Đề tài thiết kế trụ sở ngân hàng đầu tư và phát triển Sài Gòn

.248T/m - Cường độ cọc khi vận chuyển: Ta có: Moment uốn lớn nhất tại điểm giữa cọc và móc cẩu: M = 0.043 x q x Lc2 = 0.043 x 0.248 x 82 = 0.682Tm. Chọn bề dày lớp Bêtông bảo vệ cốt thép cọc là 2.5cm A== 0.0247 = 0.025 Fa = = 1.22 cm2 Fa = 1.22cm2 < 4.02 cm2 (2f16) - Cường độ cọc khi lắp dựng: Ta có: M = 0.086q.Lc2 = 0.086 x 0.3675 x 82 = 2.023 Tm. A== 0.0494 = 0.0507 Fa = = 2.47cm2 Fa = 2.47cm2 < 4.02 cm2 (2f16) Như vậy, cọc đảm bảo không bị phá hoại trong quá trình vận chuyển, cẩu lắp. - Kiểm tra lực cẩu, móc cẩu: Chọn thép móc cẩu là AII, f16 có Fa = 2,01 cm2 Kiểm tra khả năng chịu lực của móc cẩu: + Khả năng chịu lực kéo của thép móc cẩu: Nk = Ra.Fa = 2800 x2,01 = 5628kG = 5,63T + Tải trọng cọc tác dụng vào móc cẩu: N = = = 0.992T vậy khả năng chịu lực của thép móc cẩu lớn hơn tải trọng tác dụng vào móc cẩu. => Dùng móc cẩu loại thép AII f16 thì móc cẩu đủ khả năng chịu lực. II.8. Tính nội lực cọc ép: * Xác định tải đứng: N = Ntc + Fmxhx = 484.356 + 1.5x2.4x1.8x2 = 503.364T N = Ntt + Fmxhx = 557.009 + 1.5x2.4x1.8x2 = 576.017T M = Mtc = 22.854Tm M = Mtt = 26.282Tm * Xác định tải ngang: Q = = 1.224T Q == 1.064T * Xác định tải momen: - Giả sử đầu cọc ngàm cứng vào đáy bệ do đó đầu cọc chỉ có chuyển vị ngang mà không có chuyển vị xoay. - Tính chiều dài ảnh hưởng của cọc: lah = 2(d+1) = 2(0.3+1) = 2.6m - Tìm trị số A0, B0, C0 (tra bảng theo = le), = x l - Trong đó : + l = 15.4m, khoảng cách thực tế tính từ đáy bệ đến mũi cọc. - Trong đó: + m, hệ số tỉ lệ ( tra bảng G.1 trang 445 TCXD205-1998 tập 3 ) * tại lớp đất 1: có = 0.659, 0 < IL = 0.26 < 0.5 -> sét, dẻo mềm có m1 = 644T/m4 * tại lớp đất 2: có = 0.65, 0 < IL = 0.18 < 0.5 -> Á sét, nửa cứng có m2 = 692T/m4 m = = 675.311T/m4 F1 = 0.5x0.808 + 0.5x0.192x0.5 = 0.452m² F2 = 0.5x0.808x2.1 = 0.848m² + dtt, bề rộng qui ước của cọc khi d < 0.8m => dtt = 1.5d + 0.5 = 1.5x0.3 + 0.5 = 0.95m + E = 2.9x106 T/m², J = = 6.75x10-4 m4 => EJ = 1957.5Tm² => = 0.800m-1 => = 0.800x15.4 = 12.32 ( tra bảng G.2 trang 447 TCVN205-1998 tập 3 vì x l = 12.32 > 4 nên tra bảng tại = 4 có A0 = 2.441, B0 = 1.621, C0 = 1.751 ) - Tính chuyển vị của đầu cọc tại tiết diện ngàm theo các công thức sau: = 0.00244 = 0.00129 = 0.00112 - Vì đầu cọc ngàm cứng vào đáy bệ, dưới tác dụng của lực ngang nên ở đầu cọc có một momen a gọi là momen ngàm. = - 1.226Tm = - 1.410Tm Vậy chuyển vị của đầu cọc: = 0.00244x1.064 + 0.00129x(-1.226) = 0.00101m = 0.101cm = 0.00244x1.224 + 0.00129x(-1.410) = 0.00117m = 0.117cm Vậy , < 1cm (thỏa điều kiện chuyển vị ngang) - Vẽ biểu đồ momen Mz theo độ sâu cọc tính theo công thức sau: Hay Mz = a1A3 + a2C3 + a3D3 (không xoay -> ) Trong đó: a1 = = 0.8²x1957.5x0.00117 = 1.466Tm a2 = = -1.410Tm a3 = = 1.53Tm Thay các hệ số a1, a2, a3 vào Mz ta được: Mz = 1.4661A3 – 1.4101B3 + 1.53D3 Các hệ số A3, B3, D3 tra bảng G.3 trang 449 TCVN205-1998 tập 3 theo , với = x z. ta có bảng sau: STT z A3 C3 D3 MZ 1 0.000 0 0.000 1.000 0.000 -1.410 2 0.125 0.1 0.000 1.000 0.100 -1.257 3 0.375 0.3 -0.005 1.000 0.300 -0.958 4 0.625 0.5 -0.021 0.999 0.500 -0.674 5 0.875 0.7 -0.057 0.996 0.699 -0.418 6 1.125 0.9 -0.121 0.985 0.897 -0.194 7 1.375 1.1 -0.222 0.960 1.090 -0.011 8 1.625 1.3 -0.365 0.907 1.273 0.134 9 1.875 1.5 -0.559 0.881 1.437 0.137 10 2.125 1.7 -0.808 0.646 1.566 0.301 11 2.375 1.9 -1.118 0.385 1.640 0.327 12 2.500 2 -1.295 0.207 1.646 0.328 13 2.750 2.2 -1.693 -0.271 1.575 0.310 14 3.000 2.4 -2.141 -0.941 1.352 0.257 15 3.250 2.6 -2.621 -1.877 0.917 0.207 16 3.500 2.8 -3.103 -3.108 0.197 0.135 17 3.750 3 -3.541 -4.688 -0.891 0.056 18 4.375 3.5 -3.919 -10.340 -5.854 -0.122 19 5.000 4 -1.614 -17.919 -15.076 -0.167 + Độ lún tuyệt đối giới hạn: Sgh=8cm + Độ lún lệch tương đối giới hạn: Sgh=0.001cm Độ lún tuyệt đối của móng trục A: SA= 3.5cm < Sgh= 8cm (thỏa) Độ lún tuyệt đối của móng trục B: SB= 4.45cm < Sgh= 8cm (thỏa) Kiểm tra điều kiện lún lệch giữa các móng: + Móng trục A và móng trục B: LAB = 6m SAB= 0.00158cm < Sgh=0.001cm Vậy điều kiện biến dạng của nền đã được thỏa mãn. + Độ lún tuyệt đối giới hạn: Sgh=8cm + Độ lún lệch tương đối giới hạn: Sgh=0.001cm Độ lún tuyệt đối của móng trục A: SA= 3.5cm < Sgh= 8cm (thỏa) Độ lún tuyệt đối của móng trục B: SB= 4.45cm < Sgh= 8cm (thỏa) Kiểm tra điều kiện lún lệch giữa các móng: + Móng trục A và móng trục B: LAB = 6m SAB= 0.00158cm < Sgh=0.001cm Vậy điều kiện biến dạng của nền đã được thỏa mãn. Bố trí thép móng cọc ép xem bản vẽ NM1/3. PHẦN III: MÓNG CỌC KHOAN NHỒI I. THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI TRỤC A-5: I.1. Tải trọng : Tải trọng của khung truyền xuống móng này: - N= 359.006T - M= 16.242Tm - Q= 7.079T Vì tải trọng tác dụng vào khung là tải tính toán nên khi tính toán móng cọc ở trạng thái giới hạn II ta chia cho hệ số vượt tải n =1,15 - Ntc= 312.179T - Mtc= 14.123Tm - Qtc= 6.156T I.2. Xác định kích thước của móng cọc: - chọn mặt đất tính toán tại mặt đất thiên nhiên. Vì lớp đất đắp dày 0.4m < 3m. 2.1. Chọn tiết diện cọc, chiều dài cọc: + Với phương án móng đã chọn như trên ta đặt mũi cọc tại lớp đất 4 là lớp cát trung, trạng thái chặt vừa. + Chọn cọc dài 16m (gồm 2 đoạn, mỗi đoạn 8m). + Cọc khoan nhồi có tiết diện , bêtông cọc Mác 300. + Dùng 12f16 làm cốt thép dọc, cốt đai chọn f6. Thép chọn loại AII. 2.2. Chọn độ sâu đặt đáy đài và chiều cao đài cọc: + Sơ bộ chọn đài cọc cao 1.0m, bêtông đài Mác 300. Độ sâu đặt đáy đài kể từ mặt đất tự nhiên: 4.5m (vì