Đồ án Chung cư Ngọc Lan

đứng tại giữa lớp 2: s’v = 7.382+0.9877´3.45+0.9474´5.15=13.7426 T/m2 fs = 0+ 13.7426´1.4(1-Sin(27.9370o))Tan(27.9370o) = 5.4228 T/m2 fshi = 5.4228´10.3=55.8547 T/m Lớp 3: từ độ sâu 26.3m đến 35.5m, có hi =9.2 m Ứng suất có hiệu theo phương thẳng đứng tại giữa lớp 3: s’v = 13.7426+0.9474´5.15+0.9929´4.6=23.1891 T/m2 fs = 0+ 23.1991´1.4(1-Sin(30.0373o))Tan(30.0373o) = 9.3753 T/m2 fshi = 9.3753´9.2=86.2525 T/m Tổng sức chống cắt giữa đất và mặt bên của cọc Qs = u=4´0.3(15.0437+55.8547+86.2525)=220.0112 T. Sức gánh đỡ của đất ở mũi cọc: Ứng suất có hiệu theo phương thẳng đứng tại mũi cọc: s’vp = 23.1891+0.9929´4.6=27.7564 T/m2 Khối lượng riêng của đất tại mũi cọc, g’= 0.9929 T/m3 Góc ma sát trong của đất tại mũi cọc j’=30.0373o Tra biểu đồ (hình V-5) trang 209 sách “Bài Tập Cơ Học Đất” của Nhà Xuất Bản Giáo Dục (tác giả: Vũ Công Ngữ (chủ biên) – Bùi Anh Định – Đỗ Bằng) ta được: Ng = 21.938; Nq= 18.4821; Nc = 30.1970 Thay vào công thức ta được: qp = 0´30.197 + 27.7564´18.4821+0.9929´21.938´0.35=520.6198 (T/m2) Qp = 520.6198´0.35´0.35 = 63.7759 T Sức chịu tải cực hạn: Qu = Qp+Qs =63.7759+220.0112 =283.7871 T Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền: Qa = = =105.225 T Vậy Qa=105.225 T Qa=105.225 (T)< Pvl=149.139 T cọc không bị gảy và bể 8.1.3. Xác định sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý Qk=m( mRqpAp+U) trong đó: m: hệ số làm việc của đất nền dưới mũi cọc lấy m=0.85 mR: Hệ số làm việc của cọc lấy mR=0.7 cho sét mR=1 cho cát; mf: Hệ số điều kiện làm việc của đất nền ở xung quanh cọc nhồi tra bảng trong TCVN 205 lấy m=1; U: Chu vi mũi cọc; qp:khả năng chịu mũi của cọc tra bảng = 0.41 (T/m); fs : khả năng bám trược của đất xung quanh cọc; 1.1x0.07+2.1x0.567+1.5x0.743+19.3x7.4=158 Qk=0.85x(1.1x43.1+1.2x1x158)=237(T) Qa==143.6(T) (Kat là hệ số an toàn lấybằng 1.65 đối với móng có 6-10 cọc) Vậy sức chịu tải của cọc là min(160.336(T);105.225(T);143.6(T) =105.225 (T) 8.2. Xác định số lượng cọc và chọn sơ bộ diện tích móng Chọn số lượng cọc: ncọc=1.2x==11.8 chọn 12 cọc Khoảng cách giữa các cọc là 3d thì ứng suất trung bình dưới đái đài là: Diện tích đáy đài được xác định sơ bộ như sau: Fđài= Chọn sơ bộ diện tích đài là: a= 2.7m và b=3.75m,có Fđài=2.7*3.75=10.125m2 Trọng lượng của đài và đất bên trên đài = 1.15 * 10.125 * 2* 2.2 = 51.2325 (T) Hình 8.1: mặt bằng móng x1 = x5= x9 = -1.575 (m) x2 = x6=x10 = -0.525 (m) x3 = x7= x11= 1.575 (m) xi2 = 15.71 (m2) y1 = y2= y3= y4=1.050 (m) y5 = y6= y7 = y8= 0 (m) y9 = y10= y11=y12- 1.050 (m) yi2 = 8.82 (m2) Kiểm tra lực tác dụng lên cọc 1035.45 (T) Moment tính toán được xác định tương ứng tại trọng tâm diện tích đái đài =33.94+2.8=36.74(T.m) =15.6+2.8=18.4 (T.m) Lực dọc lớn nhất truyền xuống g cọc là: P(max,min)= với : Xmax=1.575(m) Ymax=1.050(m) =86.2884.371.845 Pmax=92.5(T) < Qa=105.55(T) (Thỏa điều kiện sức chịu tải của cọc) Pmin=80.073(T) > 0 Không cần kiểm tra điều kiện sức chống nhổ của cọc Kiểm tra lực