Đồ án Chung cư A4 Phan Xích Long

thái dẻo cứng. đây là lớp đất thuận lợi cho việc xây dựng các công trình có tải trọng vừa và nhỏ +Lớp số 3: Sét , sét pha xen kẹp màu xám đen đốm vàng , trạng thái dẻo mềm. Đây là lớp đất thuận lợi cho các công trình có tải trọng nhỏ +Lớp số 4 : Cát mịn đến thô lẩn ít bột sét sỏi màu nâu vàng, xám vàng . Đây là lớp đất thuận lợi cho xây dựng các công trình có tải trọng vừa và lớn + Lớp số 5 : Sét pha màu xám , dẻo cứng . Lớp đất này thuận lợi cho việc xây dựng các công trình có tải trọng trung bình + Lớp số 6 : Cát mịn thô xen kẹp lẩn ít bột sét màu vàng xám , xám nâu , nâu vàng , trạng thái chặt vừa . đây là lớp đất thuận lợi cho việc xây dựng các công trình có tải trọng lớn + Lớp số 7 : Cát mịn trung lẫn ít bột màu nâu đỏ , trạng thái chặt vừa . Đây là lớp đất thuận lợi cho việc xây dựng các công trình có tải trọng lớn + Lớp số 8 : Cát trung lẫn ít bột sỏi nhỏ màu nâu đỏ , xám vàng , trạng thái chặt vừa đến chặt . Đây là lớp đất thuận lợi cho việc xây dựng các công trình có tải trọng lớn đến rất lớn 4. Phân tích , lựa chọn phương án móng -Việc phân tích lựa chọn phương án móng cho nhà cao tầng phụ thuộc vào những đặc điễm sau đây: +Điều kiện địa chất nơi xây dựng công trình , trong đồ án này điều kiện địa chất tương đối xấu , lớp đất tốt nằm khá sâu ( lớp 6,7) +Qui mô công trình , công trình tương đối cao , tải trọng lớn -Từ các đặc điểm trên ta thấy phương án móng nông không hợp lý cho nhà cao tầng . Như vậy còn phương án móng sâu Móng cọc đóng : móng cọc đóng thường gây ra chấn động , ảnh hưỡng đến các công trình lân cận nên không sử dụng Móng cọc ép : móng cọc ép có các ưu điểm là dể thi công , giá thành rẻ , không đòi hỏi công nghệ phức tạp , dể kiểm tra chất lượng cọc . Tuy nhiên do hạn chế về thiết bị ép cọc nên tiết diện cọc ép thường không lớn , đối với công trình có tải trọng lớn sử dụng móng cọc ép thường có số lượng cọc nhiều nên cọc ép thường sử dụng ở các công trình có tải trọng trung bình . Trong đồ án này do công trình có tải trọng lớn nên không sử dụng móng cọc ép Móng cọc barette : Ở nước ta móng cọc barette còn chưa phổ biến vì thiết bị thi công cọc barette là thiết bị chuyên dùng , phức tạp , giá thành cao Móng cọc khoan nhồi : -Những ưu điểm của cọc khoan nhồi : +Cọc khoan nhồi có sức chịu tải lớn do có đường kính lớn và độ sâu lớn +Không gây ảnh hưởng chấn động đối với các công trình xung quanh , thích hợp xây chen ở các đô thị , khắc phục được nhược điểm của loại cọc đóng trong điều kiện này +Có khả năng mỡ rộng đường kính và chiều dài cọc đến mức tối đa +Lượng cốt thép bố trí trong cọc nhồi thường í hơn trong cọc đóng +Có khả năng thi công qua các lớp đất cứng -Nhược điểm của cọc khoan nhồi +Khó kiểm tra chất lượng cọc khi đổ bê tông +Đòi hỏi thiết bi , đội ngủ thi công chuyên nghiệp +Dể bị sập thành hố khoan Với sự phân tích trên ta thấy phương án cọc khoan nhồi là hợp lý hơn cả cho nhà có tải trọng lớn do đó rong đồ án này chọn phương án thiết kế cọc khoan nhồi, và cọc ép. B. TÍNH TOÁN HAI PH ƯƠNG ÁN MÓNG. B.1. TÍNH TOÁN CHO PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC ÉP. I. KHÁI QUÁT VỀ CỌC ÉP. Cọc ép bê tong cốt thép chủ yếu được thiết kế cho các công trình dân dụng và công nghiệp. Đối với việc xây dựng nhà cao tầng ở thành phố Hồ Chí Minh trong diều kiện xây dựng chen nhau, khả năng sử dụng cọc ép cho công trình tương đối phổ biến. Cọc ép có các ưu và khuyết điểm sau: * Ưu điểm: - Khả năng chụi được tải trọng lớn, sức chụi tải của cọc ép với đường kính lớn và chiều sau chon cọc lớn do đó cọc có thể chụi tải khoảng vài trăm năm. - Không gây ảnh hưởng sấu và chống động đối với các công trình sung quanh. Thích hợp cho việc xây chen trong khu đất chật hẹp như thành phố lớn hay những khu đông dân cư. Khắc phục các nhược điểm của các cọc đóng khi thi công trong điều kiện hiện nay. - Giá thành của cọc rẽ hơn so với các loại cọc khác. - Công tác thi công cọc không đòi hỏi kỹ thuật cao. * khuyết điểm: - Cọc ép dung lực tĩnh để ép cọc xuống đất, do đó chỉ thi công được những nới có địa chất tương đối mềm như: đất sét mềm, sét pha cát, ... Đối với những loại đất cứng thì khó có khả năng thi công như: đất sét cứng, đất các có chiều dày lớn thì thi công gập rất nhiều khó khăn. II. CHỌN VẬT LIỆU LÀM CỌC. Bê tông và bê tông đài chọn bê tông có cường độ Mac 250 có cường độ ( Rn=110 Kg/cm2 ). - Thép đài cọc và cọc chọn thép AII có cường độ (Ra=2800Kg/cm2). III. TÍNH TOÁN CHO CÁC MÓNG: III.1. TÍNH MÓNG M1(3-F): 1. Tải trọng: - Từ bảng tổ hợp nội lực ta có cập nội lực: + Ntt = 529.5( T) . + = e-14 (T.m ) + = 2e-16 (T.m ) + Qtc = 10.46 (T). - Vì momem hai phương, = e-14 (T.m ), = 2e-16 (T.m ), rất nhỏ nên ta có thể bỏ qua trong quá trình tính toán ta chỉ tính nội lực cho hai giá trị, lực dọc Ntt = 529.5( T), và lực cắt Qtc = 1.046 (T) là đủ. - Khi tính thành phần tải trọng tiêu chuẩn ta chỉ tính thành phần lực dọc và lực cắt mà thôi. + Ntc = = = 460.174 ( T ). + Qtc = = =0.9096 ( T ). 2.Chọn sơ bộ các thông số của móng. 2.1. Chọn chiều sâu chôn đài móng. Trong đó ta chọn bề rộng sơ bộ của móng là Bm=2m. Vậy ta chọn chiều sâu chôn đài móng là hđm =2m. 2.2. Chọn chiều cao của đài cọc. Trong đó ho là chiều cao có ích từ tim móng đến mặt trên của móng. Chọn chiều cao lớp bảo vệ cho cốt thép là ao=0.15cm. Vậy chiều cao của đài cọc thực sự là hđc. Vậy chọn chiều cao đài cọc là :hđc=1m 2.3. Chọn sơ bộ các thông số của cọc. - Chọn cọc bê tông tiết diện là hình vuông có cạnh dài a=30cm. Dùng 4Φ18 bê tông mac 250, cọc dài 12m chôn vào đài 0.5m còn cọc dài 11.5m. - Chọn lớp đất đặc mũi cọc là lớp đất thứ 4 ( cát mịm đến khô lẫn bột sét sỏi nhỏ màu vàng , xám vàng trạng thái chặt vừa ). 3. Xác định sức chụi tải của cọc và chọn cọc trong móng. 3.1. Xác định sức chụi tải của cọc. 3.1.1. Sức chụi tải của cọc theo vật liệu. Trong đó : +FCT=2.545x4=10.18cm2=0.001018m2 +Fc =30x30 =900cm2=0.09m2 Vậy sức chụi tải của cọc theo vật liệu là. 3.1.2 Sức chụi tải của cọc theo đất nền. 3.1.2.1. Sức chụi tải của cọc theo trạng thái đặt trưng của đất nền (còn gọi là phương pháp thống kê tra bảng ) - Theo (TCVN205-1998) theo phụ lục A sức chụi tải của cọc theo đất nền được tính như sau: Trong đó: + Qa : Sức chụi tải cho phép tính toán của đất nền. + Qtc: Sức chụi tải của cọc theo tiêu chuẩn tính toán theo cọc đơn. + kat: Hệ số an toàn lấy kat =1.4 đối với nhà dân dụng và công nghiệp và lấy kat =1.2 nếu thứ cọc tại hiện trường. Tính toán: Trong đó: + mR : Hệ số điều kiện làm việc tại mũi cọc, lấy =0.7cho sét , =1cho cát. + mf : Hệ số điều kiện làm việc của đất bên hông, lấy=(0.