tầng hầm cách mặt đất tự nhiên 3.0m). + Vì móng chịu momen khá lớn nên ta ngàm cọc vào đài 1 đoạn ³ 30f = 480mm, lấy 0.5m, chôn đầu cọc vào đài 1 đoạn 10 cm. * Kiểm tra độ sâu đặt đáy đài và chiều cao đài cọc: - Đối với móng cọc đài thấp, tải trọng ngang hoàn toàn do các lớp đất từ đáy đài trở lên tiếp nhận. Vì vậy, độ sâu đặt đáy đài phải thoả mãn điều kiện đặt tải ngang và áp lực bị động của đất: Với: j và g’: Góc ma sát trong và dung trọng tự nhiên của đất từ đáy đài trở lên, chínhlà lớp đất 1 (sét pha). Trong đó: j = 10o’32’ g’== 1.014T/m3 Qtt: Giá trị tính toán của tải trọng ngang Bđ: Bề rộng đáy đài, chọn sơ bộ Bđ = 3m → = 1.255m Vậy ta chọn chiều sâu đặt đài cọc h=1.5m > hmin=1.255m là hợp lý. Vậy đài cọc sơ bộ được chọn như trên. Với độ sâu đặt đáy đài như trên, tải trọng ngang đã tự cân bằng với áp lực bị động của đất. Vì vậy moment tại đáy đài vẫn không đổi, vẫn bằng moment tại cổ móng. I.3. Xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi BTCT: a. Theo độ bền của vật liệu làm cọc: Sức chịu tải tính toán theo vật liệu của cọc được tính theo công thức sau: Pvl = j (m1m2RnFb + RaFa) Trong đó: - j: Hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc lấy j=1.0 - m1 = 0.85 (vì cọc nhồi được đổ bêtông theo phương thẳng đứng). - m2 = 0.9 (vì thi công phải dùng ống chèn). - Rn: Cường độ chịu nén của bêtông M300, Rn = 130 kG/cm2. - Fb: Diện tích mặt cắt ngang của cọc, Fb = = 2827.44cm2 - Ra: Cường độ tính toán của thép AII, Ra = 2800 kG/cm2. - Fa: Diện tích tiết diện ngang cốt thép, Fa ==24.1cm2. -> Pvl = 1x(0.85x0.9x130´2827.44 + 2800´24.127) = 348744.508kG = 348.744T b. Theo cường độ đất nền: Công thức xác định sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc theo đất nền như sau: gh = m x (mR x qp x F + Uå mfi x ¦i x li) Trong đó: - m=1: Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất. - mR=1: Hệ số điều kiện làm việc của đất ở mũi cọc. - mfi: Hệ số điều kiện làm việc của đất xung quanh cọc. (Tra bảng A5 trang 71 TCVN205-1998) - U: Chu vi thân cọc; U = 0.3 x 4 = 1.2 m - li : Chiều dày lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc. - fi: Cường độ tiêu chuẩn của ma sát thành lớp đất thứ i với bề mặt xung quanh cọc. Chia đất nền thành các lớp đất đồng nhất như hình vẽ (Chiều dày mỗi lớp lấy 2m). Ở đây Zi và H lấy từ cốt thiên nhiên: (tra bảng trang 71 TCVN205-1998). Bảng II.3 Xác định fi, li, mfi: lớp đất hi z B fi li (m) mfi mfi.fi.li 1 1 4.5 0.26 4.52 0.8 0.6 2.170 2 1 5.9 0.18 5.78 2 0.6 6.936 2 7.15 0.18 6.03 0.5 0.6 1.809 3 1 8.4 4.44 2 0.6 5.328 2 10.4 4.64 2 0.6 5.568 3 12.4 4.84 2 0.6 5.808 4 14.4 5.04 2 0.6 6.048 5 16.4 5.24 2 0.6 6.288 6 18.1 5.41 1.4 0.6 4.544 4 1 19.4 7.816 1.2 0.6 5.628 50.127 - qp: cường độ chịu tải của đất (T/m²), đối với đất cát theo công thức A8 trang 72 TCVN205-1998 ta có: qp = 0.75) Trong đó: hệ số không thứ nguyên (tra bảng A.6 trang 73 TCVN205-1998) phụ thuộc vào . Ta được: A= 11.618, B= 22.837, = 0.474, = 0.31 = 1.932T/m³ = = 1.938T/m³ => qp = 0.75= = 99.705T/m² gh = m x (mR x qp x F + Uå mfi x ¦i x li) gh = 1x(1x99.705x0.283 + 3.1416x0.6x50.127) = 122.704T Sức chịu tải tính toán của cọc theo đất nền là: = 87.646T I.4. Xác định kích thước mặt bằng đài cọc: Áp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra: T 4.1 Xác định sơ bộ kích thước của đáy bệ: Diện tích sơ bộ của đế đài: = 15.115m2 Với: gtb : trọng lượng riêng trung bình của đài, lấy gtb=2T/m3 h: chiều sâu chôn đế đài, h=1.5m n: hệ số vượt tải, n=1.1 Trọng lượng của đài và đất phủ trên đài: N = n . Fđ . h . gtb = 1.1 x 15.115 x 1.5 x 2= 49.880 T Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài: N = N+ N = 359.006 + 49.880 = 408.886 T 4.2 Tính số lượng cọc: Số lượng cọc được xác định sơ bộ: nc= = 5.598 cọc Do móng chịu tải lệch tâm và có mômen khá lớn nên ta chọn số cọc thực tế là 6 cọc. + Khoảng cách giữa các tim cọc 3d=3x0.6= 0.18m + Khoảng cách từ mép đài đến tim cọc gần nhất: d = 0.6m Chọn bề rộng móng B = 3.2m và bề dài của móng L = 4.8m Bố trí cọc như hình vẽ: 4.3 Kiểm tra điều kiện chịu tải móng cọc: Diện tích thực tế của đài cọc: Fđ’ = 3.2 x 4.8 = 15.36 m2 Trọng lượng thực tế của đài: N= n. Fđ’.h.gtb = 1.1 x 15.36 x 1.5 x 2= 50.688 T Lực dọc tính toán thực tế xác định đến cốt đế đài: N = N + N = 359.006 + 50.688 = 409.694T Mômen tổng cộng đặt tại trọng tâm mặt bằng cọc ở đáy đài bằng moment ở cổ móng: Mtt = M = 16.242Tm Lực truyền xuống các cọc dãy biên: -> với: xi : khoảng cách từ trục cọc đến trục đi qua trọng tâm vuông góc với mặt phẳng tác dụng của moment. xi2 = 4x1.82 = 12.96m2 xmax = max{xi}= 1.8m Vậy: Pmaxtt = 70.538T Pmintt = 66.026T Trọng lượng tính toán thực tế của cọc: Pc = 0.283 x 15.4 x 2.5 x 1.1 = 11.985T Ta thấy: Pmaxtt + Pc = 70.538 + 11.985 = 82.523T< = 87.646T Vậy cọc thỏa điều kiện lực lớn nhất truyền xuống cọc dãy biên. Pmintt = 66.026T > 0 nên không cần kiểm tra điều kiện chống nhổ. Vậy điều kiện chịu tải của móng cọc đã được kiểm tra, móng sẽ làm việc trong điều kiện an toàn. I.5. Kiểm tra nền móng cọc ma sát theo điều kiện biến dạng: 5.1 Kích thước của khối móng qui ước: Độ lún của nền móng cọc được tính theo độ lún của nền khối móng quy ước có mặt cắt là abcd. Trong đó: 5o12’ j= j=20o47’ - Chiều dài của đáy khối quy ước: LM=A1+2Ltg với: A1: khoảng cách từ mép 2 hàng cọc ngoài cùng đối diện nhau theo 2 phía. L: chiều dài cọc tính từ đáy lớp đệm đến mũi cọc. -> LM= 3.6 + 2+ 2x15.3xtg5o12’= 6.985m - Chiều rộng của đáy khối quy ước: BM=B1+2Ltg = 2 + 2+ 2x15.3xtg5o12’= 5.385m - Chiều cao khối móng quy ước: H = 20.4 - 3= 17.4m 5.2 Xác định trọng lượng của khối móng quy ước: - Trong phạm vi từ đế đài trở lên: N1tc = LMxBMxh.gtb = 6.985x5.385x1.5x2 = 112.843T - Trọng lượng đất sét trong phạm vi từ đế đài đến đáy lớp sét pha (phải trừ đi phần thể tích đất bị cọc chiếm chỗ): N2tc = (LMxBMxhzi - ncxFcxhzi).i = = (6.985x5.385x0.8 - 6x0.283x0.8)1.94 = 55.742T * Giá trị tiêu chuẩn của trọng lượng cọc 60cm dài 16m: 16x0.283x2.5 = 11.32T - Trọng lượng 6 đoạn cọc trong phạm vi lớp sét pha: x0.8x6 = 3.396T - Trọng lượng khối móng quy ước trong phạm vi lớp sét pha, chưa kể trọng lượng cọc: N3tc = (6.985x5.385x2.5 - 6x0.283x2.5)1.95 = 175.092T - Trọng lượng 6 đoạn cọc trong phạm vi lớp sét pha: x2.5x6 = 10.612T - Trọng lượng khối móng quy ước trong phạm vi lớp cát pha, chưa kể trọng lượng cọc: N4tc = (6.985x5.385x11.4 - 6x0.283x11.4)1.93 = 790.229T - Trọng lượng 6 đoạn cọc trong phạm vi lớp cát pha: x11.4x6 = 48.393T - Trọng lượng khối móng quy ước trong phạm vi lớp cát trung, chưa kể trọng lượng cọc: N5tc = (6.985x5.385x1.2 - 6x0.283x1.2)1.93 = 83.182T - Trọng lượng 6 đoạn cọc trong phạm vi lớp cát trung: x1.2x6 = 5.094T - Trọng lượng khối móng quy ước: => N =112.843+55.742+3.396+175.092+10.612+790.229+48.393+83.182+5.094 N = 1284.583T 5.3 Nội lực của khối móng qui ước: - Trị tiêu chuẩn của lực dọc xác định đến đáy khối móng quy ước: N = Ntc +N = 312.179 + 1284.583 = 1596.762T - Moment tiêu chuẩn tương ứng xác định đến đáy khối móng quy ước: M = Mtc + Qtcx17.4 = 14.123 + 6.156x17.4 = 121.237Tm - Độ lệch tâm: e == 0.076m - Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối móng quy ước: = 45.222T/m2 = 39.680T/m2 = 42.451T/m2 - Cường độ tính toán của đất ở đáy khối móng quy ước: Trong đó: Ktc=1 (vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp đối với đất). Với == 1.06 < 1.5 (Tra bảng B3.1 trang 27 sách hướng dẫn đồ án Nền và Móng của Nguyễn Văn Quảng) ta được: m1=1.2; m2=1.3 vì công trình không thuộc loại tuyệt đối cứng II= 24o31’, (tra bảng BI.1 trang 7 của Lê Anh Hoàng) ta có: A= 0.75; B= 4; D= 6.56 gII: Trọng lượng thể tích lớp đất dưới đáy khối móng quy ước, ở đây là gđn. Xác định gđn của các lớp đất dưới mực nước ngầm: theo sách “Những Phương Pháp Xây Dựng Công Trình Trên Nền Đất Yếu” trang 295 của Hoàng Văn Tân, Trần Đình Ngô, Phan Xuân Trường, Phạm Xuân, Nguyễn Hải “. Ta có công thức sau: gđn= - Lớp đất 1: gđn1=1.014T/m3 - Lớp đất 2: gđn2=1.022T/m3 - Lớp đất 3: gđn3=1.035T/m3 - Lớp đất 4: gđn4=1.025T/m3 Vậy gII = gđn4 = 1.025T/m3 g’II: Trọng lượng thể tích các lớp đất từ đáy khối móng quy ước đến cốt thiên nhiên (đáy tầng hầm): g’II = g’II = 1.03T/m³ CII: Lực dính đơn vị của đất nằm trực tiếp dưới đế móng: CII= 0.033kG/cm2= 0.33T/m2 -> 121.668T/m2 1.2146.002T/m2 Thỏa mãn điều kiện: = 45.222T/m2 1.2= 146.002T/m² = 42.451T/m2 = 121.668T/m² Vậy ta có thể tính toán được độ lún của nền theo quan niệm nền biến dạng tuyến tính. Trường hợp này đất nền từ chân cọc trở xuống có chiều dày lớn, đáy của khối móng quy ước có diện tích bé nên ta dùng mô hình nền là nửa không gian biến dạng tuyến tính để tính toán. - Ứng suất bản thân tại đáy các lớp đất: Tại đáy lớp sét pha1: T/m2 Tại đáy lớp sét pha 2: T/m2 Tại đáy lớp cát pha 3: T/m2 Tại đáy lớp cát trung 4: T/m2 Tại đáy khối móng quy ước: T/m2 - Ứng suất gây lún ở đáy khối móng quy ước: T/m2 Chia nền đất dưới đáy khối móng quy ước thành các lớp bằng nhau và có chiều dày hi== 1.077m. Điểm Độ sâu z (m) LM/BM 2Z/BM K0 (T/m2) (T/m2) 0.2 0 0 1.297 0.0 1 24.535 17.916 3.583 1 1.077 1.297 0.4 0.97 23.799 19.020 3.804 2 2.154 1.297 0.8 0.839 20.585 20.124 4.025 3 3.231 1.297 1.2 0.666 16.340 21.228 4.246 4 4.308 1.297 1.6 0.513 12.586 22.332 4.466 5 5.385 1.297 2.0 0.396 9.716 23.436 4.687 6 6.462 1.297 2.4 0.309 7.581 23.984 4.797 7 7.539 1.297 2.8 0.246 6.036 24.995 4.999 8 8.616 1.297 3.2 0.198 4.858 26.006 5.201 Trong đó: k0 (tra bảng 3.7 trang 33 sách Nền – Móng của Nguyễn Văn Quảng). - Giới hạn nền lấy đến điểm 8 ở độ sâu z = 8.616m tính từ mũi cọc. Vì tại đó - Độ lún của nền tính theo công thức 3.13 trang 25 sách hướng dẫn đồ án Nền – Móng của Nguyễn Văn Quảng. S= hi= 1.077m Eoi: Module tổng biến dạng được lấy từ thí nghiệm nén lún không nở hông, ở lớp đất 4 có Eo= 3008.06T/m2, lớp đất 5 có E0 = 1577T/m². bI: hệ số không thứ nguyên để hiệu chỉnh cho sơ đồ tính toán đã đơn giản hóa, lấy bI = 0.8 cho mọi trường hợp. Lớp phân tố thứ hi (m) (T/m2) Eoi (T/m2) bi Si (m) 0 1.077 12.268 3008.06 0.8 0.00351 1 1.077 23.799 3008.06 0.8 0.00682 2 1.077 20.585 3008.06 0.8 0.00590 3 1.077 16.340 3008.06 0.8 0.00468 4 1.077 12.586 3008.06 0.8 0.00361 5 1.077 9.716 3008.06 0.8 0.00278 6 1.077 7.581 1577 0.8 0.00414 7 1.077 6.036 1577 0.8 0.00330 8 1.077 2.429 1577 0.8 0.00133 TỔNG 0.03606 S = Si = 0.036m = 3.6cm < Sgh = 8cm (nền móng thỏa yêu cầu về biến dạng). I.6. Tính toán độ bền và cấu tạo đài cọc: Với chiều cao đài cọc là 1.5m, vẽ tháp chọc thủng 450từ chân cột không trùm ra ngoài các tim cọc, vì vậy cần kiểm tra điều kiện chọc thủng. Cấu tạo đài cọc như sau: Pxt 0.75.Rk.Uxt.h0 Trong đó: Pxt = tổng các phản lực cọc chọc thủng đài. = 2Pmin + 2Pmax = 2x66.026+2x70.538= = 273.128T Uxt = 2(ac + bc) + 2X + 2Y = 2(40+60)+2x160+2x0 = 500cm = 850cm Với: X- khoảng cách từ mép cột đến tim cọc bị chọc thủng phương x. Y- khoảng cách từ mép cột đến tim cọc bị chọc thủng phương y. => 0.75x10x500x110 = 412500kG = 412.5T. Ta thấy: Pxt = 