tác dụng lên đất nền Chiều cao móng được chọn sau cho lăng thể xuyên thủng nằm bao trùm lên nhóm cọc h=1.1m jIItb = == 28.7263o Đoạn mở rộng x = LcTan=26.4´TanBqư=3.3265 (m) Fqư=3.32652=11.066(m2) Xác định trọng lượng móng khối qui ước Qm=(Fm - nxFc) x+ncxQc= =(11.066-9 * 0.09)*()+54 =317.66(T) Ứng suất trung bình dưới đáy móng: == 106.7 (T/m2) 8.2.4. Ứng suất lớn nhất, nhỏ nhất ở mép khối móng qui ước H = Lc + hd = 27+1 = 28 (m) = 7.23 + 4.54 x 28 = 134.35 (T.m) == 6.13 (m3) = = 128.6 (T/m2) = = 84.78(T/m2) Xác định áp lực tiêu chuẩn của đất nền Rtc=(Abg’II+Bs’vp+DcII) trong đó : m: là hệ số làm việc lấy bằng 0.8; =1; b = Bmq; cII, : lực dính và góc ma sát của lớp đất bên dưới khối móng quy ước ; Góc ma sát jII = 28.9673o tra bảng ta được A=1.0595, B=5.2382, D=7.6562. Ưng suất do tải trong bản thân gây ra tại đáy khối móng qui ước: s’vp=0.7´0.9507+8.3´0.9853+10.3´0.9391+9.2´0.9893=27.6178 T/m2. Thay vào công thức RII= (1.0595´9.710´0.9893+5.2382´27.6178+0´7.6562)=205.2728 T/m2. Vậy ta có stb =106.7 T/m2 < RII = 205.2728 T/m2. smax= 128.6 T/m2 <1.2RII = 246.3374 T/m2. smin= 84.78T/m2> 0. Thỏa điều kiện nền còn làm việc như “vật liệu đàn hồi”. 8.2.5. Kiểm tra lún của móng khối qui ước Độ lún của móng khối qui ước tính theo phương pháp cộng các lớp phân tố Ap lực bản thân đất nền ở đáy móng khối qui ước (2+0.74x1.1+1.015x2.1+0.951x1.5+19.3x0.964=25.94 (T/m2) Ứng suất gây lún ở đáy móng khối qui ước Chia lớp đất dưới đáy đài thành nhiều lớp có chiều dầy hi=1m Tính ứng suất gây lún cho đến khi nào thỏa điều kiện thì cho phép tính lún đến độ sâu đó Tại vị trí z=2m kể từ mặt móng khối qui ước ta có: Bảng 8.1: tính lún cho móng đơn Lớp PT Điểm Z (m) 2z/b l/b ko ==2 (T/m2) =* ko (T/m2) =0.9877 (T/m3) 0 0 0 1.388 1 25.94 1 1 0.74 1.38 0.848 51.88 68.48 2 2 1.48 1.38 0.6 103.76 48.45 3 3 2.22 1.38 0.41 155.64 33.1 Điều kiện 33.10.2*155.64 =31.128 Ta tính lún theo công thức : Sgl== (Thỏa điều kiện về tính lún ) Với giá trị E0 được tra từ bảng nến cố kết ( Theo độ sâu và áp lực dưới dáy móng qui ước. 8.3. Kiểm tra xuyên thủng của đài 8.3.1. Kích thước tháp xuyên thủng Kích thước cột : 80x70 (cm) Cọc ngàm vào đài 1 đoạn 15 (cm) Chiều cao làm việc của đài ho =hđ – 0.15 =1.7-0.15=1.55(m) Kích thước đáy tháp xuyên thủng At =0.8+2*1.55 = 3.9 (m) Bt =0.7 +2*1.55 =3.8 (m) Hình 8.2:kích thước tháp xuyên thủng Từ hình vẽ ta thấy tháp xuyên thủng bao trùm lên tẩt cả các đầu cọc nên không cần kiểm tra điều kiện xuyên thủng cột qua đài. 8.4. Tính thép cho móng 8.4.1. Sơ đồ tính Xem đài cọc như một dầm công xôn bị ngàm và tiết diện đi qua mép cột và bị uốn bởi các phản lực đầu cọc Hình 8.3:sơ đồ tính thép cho móng Moment tại ngàm xác định theo công thức : trong đó : n là số lượng cọc trong phạm vi côngxôn; PI phản lực đầu cọc thứ i, rI :khoảng cách từ mặt ngàm đến trục I; Diện tích cốt thép tính theo công thức : trong đó : M là moment tại tiết diện đang xét; ho là chiều cao làm việc của đài tại tiết diện đó; Ra : cường độ tính toán của thép; Số liệu tính toán : bêtông mác 300 Rn = 130 (kG/cm2) ; thép AII Ra = 2800 (kG/cm2) Chiều cao đài 1,7m ; lớp bêtông bảo vệ 10 cm ; cọc ngàm vào đài 30f= 400 Tính tải trọng công trình tác dụng lên đầu cọc Moment lớn nhất tại ngàm theo phương cạnh ngắn là : P1 = P2 = P3 = P4= ==69.99(T) P9 = P10 = P11 = P12= ==69.56(T) P5 = P6 = P7 = P8= ==69.77(T) M1 ==69.99*0.7*4=195.97(T.m) Diện tích cốt thép : (cm2) Chọn thép 24 cây18a120, fa= 61.08 cm2 Moment lớn nhất tại ngàm theo phương cạnh dài là : M2 =0.525(69.99 + 69.56 +69.77) + 1.575(69.99+69.56+69.77) =109.89+329.68=439.57 (T.m) Diện tích cốt thép : 112.54(cm2) Chọn thép36 cây 20a110, fa= 113.1 cm2 Kiểm tra cẩu lắp: Chọn cọc có tiết diện ngang 35x 35cm, dài 24(m) gồm ba đoạn cọc (mỗi đoạn dài 8 m) nối lại với nhau. Dựa vào sơ đồ cẩu cọc khi vận chuyển, sắp xếp cọc trong bãi, cẩu cọc khi đóng cọc để tính cốt thép trong cọc. Tải trọng tác dụng lên cọc chủ yếu là do trọng lượng bản thân cọc. Tải tác dụng lên cọc: qtt = Fbtgbtnkđ trong đó : qtt – là tải trọng tính toán tác dụng lên cọc; Fbt – là diện tích tiết diện ngang của cọc; n – là hệ số vượt tải, n=1.1; gbt – là khối lượng riêng của bêtông, gbt = 2.5 (T/m3); kđ – là hệ số động, lấy kđ = 1.5; nên qtt = 0.35´0.35´2.5´1.1´1.5 = 0.505 (T/m). Biểu đồ môment trong cọc khi cẩu lắp, vận chuyển, sắp xếp trong bãi: Ta có Mmax = = -+ qx2 = Þ x = x = = 2.132 (m) nên Mmax = Mmax = = 0.845 Tm Qmax = Qmax = = 1.12 T Khi dựng cọc Ta có Mmax = = Þ 2x(L-x) = L2 Þ x = x== 3 (m) nên Mmax = Mmax = = 1.689 (Tm) Qmax = Qmax = = 1.58 (T) Tính cốt thép dọc trong cọc Ta có Mmax = 1.689 (Tm) Dùng: Bê tông Mác 300 có Rn =130 kG/cm2, Rk = 10 kG/cm2. Thép AII có Ra = 2800 (kG/cm2) Chọn a = 3.5 cm nên ho = 30 - 3.5 = 26.5 cm A = = = 0.0617 < Ao. g = 0.5(1+)=0.5(1+) = 0.968 Fa = = = 2.35 (cm2). Chọn 2f18 Tính cốt thép đai trong cọc Ta có Qmax = 1.58 (T) Kiểm tra điều kiện hạn chế Q £ KoRnbho trong đó : Ko – là hệ số lấy Ko = 0.35 với bêtông mác từ 400 trở xuống; Rn – là cường độ chịu nén của bêtông, Rn = 130 kG/cm2; b – là bề trộng tiết diện; ho – là chiều cao có ích của tiết diện, ho = h-a; Ta có KoRnbho = 0.3´130´30´26.5 = 36172.5 kG =36.1725 (T) Vậy Q £ KoRnbho thỏa điều kiện hạn chế Kiểm tra điều kiện chịu cắt của bêtông: Q £ K1Rkbho trong đó : K1 – hệ số K1 = 0.6 với dầm. Rk – khã năng chịu cắt của bêtông, Rk =10 kG/cm2. Vậy K1Rkbho = 0.6´10´30´36.5 = 6570 kG = 6.57 T Do Q < K1Rkbho nên ta đặt đai theo cấu tạo đai f6 có bước đai U = 150 (mm) ở nhịp và U = 200 mm ở gữa nhịp. 8.5. Móng dưới vách v1 - Đã chọn trong phần tính vách, với cặp nội lực nguy hiểm theo một phương là: Ntt=1198.5(T) Ntc=998.75(T) 22.55(T) 39.1034(T) Chọn vật liệu làm cọc bt#300 có Rn=130kg/cm2=1300t/m2 Rk=10kg/cm2=100T/m2 Diện tích tiết diện cọc là: Fcọc=0.35x0.35=0.1225m2 Chu vi cọc: U=4xa=1.4m Diện tích cốt thép cọc lấy 418 có Fthép=10.18mm2 Dùng thép AII có Ra=Ra’=2800kg/cm2=28000T/m2 Chọn cọc có tiết diện ngang 35´35 cm, lấy chiều dài đoạn cọc ngàm vào đài: 0.15 (m) .