÷.1) cho cọc ;=0.6 cho cho cọc khoan nhồi. + qp : khả năng chụi tải mũi cọc (tra bảng 4.4 sách nền móng Lê Anh Hoàng ). + Fsi : khả năng bám trượt xung quanh cọc. + Fc : Tiết diện cọc. + Li , u : Chiều dài phân đoạn và chu vi cọc. - Tra bảng và nội suy ta có các giá trị sau: + Tra bảng 4.4 ta có qp ở độ sâu 25m và ở lớp các mịn: qp= 3500(KN/m2) + Tra bảng 4.5 ta có khả năng bám trượt của các lớp đất tại bên hông cọc. Đối với lớp đất thứ nhất có độ sệt B=1.63>1 Do độ sệt B>1 do đó ta chọn → fs1= 0 hay fs1=c nhưng để cho đơn giãn ta chon =0 Đối với lớp thứ hai có độ sệt B=0.42<1 Có L2=12.8m Z2=10.85m → fs2= 3.3178(T/m2) Đối với lớp thứ ba có độ sệt B=0.61<1 Có L3=24 m Z3=18.4 m → fs3= 3.7904(T/m2) Đối với lớp thứ t ư có độ sệt B=0.57<1 Có L4=25m Z4=24.5m → fs4= 4.132(T/m2) Vậy ta có sức chụi tải do ma sát giữa đất và thành cọc là. - Sức chụi tải của cọc tiêu chuẩn là: - Sức chụi tải của cọc đơn dùng là : 3.1.2.2. Sức chụi tải của cọc theo cường độ c,j của đất nền (theo quy phạm TCVN205-1998 phụ lục B) - Khả năng chụi tải cực hạn của cọc đơn. Trong đó: + qp : khả năng chụi tải mũi cọc (tra bảng 4.4 sách nền móng Lê Anh Hoàng ). + Fsi : khả năng bám trượt xung quanh cọc. + Fc : Tiết diện cọc. + Li , u : Chiều dài phân đoạn và chu vi cọc. - Khả năng chụi tải của mũi cọc qm - Nhưng cạnh cọc của cọc thường không lớn lắm thường cở 30x30cm là lớn rồi và cọc thường có hình hộp nên ta bỏ đi phần đường kính của cọc. Do đó khả năng chụi tải của cọc được tính như sau: Trong đó: + Ứng suất do trọng lượng bản thân đất tại mũi cọc. - Từ góc ma sát trong của đất tra bảng 4.1ta tìm được: Nc,Nq Nγ + Đối với lớp đất thứ nhất: Ta có j=28o25’=28.45o Nc =200 Nq= 44.33 Do mực nước ngần nên ta trừ đi áp lực đẩy nỗi của nước ngầm Tải trọng do kháng mũi của cọc. Vậy sức kháng mũi của cọc là: - Sức chụi tải của đất mặt bên của cọc: Trong đó: + ca : Lực dính giữa cọc và đất. Lấy ca = (0.7÷1)c + ja : Góc ma sát giữa cọc và đất ja = (0.7÷1)j + s’z : Ứng suất do trọng lượng đất dính giữa các lớp đất =å(g’ixZi) + Ks : Hệ số áp lực ngang=(1.2÷1.4)x(1-sinj) * Đối với lớp thứ nhất: + L1=8.9m + Z1=2.75m + = å (g’ixZi) = 1.461x4.45= 2.051 (T/m2). + Ks=(1.2÷1.4)x(1-sinj) = 1.3x(1-sin4o25’)=1.1998. + ca=0.8c=0.8x0.095=0.076 (KG/cm2)= 0.76(T/m2). ja=0.8j=0.8x4o25’=3.56o=3o56’ * Đối với lớp thứ hai: + L1=12.8m + Z1=10.85m + = å (g’ixZi) = 1.931x10.85=20.95135 (T/m2). + Ks=(1.2÷1.4)x(1-sinj) = 1.3x(1-sin12o32’)=1.0179. + ca=0.8c=0.8x0.286=0.2288 (KG/cm2) = 2.288(T/m2). + ja=0.8j=0.8x12o32’=10o. * Đối với lớp thứ ba: + L1=24m + Z1=18.4m + = å (g’ixZi) = 1.878x18.4= 34.5552(T/m2). + Ks=(1.2÷1.4)x(1-sinj) = 1.3x(1-sin10o27’)=1.0642. + ca=0.8c=0.8x0.174=0.1392 (KG/cm2) = 1.392(T/m2).. + ja=0.8j=0.8x10o27’=8.36o=8o36’ * Đối với lớp thứ bốn: + L1=25m + Z1=24.5m + = å (g’ixZi) = 1.947x24.5=47.7015 (Kg/m2). + Ks=(1.2÷1.4)x(1-sinj) = 1.3x(1-sin28o25’)=0.68135 + ca=0.8c=0.8x0.027=0.0216 (KG/cm2) = 0.261(T/m2). + ja=0.8j=0.8x28o25’=22.76o=23o16’ Vậy khả năng chụi tải do ma sát giữa đất và thành cọc. Vậy khả năng chụi tải của cọc theo phụ lục B: Khả năng chụi tải sử dụng thiết kế của cọc được lấy theo Qu. với hệ số an toàn Qp=3, Qs=2. So sánh Qa với Pvl ta có: Qa < Pvl .Vậy cọc đóng được. - Xác định sơ bộ số lượng cọc: n≥ Trong đó: μ: Hệ số kể đến momem lệch tâm chọn μ=1.4. Vậy số cọc trong 1 móng là: n≥ Vậy ta chọn số lượng cọc trong 1 móng là :n=9 cọc 3.1.3 Kiểm tra điều kiện sử dụng lực tác dụng lên trên đầu cọc. Chọn khoảng cách giữa các cọc là 3D. - Từ số lượng cọc ta chọn được chiều dài và chều rộng của đài móng theo số lượng của cọc đã chọn ở trên. + Bđ= 8D=8x0.3=2.4(m). + Lđ= 8D=8x0.4=2.4(m). - Ta bố trí cọc như hình vẽ: + Xác định các tọa độ cho các vị trí của cọc X1=X4=X7=-0.9(m). X3=X6=X6=0.9(m). X2=X5=X8=0(m). Y1=Y2=Y3 =0.9(m). Y4=Y5=Y6=0(m). Y7=Y8=Y9=-0.9(m). + Tổng bình phương tọa độ theo phương X, phương Y - Lực tác dụng lên đài cọc. + Khối móng quy ước. Trong đó: * H: độ sâu của mũi cọc. * gtb: dung trọng tự nhiên của các lớp đất. Dung trọng trung bình tự nhiên của các lớp đất. Vậy khối móng quy ước: + Lực tại đầu cọc - Nội lực tác dụng lên các vị trí khác nhau của 9 cọc: Trong đó : n số cọc Vì momem ở đầu cọc nhỏ nên ta có thể tính nội lực tác dụng lên các vị trí của cọc như sau: + Nội lực tác dụng lên các cọc 1, 3, 4, 6, 7, 9. + Nội lực tác dụng lên các cọc 2, 5, 8 3.1.4 Kiểm tra áp lực nền dưới mũi cọc. - Góc ma sát trong trung bình bên hông cọc : - Từ kích thước biên ngoài của cọc L’, B’ ta xác định các cạnh Lm, Bm theo góc nghiêng jtb/4 + Kích thước bên ngoài cọc: L’=7D=7x0.3=2.1(m). B’=7D=7x0.3=2.1(m). + Xác định các kích thước của móng theo jtb/4 + Khối móng quy ước: - Tổng phản lực tác dụng lên đài cọc là: - Vì momem nho nên ta có thể bỏ qua độ lệch tâm e - Áp lực trung bình - Áp lực lớn nhất nhỏ nhất. - Nhưng tại vì momem nho ta có thể bỏ qua do đó không còn ex , ey nữa do đó ta có thể coi giá trị Pmax, min =Ptb=28.27(T/m2) - Cường độ tiêu chuẩn tại mũi cọc. Trong đó: + m1, m2 :là các hệ số. + Ktc : Hệ số an toàn. + γ’I xZm : Ứng suất bản than tại mũi cọc. + γ”II :Dung trọng đẩy nổi của đất tại mũi cọc. + A, B, D:các hệ số tra bảng phụ thuộc vào φ. - Dung trọng đẩy nổi của mũi cọc. - Ứng suất bản thân tại mũi cọc. - Với φ =28o25’ tra bảng ta có các giá trị A, B, D. + A=1.02 + B=5.08 + D=7.53 Vậy cường độ tiêu chuẩn là.m * Để móng đảm bảo cho sức chụi tải của cọc thì. 3.1.5. Tính độ lún dưới mũi cọc. - Độ lún được tính với ứng suất trung bình. - Để tính lún cho đất dưới mũi cọc thì ta chia lớp đất dưới mũi cọc thành nhiều lớp nhỏ. Mỗi lớp ta chia khoảng từ 1đến 3m. Ta chia lớp đất thứ 4 thành nhiều lớp mỗi lớp có chiều dày 1m ra để tính lún. - khi tính lún ta tính cho khối móng quy ước tại mũi cọc. Lm=Bm=6.86m. - Tỷ số - Ứng suất gây lún tại lớp thứ nhất. - Ta chia lớp đất thứ tư thành 9 lớp riêng lớp đầu tiên là 0.9m, còn các lớp còn lại là 1m. - Ứng suất do trọng lượng bản thân từ lớp thứ 2 trở đi ta tính như sau. + + + + + + + + + - Ứng suất gây lún + Tại lớp thứ nhất. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k01= 0.9856. Þ Độ lún của lớp thứ nhất là. + Tại lớp thứ hai. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k01= 0.9456. Þ Độ lún của lớp thứ hai là. + Tại lớp thứ ba. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k01= 0.8285. Þ Độ lún của lớp thứ ba là. + Tại lớp thứ tư. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k01= 0.6953. Þ Độ lún của lớp thứ tư là. + Tại lớp thứ năm. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k01= 0.5653. Þ Độ lún của lớp thứ năm là. + Tại lớp thứ sáu. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k01= 0.4491. Þ Độ lún của lớp thứ sáu là. + Tại lớp thứ bảy. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k01= 0.3688. Þ Độ lún của lớp thứ bảy là. + Tại lớp thứ tám. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k01= 0.3338. Þ Độ lún của lớp thứ tám là. + Tại lớp thứ chín. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k01= 0.2644. Þ Độ lún của lớp thứ chín là. - Để đảm độ lún cho lớp đất thứ tư dưới mũi cọc thì phải thỏa mãn điều kiện ngừng lún sau. Vậy thảo mãn về điều kiện gây lún cho lớp đất thứ tư dưới mũi cọc vậy lớp đất thứ tư ngừng lún ở lớp thứ 9. Và độ sâu ngừng lún là h=8.5m. 3.1.6. Mo đun biến dạng của đất nền. Trong đó: + mk:Hệ số rỗng ε tra theo ( TCVN 40) vì B<1 và lớp đất thứ tư là loại đất cát pha nên ta chọn mk tương ứng với ε= 0.9 mk=1. + βo=0.74 + Tra bảng 1.3 ta có ao=0.0017(m2/T). Vậy mô đun biến dạng của đất nền. Ta chọn mô đun biến dạng Eo=800(m2/T). - Ứng suất gây lún trung bình cho từng lớp đất. -Độ lún tại tâm móng được tính theo công thức. - Để đảm bảo độ lún thì. Vậy thỏa mãn về độ lún. 3.1.7. Kiểm tra điều kiện xuyên thủng và cấu tạo và tính toán đài cọc. -Chọn ho của đài cọc theo diều kiện tuyệt đối cứng. Bđ=Lđ=2.4-0.2=2.2(m) - Chiều cao của đài cọc. Vậy ta chọn ho=1(m). Theo tính toán ở mục 3.1.4 ta có Pmax=28.29(T). - Vì cọc nằm trong phạm vi đáy tháp chọc thủng nên ta không cần kiểm tra điều kiện chọc thủng của cọc. - Đài cọc vuông ta cần tính thép cho đài cọc và bố trí thép theo 2 phương. - Khi tính momem ta xem như đài cọc là 1 thanh ngàm tại mép cột và lực tác dụng chính là phản lực đầu cọc. - Momem do các cọc theo phương x dương truyền vào ngang mặt ngoài của cột ta lấy khoảng cách tính từ tâm của cọc cho đến mép ngoài của cột. l = 12-0.225-0.3=0.675(m). Vậy momem bằng - Tính thép cho đài cọc. - Chọn cốt thép. Chọn 8̣Φ22 có F=30.408(cm2). 3.1.7. Kiểm tra cọc khi vận chuyển và cẩu lắp. 3.1.7.1. Kiểm tra cọc khi vận chuyển. - Trọng lượng riêng của cọc trên 1m dài : Trong đó : + n= 1.1: Hệ số vượt tải + γ :Dung trọng riêng của cọc. + Fc : Diện tích của cọc. Vậy của cọc trên 1m dài. - Chọn vị trí đặc móc cẩu cách hai đầu mút của cọc là chiều dài của cọc vậy chiều dài của 2 đầu tự do là + Momem ở hai đầu tự do là. + Momem ở giữa cột là. - Tính và kiểm tra lại so với cốt thép ban đầu. + Đối với momem M1 + Đối với momem M2 Ta có Fa<10.18 (cm2) 3.1.7.2. Kiểm tra khi cẩu lấp. Khi dựng cọc thì một đầu cọc được tì xuống đất còn 1 đầu dựng ngược lên trên như hình vẽ. - Momem trong khi dựng cọc + + - Tính và kiểm tra lại so với cốt thép ban đầu. + Đối với momem M3 + Đối với momem M4 Ta có Fa<10.18 (cm2) Vậy cọc được bảo đảm trong quá trình vận chuyển và cẩu lấp. III.1. TÍNH MÓNG M2(3-E): 1. Tải trọng: - Từ bảng tổ hợp nội lực ta có cập nội lực: + Ntt = 548( T) . + = 4.996ee-16 (T.m ) + = 3e-16 (T.m ) + Qtt = 1.272(T). - Vì momem hai phương, = e-14 (T.m ), = 2e-16 (T.m ), rất nhỏ nên ta có thể bỏ qua trong quá trình tính toán ta chỉ tính nội lực cho hai giá trị, lực dọc Ntt = 548( T), và lực cắt Qtt = 1.272(T) là đủ. - Khi tính thành phần tải trọng tiêu chuẩn ta chỉ tính thành phần lực dọc và lực cắt mà thôi. + Ntc = = = 476.52 ( T ). + Qtc = = =1.106 ( T ). 2.Chọn sơ bộ các thông số của móng. 2.1. Chọn chiều sâu chôn đài móng Trong đó ta chọn bề rộng sơ bộ của móng là Bm=2m. Vậy ta chọn chiều sâu chôn đài móng là hđm =2m. 2.2. Chọn chiều cao của đài cọc. Trong đó ho là chiều cao có ích từ tim móng đến mặt trên của móng. Chọn chiều cao lớp bảo vệ cho cốt thép là ao=0.15cm. Vậy chiều cao của đài cọc thực sự là hđc. Vậy chọn chiều cao của đài cọc :hđc =1m 2.3. Chọn sơ bộ các thông số của cọc. - Chọn cọc bê tông tiết diện là hình vuông có cạnh dài a=30cm. Dùng 4Φ18 bê tông mac 250, cọc dài 12m chôn vào đài 0.5m còn cọc dài 11.5m. - Chọn lớp đất đặc mũi cọc là lớp đất thứ 4 ( cát mịm đến khô lẫn bột sét sỏi nhỏ màu vàng , xám vàng trạng thái chặt vừa ). 3. Xác định sức chụi tải của cọc và chọn cọc trong móng. 3.1. Xác định sức chụi tải của cọc. 3.1.1. Sức chụi tải của cọc theo vật liệu. Trong đó : +FCT=2.545x4=10.18cm2=0.001018m2 +Fc =30x30 =900cm2=0.09m2 Vậy sức chụi tải của cọc theo vật liệu là. 3.1.2 Sức chụi tải của cọc theo đất nền. 3.1.2.1. Sức chụi tải của cọc theo trạng thái đặt trưng của đất nền (còn gọi là phương pháp thống kê tra bảng ) - Theo (TCVN205-1998) theo phụ lục A sức chụi tải của cọc theo đất nền được tính như sau: Trong đó: + Qa : Sức chụi tải cho phép tính toán của đất nền. + Qtc: Sức chụi tải của cọc theo tiêu chuẩn tính toán theo cọc đơn. + kat: Hệ số an toàn lấy kat =1.4 đối với nhà dân dụng và công nghiệp và lấy kat =1.2 nếu thứ cọc tại hiện trường. Tính toán: Trong đó: + mR : Hệ số điều kiện làm việc tại mũi cọc, lấy =0.7cho sét , =1cho cát. + mf : Hệ số điều kiện làm việc của đất bên hông, lấy=(0.