối với sự nghiệp của bạn.
Trong bài viết này, tôi sẽ tìm hiểu thêm về cọc đập, bao gồm mục đích, lợi ích của chúng và những điều quan trọng nhất cần nghĩ đến khi thiết kế cọc.
Hãy sẵn sàng để tìm hiểu về một phần thú vị của kỹ thuật đã và đang thay đổi cách tôi sống trong hàng trăm năm.
Giới thiệu về Batter Pile
Định nghĩa chính thức:
Cọc được đóng nghiêng so với phương thẳng đứng để chống lại các lực ngang.
Cọc đập là loại cọc được dựng nghiêng một góc so với phương thẳng đứng để có thể chống lại các lực tác động từ bên cạnh.
Trong kỹ thuật, loại cọc này thường được sử dụng để giữ các công trình ngoài khơi, tháp và cầu.
Nó cũng có thể được sử dụng để di chuyển tải theo một góc và lực theo một đường thẳng.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ nói về đống bột là gì và nó được sử dụng như thế nào trong kỹ thuật.
Các khái niệm cơ bản về đống bột
Góc đập:
Góc đập là góc giữa phương thẳng đứng và trục của cọc.
Góc đập có thể khác nhau đối với từng cấu trúc, tùy thuộc vào loại tòa nhà, điều kiện đất đai và các yếu tố thiết kế khác.
Khả năng rút tối đa của cọc đập tăng lên khi góc đập tăng lên, cho đến giá trị tối đa đạt được khi góc đập khoảng 20°.
Khả năng kéo tối đa giảm sau góc này.
Khoảnh khắc uốn:
Cọc cọc có thể uốn cong do trọng lượng của chính nó hoặc do lực từ bên ngoài cọc.
Độ lớn của mômen uốn phụ thuộc vào chiều dài, chiều rộng và góc nghiêng của cọc.
Khi thiết kế cọc ván, mô men uốn phải được tính đến để đảm bảo cọc có thể chịu được tải trọng dự kiến.
Sự Thật Gây Sốc Về Móng Nghiêng: Làm Thế Nào Cọc Batter Có Thể Cứu Công Trình Của Bạn
Vẫn còn khó hiểu? Hãy để tôi thay đổi quan điểm một chút:
Bạn có phát ốm khi nhìn thấy những tòa nhà và cây cầu mà bạn đã dày công xây dựng đổ sập xuống chỉ với một lực ngang nhỏ nhất không? Đừng lo! Chúng tôi có câu trả lời cho các vấn đề về xây dựng của bạn: chỉ cần đóng cọc theo một góc.
Vâng, đúng vậy, hãy quên đi việc trở nên cao lớn và đón nhận thế giới tuyệt vời của những đống người đánh bóng! Ai cần một chân đế vững chắc khi bạn có thể có một cái nghiêng? Được rồi, được rồi, trước khi bạn bắt đầu tự hỏi liệu tôi có điên không, hãy xem xét khoa học và kỹ thuật đằng sau cách tiếp cận dường như đi ngược lại lẽ thường này.
Bây giờ chúng ta hãy quay lại phần giải thích.
Mục đích và Lợi ích của Batter Pile
Mục tiêu của cọc đập là chuyển mômen lật sang sự kết hợp giữa cọc thẳng đứng và cọc đập có thể xử lý cả lực nén và lực căng.
Phân bố tải trọng và khả năng chống lực ngang
Trong thiết kế sơ bộ, tải trọng tác dụng lên cọc ván thường được coi là theo phương dọc trục.
Tải trọng có thể được trải ra giữa các cọc cọc và cọc thẳng đứng trong một nhóm bằng cách sử dụng biểu đồ hoặc bằng cách sử dụng các phương pháp giải tích.
Các cọc ván có thể xử lý rất nhiều lực từ bên này sang bên kia và chúng truyền lực từ bên này sang bên kia một phần dưới dạng lực dọc trục thay vì chỉ uốn và cắt.
Các lực ngang bị chặn lại bởi lực cản thụ động của cọc ván, dựa trên phần nằm ngang của tải trọng dọc trục.
Khả năng kéo ra của cọc Batter
Khối lượng mà một đống bột có thể chịu được phụ thuộc vào hình dạng và độ dốc của nó.
Cọc vuông hoặc chữ nhật có thể được kéo ra dễ dàng hơn so với cọc tròn.
