Đồ án Thiết kế lô Q chung cư Nguyễn Kim P7-Q10

ường kính cốt thép đai ≥ ¼ đường kính cốt thép dọc và phải ≥ 8mm. Cốt đai cột phải bố trí liên tục qua nut khung với mật độ như của vùng nut; - Trong phạm vi vùng nút khung từ điểm ca’ch mép trên đến điểm cách mép dưới của dầm một khoảng l1 (l1 ≥ chiều cao tiết diện cột và ≥ 1/6 chiều cao thông thủy của tầng, đồng thời ≥ 450mm) phải bố trí đai dày hơn. Khoảng cách đai trong vùng này ≤ 6 lần đường kính cốt thép dọc và ≤ 100mm; - Tại các vùng còn lại, khoảng cách đai chọn ≤ cạnh nhỏ của tiết diện; - Nên sử dụng đai khép kín, tại các vùng nút khung nhất thiết phải sử dụng đai kín cho cả cột và dầm. => Chọn đai Ф6 để bố trí cho cột, bước cốt đai được thể hiện cụ thể ở bản vẽ kết cấu khung. 5.6. Tính toán cốt thép cho dầm khung ngang trục 6 và khung dọc trục E 5.6.1. Chọn nội lực để tính toán cốt thép dầm khung Từ các tổ hợp đã được xác định bằng bảng tính Excel như trong phần phụ lục, ta chọn các giá trị nội lực lớn nhất ứng với vùng chịu mômen âm và mômen dương của dầm để tính toán. Tương tự như cột, ta tính toán cốt thép cho dầm 5 tầng một lần, chọn giá trị nội lực lớn nhất trong 5 tầng đó để tính toán và bố trí chung cho cả 5 tầng đó. 5.6.2. Tính toán cốt thép dọc cho dầm khung Dầm được tính toán như tiết diện chữ T chịu uốn. Giả thiết a = 4cm. - Phần tiết diện chịu mômen dương (nhịp), cánh nằm trong vùng nén và tham gia chịu lực với sườn. Chiều rộng cánh được xác định như sau: bc’ = bd + 2C1 trong đó: bd – bề rộng tính toán (ở đây bd = 20cm); C1 – phần nhô ra của cánh, lấy không vượt quá giá trị bé nhất trong các giá trị 1/6 nhịp dầm và 9hc’ (ở đây hc’ = hs = 120mm) Xác định trục trung hòa bằng cách xác định Mc: Mc = Rnbc’hc’(h0 – 0.5hc’) + Nếu M ≤ Mc – trục trung hòa qua cánh => Tính toán với tiết diện chữ nhật bc’xh; + Nếu M > Mc – trục trung hòa qua sườn => Tính toán với tiết diện chữ T thật. Kiểm tra hàm lượng cốt thép μmin ≤ μ ≤ μmax. - Phần tiết diện chịu mômen âm (gối), cánh nằm trong vùng kéo, xem như không tham gia chịu lực với sườn, tính toán cốt thép theo tiết diện chữ nhật bdxh. Các công thức được tính toán như sau: Kiểm tra hàm lượng cốt thép: μmin ≤ μ ≤ μmax Theo [11], lưu đồ tính toán cốt thép dầm theo tiết diện chữ T như sau: Mc = Rnb’ch’c(h0 – 0.5h’) M ≤ Mc Tiết diện chữ nhật b’cxh Tăng tiết diện Tăng Mac BT Chọn và bố trí cốt thép A ≤ A0 Không thỏa Thỏa Thỏa Không thỏa Bảng 5.34. Tính toán cốt thép cho dầm chịu mômen dương khung ngang trục 2 Nhịp A-B Kiểm tra μ THỎA THỎA Nhịp B-C THỎA THỎA Nhịp C-D THỎA THỎA Dầm cosol THỎA μ 0.84 0.56 0.84 0.56 1.16 0.77 0.77 Fac cm2 7.63 5.09 6.03 4.02 6.03 4.02 4.02 Thép chọn 3Ф18 2Ф18 2Ф16 2Ф16 3Ф18 2Ф18 2Ф16 Fa cm2 6.2 4.68 2.96 2.96 6.2 4.68 0.08 Α 0.0527 0.0382 0.0401 0.0295 0.0814 0.0242 0.00114 A 0.0513 0.0375 0.0393 0.0291 0.0781 0.0239 0.00114 Nhận xét bc’xh bc’xh bc’xh bc’xh bc’xh bc’xh bc’xh Mc (Tm) 37.06 37.06 16.38 16.38 37.06 37.06 16.38 hc’ cm 12 12 12 12 12 12 12 bc’ cm 60 60 60 60 60 60 60 h0 cm 66 66 36 36 66 66 36 h cm 70 70 40 40 50 50 40 b cm 25 25 25 25 25 25 25 M (Tm) 7.02 5.36 2.94 2.94 7.02 5.36 0.06 Tầng Hầm-7 8-ST Hầm-7 8-ST Hầm-7 8-ST 1-ST Bảng 5.35. Tính toán cốt thép cho dầm chịu mômen dương (nhịp) khung dọc trục B Nhịp 1 – 2 Kiểm tra μ THỎA THỎA Nhịp 2 – 3 THỎA THỎA Nhịp 3 – 4 THỎA THỎA Dầmo c sol THỎA μ 0.56 0.56 0.56 0.56 0.56 0.56 0.77 Fac cm2 7.63 5.09 7.63 5.09 4.02 4.02 4.02 Thép chọn 3Ф18 2Ф18 3Ф18 2Ф18 2Ф16 2Ф16 2Ф16 Fa cm2 6.24 5.01 6.47 5.41 3.18 1.05 0.08 α 0.0293 0.0278 0.025 0.0238 0.0355 0.0313 0.00114 A 0.0289 0.0274 0.0247 0.0235 0.0349 0.0308 0.00114 Nhận xét bc’xh bc’xh bc’xh bc’xh bc’xh bc’xh Dầm cosol bc’xh Mc (Tm) 37.06 37.06 37.06 37.06 16.38 16.38 16.38 hc’ cm 12 12 12 12 12 12 12 bc’ cm 60 60 60 60 60 60 60 h0 cm 46 46 46 46 36 36 36 h cm 50 50 50 50 40 40 40 b cm 25 25 25 25 20 20 20 M (Tm) 7.065 5.736 7.305 6.162 3.698 1.246 0.06 Tầng Hầm-7 8-ST Hầm-7 8-ST Hầm-7 8-ST 1-ST Bảng 5.36. Tính toán cốt thép cho dầm chịu mômen âm (gối) khung ngang trục 2 Tầng M (Tm) b cm h cm h0 cm A α Fa (cm2) Thép chọn Fachọn (cm2) μ Kiểm tra μ Nhịp A – B Hầm-7 29.435 25 70 66 0.3971 0.5463 19.45 4Ф18+4Ф20 19.45 2.53 THỎA 8-ST 25.951 25 70 66 0.3003 0.368 12.3 3Ф18+3Ф20 13.66 1.9 THỎA Nhịp B – C Hầm-7 10.711 25 40 36 0.3511 0.4543 6.5 2Ф16+2Ф18 9.112 2.17 THỎA 8-ST 7.375 25 40 36 0.2597 0.3067 4.42 3Ф18 7.635 1.54 THỎA Nhịp C – D Hầm-7 26.965 25 70 66 0.3055 0.3763 17.58 4Ф18+4Ф20 9.11 1.75 THỎA 8-ST 19.974 25 70 66 0.157 0.1717 12.33 3Ф18+3Ф20 6.03 1.16 THỎA Dầm Cosol 1-ST 2.967 25 40 36 0.1741 0.1927 3.29 4Ф16 8.044 1.16 THỎA Bảng 5.37. Tính toán cốt thép cho dầm chịu mômen âm khung dọc trục B Tầng M (Tm) b cm h cm h0 cm A α Fa (cm2) Thép chọn Fachọn (cm2) μ Kiểm tra μ Nhịp 1 – 2 Hầm-4 26.352 25 50 46 0.1923 0.2155 17.38 3Ф18+4Ф20 20.203 1.72 THỎA 5-8 21.06 25 50 46 0.1395 0.1509 11.79 2Ф18+4Ф20 14.552 0.84 THỎA Nhịp2– 3 Hầm-4 24.25 25 50 46 0.1807 0.2009 18.32 3Ф18+4Ф20 20.203 1.12 THỎA 5-8 22.49 25 50 46 0.1611 0.1767 11.83 2Ф18+4Ф20 14.552 0.84 THỎA Nhịp 3 – 4 Hầm-4 7.63 25 40 36 0.2264 0.2603 8.7 2Ф16+2Ф18 9.11 1.26 THỎA 5-8 5.84 25 40 36 0.1733 0.1917 6.41 2Ф16+1Ф18 6.565 0.91 THỎA Dầm Cosol 1-ST 2.967 25 40 36 0.1741 0.1927 3.29 4Ф16 8.044 1.16 THỎA 5.6.3. Tính toán cốt đai cho dầm khung + Tính cốt đai: Chọn giá trị lực cắt lớn nhất từ kết quả tổ hợp nội lực để tính cốt đai cho toàn bộ dầm trong khung (vì các dầm có và kích