÷.1) cho cọc ;=0.6 cho cho cọc khoan nhồi. + qp : khả năng chụi tải mũi cọc (tra bảng 4.4 sách nền móng Lê Anh Hoàng ). + Fsi : khả năng bám trượt xung quanh cọc. + Fc : Tiết diện cọc. + Li , u : Chiều dài phân đoạn và chu vi cọc. - Tra bảng và nội suy ta có các giá trị sau: + Tra bảng 4.4 ta có qp ở độ sâu 25m và ở lớp các mịn: qp= 3500(KN/m2) + Tra bảng 4.5 ta có khả năng bám trượt của các lớp đất tại bên hông cọc. Đối với lớp đất thứ nhất có độ sệt B=1.63>1 Do độ sệt B>1 do đó ta chọn → fs1= 0 hay fs1=c nhưng để cho đơn giãn ta chon =0 Đối với lớp thứ hai có độ sệt B=0.42<1 Có L2=12.8m Z2=10.85m → fs2= 3.3178(T/m2) Đối với lớp thứ ba có độ sệt B=0.61<1 Có L3=24 m Z3=18.4 m → fs3= 3.7904(T/m2) Đối với lớp thứ t ư có độ sệt B=0.57<1 Có L4=25m Z4=24.5m → fs4= 4.132(T/m2) Vậy ta có sức chụi tải do ma sát giữa đất và thành cọc là. - Sức chụi tải của cọc tiêu chuẩn là: - Sức chụi tải của cọc đơn dùng là : 3.1.2.2. Sức chụi tải của cọc theo cường độ c,j của đất nền (theo quy phạm TCVN205-1998 phụ lục B) - Khả năng chụi tải cực hạn của cọc đơn. Trong đó: + qp : khả năng chụi tải mũi cọc (tra bảng 4.4 sách nền móng Lê Anh Hoàng ). + Fsi : khả năng bám trượt xung quanh cọc. + Fc : Tiết diện cọc. + Li , u : Chiều dài phân đoạn và chu vi cọc. - Khả năng chụi tải của mũi cọc qm - Nhưng cạnh cọc của cọc thường không lớn lắm thường cở 30x30cm là lớn rồi và cọc thường có hình hộp nên ta bỏ đi phần đường kính của cọc. Do đó khả năng chụi tải của cọc được tính như sau: Trong đó: + Ứng suất do trọng lượng bản thân đất tại mũi cọc. - Từ góc ma sát trong của đất tra bảng 4.1ta tìm được: Nc,Nq Nγ + Đối với lớp đất thứ nhất: Ta có j=28o25’=28.45o Nc =200 Nq= 44.33 Do mực nước ngần nên ta trừ đi áp lực đẩy nỗi của nước ngầm Tải trọng do kháng mũi của cọc. Vậy sức kháng mũi của cọc là: - Sức chụi tải của đất mặt bên của cọc: Trong đó: + ca : Lực dính giữa cọc và đất. Lấy ca = (0.7÷1)c + ja : Góc ma sát giữa cọc và đất ja = (0.7÷1)j + s’z : Ứng suất do trọng lượng đất dính giữa các lớp đất =å(g’ixZi) + Ks : Hệ số áp lực ngang=(1.2÷1.4)x(1-sinj) * Đối với lớp thứ nhất: + L1=8.9m + Z1=2.75m + = å (g’ixZi) = 1.461x4.45= 2.051 (T/m2). + Ks=(1.2÷1.4)x(1-sinj) = 1.3x(1-sin4o25’)=1.1998. + ca=0.8c=0.8x0.095=0.076 (KG/cm2)= 0.76(T/m2). ja=0.8j=0.8x4o25’=3.56o=3o56’ * Đối với lớp thứ hai: + L1=12.8m + Z1=10.85m + = å (g’ixZi) = 1.931x10.85=20.95135 (T/m2). + Ks=(1.2÷1.4)x(1-sinj) = 1.3x(1-sin12o32’)=1.0179. + ca=0.8c=0.8x0.286=0.2288 (KG/cm2) = 2.288(T/m2). + ja=0.8j=0.8x12o32’=10o. * Đối với lớp thứ ba: + L1=24m + Z1=18.4m + = å (g’ixZi) = 1.878x18.4= 34.5552(T/m2). + Ks=(1.2÷1.4)x(1-sinj) = 1.3x(1-sin10o27’)=1.0642. + ca=0.8c=0.8x0.174=0.1392 (KG/cm2) = 1.392(T/m2).. + ja=0.8j=0.8x10o27’=8.36o=8o36’ * Đối với lớp thứ tư: + L1=25m + Z1=24.5m + = å (g’ixZi) = 1.947x24.5=47.7015 (Kg/m2). + Ks=(1.2÷1.4)x(1-sinj) = 1.3x(1-sin28o25’)=0.68135 + ca=0.8c=0.8x0.027=0.0216 (KG/cm2) = 0.261(T/m2). + ja=0.8j=0.8x28o25’=22.76o=23o16’ Vậy khả năng chụi tải do ma sát giữa đất và thành cọc. Vậy khả năng chụi tải của cọc theo phụ lục B: Khả năng chụi tải sử dụng thiết kế của cọc được lấy theo Qu. với hệ số an toàn Qp=3, Qs=2. So sánh Qa với Pvl ta có: Qa < Pvl .Vậy cọc đóng được. - Xác định sơ bộ số lượng cọc: n≥ Trong đó: μ: Hệ số kể đến momem lệch tâm chọn μ=1.4. Vậy số cọc trong 1 móng là: n≥ Vậy ta chọn số lượng cọc trong 1 móng là :n=9 cọc 3.1.3 Kiểm tra điều kiện sử dụng lực tác dụng lên trên đầu cọc. Chọn khoảng cách giữa các cọc là 3D. - Từ số lượng cọc ta chọn được chiều dài và chều rộng của đài móng theo số lượng của cọc đã chọn ở trên. + Bđ= 8D=8x0.3=2.4(m). + Lđ= 8D=8x0.4=2.4(m). - Ta bố trí cọc như hình vẽ: + Xác định các tọa độ cho các vị trí của cọc X1=X4=X7=-0.9(m). X3=X6=X6=0.9(m). X2=X5=X8=0(m). Y1=Y2=Y3 =0.9(m). Y4=Y5=Y6=0(m). Y7=Y8=Y9=-0.9(m). + Tổng bình phương tọa độ theo phương X, phương Y - Lực tác dụng lên đài cọc. + Khối móng quy ước. Trong đó: * H: độ sâu của mũi cọc. * gtb: dung trọng tự nhiên của các lớp đất. Dung trọng trung bình tự nhiên của các lớp đất. Vậy khối móng quy ước: + Lực tại đầu cọc - Nội lực tác dụng lên các vị trí khác nhau của 9 cọc: Trong đó : n số cọc Vì momem ở đầu cọc nhỏ nên ta có thể tính nội lực tác dụng lên các vị trí của cọc như sau: + Nội lực tác dụng lên các cọc 1, 3, 4, 6, 7, 9. + Nội lực tác dụng lên các cọc 2, 5, 8 3.1.4 Kiểm tra áp lực nền dưới mũi cọc. - Góc ma sát trong trung bình bên hông cọc : - Từ kích thước biên ngoài của cọc L’, B’ ta xác định các cạnh Lm, Bm theo góc nghiêng jtb/4 + Kích thước bên ngoài cọc: L’=7D=7x0.3=2.1(m). B’=7D=7x0.3=2.1(m). + Xác định các kích thước của móng theo jtb/4 + Khối móng quy ước: - Tổng phản lực tác dụng lên đài cọc là: - Vì momem nho nên ta có thể bỏ qua độ lệch tâm e - Áp lực trung bình - Áp lực lớn nhất nhỏ nhất. - Nhưng tại vì momem nho ta có thể bỏ qua do đó không còn ex , ey nữa do đó ta có thể coi giá trị Pmax, min =Ptb=28.27(T/m2) - Cường độ tiêu chuẩn tại mũi cọc. Trong đó: + m1, m2 :là các hệ số. + Ktc : Hệ số an toàn. + γ’I xZm : Ứng suất bản than tại mũi cọc. + γ”II :Dung trọng đẩy nổi của đất tại mũi cọc. + A, B, D:các hệ số tra bảng phụ thuộc vào φ. - Dung trọng đẩy nổi của mũi cọc. - Ứng suất bản thân tại mũi cọc. - Với φ =28o25’ tra bảng ta có các giá trị A, B, D. + A=1.02 + B=5.08 + D=7.53 Vậy cường độ tiêu chuẩn là.m * Để móng đảm bảo cho sức chụi tải của cọc thì. 3.1.5. Tính độ lún dưới mũi cọc. - Độ lún được tính với ứng suất trung bình. - Để tính lún cho đất dưới mũi cọc thì ta chia lớp đất dưới mũi cọc thành nhiều lớp nhỏ. Mỗi lớp ta chia khoảng từ 1đến 3m. Ta chia lớp đất thứ 4 thành nhiều lớp mỗi lớp có chiều dày 1m ra để tính lún. - khi tính lún ta tính cho khối móng quy ước tại mũi cọc. Lm=Bm=6.86m. - Tỷ số - Ứng suất gây lún tại lớp thứ nhất. - Ta chia lớp đất thứ tư thành 9 lớp riêng lớp đầu tiên là 0.9m, còn các lớp còn lại là 1m. - Ứng suất do trọng lượng bản thân từ lớp thứ 2 trở đi ta tính như sau. + + + + + + + + + - Ứng suất gây lún + Tại lớp thứ nhất. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k01= 0.9856. Þ Độ lún của lớp thứ nhất là. + Tại lớp thứ hai. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k01= 0.9456. Þ Độ lún của lớp thứ hai là. + Tại lớp thứ ba. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k01= 0.8285. Þ Độ lún của lớp thứ ba là. + Tại lớp thứ tư. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k01= 0.6953. Þ Độ lún của lớp thứ tư là. + Tại lớp thứ năm. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k01= 0.5653. Þ Độ lún của lớp thứ năm là. + Tại lớp thứ sáu. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k01= 0.4491. Þ Độ lún của lớp thứ sáu là. + Tại lớp thứ bảy. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k01= 0.3688. Þ Độ lún của lớp thứ bảy là. + Tại lớp thứ tám. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k01= 0.3338. Þ Độ lún của lớp thứ tám là. + Tại lớp thứ chín. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k01= 0.2644. Þ Độ lún của lớp thứ chín là. - Để đảm độ lún cho lớp đất thứ tư dưới mũi cọc thì phải thỏa mãn điều kiện ngừng lún sau. Vậy thảo mãn về điều kiện gây lún cho lớp đất thứ tư dưới mũi cọc vậy lớp đất thứ tư ngừng lún ở lớp thứ 9. Và độ sâu ngừng lún là h=8.5m. 3.1.6. Mo đun biến dạng của đất nền. Trong đó: + mk:Hệ số rỗng ε tra theo ( TCVN 40) vì B<1 và lớp đất thứ tư là loại đất cát pha nên ta chọn mk tương ứng với ε= 0.9 mk=1. + βo=0.74 + Tra bảng 1.3 ta có ao=0.0017(m2/T). Vậy mô đun biến dạng của đất nền. Ta chọn mô đun biến dạng Eo=800(m2/T). - Ứng suất gây lún trung bình cho từng lớp đất. -Độ lún tại tâm móng được tính theo công thức. - Để đảm bảo độ lún thì. Vậy thỏa mãn về độ lún. 3.1.7. Kiểm tra điều kiện xuyên thủng và cấu tạo và tính toán đài cọc. -Chọn ho của đài cọc theo diều kiện tuyệt đối cứng. Bđ=Lđ=2.4-0.2=2.2(m) - Chiều cao của đài cọc. Vậy ta chọn ho=1(m). Theo tính toán ở mục 3.1.4 ta có Pmax=28.29(T). - Vì cọc nằm trong phạm vi đáy tháp chọc thủng nên ta không cần kiểm tra điều kiện chọc thủng của cọc. - Đài cọc vuông ta cần tính thép cho đài cọc và bố trí thép theo 2 phương. - Khi tính momem ta xem như đài cọc là 1 thanh ngàm tại mép cột và lực tác dụng chính là phản lực đầu cọc. - Momem do các cọc theo phương x dương truyền vào ngang mặt ngoài của cột ta lấy khoảng cách tính từ tâm của cọc cho đến mép ngoài của cột. l = 12-0.225-0.3=0.675(m). Vậy momem bằng - Tính thép cho đài cọc. - Chọn cốt thép. Chọn 8̣Φ22 có F=30.408(cm2). 3.1.7. Kiểm tra cọc khi vận chuyển và cẩu lắp. 3.1.7.1. Kiểm tra cọc khi vận chuyển. - Trọng lượng riêng của cọc trên 1m dài : Trong đó : + n= 1.1: Hệ số vượt tải + γ :Dung trọng riêng của cọc. + Fc : Diện tích của cọc. Vậy của cọc trên 1m dài. - Chọn vị trí đặc móc cẩu cách hai đầu mút của cọc là chiều dài của cọc vậy chiều dài của 2 đầu tự do là + Momem ở hai đầu tự do là. + Momem ở giữa cột là. - Tính và kiểm tra lại so với cốt thép ban đầu. + Đối với momem M1 + Đối với momem M2 Ta có Fa<10.18 (cm2) 3.1.7.2. Kiểm tra khi cẩu lấp. Khi dựng cọc thì một đầu cọc được tì xuống đất còn 1 đầu dựng ngược lên trên như hình vẽ. - Momem trong khi dựng cọc + + - Tính và kiểm tra lại so với cốt thép ban đầu. + Đối với momem M3 + Đối với momem M4 Ta có Fa<10.18 (cm2) Vậy cọc được bảo đảm trong quá trình vận chuyển và cẩu lấ B.2. TÍNH TOÁN CHO PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC KHOAN NHỒI. I. KHÁI QUÁT VỀ CỌC KHOAN NHỒI. -Những ưu điểm của cọc khoan nhồi : +Cọc khoan nhồi có sức chịu tải lớn do có đường kính lớn và độ sâu lớn +Không gây ảnh hưởng chấn động đối với các công trình xung quanh , thích hợp xây chen ở các đô thị , khắc phục được nhược điểm của loại cọc đóng trong điều kiện này +Có khả năng mỡ rộng đường kính và chiều dài cọc đến mức tối đa +Lượng cốt thép bố trí trong cọc nhồi thường í hơn trong cọc đóng +Có khả năng thi công qua các lớp đất cứng -Nhược điểm của cọc khoan nhồi +Khó kiểm tra chất lượng cọc khi đổ bê tông +Đòi hỏi thiết bi , đội ngủ thi công chuyên nghiệp +Dể bị sập thành hố khoan Với sự phân tích trên ta thấy phương án cọc khoan nhồi là hợp lý hơn cả cho nhà có tải trọng lớn do đó rong đồ án này chọn phương án thiết kế cọc khoan nhồi, và cọc ép. II. TIÊU CHUẨN ĐỂ THIẾT KẾ CỌC KHOAN NHỒI. Theo TCXD 205:1998 , cọc và móng cọc được thiết kế theo các trạng thái giới hạn . Trạng thái giới hạn của móng cọc được phân thành hai nhóm : -Nhóm thứ nhất gồm các tính toán: + Sức chịu tải giới hạn của cọc theo điều kiện đất nền + Độ bền của vật liệu làm cọc và đài cọc + Độ ổn định của của cọc và móng - Nhóm thứ hai gồm các tính toán: +Độ lún của nền cọc và móng +chuyển vị ngang của cọc và móng +Hình thành vết nứt trong cọc và đài cọc bằng be tông cốt thép III. CHỌN VẬT LIỆU LÀM CỌC. - Bê tông và bê tông đài chọn bê tông có cường độ Mac 300 có cường độ ( Rn=130 Kg/cm2, Rb=17Mpa ). - Thép đài cọc và cọc chọn thép AII có cường độ (Ra=2800Kg/cm2). - Diện tích cốt thép chọn sơ bộ 12Ø16 có As=2413.2mm2 có hàm lượng μ=0.512%( thỏa theo TCXD 205:1998 μ>0.4 0.65%) IV. TÍNH TOÁN CHO CÁC MÓNG: IV.1. TÍNH MÓNG M1(3-F): 1. Tải trọng: - Từ bảng tổ hợp nội lực ta có cập nội lực: + Ntt = 529.5( T) . + = e-14 (T.m ) + = 2e-16 (T.m ) + Qtc = 1.046 (T). - Vì momem hai phương, = e-14 (T.m ), = 2e-16 (T.m ), rất nhỏ nên ta có thể bỏ qua trong quá trình tính toán ta chỉ tính nội lực cho hai giá trị, lực dọc Ntt = 529.5( T), và lực cắt Qtc = 1.046 (T) là đủ. - Khi tính thành phần tải trọng tiêu chuẩn ta chỉ tính thành phần lực dọc và lực cắt mà thôi. + Ntc = = = 460.174 ( T ). + Qtc = = =0.9096 ( T ). 2.Chọn sơ bộ kích thước của cọc. Chọn cọc có đường kính cọc 0.6m mũi cọc cấm vào lớp đất thứ tư và chiều sâu chôn cọc là 25 m 2.1. Chọn chiều sâu chôn đài móng Trong đó ta chọn bề rộng sơ bộ của móng là Bm=2m. Vậy ta chọn chiều sâu chôn đài móng là hđm =2m. 2.2. Chọn chiều cao của đài cọc. Trong đó ho là chiều cao có ích từ tim móng đến mặt trên của móng. Chọn chiều cao lớp bảo vệ cho cốt thép là ao=0.15cm. Vậy chiều cao của đài cọc thực sự là hđc. Vậy chọn chiều cao của đài cọc :hđc =1m 3. Xác định sức chụi tải của cọc và chọn cọc trong móng. 3.1. Xác định sức chụi tải của cọc. 3.1.1. Sức chụi tải của cọc theo vật liệu. -Sức chịu tải theo vật liệu làm cọc, P, theo TCVN 205:1998 được xác định theo công thức : P= (RuA+RanFa) Trong đó: - Ru:Cường độ tính toán của cọc nhồi , xác định như sau : +Đối với cọc đổ bê tông dưới nước hoặc dung dịch sét, nhưng không lớn hơn 60 kg/cm2 . +Đối với cọc đổ bê tông trong lỗ khoan khô , nhưng không lớn hơn 70 kg/cm2 Dùng bê tông B30 nên Ru= 60 kg/cm2 - A:Diện tích tiết diện ngang của cọc , - Fa:Diện tích tiết diện cốt thépdọc trục, Fa=24.132mm2 - Ran:Cường độ tính toán của cốt thép , xác định như sau : +Đối với thép nhỏ hơn Ø28, nhưng không lớn hơn 2200(kg/cm2) +đối với cốt thép lớn hơn Ø28, nhưng không lớn hơn 2000(kg/cm2) -Rc:Giới hạn chảy của cốt thép Dùng cốt thép AII có Rc=4000(kg/cm2) , Ran=2200 (kg/cm2) P=60x2826+2200x24.132)=222650.4(kg)=2226.50(KN)=222.65(T) 3.1.2 Sức chụi tải của cọc theo đất nền. - Khả năng chụi tải cực hạn của cọc đơn. Trong đó: + qp : khả năng chụi tải mũi cọc (tra bảng 4.4 sách nền móng Lê Anh Hoàng ). + Fsi : khả năng bám trượt xung quanh cọc. + Fc : Tiết diện cọc. + Li , u : Chiều dài phân đoạn và chu vi cọc. - Sức chụi tải của đất mặt bên của cọc: Trong đó: + ca : Lực dính giữa cọc và đất. Lấy ca = (0.7÷1)c + ja : Góc ma sát giữa cọc và đất ja = (0.7÷1)j + s’z : Ứng suất do trọng lượng đất dính giữa các lớp đất =å(g’ixZi) + Ks : Hệ số áp lực ngang=(1.2÷1.4)x(1-sinj) * Đối với lớp thứ nhất: + L1=8.9m + Z1=2.75m + = å (g’ixZi) = 1.461x4.45= 2.051 (T/m2). + Ks=(1.2÷1.4)x(1-sinj) = 1.3x(1-sin4o25’)=1.1998. + ca=0.8c=0.8x0.095=0.076 (KG/cm2)= 0.76(T/m2). ja=0.8j=0.8x4o25’=3.56o=3o56’ * Đối với lớp thứ hai: + L1=12.8m + Z1=10.85m + = å (g’ixZi) = 1.931x10.85=20.95135 (T/m2). + Ks=(1.2÷1.4)x(1-sinj) = 1.3x(1-sin12o32’)=1.0179. + ca=0.8c=0.8x0.286=0.2288 (KG/cm2) = 2.288(T/m2). + ja=0.8j=0.8x12o32’=10o. * Đối với lớp thứ ba: + L1=24m + Z1=18.4m + = å (g’ixZi) = 1.878x18.4= 34.5552(T/m2). + Ks=(1.2÷1.4)x(1-sinj) = 1.3x(1-sin10o27’)=1.0642. + ca=0.8c=0.8x0.174=0.1392 (KG/cm2) = 1.392(T/m2).. + ja=0.8j=0.8x10o27’=8.36o=8o36’ * Đối với lớp thứ tư: + L1=25m + Z1=24.5m + = å (g’ixZi) = 1.947x24.5=47.7015 (Kg/m2). + Ks=(1.2÷1.4)x(1-sinj) = 1.3x(1-sin28o25’)=0.68135 + ca=0.8c=0.8x0.027=0.0216 (KG/cm2) = 0.261(T/m2). + ja=0.8j=0.8x28o25’=22.76o=23o16’ Vậy khả năng chụi tải do ma sát giữa đất và thành cọc. - Cường độ chịu tải của đất ở mũi cọc ,qp, tính theo công thức: qp=0.75β(γI’ dpAok +α γILBok) Trong đó β, Aok, α , Bok-Hệ số không thứ nguyên lấy theo bảng A 6 phụ lục A TCVN-205:1998 γI’-Trị tính toán của trọng lượng thể tích đất,KN/m3,ở phía dưới mũi cọc (khi đất no nước có kể đến sự đẩy nổi trong nước) γI-Trị tính toán trung bình (theo các lớp đất) của trọng lượng thể tích đất,KN/m3,nằm phía trên mũi cọc (khi đất no nước có kể đến sự đẩy nổi trong nước) + dp-đường kính tiết diện cọc + L-Chiều dài cọc, m - Ta có mũi cọc đặt vào lớp 4 có φ=27.3o Aok=18.37 Bok=34.705 α =0.548 β=0.23 Trọng lượng thể tích trung bình của các lớp đất nằm trên mũi cọc. Vậy cường độ chụi tải của đất tại mũi cọc: Vậy khả năng chụi tải của cọc: -Xác định sức chịu tải cho phép của cọc Khả năng chụi tải sử dụng thiết kế của cọc được lấy theo Qu. với hệ số an toàn Qp=3, Qs=2. - Xác định sơ bộ số lượng cọc: n≥ Trong đó: μ: Hệ số kể đến momem lệch tâm chọn μ=1.4. - Chọn pc≥Qa vậy ta chọn pc=2400(KN/m2)=240(T/m2) Vậy số cọc trong 1 móng là: n≥ Vậy ta chọn số lượng cọc trong 1 móng là :n=4 cọc - Chọn khoảng cách giữa các cọc là 3D. X1=X3= -1.5(m). X2=X4 =1.5(m). Y1 =Y2 =1.5(m). Y3=Y4=-1.5(m). + Tổng bình phương tọa độ theo phương X, phương Y - Trọng lượng thực tế của đài và đất trên đài - Tải trọng công trình tác dụng lên 1 đầu cọc bất kỳ tính theo công thức: Vì momem ở đầu cọc nhỏ nên ta có thể tính nội lực tác dụng lên các vị trí của cọc như sau: -Trọng lượng bản thân cọc -Kiểm tra điều kiện lực max truyền xuống cọc theo công thức: Ta có: -Vậy cọc thỏa mãn điều kiện lực max truyền xuống cọc và cọc không bị nhổ 3.1.4. Tính độ lún dưới mũi cọc. 3.1.4.1. Kiểm tra độ lún móng cọc - Kiểm tra độ lún móng cọc cơ bản được dựa trên việc tính toán của khối móng quy ước , khối móng này được xác định như sau: - Từ mép ngoài của cọc biên kẻ đường xiên góc là góc ma sát trung bình của các lớp đất có chiều dày hi bên hông chiều dài L của cọc: - Góc ma sát trong trung bình bên hông cọc : - Diện tích của khối móng quy ước là: - Trong đó: B1,L1 là khoảng cách 2 mép cọc biên tính trên bề rộng và bề dài của đài cọc , với khoảng cách của 2 cọc là 3D thì + Do đài cọc có hình vuông nên ta có B1=L1=(3n-2)xD , với n-số lượng cọc Vậy B1=L1=(3x2-2)x0.6=2.4m - Trọng lượng của móng khối quy ước. - Tổng tải trọng đứng tác dụng lên khối móng quy ước - Tính độ lệch tâm. ; - Vì momem lệch tâm nhỏ nên ta có thể bỏ qua do đó xem móng như nén đúng tâm. - Ứng suất dưới đáy khối móng quy ước trung bình -Ứng suất lớn nhất dưới đáy khối móng quy ước : - Với Lm,Bm - chiều dài và chiều rộng khối móng quy ước - Điều kiện cho bước tính toán độ lún Pmax1.2Rtc Với Rtc-khả năng chịu tải của nền tại mũi cọc , tính Rtc tại độ sâu Zm=40m với cạnh Bm=4.5m Trong đó: +m1,m2-Lần lượt là hệ số điều kiện làm việc của nền và hệ số điều kiện làm việc của nhà hoặc công trình có tác dụng qua lại với nền , tra bảng 15 TCXD: (45-78) m1=1.2,m2=1.1 +ktc-Hệ số tin cậy ,ktc=1 +A,B,D-Các hệ số không thứ nguyên phụ thuộc vào trị tính toán của góc ma sát trong φ. + Với φ =28o25’ tra bảng ta có các giá trị A, B, D. A=1.02 B=5.08 D=7.53 +γI’-Trị trung bình (theo từng lớp đất) của trọng lượng thể tích đất nằm phía trên chiều sâu đặt móng , ta có: +γII’-Trọng lượng thể tích của đất nằm dưới đáy móng +cII-Trị tính toán của lực dính đơn vị của đất nằm trực tiếp dưới đáy móng -Vậy Ta có 45.287<132.572x1.2=159.085ÞPmax<1.2Rtc (thỏa) do đó có thể tính độ lún của móng cọc theo quan niệm lớp biến dạng lớp biến dạng tuyến tính có chiều dày hữu hạn 3.1.4.2. Tính độ lún dưới cọc của móng . - Độ lún được tính với ứng suất trung bình. - Để tính lún cho đất dưới mũi cọc thì ta chia lớp đất dưới mũi cọc thành nhiều lớp nhỏ. Mỗi lớp ta chia khoảng từ 1đến 3m. Ta chia lớp đất thứ 4 thành nhiều lớp mỗi lớp có chiều dày 1m ra để tính lún. - khi tính lún ta tính cho khối móng quy ước tại mũi cọc. Lm=Bm=4.5m. - Tỷ số - Ứng suất gây lún tại lớp thứ nhất. - Ta chia lớp đất thứ tư thành 9 lớp riêng lớp đầu tiên là 0.9m, còn các lớp còn lại là 1m. - Ứng suất do trọng lượng bản thân từ lớp thứ 2 trở đi ta tính như sau. + + + + + + + + + - Ứng suất gây lún + Tại lớp thứ nhất. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k01= 0.9778. Þ Độ lún của lớp thứ nhất là. + Tại lớp thứ hai. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k02= 0.88. Þ Độ lún của lớp thứ hai là. + Tại lớp thứ ba. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k03= 0.6527. Þ Độ lún của lớp thứ ba là. + Tại lớp thứ tư. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k04= 0.4684. Þ Độ lún của lớp thứ tư là. + Tại lớp thứ năm. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k05= 0.34. Þ Độ lún của lớp thứ năm là. + Tại lớp thứ sáu. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k06= 0.2712. Þ Độ lún của lớp thứ sáu là. + Tại lớp thứ bảy. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k07= 0.1912. Þ Độ lún của lớp thứ bảy là. + Tại lớp thứ tám. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k08= 0.1501. Þ Độ lún của lớp thứ tám là. + Tại lớp thứ chín. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k09= 0.1212. Þ Độ lún của lớp thứ chín là. - Để đảm độ lún cho lớp đất thứ tư dưới mũi cọc thì phải thỏa mãn điều kiện ngừng lún sau. Vậy thảo mãn về điều kiện gây lún cho lớp đất thứ tư dưới mũi cọc vậy lớp đất thứ tư ngừng lún ở lớp thứ 7. Và độ sâu ngừng lún là h=6.5m. 3.1.5 Tính kết cấu cho đài. 3.1.5.1. Chọn chiều cao đài cọc - Chọn ho của đài cọc theo điều kiện tuyệt đối cứng theo công thức sau: Trong đó: +Bđ: Chiều rộng của đài , Bđ=2.4(m) +bc: Chiều rộng của cột , bc=0.4(m) Vậy chiều cao của đài cọc là: - Đoạn cọc ngàm vào đài = 0.15(m), chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép đài=0.05(m). Vậy chiều cao thực tế của đài cọc là: hđ=1+0.15+0.05=1.2(m) - Khi chọn ho theo điều kiện tuyệt đối cứng thì đài cọc không bị xuyên thủng 3.1.5.2. Tính cốt thép cho đài cọc. Thép cho đài cọc để chịu mô men uốn . Người ta coi cánh đài được ngàm vào các tiết diện đi qua chân cột và bị uốn bởi phản lực các đầu cọc nằm ngoài mặt ngàm qua chân cột - Tính thép theo phương L Trong đó: + ai: Cánh tay đòn từ mép cột các cọc +pi: Phản lực tại đầu cọc thứ i tác dụng lên đáy đài Vậy momem theo 1 phương rồi bố trí đều cho 2 phương. - Diện tích tiết diện ngang cốt thép chịu ML - Chọn thép cho đài:10Φ22 có diện tích Fa=38.01(cm2). Ta bố trí thép cho cả hai phương của đài. IV.2. TÍNH MÓNG M2(3-E): 1. Tải trọng: - Từ bảng tổ hợp nội lực ta có cập nội lực: + Ntt = 548( T) . + = 4.996ee-16 (T.m ) + = 3e-16 (T.m ) + Qtt = 1.272(T). - Vì momem hai phương, = 4.996ee-16 (T.m ), = 3e-16 (T.m ), rất nhỏ nên ta có thể bỏ qua trong quá trình tính toán ta chỉ tính nội lực cho hai giá trị, lực dọc Ntt = 548( T), và lực cắt Qtc = 1.272(T) là đủ. - Khi tính thành phần tải trọng tiêu chuẩn ta chỉ tính thành phần lực dọc và lực cắt mà thôi. + Ntc = = = 476.52 ( T ). + Qtc = = =1.106 ( T ). 2.Chọn sơ bộ kích thước của cọc. Chọn cọc có đường kính cọc 0.6m mũi cọc cấm vào lớp đất thứ tư và chiều sâu chôn cọc là 25 m 2.1. Chọn chiều sâu chôn đài móng Trong đó ta chọn bề rộng sơ bộ của móng là Bm=2m. Vậy ta chọn chiều sâu chôn đài móng là hđm =2m. 2.2. Chọn chiều cao của đài cọc. Trong đó ho là chiều cao có ích từ tim móng đến mặt trên của móng. Chọn chiều cao lớp bảo vệ cho cốt thép là ao=0.15cm. Vậy chiều cao của đài cọc thực sự là hđc. Vậy chọn chiều cao của đài cọc :hđc =1m 3. Xác định sức chụi tải của cọc và chọn cọc trong móng. 3.1. Xác định sức chụi tải của cọc. 3.1.1. Sức chụi tải của cọc theo vật liệu. -Sức chịu tải theo vật liệu làm cọc, P, theo TCVN 205:1998 được xác định theo công thức : P= (RuA+RanFa) Trong đó: - Ru:Cường độ tính toán của cọc nhồi , xác định như sau : +Đối với cọc đổ bê tông dưới nước hoặc dung dịch sét, nhưng không lớn hơn 60 kg/cm2 . +Đối với cọc đổ bê tông trong lỗ khoan khô , nhưng không lớn hơn 70 kg/cm2 Dùng bê tông B30 nên Ru= 60 kg/cm2 - A:Diện tích tiết diện ngang của cọc , - Fa:Diện tích tiết diện cốt thépdọc trục, Fa=24.132mm2 - Ran:Cường độ tính toán của cốt thép , xác định như sau : +Đối với thép nhỏ hơn Ø28, nhưng không lớn hơn 2200(kg/cm2) +đối với cốt thép lớn hơn Ø28, nhưng không lớn hơn 2000(kg/cm2) -Rc:Giới hạn chảy của cốt thép Dùng cốt thép AII có Rc=4000(kg/cm2) , Ran=2200 (kg/cm2) P=60x2826+2200x24.132)=222650.4(kg)=2226.50(KN)=222.65(T) 3.1.2 Sức chụi tải của cọc theo đất nền. - Khả năng chụi tải cực hạn của cọc đơn. Trong đó: + qp : khả năng chụi tải mũi cọc (tra bảng 4.4 sách nền móng Lê Anh Hoàng ). + Fsi : khả năng bám trượt xung quanh cọc. + Fc : Tiết diện cọc. + Li , u : Chiều dài phân đoạn và chu vi cọc. - Sức chụi tải của đất mặt bên của cọc: Trong đó: + ca : Lực dính giữa cọc và đất. Lấy ca = (0.7÷1)c + ja : Góc ma sát giữa cọc và đất ja = (0.7÷1)j + s’z : Ứng suất do trọng lượng đất dính giữa các lớp đất =å(g’ixZi) + Ks : Hệ số áp lực ngang=(1.2÷1.4)x(1-sinj) * Đối với lớp thứ nhất: + L1=8.9m + Z1=2.75m + = å (g’ixZi) = 1.461x4.45= 2.051 (T/m2). + Ks=(1.2÷1.4)x(1-sinj) = 1.3x(1-sin4o25’)=1.1998. + ca=0.8c=0.8x0.095=0.076 (KG/cm2)= 0.76(T/m2). ja=0.8j=0.8x4o25’=3.56o=3o56’ * Đối với lớp thứ hai: + L1=12.8m + Z1=10.85m + = å (g’ixZi) = 1.931x10.85=20.95135 (T/m2). + Ks=(1.2÷1.4)x(1-sinj) = 1.3x(1-sin12o32’)=1.0179. + ca=0.8c=0.8x0.286=0.2288 (KG/cm2) = 2.288(T/m2). + ja=0.8j=0.8x12o32’=10o. * Đối với lớp thứ ba: + L1=24m + Z1=18.4m + = å (g’ixZi) = 1.878x18.4= 34.5552(T/m2). + Ks=(1.2÷1.4)x(1-sinj) = 1.3x(1-sin10o27’)=1.0642. + ca=0.8c=0.8x0.174=0.1392 (KG/cm2) = 1.392(T/m2).. + ja=0.8j=0.8x10o27’=8.36o=8o36’ * Đối với lớp thứ tư: + L1=25m + Z1=24.5m + = å (g’ixZi) = 1.947x24.5=47.7015 (Kg/m2). + Ks=(1.2÷1.4)x(1-sinj) = 1.3x(1-sin28o25’)=0.68135 + ca=0.8c=0.8x0.027=0.0216 (KG/cm2) = 0.261(T/m2). + ja=0.8j=0.8x28o25’=22.76o=23o16’ Vậy khả năng chụi tải do ma sát giữa đất và thành cọc. - Cường độ chịu tải của đất ở mũi cọc ,qp, tính theo công thức: qp=0.75β(γI’ dpAok +α γILBok) Trong đó β, Aok, α , Bok-Hệ số không thứ nguyên lấy theo bảng A 6 phụ lục A TCVN-205:1998 γI’-Trị tính toán của trọng lượng thể tích đất,KN/m3,ở phía dưới mũi cọc (khi đất no nước có kể đến sự đẩy nổi trong nước) γI-Trị tính toán trung bình (theo các lớp đất) của trọng lượng thể tích đất,KN/m3,nằm phía trên mũi cọc (khi đất no nước có kể đến sự đẩy nổi trong nước) + dp-đường kính tiết diện cọc + L-Chiều dài cọc, m - Ta có mũi cọc đặt vào lớp 4 có φ=27.3o Aok=18.37 Bok=34.705 α =0.548 β=0.23 Trọng lượng thể tích trung bình của các lớp đất nằm trên mũi cọc. Vậy cường độ chụi tải của đất tại mũi cọc: Vậy khả năng chụi tải của cọc: -Xác định sức chịu tải cho phép của cọc Khả năng chụi tải sử dụng thiết kế của cọc được lấy theo Qu. với hệ số an toàn Qp=3, Qs=2. - Xác định sơ bộ số lượng cọc: n≥ Trong đó: μ: Hệ số kể đến momem lệch