273.128T 0.75.Rk.Uxt.h0 = 412.5T (thỏa điều kiện chọc thủng) - Lấy lớp Bêtông lót mác 100, vữa ximăng cát dày 100 dưới đáy móng. - Bêtông sử dụng cho đài cọc dùng mác 300, thép AII có Ra= 2800kG/cm2 * Moment tương ứng vói mặt ngàm I-I: MI = r1 x (P3 + P6) Trong đó: + r1: Khoảng cách từ trục cọc 3 và 6 đến mép cột, r1 = 1.5m +T -> MI = r1 x (P3 + P6) = 1.5x(70.538x2) = 211.614Tm * Moment tương ứng vói mặt ngàm II-II: MII = r2 x (P1+ P2 + P3) Trong đó: + r2: Khoảng cách từ trục cọc 1,2 và 3 đến mép cột, r2 = 0.8m + T + T + T -> MII = r2x(P1+P2+P3)= 0.8x(66.026+68.282+70.538) = 163.877Tm Tính cốt thép: + Thép theo phương cạnh dài: FaI = = 64.595cm2 Chiều dài 1 thanh thép: 4800 – 2x50 = 4700mm Khoảng cách cần bố trí cốt thép dài: 3200–2x50 = 3100mm Chọn 26f18 (Fa = 50.275cm²), khoảng cách a=4700/24 = 190mm. + Thép theo phương cạnh ngắn: FaII= = 50.024cm2 Chiều dài 1 thanh thép: 3200 – 2x50 = 3100mm Khoảng cách cần bố trí cốt thép dài: 4800–2x50= 4700mm Chọn 25f16 (Fa=50.275cm²), khoảng cách a = 4700/24 = 190mm. I.7. Tính nội lực cọc ép: * Xác định tải đứng: N = Ntc + Fmxhx = 312.179 + 1.5x2.4x1.5x2 = 384.179T N = Ntt + Fmxhx = 359.006 + 1.5x2.4x1.5x2 = 431.006T M = Mtc = 14.123Tm M = Mtt = 16.272Tm * Xác định tải ngang: Q = = 1.180T Q == 1.026T * Xác định tải momen: - Giả sử đầu cọc ngàm cứng vào đáy bệ do đó đầu cọc chỉ có chuyển vị ngang mà không có chuyển vị xoay. - Tính chiều dài ảnh hưởng của cọc: lah = 2(d+1) = 2(0.3+1) = 2.6m - Tìm trị số A0, B0, C0 (tra bảng theo = le), = x l - Trong đó : + l = 15.4m, khoảng cách thực tế tính từ đáy bệ đến mũi cọc. - Trong đó: + m, hệ số tỉ lệ ( tra bảng G.1 trang 445 TCXD205-1998 tập 3 ) * tại lớp đất 1: có = 0.659, 0 < IL = 0.26 < 0.5 -> sét, dẻo mềm có m1 = 644T/m4 * tại lớp đất 2: có = 0.65, 0 < IL = 0.18 < 0.5 -> Á sét, nửa cứng có m2 = 692T/m4 m = = 671T/m4 F1 = 0.8x0.75 + 0.5x0.25x0.8 = 0.7m² F2 = 0.5x0.75x2.4 = 0.9m² + dtt, bề rộng qui ước của cọc khi d < 0.8m => dtt = 1.5d + 0.5 = 1.5x0.6 + 0.5 = 1.4m + E = 2.9x106 T/m², J = = 0.0108 m4 => EJ = 31320Tm² => = 0.496m-1 => = 0.496x15.4 = 7.638 ( tra bảng G.2 trang 447 TCVN205-1998 tập 3 vì x l = 7.638 > 4 nên tra bảng tại = 4 có A0 = 2.441, B0 = 1.621, C0 = 1.751 ) - tính chuyển vị của đầu cọc tại tiết diện ngàm theo các công thức sau: = 0.00064 = 0.00021 = 0.00011 - vì đầu cọc ngàm cứng vào đáy bệ, dưới tác dụng của lực ngang nên ở đầu cọc có một momen a gọi là momen ngàm. = - 1.959Tm = - 2.253Tm Vậy chuyển vị của đầu cọc: = 0.00064x1.026+ 0.00021x(-1.959) = 0.00024m = 0.024cm = 0.00064x1.18 + 0.00021x(-2.253) = 0.00028m = 0.028cm Vậy , < 1cm (thỏa điều kiện chuyển vị ngang) - Vẽ biểu đồ momen Mz theo độ sâu cọc tính theo công thức sau: Hay Mz = a1A3 + a2C3 + a3D3 (không xoay -> ) Trong đó: a1 = = 0.496²x31320x0.00028 = 2.157Tm a2 = = -2.253Tm a3 = = 2.379Tm Thay các hệ số a1, a2, a3 vào Mz ta được: Mz = 2.157A3 – 2.253B3 + 2.379D3 Các hệ số A3, A3, A3 tra bảng G.3 trang 449 TCVN205-1998 tập 3 theo , với = x z. ta có bảng sau: STT z A3 C3 D3 MZ 1 0.000 0 0.000 1.000 0.000 -2.253 2 0.202 0.1 0.000 1.000 0.100 -2.015 3 0.605 0.3 -0.005 1.000 0.300 -1.550 4 1.008 0.5 -0.021 0.999 0.500 -1.107 5 1.411 0.7 -0.057 0.996 0.699 -0.704 6 1.815 0.9 -0.121 0.985 0.897 -0.346 7 2.218 1.1 -0.222 0.960 1.090 -0.049 8 2.621 1.3 -0.365 0.907 1.273 0.198 9 3.024 1.5 -0.559 0.881 1.437 0.228 10 3.427 1.7 -0.808 0.646 1.566 0.527 11 3.831 1.9 -1.118 0.385 1.640 0.623 12 4.032 2 -1.295 0.207 1.646 0.656 13 4.435 2.2 -1.693 -0.271 1.575 0.706 14 4.839 2.4 -2.141 -0.941 1.352 0.718 15 5.242 2.6 -2.621 -1.877 0.917 0.757 16 5.645 2.8 -3.103 -3.108 0.197 0.778 17 6.048 3 -3.541 -4.688 -0.891 0.804 18 7.056 3.5 -3.919 -10.340 -5.854 0.916 19 8.065 4 -1.614 -17.919 -15.076 1.024 II. THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI TRỤC B-5: II.1. Tải trọng : Tải trọng của khung truyền xuống móng này: - N= 557.009T - M= 26.282Tm - Q= 9.79T Vì tải trọng tác dụng vào khung là tải tính toán nên khi tính toán móng cọc ở trạng thái giới hạn II ta chia cho hệ số vượt tải n =1,15 - Ntc= 484.356T - Mtc= 22.854Tm - Qtc= 8.513T II.2. xác định kích thước của móng cọc: - chọn mặt đất tính toán tại mặt đất thiên nhiên. Vì lớp đất đắp dày 0.4m < 3m. 2.1. chọn tiết diện cọc, chiều dài cọc: + Với phương án móng đã chọn như trên ta đặt mũi cọc tại lớp đất 4 là lớp cát trung, trạng thái chặt vừa. + Chọn cọc dài 16m (gồm 2 đoạn, mỗi đoạn 8m). + Cọc khoan nhồi có tiết diện , bêtông cọc Mác 300. + Dùng 12f16 làm cốt thép dọc, cốt đai chọn f6. Thép chọn loại AII. 2.2. chọn độ sâu đặt đáy đài và chiều cao đài cọc: + Sơ bộ chọn đài cọc cao 1.0m, bêtông đài Mác 300. Độ sâu đặt đáy đài kể từ mặt đất tự nhiên: 4.5m (vì tầng hầm cách mặt đất tự nhiên 3.0m). + Vì móng chịu momen khá lớn nên ta ngàm cọc vào đài 1 đoạn ³ 30f = 480mm, lấy 0.5m, chôn đầu cọc vào đài 1 đoạn 10 cm. * Kiểm tra độ sâu đặt đáy đài và chiều cao đài cọc: - Đối với móng cọc đài thấp, tải trọng ngang hoàn toàn do các lớp đất từ đáy đài trở lên tiếp nhận. Vì vậy, độ sâu đặt đáy đài phải thoả mãn điều kiện đặt tải ngang và áp lực bị động của đất: Với: j và g’: Góc ma sát trong và dung trọng tự nhiên của đất từ đáy đài trở lên, chính là lớp đất 1 (sét pha). Trong đó: j = 10o’32’ g’== 1.014T/m3 Qtt: Giá trị tính toán của tải trọng ngang Bđ: Bề rộng đáy đài, chọn sơ bộ Bđ = 3m → = 1.255m Vậy ta chọn chiều sâu đặt đài cọc h=1.5m > hmin=1.255m là hợp lý. Vậy đài cọc sơ bộ được chọn như trên. Với độ sâu