thước sai lệch nhau không lớn) Từ bảng kết quả nội lực (trích trong phần phụ lục thuyết minh), ta thấy tai tiết diện dầm khung trục 6 – nhịp Ab có lực cắt lớn nhất: Qmax = 10.39 (T). Nên ta dùng giá trị này để tính và dựa theo “ Tính Toán Kết Cấu BTCT, Phần Cấu Kiện Cơ Bản” của Nguyễn Thị Mỹ Thúy để tính Dầm có tiết diện bxh = 200x700mm, a= 4cm, h0 = 66cm Cốt thép CI, có Rađ = 1800 (kG/cm2), Chọn cốt thép Ф6 (có Fac = 0.283 cm2), đai 2 nhánh n = 2 tính Q1 = 0.6Rkbh0 = 0.6x100x0.2x0.36 = 4.32 => không thỏa Q2 = 0.35Rnbh0 = 0.35x1300x0.2x0.36 = 32.76 (T) => Q1 < Qmax = 10.39(T) < Q2 Vậy tiết diện dầm là hợp lý và cần tính cốt đai cho dầm utt = trong đó: qd = umax = utt Chọn thép theo cấu tạo: : cho đoạn gần gối => Chọn u = 10cm : cho đoạn giữa dầm => Chọn u = 20cm Bố trí: đai Ф6 a100 trong phạm vi ¼ nhịp dầm kể từ gối tựa Và đai Ф6 a200 trong đoạn giữa nhịp còn lại. + Tính cốt xiên: Tại tiết diện dầm có dầm phụ gối lên có lực cắt Q < Qmax = 10.39 (T). Nên ta dùng lại giá trị Qmax để tính Tính lại với u =10cm => Chọn 2 đai xiên Ф20 bố trí tại tiết diện giao nhau giữa dầm chính và dầm phụ Bố trí thép được thể hiện cụ thể trên bản vẽ khung trục 2 PHẦN III NỀN MÓNG (30%) GVHD: Th.S. NGUYỄN HỮU ANH TUẤN TÀI LIỆU THAM KHẢO : + Nền và móng : Chủ biên Lê Đức Thắng + Thiết kế và tính toán móng nông: Vũ Công Ngữ +Những PP Xây dựng công trình trên nền đất yếu: Hoàng Văn Tân + Giáo trình nền móng Thạc sĩ Châu Ngọc Aån + Cơ học đất Chủ biên Nguyễn văn Quì + Bài tập cơ học đất : Vũ Công Ngữ + TK và TC xây dựng (TCXD205-1998) + Kỹ thuật nền móng ( Tập 1) Biên dịch Nguyễn Công Mẫn CHƯƠNG I: XỬ LÝ ĐỊA CHẤT A/ PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT VÀ THÍ NGHIỆM ĐẤT I/ CÔNG TÁC KHẢO SÁT NGOÀI HIỆN TRƯỜNG: 1/ Dụng cụ khoan: Phương pháp khoan rửa với dụng cụ gồm: -Một máy khoan hiệu Acker và các trang thiết bị. -Máy bơm ly tâm. -Ống thép mở lổ đường kính 110mm. -Ống lấy mẫu vách mõng miệng vạt bén từ ngoài vào có đường kính trong 74mm,dài 600mm. 2/Dụng cụ xuyên tiêu chuẩn SPT: -Bộ xuyên là một ống chẻ đôi có chiều dài 550mm,đường kính ngoài 51mm,đường kính trong 35mm.Mũi miệng ống vạt bén từ ngoài vào trong có đường kính bằng đường kính ống chẻ đôi. -Tạ nặng 63,5kg -Tầm rơi tự do 76cm. -Hiệp đóng :3 lầnx15cm(N là tổng số của 2 lần đóng về sau) ĐẤT DÍNH ĐẤT HẠT RỜI TRỊ SỐ CHÙY TIÊU CHUẨN SỨC CHỐNG NÉN ĐƠN (kg/cm2) TRẠNG THÁI TRỊ SỐ CHÙY TIÊU CHUẨN ĐỘ CHẶT < 2 2 – 4 5 – 8 9 – 15 16 – 30 >30 < 0.25 0.25 – 0.50 0.50 – 1.00 1.00 – 2.00 2.00 – 4.00 >4.00 Rất mềm Mềm Rắn vừa Rắn Rất rắn Cứng < 4 4 – 10 10 – 30 31 – 50 >50 Rất bời rời Bời rời Chặt vừa Chặt Rất chặt II/ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ĐẤT TRONG PHÒNG: Các mẩu đất thí nghiệm bằng dụng cụ và phương pháp theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4195-1995,4202 – 1995,trong mỗi mẫu,mỗi chỉ tiêu vật lý được thí nghiệm 2 lần song song,giữa 2 lần không vượt quá sai số cho phép,các chỉ tiêu làm thí nghiệm như sau: Thành phần hạt được xác định bằng phương pháp rây có rửa nước kết hợp với phương pháp tỷ trọng kế. Các đường cong của thành phần hạt biểu diễn dưới dạng tích phân theo tỷ lệ nửa lôgarite. (TCVN 4198 -1995). Độ ẩm tự nhiên của đất W(%) xác định bằng cách sấy khô mẩu đất ở nhiệt độ 1000C -1050C,cho đến khi sự rổn thất khối lượng không thay đổi. (TCVN 4196 -1995). Tỷ trọng của đất Gs (g/cm3) được xác định bằng phương pháp bình tỷ trọng hút chân không. (TCVN 4195 -1995). Dung trọng tự nhiên của đất xác định bằng cách dùng dao vòng đối với những đất loại sét,sét cát,cát sét,cát hạt nhỏ dùng phương pháp đo trực tiếp cho những mẫu đất chứa nhiều sỏi sạn không cắt bằng dao vòng được. (TCVN 4202 -1995). Giơí hạn nhão của đất Wnh(LL) được xác định bằng phương pháp Cassagrande. (TCVN 4197-1995). Giới hạn dẻo của đất Wd (LP) được xác định bằng cách lăn đất thành dây.(TCVN 4197-1995). Lực dính đơn vị C (KG/cm2) và góc ma sát trong (độ) của đất được xác định bằng phương pháp cắt nhanh trực tiếp trên máy cắt ứng biến ,sơ đồ biểu diễn dưới dạng đường thẳng qua 3 điểm liên hệ giữa lực cắt và tải trọng P tương ứng (TCVN 4199-1995). Hệ số nén lún của đất av(cm2/KG) được xác định bằng phương pháp nén không nở hông ở trạng thái bảo hòa nước đối với đất ở kết cấu nguyên dạng ,sơ đồ biểu diễn dưới dạng đường cong nén chặt giữa hệ số rỗng và tải trọng tương ứng, trong phương pháp này giai đoạn cố kết biểu diễn theo sơ đồ Cassagrande và Taylor. (TCVN 4200-1995). Phương pháp nén nở hông (nén đơn) xác định sức chịu tải nén đơn Qu (KG/cm2 . Ngoài các chỉ tiêu làm thí nghiệm trên, các chỉ tiêu khác như :Dung trọng khô, Dung trọng đẩy nổi, Độ bảo hòa nước, Độ rỗng ,Chỉ số dẻo, Chỉ số độ sệt,Hệ số rỗng,Module biến dạng,v.vdùng các công thức theo tiêu chuẩn xây dựng hiện hành để tính toán. II /CẤU TẠO ĐỊA CHẤT Từ mặt đất hiện hữu đến độ sâu đã khỏa sát là40m,nền đất tại vị trí xây dựng LÔ Q CHUNG CƯ NGUYỄN KIM được cấu tạo bởi 4 lớp đất chính thể hiện rõ trên các hình trụ hố khoan và mặt cắt địa chất công trình. 