Khi mật độ của cát tăng lên, tỷ lệ khả năng kéo thô và mịn giảm xuống.
Tỷ lệ độ mảnh (L/d) của cọc nghiêng ảnh hưởng đến khả năng nhổ cuối cùng của nó.
Khi tỷ lệ độ mảnh tăng lên, khả năng rút cuối cùng sẽ giảm xuống.
Momen uốn và độ lún của đất xung quanh
Cọc ván tự đứng có thể bị uốn cong do trọng lượng của chính chúng hoặc do lực tác động từ bên ngoài.
Do sự chuyển động của đất xung quanh chúng, các cọc đập trong đất lỏng lẻo hoặc các lớp trầm tích đang trở nên chặt hơn có thể bị tải ngang.
Ví dụ, phải đặt một lớp vỏ cố định khi đất sét đang được làm cứng.
Lợi ích của Pile Batter
Máy đóng cọc rất quan trọng vì nó có thể hỗ trợ thêm cho các tòa nhà bị tác động bởi những thứ như động đất, gió và sóng.
Bột đóng cọc cũng có thể khiến việc kéo cọc lên khỏi mặt đất trên cát trở nên khó khăn hơn và nó có thể giúp làm cho mái dốc ổn định hơn.
Ngoài ra, bột đóng cọc có thể làm giảm chuyển động của đài cọc và cấu trúc thượng tầng đồng thời cho phép chuyển động quay lớn.
Nhìn chung, cọc đập có thể làm cho các cấu trúc ổn định và đàn hồi hơn, giúp chúng chống lại các lực bên và đảm bảo chúng sẽ tồn tại lâu dài.
Công dụng của Batter Pile trong Xây dựng và Kỹ thuật
Trong xây dựng và kỹ thuật, cọc đập thường được sử dụng để hỗ trợ các cấu trúc và chống lại các lực bên.
Các cọc này được đóng nghiêng một góc so với mặt phẳng thẳng đứng.
Điều này làm cho chúng đủ mạnh để chống lại những khoảnh khắc lật gây ra bởi tải trọng gió hoặc động đất.
Trong phần này, chúng ta sẽ nói về những cách khác nhau có thể sử dụng cọc đập trong xây dựng và kỹ thuật.
Hỗ trợ cấu trúc ngoài khơi
Cọc đập thường được sử dụng để xây dựng các công trình như giàn khoan dầu, tua-bin gió và các công trình nổi ngoài biển.
Lực sóng và gió mạnh tác động lên các kết cấu này, có thể gây ra tải trọng ngang lớn cần phải dừng lại.
Cọc ván sàn được sử dụng để cung cấp cho các cấu trúc này sức cản ngang cần thiết và đảm bảo chúng ổn định.
tháp hỗ trợ
Các tòa tháp, như tháp truyền tải và tháp liên lạc, cũng được xây dựng bằng cách sử dụng cọc đập.
Hầu hết thời gian, những tòa tháp này cao và mỏng, khiến chúng dễ bị ảnh hưởng bởi gió và động đất.
Cọc đập được sử dụng để giữ cho cấu trúc ổn định dưới những tải trọng này và để đảm bảo rằng nó an toàn và tồn tại lâu dài.
cầu hỗ trợ
Khi xây dựng cầu, cọc đập thường được sử dụng để hỗ trợ mố, trụ và các bộ phận khác của kết cấu chịu tải trọng ngang.
Sử dụng cọc ván đảm bảo cho cây cầu ổn định và an toàn, đặc biệt là ở những nơi có nhiều động đất hoặc gió mạnh.
Hỗ trợ công trình biển
Cọc đập cũng được sử dụng để xây dựng những thứ như cầu cảng, cầu cảng và đê chắn sóng trên mặt nước.
Lực sóng mạnh thường tác dụng lên các kết cấu này, có thể gây ra tải trọng ngang lớn.
Cọc ván sàn được sử dụng để cung cấp cho các cấu trúc này lực cản bên cần thiết và đảm bảo chúng ổn định.
Chống lan rộng bên
Trong xây dựng công trình địa kỹ thuật, cọc đập cũng có thể được sử dụng để ngăn đất lan sang một bên.
Ở những nơi có nền đất yếu hoặc nhiều động đất, sự lan truyền theo chiều ngang có thể gây ra nhiều thiệt hại cho các tòa nhà.