đặt đáy đài như trên, tải trọng ngang đã tự cân bằng với áp lực bị động của đất. Vì vậy moment tại đáy đài vẫn không đổi, vẫn bằng moment tại cổ móng. II.3. Xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi BTCT: a. Theo độ bền của vật liệu làm cọc: Sức chịu tải tính toán theo vật liệu của cọc được tính theo công thức sau: Pvl = j (m1m2RnFb + RaFa) Trong đó: - j: Hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc lấy j=1.0 - m1 = 0.85 (vì cọc nhồi được đổ bêtông theo phương thẳng đứng). - m2 = 0.9 (vì thi công phải dùng ống chèn). - Rn: Cường độ chịu nén của bêtông M300, Rn = 130 kG/cm2. - Fb: Diện tích mặt cắt ngang của cọc, Fb = = 2827.44cm2 - Ra: Cường độ tính toán của thép AII, Ra = 2800 kG/cm2. - Fa: Diện tích tiết diện ngang cốt thép, Fa ==24.1cm2. -> Pvl = 1x(0.85x0.9x130´2827.44 + 2800´24.127) = 348744.508kG = 348.744T b. Theo cường độ đất nền: Công thức xác định sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc theo đất nền như sau: gh = m x (mR x qp x F + Uå mfi x ¦i x li) Trong đó: - m=1: Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất. - mR=1: Hệ số điều kiện làm việc của đất ở mũi cọc. - mfi: Hệ số điều kiện làm việc của đất xung quanh cọc. (Tra bảng A5 trang 71 TCVN205-1998) - U: Chu vi thân cọc; U = 0.3 x 4 = 1.2 m - li : Chiều dày lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc. - fi: Cường độ tiêu chuẩn của ma sát thành lớp đất thứ i với bề mặt xung quanh cọc. Chia đất nền thành các lớp đất đồng nhất như hình vẽ (Chiều dày mỗi lớp lấy 2m). Ở đây Zi và H lấy từ cốt thiên nhiên: (tra bảng trang 71 TCVN205-1998). Bảng II.4 Xác định fi, li, mfi: lớp đất hi z B fi li (m) mfi mfi.fi.li 1 1 4.5 0.26 4.52 0.8 0.6 2.170 2 1 5.9 0.18 5.78 2 0.6 6.936 2 7.15 0.18 6.03 0.5 0.6 1.809 3 1 8.4 4.44 2 0.6 5.328 2 10.4 4.64 2 0.6 5.568 3 12.4 4.84 2 0.6 5.808 4 14.4 5.04 2 0.6 6.048 5 16.4 5.24 2 0.6 6.288 6 18.1 5.41 1.4 0.6 4.544 4 1 19.4 7.816 1.2 0.6 5.628 50.127 - qp: cường độ chịu tải của đất (T/m²), đối với đất cát theo công thức A8 trang 72 TCVN205-1998 ta có: qp = 0.75) Trong đó: hệ số không thứ nguyên (tra bảng A.6 trang 73 TCVN205-1998) phụ thuộc vào . Ta được: A= 11.618, B= 22.837, = 0.474, = 0.31 = 1.932T/m³ = = 1.938T/m³ => qp = 0.75= = 99.705T/m² gh = m x (mR x qp x F + Uå mfi x ¦i x li) gh = 1x(1x99.705x0.283 + 3.1416x0.6x50.127) = 122.704T Sức chịu tải tính toán của cọc theo đất nền là: = 87.646T II.4. Xác định kích thước mặt bằng đài cọc: Áp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra: T 4.1 Xác định sơ bộ kích thước của đáy bệ: Diện tích sơ bộ của đế đài: = 23.452m2 Với: gtb : trọng lượng riêng trung bình của đài, lấy gtb= 2T/m3 h: chiều sâu chôn đế đài, h=1.5m n: hệ số vượt tải, n=1.1 Trọng lượng của đài và đất phủ trên đài: N = n . Fđ . h . gtb = 1.1 x 23.452 x 1.5 x 2= 77.392T Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài: N = N+ N = 359.006 + 77.392 = 634.401T 4.2 Tính số lượng cọc: Số lượng cọc được xác định sơ bộ: nc= = 8.686 cọc Do móng chịu tải lệch tâm và có mômen khá lớn nên ta chọn số cọc thực tế là 9 cọc. + Khoảng cách giữa các tim cọc 3d=3x0.6= 0.18m + Khoảng cách từ mép đài đến tim cọc gần nhất: d = 0.6m Chọn bề rộng móng B = 4.8m và bề dài của móng L = 5m Bố trí cọc như hình vẽ: 4.3 Kiểm tra điều kiện chịu tải móng cọc: Diện tích thực tế của đài cọc: Fđ’ = 4.8x5 = 24m2 Trọng lượng thực tế của đài: N= n. Fđ’.h.gtb = 1.1 x 24 x 1.5 x 2= 79.2T Lực dọc tính toán thực tế xác định đến cốt đế đài: N = N + N = 557.009 + 79.2 = 636.209T Mômen tổng cộng đặt tại trọng tâm mặt bằng cọc ở đáy đài bằng moment ở cổ móng: Mtt = M = 26.282Tm Lực truyền xuống các cọc dãy biên: -> với: xi : khoảng cách từ trục cọc đến trục đi qua trọng tâm vuông góc với mặt phẳng tác dụng của moment. xi2 = 6x1.92 = 21.66m2 xmax = max{xi}= 1.9m Vậy: Pmaxtt = 72.995T Pmintt = 68.384T Trọng lượng tính toán thực tế của cọc: Pc = 0.283 x 15.4 x 2.5 x 1.1 = 11.985T Ta thấy: Pmaxtt + Pc = 72.995 + 11.985 = 84.98T< = 87.646T Vậy cọc thỏa điều kiện lực lớn nhất truyền xuống cọc dãy biên. Pmintt = 68.384T > 0 nên không cần kiểm tra điều kiện chống nhổ. Vậy điều kiện chịu tải của móng cọc đã được kiểm tra, móng sẽ làm việc trong điều kiện an toàn. II.5. Kiểm tra nền móng cọc ma sát theo điều kiện biến dạng: 5.1 Kích thước của khối móng qui ước: Độ lún của nền móng cọc được tính theo độ lún của nền khối móng quy ước có mặt cắt là abcd. Trong đó: 5o12’ j= j=20o47’ - Chiều dài của đáy khối quy ước: LM=A1+2Ltg với: A1: khoảng cách từ mép 2 hàng cọc ngoài cùng đối diện nhau theo 2 phía. L: chiều dài cọc tính từ đáy lớp đệm đến mũi cọc. -> LM= 3.8 + 2+ 2x15.3xtg5o12’= 7.185m - Chiều rộng của đáy khối quy ước: BM=B1+2Ltg = 3.6 + 2+ 2x15.3xtg5o12’= 6.985m - Chiều cao khối móng quy ước: H = 20.4 - 3= 17.4m 5.2 Xác định trọng lượng của khối móng quy ước: - Trong phạm vi từ đế đài trở lên: N1tc = LMxBMxh.gtb = 7.185x6.985x1.5x2 = 150.562T - Trọng lượng đất sét trong phạm vi từ đế đài đến đáy lớp sét pha (phải trừ đi phần thể tích đất bị cọc chiếm chỗ): N2tc = (LMxBMxhzi - ncxFcxhzi).i = = (7.185x6.985x0.8 - 9x0.283x0.8)1.94 = 73.938T * Giá trị tiêu chuẩn của trọng lượng cọc 60cm dài 16m: 16x0.283x2.5 = 11.32T - Trọng lượng 9 đoạn cọc trong phạm vi lớp sét pha: x0.8x9 = 5.094T - Trọng lượng khối móng quy ước trong phạm vi lớp sét pha, chưa kể trọng lượng cọc: N3tc = (7.185x6.985x2.5 - 9x0.283x2.5)1.95 = 232.246T - Trọng lượng 9 đoạn cọc trong phạm vi lớp sét pha: x2.5x9 = 15.919T - Trọng