1/ Lớp số 1: Trên mặt là lớp đất đắp gồm các pha sét,xà bần,màu xám đen,trạng thái bời rời,trị số chùy tiêu chuẩn N#0. Lớp đất số 1 có bề dày tại H2 = 0.60m Tính chất cơ lý đặc trưng của lớp như sau: -Độ ẩm : W= 26.8% - Dung trọng tự nhiên: = 1.793 g/cm3 - Dung trọng đẩy nổi: = 0.884 g/cm3 - Lực dính đơn vị : C = 0.105 KG/cm3 - Góc ma sát trong : = 14042’ 2/ Lớp số2: CH-OL Đất sét lẫn cát mịn và hữu cơ , màu xám đen, độ dẻo trung bình đến cao, trạng thái rất mềm, trị số chùy tiêu chuẩn N# 0 . Lớp đất số 2 : CH-OL có bề dày tại H2= 1.2m. Tính chất cơ lý đặc trưng của lớp như sau: -Độ ẩm : W= 59.5% - Dung trọng tự nhiên: = 1.663 g/cm3 - Dung trọng đẩy nổi: = 0.634 g/cm3 - Lực dính đơn vị : C = 0.100 KG/cm2 - Góc ma sát trong : = 5012’ - Sức chịu nén đơn : Qu = 0.306 KG/cm2 3/ Lớp số3: CL Sét pha cát , màu xám trắng nâu vàng nâu đỏ , độ dẻo trung bình ,trạng thái rắn vừa đến rắn , trị số chùy tiêu chuẩn N = 6-10. Lớp đất số 3: CL có bề dày tại H2= 4.7m Tính chất cơ lý đặc trưng của lớp như sau: -Độ ẩm : W= 26.9% - Dung trọng tự nhiên: = 1.900 g/cm3 - Dung trọng đẩy nổi: = 0.937 g/cm3 - Lực dính đơn vị : C = 0.173 KG/cm2 - Góc ma sát trong : = 10015’ - Sức chịu nén đơn : Qu = 0.562 KG/cm2 4/ Lớp số4: SM Cát vừa đến mịn lẫn bột .Trạng thái bời rời đến chặt vừa. a/ Lớp đất số 4a: SMa Cát vừa đến mịn lẫn bột ,màu nâu vàng nâu đỏ xám trắng ,trạng thái bời rời ,trị số chùy tiêu chuẩn N = 6-10. Lớp đất số 4a : SMa có bề dày tại H2=5.90m Tính chất cơ lý đặc trưng của lớp như sau: -Độ ẩm : W= 27.9% - Dung trọng tự nhiên: = 1.897 g/cm3 - Dung trọng đẩy nổi: = 0.927 g/cm3 - Lực dính đơn vị : C = 0.016 KG/cm2 - Góc ma sát trong : = 24035’ b/ Lớp đất số 4b: SMb Cát vừa dến mịn lẫn bột, màu nâu đỏ nâu vàng xám trắng ,trạng thái chặt vừa ,trị số chùy tiêu chuẩn N = 11-44. Lớp đất số 4b: SMb có bề dày tại H2 = 31.9m Tính chất cơ lý đặc trưng của lớp như sau: -Độ ẩm : W= 22.7% - Dung trọng tự nhiên: = 1.962 g/cm3 - Dung trọng đẩy nổi: = 0.999 g/cm3 - Lực dính đơn vị : C = 0.032 KG/cm2 - Góc ma sát trong : = 29035’ III/ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA CÁC LỚP ĐẤT: Tính chất vật lý và cơ học của các lớp đất được xác định theo các phương pháp của ASTM,phân loại theo hệ thống phân loại thống nhất và được thống kê trong bản “Tính Chất Cơ Lý các Lớp Đất “ sau đây. VI/ ĐỊA CHẤT THỦY VĂN: Về mặt địa chất thủy văn,mực nước dưới đất được quan sát tại các vị trí hố khoan cho thấy: Tại thời điểm khảo sát,mực nước dưới đất xuất hiện ở độ sâu cách mặt đất hiện hữu tại H2 =0.30m. Mực nước ổn định ở độ sâu cách mặt đất hiện hữu tại H2=0.30m. V KẾT LUẬN: Kết quả khảo sát địa chất công trình tại vị trí xây dựng LÔ Q CHUNG CƯ NGUYỄN KIM với 4 hố khoan , mỗi hố sâu 40m cho thấy nền đất tại đây có những đặc điểm cơ lý như sau: Lớp số 1: Cát đắp lẫn xà bần ,trạng thái bời rời , bề dày trung bình 0.90m. Lớp số 2: CH-OL Sét lẫn cát mịn và hữu cơ ,trạng thái rất mềm , bề dày trung bình 1.30m. Đây là lớp đất rất yếu ,sức chịu tải rất thấp, độ lún nhiều. Lớp số 3 : CL –Sét pha cát ,trạng thái rắn vừa đến rắn ,bề dày trung bình 4.0m. Đây là lớp đất trung bình . Lớp số 4a: SMa- Cát mịn lẫn bột ,trạng thái bời rời ,bề dày trung bình 6.10m. Đây là lớp đất yếu. Lớp số 4b: SMb- cát vừa đến mịn,trạng thái chặt cừa,bề dày trung bình 33.0m.Đây là lớp đất tốt ,có sức chịu tải. Mặt cắt địa chất công trình CHƯƠNG II: THIẾT KẾ MÓNG CỌC ÉP A/ THIẾT KẾ MÓNG M1: Móng là bộ phận kết cấu chôn dưới đất để truyền tải trọng của công trình xuống đất nền. Móng bê tông cốt thép dược sử dụng rộng rãi vì nó thích hợp cho các công trình lớn bé, xây dựng trên nền đất bình thường và đất yếu. Cọc là một kết cấu có chiều dài lớn so với bề rộng tiết diện ngang được đóng, ấn hay thi công tại chỗ vào lòng đất, đá để truyền tải trọng công trình xuống các lớp đất đá sâu hơn nhằm cho công trình xây dựng bên trên đạt các yêu cầu của trạng thái giới hạn qui định. 5.1. Tải trọng tính toán Nội lực truyền từ kết cấu bên trên xuống M1 5.2.Chọn kích thước và vật liệu làm cọc Chọn cọc có tiết diện 35cm x 35cm Mũi cọc cắm sâu vào lớp đất thứ 4b (cát mịn lẫn bột màu nâu vàng. Trạng thái chặt vừa). Chọn chiều dài cọc Lc = 19.3m gồm 2 đoạn 10m nối lại (0.7m dư ra để đập đầu cọc neo cốt thép vào đài). Bêtông Mác 300, có Rn = 130 (kG/cm2); Rk = 10 (kG/cm2); Eb = 2.9x105(kG/cm2) Cốt thép CII, có Ra = Ra’ = 2600 (kG/cm2) 5.3. Xác định sức chịu tải của cọc ép BTCT Xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lí của đất nền (theo phụ lục A TCXD 205 : 1998) Hình 5.3: Kích thước cọc Sức chịu tải cho phép của cọc đơn theo đất nền: 11.1 trong đó: + Qtc: sức chịu tải tiêu chuẩn, tính toán theo đất nền của cọc đơn; + ktc: hệ số an toàn, lấy bằng 1.4. Sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc đơn theo đất nền: 11.2 Trong đó: + m – hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, lấy m=1. + mR – hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc, mR = 1; + qP – cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc, mũi cọc đặt vào trong lớp đất cát mịn,trạng thái chặt vừa. Với chiều sâu mũi cọc Z = 25.0 mét (so với mặt đất tính toán), giá trị qP được xác định theo Bảng A.1 Phụ Lục A TCXD 205 : 1998. Tra bảng và nội suy. qP=350 T/m2 + AP – diện tích mũi cọc, AP =b.h=0.35.0.35=0.1225(m2); + u – chu vi ngoài của tiết diện ngang của cọc, u =2.(b+h)=2.