Cọc ván sàn được sử dụng để tạo cho công trình sức cản ngang cần thiết và giữ cho công trình ổn định.
So sánh cọc ván và cọc dọc
Hành vi dưới Tải trọng bên
Khi so sánh giữa cọc ván đứng và cọc ván dương, người ta thấy rằng cọc ván âm có thể chịu tải trọng ngang tốt nhất.
Với cùng một tải trọng, cọc bê tông dương có khả năng bị uốn cong hơn 19% so với cọc thẳng đứng.
Cọc không thể giữ nhiều trọng lượng như một lớp cát thô đồng nhất vì nó có một lớp cát mịn mỏng bên trên, khiến nó kém bền hơn.
Ma sát và áp suất đất bị động
Đối với cả cọc thẳng đứng và cọc xiên, áp lực đất bị động bị ảnh hưởng bởi mức độ bề mặt của cọc cọ xát với đất.
Độ dày điển hình (theo chiều ngang và chiều dọc) của cọc nghiêng nằm trong khoảng từ 1:5 đến 1:3, tùy thuộc vào điều kiện đất và nhu cầu của kết cấu.
Khả năng chống tải bên
Nhóm cọc có cả cọc xiên và cọc thẳng đứng có khả năng chống lại tải trọng ngang theo hướng của cọc hoặc chống lại cọc so với nhóm cọc chỉ có cọc thẳng đứng.
Một nhóm có cọc tiêu cực có khả năng chống chịu cao hơn so với nhóm tương tự có cọc tiêu cực.
Các yếu tố ảnh hưởng đến góc đóng cọc tối ưu
Các yếu tố ảnh hưởng đến góc cọc tối ưu trong kỹ thuật
Góc đập tốt nhất cho một dự án phụ thuộc vào một số yếu tố duy nhất cho dự án đó.
Trong phần này, chúng ta sẽ nói về những yếu tố ảnh hưởng đến góc tốt nhất cho cọc đập cho một dự án nhất định.
Tỷ lệ độ mảnh của cọc
Tỷ lệ độ mảnh (L/d) của một cọc nghiêng xác định nó có thể được kéo ra bao nhiêu.
Khả năng rút cuối cùng giảm xuống khi tỷ lệ độ mảnh tăng lên.
mật độ cát
Góc đập lên tới 20 độ, khả năng kéo của cọc đập trong cát tăng lên.
Sau đó, nó bắt đầu đi xuống.
Tỷ lệ khả năng kéo thô và mịn giảm xuống khi mật độ của cát tăng lên.
Các yếu tố khác
Ngoài tỷ lệ giữa chiều rộng cọc với độ sâu và mật độ của cát, góc cọc tối ưu cũng có thể bị ảnh hưởng bởi:
- điều kiện đất đai.
- Yêu cầu về kết cấu.
- Kích thước và hướng của tải trên mặt.
- Góc ma sát của mặt phân cách.
- Độ ẩm.
Kích thước và hình dạng của hạt.
Hiểu biết về Batter trong đóng cọc
Các loại cọc như cọc ván được đóng nghiêng một góc so với trục thẳng đứng để chống lại các lực ngang.
Trong phần này, chúng ta sẽ nói về các bộ phận khác nhau của cọc nhồi được sử dụng trong việc đóng cọc.
Đo góc đập
Hầu hết thời gian, một tiêu bản được sử dụng trên sân để đo góc của người đánh bóng trong một đống người đánh bóng.
Góc đập tốt nhất cho một dự án nhất định phụ thuộc vào một số yếu tố cụ thể của dự án, chẳng hạn như điều kiện đất, nhu cầu của kết cấu, kích thước và hướng của tải trọng ngang.
Tải trọng và giải quyết bên
Cọc ván sàn được sử dụng để di chuyển tải trọng nghiêng và lực ngang, và chúng có thể bị tác dụng phụ nếu đất xung quanh chúng dịch chuyển.
Khi tìm ra góc đập tốt nhất cho một dự án, điều quan trọng là phải suy nghĩ cẩn thận về các điều kiện đất đai và nhu cầu kết cấu của dự án.
Tác động đến thiết bị
Khi sử dụng cọc đập, pít-tông và xi-lanh bị hao mòn nhiều hơn, điều này có thể khiến chúng hoạt động kém lâu hơn.
Khi đóng cọc đập, có thể cần mở rộng xi lanh để giảm mài mòn và giúp mọi thứ an toàn hơn.