Đoạn cọc đập ở đầu để lộ thép neo vào đài 0.6(m) gồm ba đoạn cọc (mỗi đoạn dài 27.55-4.3+0.6+0.15=8m) nối lại với nhau. 8.5.1. Sức chịu tải của cọc theo vật liệu Sức chịu tải theo vật liệu của cọc được tính theo công thức sau: Pvl = j(RnFb + R’aFa) trong đó : j - hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc phụ thuộc vào độ mảnh,tính j theo công thức thực nghiệm j =0.8 Fa = 4´2.5447= 10.1788 cm2, Ra = 2800 kG/cm2. Fb = 35´35 – 10.1788 = 1214.82 cm2, Rn =130 kG/cm2. Pvl = 0.8 (130´1214.8+10.1788´2800) = 149139 kG = 149.139(T) Pvl = 149.139T Xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu giá trị cực hạn (phụ lục B trong TCXD 205 : 1998) Sức chịu tải cực hạn của cọc tính theo công thức: Qu = Asfs + Apqp trong đó: As – là diện tích xung quanh cọc, (m2); fs – ma sát bên tác dụng lên cọc, (T/m2); Ap – là diện tích tiết diện ngang ở mũi cọc, (m2); qp – cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc, (T/m2); Sức chịu tải cho phép của cọc tính theo công thức: Qa = trong đó : Qs = Asfs – là tổng sức chống cắt giữa đất và mặt bên của cọc, (T); FS – hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên, lấy bằng 1.5 ¸ 2.0; Qp = Apqp – là sức gánh đỡ của đất ở mũi cọc; FSp – hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc, lấy bằng 2.0 ¸ 3.0 Công thức chung tính toán lực ma sát bên tác dụng lên cọc là: fs = ca + s’htanja trong đó: ca – là lực dính giữa đất và thân cọc, (T/m2); với cọc bê tông cốt thép ca=c, với c là lực dính của đất nền; ja – góc ma sát giữa cọc và đất nền, với cọc bê tông cốt thép ja = j; j là góc ma sát trong của đất nền; s’h – ứng suất hữu hiệu trong đất theo phương vuông góc với mặt bên cọc, (T/m2); s’h = Kss’v trong đó: s’v – là ứng suất hữu hiệu theo phương đứng trong đất do trọng lượng bản thân của đất, (T/m2); Ks – là hệ số áp lực ngang phụ thuộc vào loại đất và phương pháp hạ cọc, được xác định như sau: Ks = 1.4(1-sinj) Cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc tính theo công thức: qp = cNc + s’vpNq + g’dpNg trong đó: c – là lực dính của đất , (T/m2); s’vp – Ứng suất hữu hiệu theo phương đứng tại độ sâu mũi cọc do trong lượng bản thân đất, (T/m2); g’ – trọng lượng thể tích có hiệu của đất ở độ sâu mũi cọc, (T/m3); Nc, Nq,Ng - hệ số sức chịu tải, phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất, hình dạng mũi cọc và phương pháp thi công cọc Chiều sâu chôn móng : chọn chiều sâu chôn móng là hm=2m so với cao độ tầng trệt. Do công trình có tầng hầm và tường chắn nên chọn chiều sâu đặt đài cọc =3.2 m so với mặt đất tư nhiên. Khoảng cách đài cọc đến sàn tầng hầm la 0 m. Kiểm tra điều kiện móng làm việc là móng cọc đài thấp : Þ hm = 2m ³ 0.7hmin =0.7x2.76=1.91m Vậy thỏa điều kiện tính toán theo móng cọc đài thấp . s’đm= = 0.9507´0.7+0.9877´1.4 = 2.0484 T/m2 Lớp 1: từ độ sâu 5.2m đến 16 m, có hi =10.8 m Ứng suất có hiệu theo phương thẳng đứng tại giữa lớp 1: s’v = 2.0484 + 0.9877´5.4 = 7.382 T/m2. fs = 0+ 7.382´1.4(1-Sin(28.9572o))Tan(28.9572o) = 2.1802 T/m2 fshi = 2.1802´10.8 = 23.546 T/m Lớp 2: từ độ sâu 16m đến 26.3m, có hi =10.3m Ứng suất có hiệu theo phương thẳng đứng tại giữa lớp 2: s’v = 7.382+0.9877´3.45+0.9474´5.15=13.7426 T/m2 fs = 0+ 13.7426´1.4(1-Sin(27.9370o))Tan(27.9370o) = 5.4228 T/m2 fshi = 5.4228´10.3=55.8547 T/m Lớp 3: từ độ sâu 26.3m đến 35.5m, có hi =9.2 m Ứng suất có hiệu theo phương thẳng đứng tại giữa lớp 3: s’v = 13.7426+0.9474´5.15+0.9929´4.6=23.1891 T/m2 fs = 0+ 23.1991´1.4(1-Sin(30.0373o))Tan(30.0373o) = 9.3753 T/m2 fshi = 9.3753´9.2=86.2525 T/m Tổng sức chống cắt giữa đất và mặt bên của cọc Qs = u=4´0.3(15.0437+55.8547+86.2525)=220.0112 T. Sức gánh đỡ của đất ở mũi cọc: Ứng suất có hiệu theo phương thẳng đứng tại mũi cọc: s’vp = 23.1891+0.9929´4.6=27.7564 T/m2 Khối lượng riêng của đất tại mũi cọc, g’= 0.9929 T/m3 Góc ma sát trong của đất tại mũi cọc j’=30.0373o Tra biểu đồ (hình V-5) trang 209 sách “Bài Tập Cơ Học Đất” của Nhà Xuất Bản Giáo Dục (tác giả: Vũ Công Ngữ (chủ biên) – Bùi Anh Định – Đỗ Bằng) ta được: Ng = 21.938; Nq= 18.4821; Nc = 30.1970 Thay vào công thức ta được: qp = 0´30.197 + 27.7564´18.4821+0.9929´21.938´0.35=520.6198 (T/m2) Qp = 520.6198´0.35´0.35 = 63.7759 T Sức chịu tải cực hạn: Qu = Qp+Qs =63.7759+220.0112 =283.7871 T Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền: Qa = = =105.225 T Vậy Qa=105.225 T Qa=105.225 (T)< Pvl=149.139 T cọc không bị gảy và bể 8.5.3. Xác định sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý Qk=m( mRqpAp+U) trong đó: m: hệ số làm việc của đất nền dưới mũi cọc lấy m=0.85 mR: Hệ số làm việc của cọc lấy mR=0.7 cho sét mR=1 cho cát; mf: Hệ số điều kiện làm việc của đất nền ở xung quanh cọc nhồi tra bảng trong TCVN 205 lấy m=1; U: Chu vi mũi cọc; qp:khả năng chịu mũi của cọc tra bảng = 0.41 (T/m); fs : khả năng bám trược của đất xung quanh cọc; 1.1x0.07+2.1x0.567+1.5x0.743+19.3x7.4=158 Qk=0.85x(1.1x43.1+1.2x1x158)=237(T) Qa==143.6(T) (Kat là hệ số an toàn lấybằng 1.65 đối với móng có 6-10 cọc) Vậy sức chịu tải của cọc là min(160.336(T);105.225(T);143.6(T) =105.225 (T) . Xác định số lượng cọc và chọn sơ bộ diện tích móng Chọn số lượng cọc: ncọc=1.2x==13.66 chọn 15cọc Khoảng cách giữa các cọc là 3d thì ứng suất trung bình dưới đái đài là: Diện tích đáy đài được xác định sơ bộ như sau: Fđài= Chọn sơ bộ diện tích đài là: a= 4.9m và b=2.8m,có Fđài=4.9*2.8=13.72m2 Trọng lượng của đài và đất bên trên đài = 1.15 * 13.72 * 2* 2.2 = 69.423 (T) Hình 8.7: mặt bằng móng y1 = y2= y3 = 2.1 (m) y13 = y14= y15 = -2.1 (m) y4 = y5= y6 = 1.05 (m) y10 = y11= y12 = -1.05 (m) y7 = y8= y9 = 0 (m) yi2 = 33.075 (m2) x1 = x4= x7 =y10= y13 = - 1.050 (m) x2= x5= x8 =y11= y14 = 0 (m) x3 = x6= x9 =y12= y15 = 1.050 (m) xi2 = 11.025 (m2) Kiểm tra lực tác dụng lên cọc 1198.5 (T) Moment tính toán được xác định tương ứng tại trọng tâm diện tích đáy đài =0.98107+27.062*2=55.1(T.m) =12.0821+39.1034*2=90.2889 (T.m) Lực dọc