(0.35+0.35)=1.4 (m); + mfi – hệ số điều kiện làm việc của đất ở mặt bên của cọc, theo Bảng A.5 Phụ Lục A - TCXD 205 : 1998. Giá trị mfi được xác định theo bảng; + - chiều dày của lớp đất thứ i tiếp xúc với mặt bên cọc; + - ma sát bên của lớp đất thứ i được chia (m) ở mặt bên của cọc, giá trị tra theo Bảng A.2 Phụ Lục A - TCXD 205 : 1998. mfi li (m) Zi (m) fsi (T/m2) mfifsili(T) 1 0.8 2.9 2 1.6 1 1 3.9 3.8 3.8 1 1 4.9 4 4 1 1 5.9 4.2 4.2 1 1 6.9 4.3 4.3 1 1 7.9 4.4 4.4 1 1.6 9.2 4.52 7.232 1 1 10.2 4.62 4.62 1 1 11.2 4.72 4.72 1 1 12.2 4.82 4.82 1 1 13.2 4.92 4.92 1 1 14.2 5.04 5.04 1 1 15.2 5.12 5.12 1 1 16.2 5.22 5.22 1 1 17.2 5.32 5.32 1 1 18.2 5.42 5.42 1 1 19.2 5.52 5.52 1 1 20.2 5.62 5.62 1 1 21.2 5.72 5.72 1 1 22.2 5.82 5.82 1 1.6 23.5 5.95 9.52 1 1 24.5 6.05 6.05 112.982 201.0498 143.607 Bảng 5.3: Bảng xác định giá trị masát bên 5..4 Xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền (theo phụ lục B – TCXD 205 : 1998 và TCXD 195 : 1997) Sức chịu tải cho phép của cọc tính theo công thức: 11.3 trong đó: + : sức chịu tải cực hạn do ma sát bên; + : sức chịu tải cực hạn do sức chống dưới mũi cọc; + FSS: hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên, lấy bằng 1.5¸ 2.0; + FSP: hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc, lấy bằng 2.0 ¸ 3.0; F Sức chịu tải cực hạn do ma sát bên QS 11.4 trong đó: + - chu vi ngoài của tiết diện ngang cọc, u = 1.4 m; + - chiều dày của lớp đất thứ i tiếp xúc với mặt bên cọc; + - ma sát đơn vị diện tích mặt bên cọc, tính theo công thức: 11.5 Với: - - lực dính giữa thân cọc và đất; - - góc ma sát giữa cọc và đất nền; - Cọc BTCT lấy , với , là lực dính và góc ma sát trong của đất nền; - - ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng do trọng lượng bản thân cột đất (có xét đến đẩy nổi khi lớp đất nằm dưới mực nước ngầm): - :khi không có mực nước ngầm; - :khi có mực nước ngầm; Kết quả tính toán được lập thành bảng sau Bảng 5:4 Bảng xác định sức chịu tải cực hạn do masát bên Fsức chịu tải cực hạn do sức chống dưới mũi cọc QP 11.6 Trong đó: + AP = 0.1225 m2 : diện tích tiết diện mũi cọc; đn = 0.99 T/m3: dung trọng đất nền dưới mũi cọc; + d = 0.35 m : dường kính tiết diện cọc; + c = 0.32 T/m2 : lực dính đất nền dưới mũi cọc; + VP: ứng suất theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc; + VP=0.8*0.9+5.9*0.897+12.6*0.962=18.14T/m2 + Nc, Nq, N: hệ số sức chịu tải phụ thuộc chủ yếu vào góc ma sát trong + Với = 29.58o Nq = 10.433, Nc = 17.649, N= 7.5 T Sức chịu tải cho phép: T Sức chịu tải của cọc theo các đặc trưng đất nền T. 5.5. Xác định sức chịu tải của cọc theo độ bền của vật liệu làm cọc 11.7 Trong đó: + - hệ số uốn dọc. Móng cọc đài thấp, cọc không xuyên qua các tầng đất yếu (than bùn, bùn, sét yếu, ) nên lấy ; + Rb - cường độ chịu nén của bêtông cọc, sử dụng bêtông M.300, Rn = 130 kG/cm2; + Fb - diện tích tiết diện cọc, Fb = 0.1225 m2 = 1225 cm2; + Ra - cường độ tính toán cốt thép, Ra = 2600 kG/cm2; + Fa = 15.2 cm2; Sức chịu tải của cọc: kG T. Vậy Cọc đủ khả năng chịu tải. 5.6. Xác định số lượng cọc và sơ đồ bố trí cọc trong đài Số lượng cọc được xác định sơ bộ 11.8 Trong đó: + Ntto : tải trọng tính toán; + - sức chịu tải của cọc: + T; + k = 1¸1.5 : hệ số kể đến ảnh hưởng của mômen. Giả sử dưới tác dụng của M, N, Q mỗi cọc sẽ phát sinh một lực bằng f0 = 84(T), chọn khoảng cách giữa các cọc là a = 3d = 3´ 0.35 = 1.05m, thì trên mỗi một diện tích đáy đài trong phạm vi một cọc sẽ xuất hiện lực phân bố: T/m2 Sơ bộ diện tích đáy đài là: Fđài = m2 N0tt = Ntt + 1.1 ´ 7.88 ´ 2 ´ 1.5 = 828.73 (T) Xác định số lượng cọc theo công thức: cọc. Chọn nc = 9 cọc, bố trí như sau: Hình5.6: Mặt bằng bố trí cọc 5.7. Kiểm tra tải trọng dọc trục tác dụng lên từng cọc trong nhóm Tải trọng dọc trục lớn nhất và nhỏ nhất do công trình tác dụng lên cọc trong nhóm (theo Điều 6.1.6 TCXD 205 : 1998 ) được xác định theo công thức: 11.9 Trong đó: + : tải trọng thẳng đứng tính toán tại đáy đài; + T; + M0x: mômen xoay quanh trục 0x tại đáy đài; + Tm; + M0y: mômen xoay quanh trục 0y tại đáy đài; + Tm; + xmax = 1.55m, ymax = 1.55m; + m; + m; + T; + T. Kiểm tra: + T - trọng lượng cọc; + (T) < (T) Cọc đủ khả năng chịu taiû, cọc chỉ chịu nén; Như vậy, cọc thiết kế bảo đảm được khả năng chịu tải trọng của công trình, cọc chỉ chịu nén nên không cần kiểm tra cọc chịu lực nhổ. Tóm lại, điều kiện chịu tải của móng cọc đã được kiểm tra, thoã mãn và móng làm việc trong điều kiện an toàn. 5.8. Kiểm tra lực tác dụng lên nền đất 5.8.1. Xác định kích thước móng khối quy ước Lớp đất Lớp 3 Lớp 4a Lớp 4b ΦII (độ) 10.250 24.580 29.580 Chiều dày lớp đất h (m) 0.8 5.9 12.6 Góc ma sát trong trung bình: Diện tích khối móng quy ước xác định như sau: Fm = Bm.Lm = 7.32x7.32 = 53.63 (m²) Chiều cao móng khối quy ước: Hm = Lc + hm = 19.3 + 3 = 22.3 (m) 5.8.2. Tính trọng lượng của móng khối quy ước Trọng lượng đất trong phạm vi từ đáy đài đến đáy khối móng qui ước (có trừ đi phần thể tích đất bị cọc choán chổ và có kể cả trọng lượng cọc): (T) Trọng lượng lớp đất thứ i (có trừ đi phần thể tích đất bị cọc choán chổ): (T) Trọng lượng cọc bêtông trong lớp đất thứ i: (T) Trọng lượng đài cọc: (T) Trọng lượng khối móng qui ước: (T) Mômen tiêu chuẩn tại tâm đáy khối móng qui ước: Lực dọc tiêu chuẩn tại tâm đáy khối móng qui ước: Bảng 5.8.2: Bảng tính khối lượng móng khối quy ước Hình 5.8.2: Minh họa móng khối quy ước Bảng 5.8.3: Bảng nội lực tại tâm đáy móng quy ước F Xác định áp lực tiêu chuẩn tại đáy khối móng qui ước Độ lệïch tâm: m; m; Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước: T/m2; T/m2; T/m2; T/m2. F Xác định cường độ tính toán của đất tại đáy khối móng qui ước Trong đó: + m1, m2 là các hệ số điều kiên làm việc của đất nền và công trình xác định theo Bảng 15 TCXD 45 : 78 : m1 = 1.2, m2 = 1; + Ktc = 1 là hệ số tin cậy lấy theo Điều 3.38 TCXD 45 : 78; + A = 1.1 + B = 5.41 + D = 7.81 Tra Bảng 14 - TCXD 45 : 