tâm chọn μ=1.4. - Chọn pc≥Qa vậy ta chọn pc=2400(KN/m2)=240(T/m2) Vậy số cọc trong 1 móng là: n≥ Vậy ta chọn số lượng cọc trong 1 móng là :n=4 cọc - Chọn khoảng cách giữa các cọc là 3D. X1=X3= -1.5(m). X2=X4 =1.5(m). Y1 =Y2 =1.5(m). Y3=Y4=-1.5(m). + Tổng bình phương tọa độ theo phương X, phương Y - Trọng lượng thực tế của đài và đất trên đài - Tải trọng công trình tác dụng lên 1 đầu cọc bất kỳ tính theo công thức: Vì momem ở đầu cọc nhỏ nên ta có thể tính nội lực tác dụng lên các vị trí của cọc như sau: -Trọng lượng bản thân cọc -Kiểm tra điều kiện lực max truyền xuống cọc theo công thức: Ta có: -Vậy cọc thỏa mãn điều kiện lực max truyền xuống cọc và cọc không bị nhổ 3.1.4. Tính độ lún dưới mũi cọc. 3.1.4.1. Kiểm tra độ lún móng cọc - Kiểm tra độ lún móng cọc cơ bản được dựa trên việc tính toán của khối móng quy ước , khối móng này được xác định như sau: - Từ mép ngoài của cọc biên kẻ đường xiên góc là góc ma sát trung bình của các lớp đất có chiều dày hi bên hông chiều dài L của cọc: - Góc ma sát trong trung bình bên hông cọc : - Diện tích của khối móng quy ước là: - Trong đó: B1,L1 là khoảng cách 2 mép cọc biên tính trên bề rộng và bề dài của đài cọc , với khoảng cách của 2 cọc là 3D thì + Do đài cọc có hình vuông nên ta có B1=L1=(3n-2)xD , với n-số lượng cọc Vậy B1=L1=(3x2-2)x0.6=2.4m - Trọng lượng của móng khối quy ước. - Tổng tải trọng đứng tác dụng lên khối móng quy ước - Tính độ lệch tâm. ; - Vì momem lệch tâm nhỏ nên ta có thể bỏ qua do đó xem móng như nén đúng tâm. - Ứng suất dưới đáy khối móng quy ước trung bình -Ứng suất lớn nhất dưới đáy khối móng quy ước : - Với Lm,Bm - chiều dài và chiều rộng khối móng quy ước - Điều kiện cho bước tính toán độ lún Pmax1.2Rtc Với Rtc-khả năng chịu tải của nền tại mũi cọc , tính Rtc tại độ sâu Zm=40m với cạnh Bm=4.5m Trong đó: +m1,m2-Lần lượt là hệ số điều kiện làm việc của nền và hệ số điều kiện làm việc của nhà hoặc công trình có tác dụng qua lại với nền , tra bảng 15 TCXD: (45-78) m1=1.2,m2=1.1 +ktc-Hệ số tin cậy ,ktc=1 +A,B,D-Các hệ số không thứ nguyên phụ thuộc vào trị tính toán của góc ma sát trong φ. + Với φ =28o25’ tra bảng ta có các giá trị A, B, D. A=1.02 B=5.08 D=7.53 +γI’-Trị trung bình (theo từng lớp đất) của trọng lượng thể tích đất nằm phía trên chiều sâu đặt móng , ta có: +γII’-Trọng lượng thể tích của đất nằm dưới đáy móng +cII-Trị tính toán của lực dính đơn vị của đất nằm trực tiếp dưới đáy móng -Vậy Ta có 46.182<132.572x1.2=159.085ÞPmax<1.2Rtc (thỏa) do đó có thể tính độ lún của móng cọc theo quan niệm lớp biến dạng lớp biến dạng tuyến tính có chiều dày hữu hạn 3.1.4.2. Tính độ lún dưới cọc của móng . - Độ lún được tính với ứng suất trung bình. - Để tính lún cho đất dưới mũi cọc thì ta chia lớp đất dưới mũi cọc thành nhiều lớp nhỏ. Mỗi lớp ta chia khoảng từ 1đến 3m. Ta chia lớp đất thứ 4 thành nhiều lớp mỗi lớp có chiều dày 1m ra để tính lún. - khi tính lún ta tính cho khối móng quy ước tại mũi cọc. Lm=Bm=4.5m. - Tỷ số - Ứng suất gây lún tại lớp thứ nhất. - Ta chia lớp đất thứ tư thành 9 lớp riêng lớp đầu tiên là 0.9m, còn các lớp còn lại là 1m. - Ứng suất do trọng lượng bản thân từ lớp thứ 2 trở đi ta tính như sau. + + + + + + + + + - Ứng suất gây lún + Tại lớp thứ nhất. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k01= 0.9778. Þ Độ lún của lớp thứ nhất là. + Tại lớp thứ hai. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k02= 0.88. Þ Độ lún của lớp thứ hai là. + Tại lớp thứ ba. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k03= 0.6527. Þ Độ lún của lớp thứ ba là. + Tại lớp thứ tư. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k04= 0.4684. Þ Độ lún của lớp thứ tư là. + Tại lớp thứ năm. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k05= 0.34. Þ Độ lún của lớp thứ năm là. + Tại lớp thứ sáu. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k06= 0.2712. Þ Độ lún của lớp thứ sáu là. + Tại lớp thứ bảy. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k07= 0.1912. Þ Độ lún của lớp thứ bảy là. + Tại lớp thứ tám. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k08= 0.1501. Þ Độ lún của lớp thứ tám là. + Tại lớp thứ chín. Ta có tỷ số Tra bảng nội suy ta có k09= 0.1212. Þ Độ lún của lớp thứ chín là. - Để đảm độ lún cho lớp đất thứ tư dưới mũi cọc thì phải thỏa mãn điều kiện ngừng lún sau. Vậy thảo mãn về điều kiện gây lún cho lớp đất thứ tư dưới mũi cọc vậy lớp đất thứ tư ngừng lún ở lớp thứ 6. Và độ sâu ngừng lún là h=5.5m. 3.1.5 Tính kết cấu cho đài. 3.1.5.1. Chọn chiều cao đài cọc - Chọn ho của đài cọc theo điều kiện tuyệt đối cứng theo công thức sau: Trong đó: +Bđ: Chiều rộng của đài , Bđ=2.4(m) +bc: Chiều rộng của cột , bc=0.4(m) Vậy chiều cao của đài cọc là: - Đoạn cọc ngàm vào đài = 0.15(m), chiều dày lớp bê tông bảo vệ cốt thép đài=0.05(m). Vậy chiều cao thực tế của đài cọc là: hđ=1+0.15+0.05=1.2(m) - Khi chọn ho theo điều kiện tuyệt đối cứng thì đài cọc không bị xuyên thủng 3.1.5.2. Tính cốt thép cho đài cọc. Thép cho đài cọc để chịu mô men uốn . Người ta coi cánh đài được ngàm vào các tiết diện đi qua chân cột và bị uốn bởi phản lực các đầu cọc nằm ngoài mặt ngàm qua chân cột - Tính thép theo phương L Trong đó: + ai: Cánh tay đòn từ mép cột các cọc +pi: Phản lực tại đầu cọc thứ i tác dụng lên đáy đài Vậy momem theo 1 phương rồi bố trí đều cho 2 phương. - Diện tích tiết diện ngang cốt thép chịu ML - Chọn thép cho đài:10Φ22 có diện tích Fa=38.01(cm2). Ta bố trí thép cho cả hai phương của đài. V. Nhận xét và chọn phương án cho móng: Cọc ép Cọc khoan nhồi Khối lượng BT đài cọc 5.76(m3) 5.76(m3) Khối lượng CT đài cọc 121.632(cm2) 152.04(cm2) Khối lượng BT cọc 19.44(m3) 26.5644(m3) Khối lượng CT cọc 183.24(cm2) 96.528(cm2) Ưu điểm : Khuyết điểm : Biện pháp thi công dễ dàng, thí nghiệm nén tĩnh tương đối đơn giản, khối lượng bêtông nhỏ. Khối lượng thép trong cọc lớn, thi công qua lớp cát có chiều dày lớn thì gặp khó khăn . Sức chịu tải lớn, lượng thép trong cọc nhỏ, khả năng chịu tải ngang lớn . Biện pháp thi công phức tạp, biện pháp kiểm tra chất lượng cọc gặp nhiều khó khăn, dễ xảy ra hiện tượng trong quá trình thi công đổ bêtông dưới nước. Với một số ưu khuyết điểm kể trên, ta chọn phương án cọc ép BTCT là hợp lý.