lượng khối móng quy ước trong phạm vi lớp cát pha, chưa kể trọng lượng cọc: N4tc = (7.185x6.985x11.4 - 9x0.283x11.4)1.93 = 1048.180T - Trọng lượng 9 đoạn cọc trong phạm vi lớp cát pha: x11.4x9 = 72.590T - Trọng lượng khối móng quy ước trong phạm vi lớp cát trung, chưa kể trọng lượng cọc: N5tc = (7.185x6.985x1.2 - 9x0.283x1.2)1.93 = 110.335T - Trọng lượng 9 đoạn cọc trong phạm vi lớp cát trung: x1.2x9 = 7.641T - Trọng lượng khối móng quy ước: => N =150.562+73.938+5.094+232.246+15.919+1048.18+72.59+110.335+7.641 N = 1716.505T 5.3 Nội lực của khối móng qui ước: - Trị tiêu chuẩn của lực dọc xác định đến đáy khối móng quy ước: N = Ntc +N = 484.356+ 1716.505 = 2200.861T - Moment tiêu chuẩn tương ứng xác định đến đáy khối móng quy ước: M = Mtc + Qtcx17.4 = 22.854 + 6.156x17.4 = 170.980Tm - Độ lệch tâm: e == 0.078m - Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối móng quy ước: = 46.709T/m2 = 40.997T/m2 = 43.853T/m2 - Cường độ tính toán của đất ở đáy khối móng quy ước: Trong đó: Ktc=1 (vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp đối với đất). Với == 1.06 < 1.5 (Tra bảng B3.1 trang 27 sách hướng dẫn đồ án Nền và Móng của Nguyễn Văn Quảng) ta được: m1=1.2; m2=1.3 vì công trình không thuộc loại tuyệt đối cứng II= 24o31’, (tra bảng BI.1 trang 7 của Lê Anh Hoàng) ta có: A= 0.75; B= 4; D= 6.56 gII: Trọng lượng thể tích lớp đất dưới đáy khối móng quy ước, ở đây là gđn. Xác định gđn của các lớp đất dưới mực nước ngầm: theo sách “Những Phương Pháp Xây Dựng Công Trình Trên Nền Đất Yếu” trang 295 của Hoàng Văn Tân, Trần Đình Ngô, Phan Xuân Trường, Phạm Xuân, Nguyễn Hải “. Ta có công thức sau: gđn= - Lớp đất 1: gđn1=1.014T/m3 - Lớp đất 2: gđn2=1.022T/m3 - Lớp đất 3: gđn3=1.035T/m3 - Lớp đất 4: gđn4=1.025T/m3 Vậy gII = gđn4 = 1.025T/m3 g’II: Trọng lượng thể tích các lớp đất từ đáy khối móng quy ước đến cốt thiên nhiên (đáy tầng hầm): g’II = g’II = 1.03T/m³ CII: Lực dính đơn vị của đất nằm trực tiếp dưới đế móng: CII= 0.033kG/cm2= 0.33T/m2 -> 123.587T/m2 1.2148.304T/m2 Thỏa mãn điều kiện: = 46.709T/m2 1.2= 148.304T/m² = 43.853T/m2 = 123.587T/m² Vậy ta có thể tính toán được độ lún của nền theo quan niệm nền biến dạng tuyến tính. Trường hợp này đất nền từ chân cọc trở xuống có chiều dày lớn, đáy của khối móng quy ước có diện tích bé nên ta dùng mô hình nền là nửa không gian biến dạng tuyến tính để tính toán. - Ứng suất bản thân tại đáy các lớp đất: Tại đáy lớp sét pha1: T/m2 Tại đáy lớp sét pha 2: T/m2 Tại đáy lớp cát pha 3: T/m2 Tại đáy lớp cát trung 4: T/m2 Tại đáy khối móng quy ước: T/m2 - Ứng suất gây lún ở đáy khối móng quy ước: T/m2 Chia nền đất dưới đáy khối móng quy ước thành các lớp bằng nhau và có chiều dày hi== 1.397m. Điểm Độ sâu z (m) LM/BM 2Z/BM K0 (T/m2) (T/m2) 0.2 0 0 1.029 0.0 1 25.937 17.916 3.583 1 1.397 1.029 0.4 0.961 24.925 19.348 3.870 2 2.794 1.029 0.8 0.804 20.853 20.780 4.156 3 4.191 1.029 1.2 0.613 15.899 22.212 4.442 4 5.588 1.029 1.6 0.456 11.827 23.644 4.729 5 6.985 1.029 2.0 0.342 8.870 24.475 4.895 6 8.382 1.029 2.4 0.262 6.795 25.787 5.157 7 9.779 1.029 2.8 0.205 5.317 27.098 5.420 Trong đó: k0 (tra bảng 3.7 trang 33 sách Nền – Móng của Nguyễn Văn Quảng). - Giới hạn nền lấy đến điểm 8 ở độ sâu z = 9.779m tính từ mũi cọc. Vì tại đó - Độ lún của nền tính theo công thức 3.13 trang 25 sách hướng dẫn đồ án Nền – Móng của Nguyễn Văn Quảng. S= hi= 1.397m Eoi: Module tổng biến dạng được lấy từ thí nghiệm nén lún không nở hông, ở lớp đất 4 có Eo= 3008.06T/m2, lớp đất 5 có E0 = 1577T/m². bI: hệ số không thứ nguyên để hiệu chỉnh cho sơ đồ tính toán đã đơn giản hóa, lấy bI = 0.8 cho mọi trường hợp. Lớp phân tố thứ hi (m) (T/m2) Eoi (T/m2) bi Si (m) 0 1.077 12.268 3008.06 0.8 0.00351 1 1.077 23.799 3008.06 0.8 0.00682 2 1.077 20.585 3008.06 0.8 0.00590 3 1.077 16.340 3008.06 0.8 0.00468 4 1.077 12.586 3008.06 0.8 0.00361 5 1.077 9.716 3008.06 0.8 0.00278 6 1.077 7.581 1577 0.8 0.00414 7 1.077 6.036 1577 0.8 0.00330 TỔNG 0.04511 S = Si = 0.045m = 4.5cm < Sgh = 8cm (nền móng thỏa yêu cầu về biến dạng). II.6. Tính toán độ bền và cấu tạo đài cọc: Với chiều cao đài cọc là 1.5m, vẽ tháp chọc thủng 450từ chân cột không trùm ra ngoài các tim cọc, vì vậy cần kiểm tra điều kiện chọc thủng. Cấu tạo đài cọc như sau: Pxt 0.75.Rk.Uxt.h0 Trong đó: Pxt = tổng các phản lực cọc chọc thủng đài. = 3Pmin + 3Pmax + 2Ptb = 3x72.995+3x68.384+2x70.69= = 565.517T Uxt = 2(ac + bc) + 2X + 2Y = 2(50+60)+2x160+2x155= = 850cm Với: X- khoảng cách từ mép cột đến tim cọc bị chọc thủng phương x. Y- khoảng cách từ mép cột đến tim cọc bị chọc thủng phương y. => 0.75x10x850x110 = 701250kG = 701.25T. Ta thấy: Pxt = 565.517T 0.75.Rk.Uxt.h0 = 701.25T (thỏa điều kiện chọc thủng) - Lấy lớp Bêtông lót mác 100, vữa ximăng cát dày 100 dưới đáy móng. - Bêtông sử dụng cho đài cọc dùng mác 300, thép AII có Ra= 2800kG/cm2 * Moment tương ứng vói mặt ngàm I-I: MI = r1 x (P3 + P6 + P9) Trong đó: + r1: Khoảng cách từ trục cọc 3,6 và 9 đến mép cột, r1 = 1.6m +T -> MI = r1 x (P3 + P6 + P9) = 1.6x(70.538x3) = 350.376Tm * Moment tương ứng vói mặt ngàm II-II: MII = r2 x (P1+ P2 + P3) Trong đó: + r2: Khoảng cách từ trục cọc 1,2 và 3 đến mép cột, r2 = 1.55m + T + T + T -> MII =r2x(P1+ P2+P3) =1.55x(68.384+70.690+72.995) = 328.707Tm Tính cốt thép: + Thép theo phương cạnh dài: FaI = = 106.952cm2 Chiều dài 1 thanh thép: 5000 – 2x50 = 4900mm Khoảng cách cần bố trí cốt thép dài: 4800–2x50 = 4700mm Chọn 28f22 (Fa=106.428cm²), khoảng cách a=4700/27 = 170mm. + Thép