78 với II = 29.550 + A,B và D là các hệ số không thứ nguyên lấy theo Bảng 14 TCXD 45 : 78 phụ thuộc vào góc ma sát trong II của lớp đất đáy khối móng qui ước + Bqu = 7.32 m; Hqu = 19.5 +3 = 22.5m; + CII = 0.032kG/cm2 = 0.32 T/m2; + II = IIđn = 0.962 kG/m3; + T/m3; 170.26 T/m2. Kiểm tra: (T/m2); (T/m2); Vậy đất nền dưới đáy móng quy ước ổn định, do đó ta có thể tính tính toán được độ lún của nền theo quan niệm nền biến dạng tuyến tính. 5.9 Xác định độ lún của móng Chia đất nền dưới đáy khối móng qui ước thành các lớp có chiều dày bằng nhau và bằng 1 m . Tính áp lực do trọng lượng bản thân đất tại đáy khối móng qui ước; Áp lực gây lún tại đáy khối móng qui ước: T/m2 Công thức tính lún: + =0.8 + - ứng suất gây lún ở giữa lớp phân tố thứ i + Hệ số K0 tra theo Bảng 3-7 phụ thuộc vào tỷ số và . + E – môđun biến dạng trung bình của lớp đất chịu nén dưới mũi cọc với chiều dày được lấy bằng chiều rộng B của móng. Nhận xét Giá trị E – môđun biến dạng trung bình của lớp đất chịu nén dưới mũi cọc – theo kết quả thí nghiệm trong phòng là E = 78.47 kG/cm2. Dựa vào các chỉ tiêu vật lý về độ sệt và hệ số rỗng , tra Bảng 1-22 xác định được trị số tiêu chuẩn của môđun biến dạng E = 270 kG/cm2. Thấy rằng E từ thí nghiệm nhỏ hơn rất nhiều (3.5 lần) so với giá trị E tiêu chuẩn, sự sai lệch này chính là sự sai lệch về mức độ chính xác của thí nghiệm nén đất trong phòng thí nghiệm và nén trực tiếp ngoài hiện trường. Do đó trong việc tính toán độ lún cho công trình cho phép tăng trị số E lấy từ thí nghiệm bằng cách đưa vào hệ số điều chỉnh m : Ett = m.E Do sai lệch 3.5 lần, chọn m = 3 Ett = 3´75.55 = 226.65 kG/cm2 = 2266.5 T/m2 Giới hạn nền lấy đến độ sâu mà ứng suất gây lún bằng 20% ứng suất bản thân: (Kết quả tính toán thể hiện trong bảng sau) Bảng5.9: Bảng áp lực do trọng lượng bản thân đất tại đáy móng quy ước Độ lún cuối cùng: S = 2.03 cm < Sgh = 8 cm Như vậy, móng thiết kế thoả mãn yêu cầu về độ lún. 5.10 Tính thép trong cọc Chiều dài cọc tính toán là 19.3 m , phần ngàm trong bệ là 0.7 m , phần đập đầu cọc là 500 nên chọn cọc là 19.3 m , chia ra hai đoạn gồm đoạn trên là 10 m, đoạn dưới 10 m . Tính tải trọng phân bố trên cọc 5.10.1 Khi vận chuyển cọc Trọng lượng cọc trên 1m dài : q = 1.1´ 0.35´ 0.35´ 2.5 = 0.3369(T/m2) Mmax = 0.0434qL2 = 0.0434x0.3369x102 = 1.462 (Tm) Chiều dày lớp bảo vệ a = 3cm A = = = 0.0314 g = 0.5´(1+) = 0.984 Fa = = = 1.79 (cm2) Fa = 1.79 cm2 < 15.2 cm2 = 4 f22 5.10.2. Khi cẩu lắp Mmax = 0.086qL2 = 0.086x0.3369x102 = 2.897 (Tm) A = 0.062 Þ g = 0.968 Fa = = = 3.59 cm2 < 7.6 cm2 = 2 f22 Vậy cốt thép trong cọc đã thoả mãn điều kiện về cẩu lắp và vận chuyển. 5.10.3. Tính thép làm móc treo Lực do 1 thanh thép chịu khi cẩu lắp : P = ´ 1.2´ q´ L = x1.2x0.3369x10 = 0.9265 (T) Fa = = = 0.356 cm2 Chọn thép f14 ( fa = 1.539 cm2) 5.10.4. Tính đoạn thép móc treo neo vào trong cọc lneo = = = 21.07 cm (u = pd = 3.14 ´ 1.4 = 4.396 cm) Và lneo ≥ 30d = 30´ 1.4 = 42 cm => Chọn lneo = 50cm 5.11. TÍNH TOÁN ĐÀI CỌC 5.11.1 Kiểm tra chọc thủng Hình 5.11.1: Tháp đâm thủng Vì đáy tháp chọc thủng nằm trùm ngoài các cọc nên đài cọc không bị đâm thủng. 5.11.2. Tính toán cốt thép đài cọc Do kích thước và số cọc ở mỗi phương của móng bằng nhau nên tính thép cho một phương và bố trí tương tự cho phương còn lại. Chọn sơ đồ tính là dầm consol có mặt ngàm tại tiết diện mép cột và tải trọng tác dụng là phản lực của các cọc nằm ngoài mép cột. Sơ đồ tính có dạng như sau: Hình 5.11.2: Sơ đồ tính thép trong đài cọc. Sơ bộ chọn chiều cao đài cọc là 1.5m; ho = 1.4m Sử dụng cốt thép CII có Ra = 2600 kG/cm2. 2Nmax = 2x65.2 = 130.4T. Mmax = 156.48Tm. Chọn 18a150. Bố trí cho cả 2 phương Hình 5.11.3 : Bố trí thép đài móng M1 THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI A/ THIẾT KẾ MÓNG M1 Hình 6.1 : Mặt cắt địa chất Theo thiết kế cọc có chiều dài 25. m. Mũi cọc ở cao trình -25.50m, nằm trong lớp cát chặt vừa 6.4 Thiết kế móng M1: 6.4.1 Tải trọng tác dụng lên móng . Lực tác dụng lên móng xác định là tải do tổ hợp nguy hiểm nhất,kết quả này được xuất ra trong phần tính toán khung không gian. (Xem bảng 6.3 và 6.4) Bảng 6.3 Giá trị nội lực tính toán N(T) Mx.tu(Tm) Qxtu(T) My.tu(Tm) Qytu(T) 802.73 17.7 -2.03 -8.28 -10.10 Bảng 6.4 Giá trị nội lực tiêu chuẩn N(T) Mx.tu(Tm) Qxmax(T) My.tu(Tm) Qymax(T) 698.03 15.39 -1.81 -7.2 -8.78 6.4.2 Chọn lọai vật liệu, kích thước cọc và chiều sâu đặt móng . Bêtông làm cọc sử dụng bêtông mác 300, có cường độ Rn= 130 KG/cm2, Rk= 10 KG/cm2 Theo quy phạm hàm lượng cốt thép trong cọc khoan nhồi m > 0.4% Þ diện tích cốt thép Fa= x0.4% = x0.4% = 20.1 cm2 Cốt thép trong cọc dùng 12f16 có diện tích : Aa = 122.011 = 24.132 cm2. Đường kính cọc d =0.8 m có Ac = = = 0.503m2. Sơ bộ chọn chiều cao đài cọc hđ = 1.5 (m) cho tất cả các móng. Do công trình có tầng hầm và tường chắn nên chọn chiều sâu chôn đài so với mặt sàn tầng hầm là: hm= 1.5 + 8= 2.3 (m). Chiều dài cọc L = 20m, mũi cọc nằm ở cao trình –25.50 m. 6.4.3 Xác định sức chịu tải của cọc : 6.4.3.1 Theo cường độ vật liệu : Pvl= Ru.Ab +Ran.Aa; Với : Ru =60 KG/cm2; Aa= 24.132 cm2; Ab = Ac - Aa = 5030 – 50.24 = 5979.76 cm2 ; Ran = 2200 KG/cm2 ; Pvl = 60 4979.76 + 220024.132 Pvl = 786114 KG =352 T 6.4.3.2 Theo cường độ đất nền. - Sức chịu tải cực hạn của cọc : Qu = Qs + Qp ; - Xác định Qs : F Sức chịu tải cực hạn do ma sát bên QS 11.4 trong đó: + - chiều dày của lớp đất thứ i tiếp xúc với mặt bên cọc; + - ma sát đơn vị diện