lớn nhất truyền xuống cọc là: P(max,min)= với : Xmax=1.05 (m) Ymax=2.1(m) =79.93.4988.6 Pmax=91.998(T) < Qa=105.225(T) (Thỏa điều kiện sức chịu tải của cọc) Pmin=67.8 (T) > 0 Không cần kiểm tra điều kiện sức chống nhổ của cọc `Kiểm tra lực tác dụng lên đất nền Chiều cao móng được chọn sau cho lăng thể xuyên thủng nằm bao trùm lên nhóm cọc h=1.1m jIItb = == 28.7263o Đoạn mở rộng x = LcTan=30.45´Tan=3.836 (m) Lqu = 4.5 +27.55´Tan= 8.336 (m) hqu = 1.2 +27.55´Tan= 5.036 (m) Fqư=8.336 * 5.036 =41.98(m2) Xác định trọng lượng móng khối qui ước Qm=(Fm - nxFc) x+ncxQc= =(41.98 - 10 * 0.09)*()+54 =1110.086(T) Ứng suất trung bình dưới đáy móng: == 46.51 (T/m2) 8.6.7. Ứng suất lớn nhất, nhỏ nhất ở mép khối móng qui ước H = Lc + hd = 27.55 (m) Moment tiêu chuẩn tại đáy khối móng qui ước = 0.817 + 32.586 x 27.55 = 865.4 (T.m) = 10.068 + 22.55 x 27.55 = 696.72 (T.m) == 35.235 (m3) = = 68.02 (T/m2) = = 2.108(T/m2) Xác định áp lực tiêu chuẩn của đất nền Rtc=(Abg’II+Bs’vp+DcII) trong đó : m: là hệ số làm việc lấy bằng 0.8; =1; b = Bmq; cII, : lực dính và góc ma sát của lớp đất bên dưới khối móng quy ước ; Góc ma sát jII = 28.9673o tra bảng ta được A=1.0595, B=5.2382, D=7.6562. Ưng suất do tải trong bản thân gây ra tại đáy khối móng qui ước: s’vp=0.7´0.9507+8.3´0.9853+10.3´0.9391+9.2´0.9893=27.6178 T/m2. Thay vào công thức RII= (1.0595´9.710´0.9893+5.2382´27.6178+0´7.6562)=205.2728 T/m2. Vậy ta có stb =46.51 T/m2 < RII = 205.2728 T/m2. smax= 68.02 T/m2 <1.2RII = 246.3374 T/m2. smin= 2.108(T/m2)> 0. Thỏa điều kiện nền còn làm việc như “vật liệu đàn hồi”. 8.7. Kiểm tra lún của móng khối qui ước : Độ lún của móng khối qui ước tính theo phương pháp cộng các lớp phân tố Áp lực bản thân đất nền ở đáy móng khối qui ước (2+0.74x1.1+1.015x2.1+0.951x1.5+19.3x0.964=25.94 (T/m2) Ứng suất gây lún ở đáy móng khối qui ước Chia lớp đất dưới đáy dài thành nhiều lớp có chiều dầy hi=2m Tính ứng suất gây lún cho đến khi nào thỏa điều kiện thì cho phép tính lún đến độ sâu đó Tại vị trí z=2m kể từ mặt móng khối qui ước ta có: Bảng 8.2: tính lún cho vách Lớp PT Điểm Z (m) 2z/b l/b ko ==2 (T/m2) =* ko (T/m2) =0.9877 (T/m3) 0 0 0 1.75 1 25.94 1 1 0.74 1.75 0.85 25.94 68.648 2 2 1.48 1.75 0.6 51.88 48.33 3 3 2.14 1.75 0.49 77.82 39.469 4 4 2.86 1.75 0.3 103.76 24.159 Điều kiện 24.1590.2*103.76 =20.75 Ta tính lún theo công thức : Sgl== (Thỏa điều kiện về tính lún ) 8.8. Kiểm tra xuyên thủng của đài 8.8.1. Kích thước tháp xuyên thủng Kích thước cột : 80x70 (cm) Cọc ngàm vào đài 1 đoạn 15 (cm) Chiều cao làm việc của đài ho =hđ – 0.15 =1.4-0.15=1.25(m) Kích thước đáy tháp xuyên thủng lt =3.9+2*1.25 = 6.4 (m) ht =0.25 +2*1.25 =2.75 (m) Hình 8.8:kích thước tháp xuyên thủng 8.8.2. Kiểm tra xuyên thủng Từ hình vẽ ta thấy tháp xuyên thủng bao trùm lên tất cả các đầu cọc nên không cần kiểm tra điều kiện xuyên thủng cột qua đài. Tính thép cho móng : 8.9.1. Sơ đồ tính : Xem đài cọc như một dầm công xôn bị ngàm và tiết diện đi qua mép cột và bị uốn