theo phương cạnh ngắn: FaII= = 100.338cm2 Chiều dài 1 thanh thép: 4800 – 2x50 = 4700mm Khoảng cách cần bố trí cốt thép dài: 5000–2x50= 4900mm Chọn 27f22 (Fa=102.627cm²),khoảng cách a= 4900/26 = 180mm. II.7. Tính nội lực cọc ép: * Xác định tải đứng: N = Ntc + Fmxhx = 484.356 + 5x4.8x1.5x2 = 556.356T N = Ntt + Fmxhx = 557.009 + 5x4.8x1.5x2 = 629.009T M = Mtc = 22.854Tm M = Mtt = 26.282Tm * Xác định tải ngang: Q = = 1.088T Q == 0.946T * Xác định tải momen: - Giả sử đầu cọc ngàm cứng vào đáy bệ do đó đầu cọc chỉ có chuyển vị ngang mà không có chuyển vị xoay. - Tính chiều dài ảnh hưởng của cọc: lah = 2(d+1) = 2(0.3+1) = 2.6m - Tìm trị số A0, B0, C0 (tra bảng theo = le), = x l - Trong đó : + l = 15.4m, khoảng cách thực tế tính từ đáy bệ đến mũi cọc. - Trong đó: + m, hệ số tỉ lệ ( tra bảng G.1 trang 445 TCXD205-1998 tập 3 ) * Tại lớp đất 1: có = 0.659, 0 < IL = 0.26 < 0.5 -> sét, dẻo mềm có m1 = 644T/m4 * Tại lớp đất 2: có = 0.65, 0 < IL = 0.18 < 0.5 -> Á sét, nửa cứng có m2 = 692T/m4 m = = 671T/m4 F1 = 0.8x0.75 + 0.5x0.25x0.8 = 0.7m² F2 = 0.5x0.75x2.4 = 0.9m² + dtt, bề rộng qui ước của cọc khi d < 0.8m => dtt = 1.5d + 0.5 = 1.5x0.6 + 0.5 = 1.4m + E = 2.9x106 T/m², J = = 0.0108 m4 => EJ = 31320Tm² => = 0.496m-1 => = 0.496x15.4 = 7.638 ( tra bảng G.2 trang 447 TCVN205-1998 tập 3 vì x l = 7.638 > 4 nên tra bảng tại = 4 có A0 = 2.441, B0 = 1.621, C0 = 1.751 ) - Tính chuyển vị của đầu cọc tại tiết diện ngàm theo các công thức sau: = 0.00064 = 0.00021 = 0.00011 - Vì đầu cọc ngàm cứng vào đáy bệ, dưới tác dụng của lực ngang nên ở đầu cọc có một momen a gọi là momen ngàm. = - 1.806Tm = - 2.077Tm Vậy chuyển vị của đầu cọc: = 0.00064x0.946+ 0.00021x(-1.806) = 0.00023m = 0.023cm = 0.00064x1.088 + 0.00021x(-2.077) = 0.00026m = 0.026cm Vậy , < 1cm (thỏa điều kiện chuyển vị ngang) - Vẽ biểu đồ momen Mz theo độ sâu cọc tính theo công thức sau: Hay Mz = a1A3 + a2C3 + a3D3 (không xoay -> ) Trong đó: a1 = = 0.496²x31320x0.00026 = 2.003Tm a2 = = -2.077Tm a3 = = 2.194Tm Thay các hệ số a1, a2, a3 vào Mz ta được: Mz = 2.003A3 – 2.077B3 + 2.194D3 Các hệ số A3, A3, A3 tra bảng G.3 trang 449 TCVN205-1998 tập 3 theo , với = x z. ta có bảng sau: STT z A3 C3 D3 MZ 1 0.000 0 0.000 1.000 0.000 -2.077 2 0.202 0.1 0.000 1.000 0.100 -1.858 3 0.605 0.3 -0.005 1.000 0.300 -1.429 4 1.008 0.5 -0.021 0.999 0.500 -1.020 5 1.411 0.7 -0.057 0.996 0.699 -0.649 6 1.815 0.9 -0.121 0.985 0.897 -0.320 7 2.218 1.1 -0.222 0.960 1.090 -0.047 8 2.621 1.3 -0.365 0.907 1.273 0.178 9 3.024 1.5 -0.559 0.881 1.437 0.203 10 3.427 1.7 -0.808 0.646 1.566 0.476 11 3.831 1.9 -1.118 0.385 1.640 0.559 12 4.032 2 -1.295 0.207 1.646 0.587 13 4.435 2.2 -1.693 -0.271 1.575 0.627 14 4.839 2.4 -2.141 -0.941 1.352 0.632 15 5.242 2.6 -2.621 -1.877 0.917 0.661 16 5.645 2.8 -3.103 -3.108 0.197 0.672 17 6.048 3 -3.541 -4.688 -0.891 0.689 18 7.056 3.5 -3.919 -10.340 -5.854 0.783 19 8.065 4 -1.614 -17.919 -15.076 0.908 Bố trí thép móng cọc khoan nhồi xem bảng vẽ NM2/3. * SO SÁNH HAI PHƯƠNG ÁN MÓNG: a. Móng cọc: - Ưu điểm: + Hạn chế lún không đều của công trình. + Không gây ảnh hưởng chấn động đối với công trình xung quanh. + Giá thành rẻ hơn so với phương án móng cọc khác. + Công nghệ thi công cọc không đòi hỏi kỹ thuật cao. - Khuyết điểm: + Sức chịu tải giới hạn bởi thiết bị. + Do sử dụng lực ép tĩnh để ép cọc xuống đất nên khó thi công trong các loại đất như sét cứng, cát có chiều dày lớn. b. Móng cọc khoan nhồi: - Ưu điểm: + Sức chịu tải lớn không giới hạn thiết bị. + Hạn chế lún không đều của công trình. + Chịu được tải trọng lớn. - Khuyết điểm: + Thi công khó khi khoan qua lớp đất cát. + Phải có biện pháp chống sập thành hố khoan. + Khó kiểm tra khi đổ bêtông. + Giá thành cao hơn so với các phương án móng khác. * Nhận xét: a. Về vật liêu: - Ta thấy phương án móng cọc khoan nhồi sử dụng thép và bê tông nhiều hơn so với phương án móng cọc ép. b. Về thi công: - Móng cọc ép có độ lún nhỏ hơn móng cọc khoan nhồi. - Móng cọc ép thi công đơn giản hơn móng cọc khoan nhồi. c. Về đất đào: - Móng cọc ép có khối lượng đất đào ít hơn móng cọc khoan nhồi. d. Về giá thành: - Móng cọc ép có giá thành rẻ hơn móng cọc khoan nhồi. e. Về thiết bị thi công: - Thiết bị thi công của móng cọc ép bị giới hạn hơn so với cọc khoan nhồi. * Kết luận: Ta chọn phương án móng cọc ép làm giải pháp nền móng cho công trình. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. TCVN 2737-1995 Tải Trọng Và Tác Động – NXB Xây Dựng Hà Nội – Năm 1995. 2. Sổ Tay Thực Hành Kết Cấu Công Trình – PGS.PTS. Vũ Mạnh Hùng – NXB Xây Dựng Hà Nội – Năm 1999. 3. Giáo Trình BTCT Tập 1, 2, 3 – Võ Bá Tầm – NXB ĐH Quốc Gia TPHCM – Năm 2003. 4. Tuyển Tập Tiêu Chuẩn Xây Dựng Của Việt Nam – TẬP III – NXB Xây Dựng Hà Nội – Năm 1997. 5. Hướng Dẫn Đồ Aùn Nền Và Móng – GS.TS. Nguyễn Văn Quảng, KS. Nguyễn Hữu Kháng – NXB Xây Dựng Hà Nội – Năm 2004. 6. Tài Liệu Phần Mềm Etabs V9.03. 7. Những Phương Pháp Xây Dựng Công Trình Trên Nền Đấy Yếu – Hoàng Văn Tân, Trần Đình Ngô, Phan Xuân Trường, Phạm Xuân, Nguyễn Hải – NXB Xây Dựng – Năm 1997 8. Tiêu Chuẩn Thiết Kế Thi Công Và Nghiệm Thu Móng Cọc – NXB Xây Dựng Hà Nội – Năm 2002. 9. Phương Pháp Thí Nghiệm Đất Xây Dựng – NXB Xây Dựng Hà Nội – Năm 2002. 10. Quy Trình Đóng Cọc Trong Vùng Xây Chen – Viện Khoa Học Kỹ Thuật Xây Dựng – NXB Xây Dựng Hà Nội – Năm 2002. 11. Tiêu Chuẩn Thiết Kế Nhà Và Công Trình – NXB Xây Dựng Hà Nội –Năm 2002. 