Tập đoàn Shimizu đã phát triển phương pháp thi công kết nối đầu cọc bán cứng giúp đầu cọc bê tông đúc tại chỗ và nền móng của một tòa nhà chọc trời trở nên bán cứng, giảm ứng suất truyền tới cọc khi xảy ra động đất. Một đoạn bê tông cốt thép hình tròn, phẳng nhỏ hơn đường kính cọc được lắp đặt giữa cọc và móng. Giảm tải trọng cho cọc bằng cách giảm một nửa diện tích tiếp xúc giữa cọc và móng. Điều này làm giảm số lượng thanh cốt thép trong kết cấu móng, góp phần hạ giá thành và thời gian thi công ngắn hơn.
Hình ảnh phần móng sử dụng phương pháp thi công đầu cọc mỏng (do tập đoàn Shimizu cung cấp)
“Phương pháp thi công đầu cọc mỏng” được phát triển lần đầu tiên được giới thiệu tại một tòa nhà chọc trời cao 100 mét đang được xây dựng ở Tokyo. Nó chủ yếu được áp dụng cho cọc có đường kính 2 mét (khoảng 70 cọc). Cọc bê tông đúc tại chỗ điển hình là mối nối cứng trong đó phần bê tông của đầu cọc và cốt thép được nối trực tiếp với móng. Do toàn bộ bề mặt đầu cọc liên kết với móng nên ứng suất khi động đất tập trung vào đầu cọc, tạo ra ứng suất uốn lớn lên đầu cọc và dầm ngầm.
Phương pháp thi công mới lắp đặt mối nối bê tông bán cứng có tiết diện phẳng hình tròn giữa đầu cọc và móng. Cơ chế này làm giảm ứng suất uốn sinh ra trên đầu cọc bằng cách làm cho đầu cọc ở trạng thái nửa cứng.
Mối nối bán cứng sẽ có một ống thép khung bao quanh chu vi bên ngoài với diện tích xấp xỉ một nửa mặt cắt ngang của đài cọc. Tại đầu cọc đặt các thanh cốt thép dạng thanh song song nhằm ngăn ngừa bê tông đầu cọc bị tách ra do lực dọc trục tập trung tác dụng lên khe bán cứng. Ngoài ra, cốt thép neo neo tập trung tại móng, khe bán cứng và tại tâm mặt cắt ngang đầu cọc để giảm và truyền ứng suất uốn của đầu cọc xuống móng.
Giảm ứng suất uốn sinh ra ở đầu cọc tới 40%. Chi phí xây dựng nền móng cũng có thể giảm khoảng 10% bằng cách giảm số lượng thanh cốt thép cho cọc và dầm ngầm. Do các dầm ngầm có thể được bố trí để tránh ảnh hưởng đến cốt thép gia cường đã hợp nhất nên nỗ lực cần thiết cho công tác gia cố cũng giảm đi. Trong tương lai, công ty có kế hoạch đề xuất ứng dụng vào các dự án siêu cao tầng và tăng đơn hàng.