bởi các phản lực đầu cọc Hình 8.9:sơ đồ tính thép cho móng Moment tại ngàm xác định theo công thức : trong đó : n là số lượng cọc trong phạm vi côngxôn; PI phản lực đầu cọc thứ i, rI :khoảng cách từ mặt ngàm đến trục I; Diện tích cốt thép tính theo công thức : trong đó : M là moment tại tiết diện đang xét; ho là chiều cao làm việc của đài tại tiết diện đó; Ra : cường độ tính toán của thép; Số liệu tính toán : bêtông mác 300 Rn = 130 (kG/cm2) ; thép AII Ra = 2800 (kG/cm2) Chiều cao đài 1,4m ; lớp bêtông bảo vệ 10 cm ; cọc ngàm vào đài 30f= 400 Moment lớn nhất tại ngàm theo phương cạnh ngắn là : P3 = P6 = P9 = P12= P15 = ==80.6377+0.11679=80.75(T) P1 = P4 = P7 = P10= P13 = ==80.6377 - 0.11679=80.52(T) P2 = P5 = P8 = P11= P14 = ==80.6377 (T) M1 ==0.925(80.52*5) =372.4(T.m) Diện tích cốt thép : 118.2(cm2) Chọn thép 25a120, fa= 95.025 cm2 Moment lớn nhất tại ngàm theo phương cạnh dài là : M1 ==0.7(80.75+80.52+80.6377)+1.925(80.75+80.52+80.6377) =169.33+465.67=635(T.m) Diện tích cốt thép : 201.587(cm2) Chọn thép 4125a120, fa= 201.269 cm2 . CHƯƠNG 9: PHƯƠNG ÁN CỌC KHOAN NHỒI 9.1. Đặc điểm của cọc khoan nhồi và phạm vi áp dụng Cọc khoan nhồi là loại cọc được đổ bêtông tại chỗ và thi công bằng các phương pháp khác nhau tùy theo yêu cầu truyền tải của công trình . Trong những năm 80, ở nước ta đã sử dụng loại cọc khoan nhồi bằng phương pháp tạo lỗ thủ công để tạo nên cọc, cho đến nay đã sử dụng các thiết bị hiện đại để tạo lỗ và nhồi bêtông vào lỗ khoan theo các biện pháp và qui trình thi công khác nhau . Cọc khoan nhồi được sử dụng rộng rãi trong các ngành cầu đường , trong các công trình thủy lợi, trong những công trình dân dụng và công nghiệp . Đối với việc xây dựng nhà cao tầng ở các đô thị lớn trong điều kiện xây chen, khả năng áp dụng cọc khoan nhồi đã được phát triển và có những tiến bộ đáng kể . Những ưu, khuyết điểm của cọc khoan nhồi : Những ưu điểm chính cần phát huy triệt để Có khả năng chịu tải lớn. Sức chịu tải của cọc khoan nhồi với đường kính lớn và chiều sâu lớn có thể đạt đến ngàn tấn. Không gây ra ảnh hưởng chấn động đối với các công trình xung quanh, thích hợp với việc xây chen ở các đô thị lớn, khắc phục được các nhược điểm của các loại cọc đóng khi thi công trong điều kiện này Có khả năng mở rộng đường kính và chiều dài cọc đến mức tối đa. Hiện nay có thể sử dụng loại đường kính cọc khoan nhồi từ 60cm đến 250cm hoặc lớn hơn. Chiều sâu cọc khoan nhồi có thể hạ đến độ sâu 100m. Trong điều kiện thi công cho phép, có thể mở rộng đáy hoặc mở rộng bên thân cọc với các hình dạng khác nhau như các nước phát triển đang thử nghiệm. Lượng cốt thép bố trí trong cọc khoan nhồi thướng ít hơn so với cọc đóng (đối với cọc đài thấp). Có khả năng thi công cọc khi qua các lớp đất cứng nằm xen kẽ. 9.1.2. Những nhược điểm chủ yếu - Giá thành phần nền móng thường cao hơn khi so sánh với các phương án móng cọc khác như cọc ép và cọc đóng. - Theo tổng kết sơ bộ, đối với các công trình nhà cao tầng không