Phân phối tải
Trong thiết kế sơ bộ, tải trọng cọc ván thường được coi là hướng trục.
Tải trọng có thể được trải ra giữa các cọc cọc và cọc thẳng đứng trong một nhóm bằng cách sử dụng biểu đồ hoặc bằng cách sử dụng các phương pháp giải tích.
Cả uốn thứ cấp và chuyển động của mũi cọc đều phải được tính đến, đặc biệt khi mũi cọc cứng.
Đo lường hiện trường của cọc đập
Đo góc đập của cọc tại hiện trường
Một mẫu có thể được sử dụng tại hiện trường để đo góc của bột trên cọc.
Để đo góc, bạn có thể sử dụng máy đo độ nghiêng hoặc mức kỹ thuật số.
Bạn cũng có thể sử dụng thước dây và quả dọi để đo độ sâu và khoảng cách giữa hai điểm trên cọc.
Với thông tin này, bạn có thể tìm ra góc đập của cọc.
Bạn cũng có thể sử dụng máy toàn đạc có mặt kẻ ô tròn đồng tâm để đo chính xác góc đập của cọc mà không cần dừng thi công.
Đặc điểm ứng xử của cọc ván dưới tải trọng thẳng đứng
Các nhà nghiên cứu đã xem xét cách hoạt động của các cọc đập đơn lẻ khi chúng được tải từ trên cao.
Khi góc đánh bóng tăng lên, khả năng nhổ của cọc thô đánh bóng được xây dựng trong cát dày đặc tăng lên và đạt giá trị tối đa.
Tỷ lệ khả năng kéo cuối cùng giữa các cọc thô và mịn giảm xuống khi mật độ của cát tăng lên.
Phương pháp tối ưu hóa và hiệu chỉnh định hướng cọc
Một thuật toán di truyền cũng đã được sử dụng để tạo ra một phương pháp tối ưu hóa và điều chỉnh hướng của cọc.
Với phương pháp này, các cọc đóng cho cầu cảng có cọc đỡ có thể được xoay để chúng không giao nhau trong không gian.
Bằng cách đảm bảo rằng các cọc đập được thiết lập theo cách tốt nhất, sự ổn định và an toàn của cầu cảng có thể được cải thiện.
Nhìn chung, có nhiều cách khác nhau để đo góc đập của cọc tại hiện trường và nghiên cứu đã được thực hiện để tìm hiểu thêm về cách hoạt động của cọc cọc dưới tải trọng thẳng đứng.
Tính ổn định và an toàn của các cấu trúc được giữ bằng cọc đập cũng có thể được cải thiện bằng cách tìm ra cách tối ưu hóa và điều chỉnh hướng của cọc.
Trình tự công việc đóng cọc biển
Mẹo: Bật nút phụ đề nếu bạn cần. Chọn “dịch tự động” trong nút cài đặt, nếu bạn không quen với ngôn ngữ nói. Bạn có thể cần nhấp vào ngôn ngữ của video trước khi ngôn ngữ yêu thích của bạn có sẵn để dịch.
Phần kết luận
Tóm lại, cọc đập là một phần hấp dẫn và quan trọng của kỹ thuật đáng được chúng ta quan tâm và đánh giá cao.
Từ thời cổ đại cho đến ngày nay, chúng đã cho thấy rằng chúng rất quan trọng để đảm bảo các tòa nhà của chúng ta được an toàn và ổn định.
Khi chúng ta đối mặt với những vấn đề mới như biến đổi khí hậu, các thành phố đang phát triển và công nghệ mới, cọc đập càng trở thành một phần quan trọng hơn trong cơ sở hạ tầng tương lai của chúng ta.
Là một sinh viên kỹ thuật hoặc kỹ sư, bạn có quyền và trách nhiệm để thêm vào di sản xuất sắc và đổi mới này.
Vì vậy, lần tới khi bạn đi bộ qua một cây cầu, lái xe qua một bức tường chắn hoặc nhìn lên một tòa nhà cao tầng, hãy nghĩ về những cọc đập.
Họ là những anh hùng thầm lặng biến tất cả những điều này thành có thể.
Từng đống một, hãy tiếp tục đẩy các giới hạn của kỹ thuật.
Liên kết và tài liệu tham khảo
Từ điển Kiến trúc và Xây dựng
Chia sẻ…