tích mặt bên cọc, tính theo công thức: 11.5 Với: - - lực dính giữa thân cọc và đất; - - góc ma sát giữa cọc và đất nền; - Cọc BTCT lấy , với , là lực dính và góc ma sát trong của đất nền; - - ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng do trọng lượng bản thân cột đất (có xét đến đẩy nổi khi lớp đất nằm dưới mực nước ngầm): - :khi không có mực nước ngầm; - :khi có mực nước ngầm; Kết quả tính toán được lập thành bảng sau Bảng 5:4 Bảng xác định sức chịu tải cực hạn do masát bên - Xác định Qp : + Cường độ chịu tải của đất ở mũi cọc : qp = c.Nc + svp.Nq + g.d.Ng + Mũi cọc nằm trong lớp đất 4b có = 29.58 ; c = 0,32 T/m2 , tra bảng sách Nền Móng của Ts Châu Ngọc Aån, ta được Nq = 21.2 ; Nc = 35.7 : Ng = 18.7 svp = ågđn.z = VP=0.8*0.9+5.9*0.897+12.6*0.962=18.79 T/m2 qp = 0.3235.7 + 32.9318.79 + 0.9620.818.7 qp = 644.57 (T/m2) Qp = Ap.qp = = 324 T Sức chịu tải cho phép của cọc : Qa = = 284.11T Sức chịu tải của cọc : P = min(Pvl ,Qa) = min(352 ; 284.11) = 284.11 T. 6.4.4 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc. Ước tính số lượng cọc nc = k. = 1,2 = 3.4 Vậy ta chọn 4 cọc . Bố trí cọc : Cách bố trí cọc như hình vẽ. Chọn khoảng cách giữa hai cọc D +1 = 1.8m Khoảng cách từ mép đài đến tâm cọc là d = 0.8 m Hình 6.2 : Mặt bằng bố trí cọc móng M1 Ta có khoảng cách giữa các cọc là D+1=0.8+1=1.8m T/m2 Sơ bộ diện tích đáy đài là: Fđài = m2 N0tt = Ntt + 1.1 ´ 9.57 ´ 2 ´ 1.5 = 833.44 (T) 6.4.5 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc. 6.4.5.1 Theo phương đứng. Tải trọng dọc trục lớn nhất và nhỏ nhất do công trình tác dụng lên cọc trong nhóm (theo Điều 6.1.6 TCXD 205 : 1998 ) được xác định theo công thức: 11.9 Trong đó: + : tải trọng thẳng đứng tính toán tại đáy đài; + T; + M0x: mômen xoay quanh trục 0x tại đáy đài; + Tm; + M0y: mômen xoay quanh trục 0y tại đáy đài; + Tm; + m; + m; + T; + T. Kiểm tra: + T - trọng lượng cọc; + (T) < (T) Cọc đủ khả năng chịu taiû, cọc chỉ chịu nén; Như vậy, cọc thiết kế bảo đảm được khả năng chịu tải trọng của công trình, cọc chỉ chịu nén nên không cần kiểm tra cọc chịu lực nhổ. Tóm lại, điều kiện chịu tải của móng cọc đã được kiểm tra, thoã mãn và móng làm việc trong điều kiện an toàn. Nmin = 206 > 0 Kiểm tra cọc làm việc theo nhóm : Nmax < P Với n1 : số hàng cọc trong nhóm cọc n2 : số cọc trong hàng arctg() ; d : đường kính cọc s : khoảng cách 2 cọc arctg() = 23.96 23.96 = 0.79 Nmax = 210 < 0.79x282.33 = 223.04 T Vậy cọc đủ khả năng chịu lực theo phương đứng 6.4.6 Tính lún móng theo móng khối quy ước . Xá Lớp đất Lớp 3 Lớp 4a Lớp 4b ΦII (độ) 10.250 24.580 29.580 Chiều dày lớp đất h (m) 1 5.9 13.1 Góc ma sát trong trung bình: Diện tích khối móng quy ước xác định như sau: Fm = Bm.Lm = 8.16 x8.16 = 66.51 (m²) Chiều cao móng khối quy ước: Hm = Lc + hm = 20 + 2.3 = 22.3 (m) c định móng khối quy ước : Xác định trọng lượng của khối quy ước : - Ta xác định trọng lượng của đất và bêtông trong phạm vi từ mép dưới của đế đài trở lên: + Trọng lượng của đất và bêtông : Nđ = LM.BM.h .gtb ;( gtb :dung trọng đất và bêtông) Nđ = 8.168.1622.3 1 =1484.86 T. - Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối quy ước : =+ = 698.02 + 1484.86 = 2182.88 T . - Moment tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối quy ước : Mômen tiêu chuẩn tại tâm đáy khối móng qui ước: Độ lệïch tâm: m; m; Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước: T/m2; T/m2; T/m2; T/m2. - Cường độ tính toán của đất ở đáy khối quy ước : Rm = ; + g , g’ : Trị tính toán thứ hai của trọng lượng riêng đất tuần tự dưới đáy khối quy ước và từ đáy khối quy ước trở lên . Ở đây lấy Ktc = 1 ; Vì đất dưới móng khối quy ước là đất cát lẫn bụi , tra bảng 2.2 trang 65 sách NỀN và MÓNG của tác giả Nguyễn Văn Quảng ta được m1 = 1,3 ; m2 = 1.2 ; Ta có j = 29.580 tra bảng 2.1 (sách trên) được : A= 1.1; B = 5.41 ; D = 7.81 ; g = 0,962 T/m3 ; T/m3; Rm = 1,31.2(1,17.560,962 + 5,4123.3x0.94+7,810,32) = 201.2 T. Thỏa mãn điều kiện : =35.2T 1,2Rm =201.2x1.2=241.44 T; =32.78 T Rm =201.2T; > 0 Vậy ta có thể tính toán được độ lún của nền theo quan niệm nền biến dạng tuyến tính. 5.9 Xác định độ lún của móng Chia đất nền dưới đáy khối móng qui ước thành các lớp có chiều dày bằng nhau và bằng 1 m . Tính áp lực do trọng lượng bản thân đất tại đáy khối móng qui ước; Áp lực gây lún tại đáy khối móng qui ước: T/m2 Công thức tính lún: + =0.8 + - ứng suất gây lún ở giữa lớp phân tố thứ i + Hệ số K0 tra theo Bảng 3-7 phụ thuộc vào tỷ số và . + E – môđun biến dạng trung bình của lớp đất chịu nén dưới mũi cọc với chiều dày được lấy bằng chiều rộng B của móng. Nhận xét Giá trị E – môđun biến dạng trung bình của lớp đất chịu nén dưới mũi cọc – theo kết quả thí nghiệm trong phòng là E = 78.47 kG/cm2. Dựa vào các chỉ tiêu vật lý về độ sệt và hệ số rỗng , tra Bảng 1-22 xác định được trị số tiêu chuẩn của môđun biến dạng E = 270 kG/cm2. Thấy rằng E từ thí nghiệm nhỏ hơn rất nhiều (3.5 lần) so với giá trị E tiêu chuẩn, sự sai lệch này chính là sự sai lệch về mức độ chính xác của thí nghiệm nén đất trong phòng thí nghiệm và nén trực tiếp ngoài hiện trường. Do đó trong việc tính toán độ lún cho công trình cho phép tăng trị số E lấy từ thí nghiệm bằng cách đưa vào hệ số điều chỉnh m : Ett = m.E Do sai lệch 3.5 lần, chọn m = 3 Ett = 3´75.55 = 226.65 kG/cm2 = 2266.5 T/m2 Giới hạn nền lấy đến độ sâu mà ứng suất gây lún bằng 20% ứng suất bản thân: (Kết quả tính toán thể hiện trong bảng sau) Bảng5.9: Bảng áp lực do trọng lượng bản thân đất tại đáy móng quy ước Độ lún cuối cùng: S = 2.1 cm < Sgh = 8 cm Như vậy, móng thiết kế thoả mãn yêu cầu về độ lún. 6.4.8 Tính Toán Đài Cọc Kiểm tra chọc thủng của đài: thỏa điều kiện xuyên thủng Hình 6.6 : Mặt bằng tháp xuyên thủng móng M1 Tháp xuyên bao trùm tất cả các cọc nên điều kiện xuyên thủng thỏa mãn 6.4.8.2 Tính cốt thép cho đài cọc Đài cọc làm việc như một dầm Console ngàm ở mép cột và chịu tác động của tải trọng là phản lực của cọc hướng lên. Theo phương X: Sơ đồ tính: Tính thép : Với P = 210x2 = 420 (T) Mmax = 0.6 x P = 0.6x420 =252 T.m Chọn thép CII : Ra= 2600 KG/cm2; ho= h – ao=150 –10 = 140mm cm2. Chọn f22a150. Có Fa=79.82 cm2 Theo phương Y: Sơ đồ tính: Tính thép : Với P = 210 + 206 = 416 (T) Mmax = 0.45 x P = 0.45x416 Mmax = 187.2 T.m Chọn thép CII: Ra =2600 KG/cm2; ho = h – ao =150 –10 ho = 140mm cm2. Chọn f20a200. Có Fa=59.7 cm2 Bố trí thép đài móng M1 B/ THIẾT KẾ MÓNG M2 6.5.1 Tải trọng tác dụng lên móng . Nội lực của móng trục 2B N(T) Mx.tu(Tm) Qxtu(T) My.tu(Tm) Qytu(T) 790.89 18.881 -2.74 7.688 -11.47 Nội lực của móng trục 2C N(T) Mx.tu(Tm) Qxtu(T) My.tu(Tm) Qytu(T) 780.66 17.879 -3.23 6.599 -10.79 Nội lực tính toán tổng cộng của 2 móng: N(T) Mx.tu(Tm) Qxtu(T) My.tu(Tm) Qytu(T) 1571.55 36.76 -5.97 14.287 -22.26 Bảng 6.10 : Giá trị nội lực tiêu chuẩn N(T) Mx.tu(Tm) Qxmax(T) My.tu(Tm) Qymax(T) 1375.46 32.836 -4.765 14.478 -19.947 6.5.2 Chọn lọai vật liệu, kích thước cọc và chiều sâu đặt móng . - Bêtông thiết kế cọc chọn bêtông mác 300, cường độ Rn= 130 KG/cm2 Rk= 10 KG/cm2 - Theo quy phạm hàm lượng cốt thép trong cọc khoan nhồi m > 0.4% Diện tích cốt thép Fa = x0.4%= x0.4% Fa = 20.096 cm2 Cốt thép trong cọc dùng 12f16 có diện tích : Aa = 122.011= 24.132 cm2. Đường kính cọc d =0.8 m : Ac = = = 0.503m2. Sơ bộ chọn chiều cao đài cọc hđ = 1.5 (m) cho tất cả các móng. Do công trình có tầng hầm và tường chắn nên chọn chiều sâu chôn đài so với mặt sàn tầng hầm là: hm= 1.5 + 0.8= 2.3 (m). Chiều dài cọc L=20m, vậy mũi cọc nằm ở cao trình –25.50 m. 6.5.3 Xác định sức chịu tải của cọc . 6.5.3.1 Theo cường độ vật liệu. Pvl= Ru.Ab +Ran.Aa; Với Ru =60 KG/cm2; Aa= 24.132 cm2; Ab = Ac - Aa = 5030 – 50.24 = 5979.76 cm2 ; Ran = 2200 KG/cm2 ; Pvl = 60 4979.76 + 220024.132 Pvl = 786114 KG =352 T 6.5.3.2 Theo cường độ đất nền. - Sức chịu tải cực hạn của cọc : Qu = Qs + Qp ; - Xác định Qs : F Sức chịu tải cực hạn do ma sát bên QS 11.4 trong đó: + - chiều dày của lớp đất thứ i tiếp xúc với mặt bên cọc; + - ma sát đơn vị diện tích mặt bên cọc, tính theo công thức: 11.5 Với: - - lực dính giữa thân cọc và đất; - - góc ma sát giữa cọc và đất nền; - Cọc BTCT lấy , với , là lực dính và góc ma sát trong của đất nền; - - ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng do trọng lượng bản thân cột đất (có xét đến đẩy nổi khi lớp đất nằm dưới mực nước ngầm): - :khi không có mực nước ngầm; - :khi có mực nước ngầm; Kết quả tính toán được lập thành bảng sau Bảng 5:4 Bảng xác định sức chịu tải cực hạn do masát bên - Xác định Qp : + Cường độ chịu tải của đất ở mũi cọc : qp = c.Nc + svp.Nq + g.d.Ng + Mũi cọc nằm trong lớp đất 4b có = 29.58 ; c = 0,32 T/m2 , tra bảng sách Nền Móng của Ts Châu Ngọc Aån, ta được Nq = 21.2 ; Nc = 35.7 : Ng = 18.7 svp = ågđn.z = VP=0.8*0.9+5.9*0.897+12.6*0.962=18.79 T/m2 qp = 0.3235.7 + 32.9318.79 + 0.9620.818.7 qp = 644.57 (T/m2) Qp = Ap.qp = = 324 T Sức chịu tải cho phép của cọc : Qa = = 284.1T Sức chịu tải của cọc : P = min(Pvl ,Qa) = min(350 ; 284.1) = 284.1 T. 6.5.4 Xác định số lượng cọc và bố trí cọc. Ước tính số lượng cọc : nc = k. = 1,2 = 5.57 Vậy ta chọn 6 cọc . Bố trí cọc : Cách bố trí cọc như hình vẽ. Chọn khoảng cách giữa hai cọc : D +1= 1.8 m Khoảng cách từ mép đài đến tâm cọc là d = 0.8 m Hỉnh 6.9 : Mặt bằng bố trí cọc móng M2 T/m2 Sơ bộ diện tích đáy đài là: Fđài = m2 N0tt = Ntt + 1.1 ´ 16.3 ´ 2 ´ 1.5 = 1625.34 (T) 6.4.5 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc. 6.4.5.1 Theo phương thẳng đứng. Ta đưa nội lực tại chân mỗi cột về trong tâm móng. Khi đó giá trị momen tại tâm móng do của mỗi cột gây ra sẽ triệt tiêu lẫn nhau,khi đó tại tâm móng chỉ cỏn momen do của mỗi cột gây nên Tải trọng dọc trục lớn nhất và nhỏ nhất do công trình tác dụng lên cọc trong nhóm (theo Điều 6.1.6 TCXD 205 : 1998 ) được xác định theo công thức: 11.9 Trong đó: + : tải trọng thẳng đứng tính toán tại đáy đài; + T; + M0x: mômen xoay quanh trục 0x tại đáy đài; + Tm; + M0y: mômen xoay quanh trục 0y tại đáy đài; + Tm; + m; + m; + T; + T. Kiểm tra: + (T) < (T) Cọc đủ khả năng chịu taiû, cọc chỉ chịu nén; Như vậy, cọc thiết kế bảo đảm được khả năng chịu tải trọng của công trình, cọc chỉ chịu nén nên không cần kiểm tra cọc chịu lực nhổ. Tóm lại, điều kiện chịu tải của móng cọc đã được kiểm tra, thoã mãn và móng làm việc trong điều kiện an toàn. Nmin = 213 > 0 Vậy cọc đủ khả năng chịu lực theo phương đứng 6.4.6 Tính lún móng theo móng khối quy ước . Lớp đất Lớp 3 Lớp 4a Lớp 4b ΦII (độ) 10.250 24.580 29.580 Chiều dày lớp đất h (m) 1 5.9 13.1 Góc ma sát trong trung bình: Diện tích khối móng quy ước xác định như sau: Fm = Bm.Lm = 10.56x8.16=90.39(m²) Chiều cao móng khối quy ước: Hm = Lc + hm = 20 + 2.3 = 22.3 (m) c định móng khối quy ước : Xác định trọng lượng của khối quy ước : - Ta xác định trọng lượng của đất và bêtông trong phạm vi từ mép dưới của đế đài trở lên: + Trọng lượng của đất và bêtông : Nđ = LM.BM.h .gtb ;( gtb :dung trọng đất và bêtông) Nđ = 10.56x8.5622.3 1 =2016.78 T. - Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối quy ước : =+ = 1375.46 + 1274.53 = 3392.24 . - Moment tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối quy ước : Mômen tiêu chuẩn tại tâm đáy khối móng qui ước: Độ lệïch tâm: m; m; Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước: T/m2; T/m2; T/m2; T/m2. - Cường độ tính toán của đất ở đáy khối quy ước : Rm = ; + g , g’ : Trị tính toán thứ hai của trọng lượng riêng đất tuần tự dưới đáy khối quy ước và từ đáy khối quy ước trở lên . Ở đây lấy Ktc = 1 ; Vì đất dưới móng khối quy ước là đất cát lẫn bụi , tra bảng 2.2 trang 65 sách NỀN và MÓNG của tác giả Nguyễn Văn Quảng ta được m1 = 1,3 ; m2 = 1.2 ; Ta có j = 29.580 tra bảng 2.1 (sách trên) được : A= 1.1; B = 5.41 ; D = 7.81 ; g = 0,962 T/m3 ; T/m3; Rm = 1,31.2(1,17.560,962 + 5,4123.3x0.94+7,810,32) = 201.2 T. Thỏa mãn điều kiện : 1,2Rm ; Rm ; 0 Vậy ta có thể tính toán được độ lún của nền theo quan niệm nền biến dạng tuyến tính. 5.9 Xác định độ lún của móng Chia đất nền dưới đáy khối móng qui ước thành các lớp có chiều dày bằng nhau và bằng 1 m . Tính áp lực do trọng lượng bản thân đất tại đáy khối móng qui ước; Áp lực gây lún tại đáy khối móng qui ước: T/m2 Công thức tính lún: + =0.8 + - ứng suất gây lún ở giữa lớp phân tố thứ i + Hệ số K0 tra theo Bảng 3-7 phụ thuộc vào tỷ số và . + E – môđun biến dạng trung bình của lớp đất chịu nén dưới mũi cọc với chiều dày được lấy bằng chiều rộng B của móng. Nhận xét Giá trị E – môđun biến dạng trung bình của lớp đất chịu nén dưới mũi cọc – theo kết quả thí nghiệm trong phòng là E = 78.47 kG/cm2. Dựa vào các chỉ tiêu vật lý về độ sệt và hệ số rỗng , tra Bảng 1-22 xác định được trị số tiêu chuẩn của môđun biến dạng E = 270 kG/cm2. Thấy rằng E từ thí nghiệm nhỏ hơn rất nhiều (3.5 lần) so với giá trị E tiêu chuẩn, sự sai lệch này chính là sự sai lệch về mức độ chính xác của thí nghiệm nén đất trong phòng thí nghiệm và nén trực tiếp ngoài hiện trường. Do đó trong việc tính toán độ lún cho công trình cho phép tăng trị số E lấy từ thí nghiệm bằng cách đưa vào hệ số điều chỉnh m : Ett = m.E Do sai lệch 3.5 lần, chọn m = 3 Ett = 3´75.55 = 226.65 kG/cm2 = 2266.5 T/m2 Giới hạn nền lấy đến độ sâu mà ứng suất gây lún bằng 20% ứng suất bản thân: (Kết quả tính toán thể hiện trong bảng sau) Bảng5.9: Bảng áp lực do trọng lượng bản thân đất tại đáy móng quy ước Độ lún cuối cùng: S = 2.10 cm < Sgh = 8 cm Như vậy, móng thiết kế thoả mãn yêu cầu về độ lún. 6.4.8 Tính Toán Đài Cọc Kiểm tra chọc thủng của đài: Tháp xuyên bao trùm tất cả các cọc nên điều kiện xuyên thủng thỏa mãn Tính cốt thép cho đài cọc 5.16.2. Tính thép cho đài kép + Tính toán cốt thép theo phương dọc đài móng: Xem móng làm việc như một dầm liên tục gối lên 2 gối tựa tại chân cột. Với b = bđài = 3.4 (m); và h = hđài = 1.5 (m) Các lực tác dụng chính là các phản lực đầu cọc: Được xác định bằng phần mềm Sap200, với sơ đồ tính như sau: => P = 2Pm = 2x263.63 = 527.26 (T) Kết quả giải nội lực, ta có: => MII-II = 105.45(Tm) chọn 2128 ( Fac = 129.32 cm²) + Tính toán cốt thép theo phương ngang của đài móng - Khi tính toán momen tương ứng với mặt cắt II-II, ta xem như đài cọc là thanh ngàm tại mép cột và lực tác dụng chính là phản lực đầu cọc Pm = 263.63(T) Ta có sơ đồ tính như sau: Momen được xác định theo công thức: M = trong đó: ri là khoảng cách từ trục cọc thứ i (có phản lực là Pm ) đến mép cột Với ri = 0.9 – 0.3 = 0.6 (m); Pi = 3Pm = 3x263.63 = 790.89 (T) => MII-II = 0.6x790.89 = 474.53 (Tm) chọn 3922 ( Fac = 148.24 cm²) Bố trí 3922 a150 CHƯƠNG IV: SO SÁNH 2 PHƯƠNG ÁN MÓNG ---------------–¯—---------------- I. SO SÁNH VỀ ƯU, KHUYẾT ĐIỂM VÀ ĐIỀU KIỆN THI CÔNG I.1. Móng cọc ép BTCT + Cọc ép BTCT được thiết kế chủ yếu cho các công trình dân dụng và công nghiệp. Đối với việc xây dựng các nhà cao tầng ở TP.HCM trong điều kiện xây chen thì phương án này là khá phổ biến vì: * Ưu điểm: - Không gay ảnh hưởng lớn đối với các công trình lân cận. - Giá thành tương đối rẻ so với các phương án móng khác. - Không đòi hỏi kỹ thuật thi công cao. * Khuyết điểm: Cọc ép sử dụng lực ép tỉnh để ép cọc xuống đất, do đó chỉ thi công được trong những loại đất như sét mềm, sét pha cát, còn các loại khác thì rất khó ép cọc. + Trong quá trình thi công không gây sụp lún cho các khu nhà lân cận. + Khối lượng đào đấp đất tương đối ít. + Thi công bằng máy ép, chuyển đất đi bằng thủ công. I.2. Móng cọc khoan nhồi: + Do diện tích khu đất tương đối rộng và trống trải, do đó không cần tính đến sự ảnh hưởng của các công trình xung quanh. * Ưu điểm: - Sức chụi tải cọc khoan nhồi lớn hơn cọc ép. - . - * Khuyết điểm: - Thi công phức tạp . - Giá thành hơi cao so với các loại móng khác. - Đòi hỏi phải có kỹ thuật cao. + Trong quá trình thi công có thể gây sụp lún cho các khu nhà lân cận. + Khối lượng đào đấp đất khá lớn. II.1. Khối lượng bê tông + Móg cọc ép BTCT: 796,75 m3 + Móng khoan nhồi: 1076,7 m3 II.2. Khối lượng cốt thép + Móng cọc có khối lượng cốt thép khoảng 40 (T) thép các loại. + Móng nhồi có khối lượng cốt thép khoảng 55 (T) thép các loại. III. KẾT LUẬN Qua quá trình tính toán, phân tích và so sánh ta thấy đối với công trình LÔ Q CHUNG CƯ NGUYỄN KIM,P7,Q10 TP. HCM” nên chọn thi công theo phương án móng cọc ép BTCT vì tải trọng công trình tác dụng lên các móng không lớn và nhằm tiết kiệm về kinh phí trong quá trình thi công.