12. Các Điều Kiện Kỹ Thuật Của Cọc Ép Dùng Xử Lý Nền Móng – Vũ Công Ngữ – NXB Trường Đại Học Xây Dựng Hà Nội – Năm 1998. MỤC LỤC PHẦN A: KIẾN TRÚC I. GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH..1 I.1. Sự Cần Thiết Phải Đầu Tư..1 I.2. Vị Trí Công Trình Và Môi Trường Xung Quanh.1 II. TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH....................................................................2 II.1. Điều Kiện Tự Nhiên2 II.2. Qui Mô Công Trình..2 II.3. Các Chỉ Tiêu Của Công Trình...3 III. CÁC HỆ THỐNG KỸ THUẬT CÔNG TRÌNH3 III.1. Mặt Bằng Và Phân Khu Chức Năng..3 III.2. Hệ Thống Chiếu Sáng Và Thông Giótự Nhiên3 III.3. Hệ Thống Giao Thông..3 III.4. Hệ Thống Cấp Điện, Chống Sét..3 III.5. Hệ Thống Cấp Thoát Nước.4 III.6. Hệ Thống Cáp Điện Thoại, Tivi, Loa..4 III.7. Hệ Thống Phòng Cháy Chữa Cháy..4 PHẦN B: KẾT CẤU PHẦN I: THIẾT KẾ SÀN TẦNG ĐIỂN HÌNH I. SÀN BÊTÔNG CỐT THÉP..6 I.1. Khái Niệm.6 I.2. Phân Loại Sàn.6 II. CẤU TẠO SÀN...................................................................................................6 II.1. Bố Trí Mặt Bằng Dầm Và Đánh Số Thứ Tự Các ôâ Sàn....6 II.2. Chọn Sơ Bộ Tiết Diện.7 II.3. Vật Liệu.8 III. TẢI TRỌNG TÍNH TOÁN.8 III.1. Tĩnh Tải..8 III.2. Hoạt Tải................................................9 IV. SƠ ĐỒ TÍNH..11 V. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC TRONG BẢN................................................................11 V.1. Bản Hai Phương...11 V.2. Bản Một Phương..11 VI. TÍNH CỐT THÉP..16 VII. KIỂM TRA BIẾN DẠNG CHO SÀN...19 PHẦN II: THIẾT KẾ DẦM DỌC I. TẢI TRỌNG..20 I.1. Chọn Sơ Bộ Tiết Diện Dầm..20 I.2. Mặt Bằng Truyền Tải....20 I.3. Xác Định Tải Trọng...21 I.3.1. Tĩnh Tải21 I.3.2. Hoạt tải23 II. XÁC ĐỊNH NỘI LỰC....25 III. TỔ HỢP NỘI LỰC.........................................26 IV. TÍNH CỐT THÉP..27 PHẦN III: THIẾT KẾ CẦU THANG (TẦNG 3) I. CẤU TẠO CẦU THANG TẦNG ĐIỂN HÌNH................................................30 II. TẢI TRỌNG....31 II.1. Tải Trọng Thường Xuyên....31 II.2. Tải Trọng Tạm Thời........................................32 II.3. Tổng Tải Trọng Tác Dụng32 III. TÍNH TOÁN CÁC BỘ PHẬN CẦU THANG..32 III.1. Sơ Đồ Tính..32 III.2. Xác Định Nội Lực Và Phản Lực Gối Tựa Của Bản Thang33 IV. TÍNH TOÁN CỐT THÉP...34 V. TÍNH DẦM CHIẾU NGHỈ....................................35 V.1. Tải Trọng Tác Dụng Lên Dầm..35 V.2. Sơ Đồ Tính..36 V.3. Xác Định Nội Lực.36 V.4. Tính Toán Cốt Thép..36 PHẦN IV: THIẾT KẾ HỒ NƯỚC MÁI I. CẤU TẠO HỒ NƯỚC MÁI.38 II. BỂ THẤP...........................................................................................................39 II.1. Bản Nắp..39 II.2. Bản Thành..42 II.3. Bản Đáy.44 II.4. Dầm Nắp....47 II.5. Dầm Đáy..49 II.6. Cột.51 PHẦN V: THIẾT KẾ KHUNG NGANG TRỤC 5 I. CHỌN SƠ BỘ TIẾT DIỆN CỘT......................................................................52 I.1. Chọn Kích Thước Tiết Diện Cột52 I.2. Chọn Kích Thước Tiết Diện Dầm..53 II. XÁC ĐỊNH SƠ ĐỒ TÍNH.53 III. XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG TÁC DỤNG LÊN KHUNG................................55 III.1. Tĩnh Tải..55 III.2. Hoạt Tải..55 III.3. Hoạt Tải Gió.55 IV. TRUYỀN TẢI LÊN KHUNG.56 IV.1. Sàn Tầng 2~9..57 IV.2. Sàn Tầng Mái....65 IV.3. Sàn Tầng Chóp Mái72 IV.4. Sàn Tầng Trệt...74 IV.5. Sàn Tầng Lửng.76 IV.6. Sàn Tầng Hầm.76 V. TỔNG HỢP TẢI TRỌNG.....................................77 VI. CÁC TRƯỜNG HỢP CHẤT TẢI LÊN KHUNG..78 VII. TỔ HỢP TẢI TRỌNG..90 VIII. TÍNH THÉP..95 VIII.1. Tính Thép Cho Dầm.95 VIII.2. Tính Thép Cho Cột...101 PHẦN C: THIẾT KẾ NỀN MÓNG PHẦN I: TÍNH TOÁN VÀ THỐNG KÊ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT I. ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH...109 I.1. Số Liệu Địa Chất.109 I.2. Tính Toán Các Chỉ Tiêu Cơ Lý Của Đất...111 I.3. Đặc Điểm Địa Chất Thủy Văn..127 PHẦN II: THIẾT KẾ MÓNG CỌC ÉP BTCT I. THIẾT KẾ MÓNG CỌC ÉP TRỤC A-5.128 I.1. Tải Trọng..128 I.2. Xác Định Kích Thước Của Móng Cọc...128 I.3. Xác Định Sức Chịu Tải Của Cọc Ép BTCT...131 I.4. Xác Định Kích Thước Mặt Bằng Đài Cọc...133 I.5. Kiểm Tra Nền Móng Cọc Ma Sát Theo Điều Kiện Biến Dạng..135 I.6. Tính Toán Độ Bền Và Cấu Tạo Đài Cọc..139 I.7. Kiểm Tra Cọc Khi Vận Chuyển, Lắp Dựng..141 I.8. Tính Nội Lực Cọc Éùp.143 II. THIẾT KẾ MÓNG CỌC ÉP TRỤC B-5...146 II.1. Tải Trọng............................................146 II.2. Xác Định Kích Thước Của Móng Cọc..146 II.3. Xác Định Sức Chịu Tải Của Cọc Eùp BTCT..148 II.4. Xác Định Kích Thước Mặt Bằng Đài Cọc....150 II.5. Kiểm Tra Nền Móng Cọc Ma Sát Theo Điều Kiện Biến Dạng...152 II.6. Tính Toán Độ Bền Và Cấu Tạo Đài Cọc.156 II.7. Kiểm Tra Cọc Khi Vận Chuyển, Lắp Dựng.158 II.8. Tính Nội Lực Cọc Éùp..160 PHẦN III: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI I. THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI A-5..164 I.1. Tải Trọng..164 I.2. Xác Định Kích Thước Của Móng Cọc Khoan Nhồi...164 I.3. Xác Định Sức Chịu Tải Của Cọc Khoan nhồi..166 I.4. Xác Định Kích Thước Mặt Bằng Đài Cọc.168 I.5. Kiểm Tra Nền Móng Cọc Ma Sát Theo Điều Kiện Biến Dạng.170 I.6. Tính Toán Độ Bền Và Cấu Tạo Đài Cọc.174 I.7. Tính Nội Lực Cọc Khoan Nhồi....176 II. THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI B-5..179 II.1. Tải Trọng..179 II.2. Xác Định Kích Thước Của Móng Cọc Nhồi..179 II.3. Xác Định Sức Chịu Tải Của Cọc Khoan Nhồi.182 II.4. Xác Định Kích Thước Mặt Bằng Đài Cọc...184 II.5. Kiểm Tra Nền Móng Cọc Ma Sát Theo Điều Kiện Biến Dạng.186 II.6. Tính Toán Độ Bền Và Cấu Tạo Đài Cọc.190 II.7. Tính Nội Lực Cọc Khoan Nhồi.192