lớn lắm (dưới 12 tầng), kinh phí xây dựng nền móng thường lớn hơn 2 - 2.5 lần khi so sánh với các cọc ép. Tuy nhiên, nếu số lượng tầng lớn hơn, tải trọng công trình đòi hỏi lớn hơn, lúc đó giải pháp cọc khoan nhồi lại trở thành giải pháp hợp lý. - Công nghệ thi công đòi hỏi kỹ thuật cao, để tránh các hiện tượng phân tầng (có lỗ hổng trong bê tông) khi thi công đổ bê tông dưới nước có áp, có dòng thấm lớn hoặc đi qua các lớp đấy yếu có chiều dày lớn (các loại bùn, các loại cát nhỏ, cát bụi bão hoà thấm nước). -Biện pháp kiểm tra chất lượng bê tông trong cọc thường phức tạp gây nhiều tốn kém trong quá trình thực thi. - Việc khối lượng bê tông thất thoát trong quá trình thi công do thành lỗ khoan không bảo đảm và dễ bị sập cũng như việc nạo vét ở đáy lỗ khoan trước khi đổ bê tông dễ gây ra ảnh hưởng xấu đối với chất lượng thi công cọc. - Ma sát bên thân cọc có phần giảm đi đáng kể so với cọc đóng và cọc ép do công nghệ khoan tạo lỗ . 9.2. Tính toán móng M1( trục B,C): Ntt=1035.45(T) Ntc=862.9(T) Chọn vật liệu làm cọc bt#300 có Rn=130kg/cm2=1300t/m2 Rk=10kg/cm2=100T/m2 Diện tích tiết diện cọc là: Fcọc=D2/4=0.503m2 Chu vi cọc: U=D=2.513m Diện tích cốt thép cọc lấy 1020 có Fthép=0.0031m2 Dùng thép CII có Ra=Ra’=2800kg/cm2=28000T/m2 Chọn chiều sâu đặt đài cọc =3.2 m so với mặt đất tư nhiên. Khoảng cách đài cọc đến sàn tầng hầm la 0 m.Do công trình có tầng hầm và tường chắn. 9.2.1. Tính sức chịu tải theo vật liệu Sức chịu tải theo vật liệu của cọc tính theo TCXD 195 – 1997. Pvl= RuFb+RanFa trong đó: Fb – là diện tích tiết diện ngang bê tông trong cọc, (m2); Ru – cường tính toán của bêtông cọc khoan nhồi, (T/m2), xác định như sau: Đối với cọc đổ bêtông dưới nước hoặc dung dịch sét, Ru = nhưng không lớn hơn 600 T/m2. Fa – là diện tích cốt thép dọc trong cọc; Ra – cường độ tính toán của cốt thép xác định như sau: Đối với cốt thép nhỏ hơn f 28, không nhỏ hơn 22000 T/m2. Dùng bêtông Mac 300 và cốt thép AII nên Ru = =666.6667 T/m2, Lấy Ru = 600 T/m2. Rc = =20000 T/m2. Chọn cọc có đường kính d = 1m, có Fb = =0.7854 (m2). Chọn cốt dọc là 16f20, có Fa =0.050272 (cm2). Pvl = 600(0.7854-0.050272) +2200*0.050272=578.829(T). Tính sức chịu tải theo cường độ của đất Sức chịu tải của cọc theo đất nền đươc tính theo phụ lục B trong TCXD 195 : 1997 Sức chịu tải cực hạn của cọc tính theo công thức: Qu = Asfs + Apqp trong đó: As – là diện tích xung quanh cọc (m2); fs – ma sát bên tác dụng lên cọc (T/m2); Ap – là diện tích tiết diện ngang ở mũi cọc (m2); qp – cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc (T/m2); Sức chịu tải cho phép của cọc tính theo công thức: Qa = trong đó : Qu = Asfs – Sức chịu tải cực hạn của cọc (T) FS – hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên, lấy bằng 2.5 ¸ 3.0 Công thức chung tính toán lực ma sát bên tác dụng lên cọc là: fs = ca + s’htanja trong đó: ca – là lực dính giữa đất và thân cọc, (T/m2); với cọc bê tông cốt thép ca=c, với c là lực dính của đất nền; ja – góc ma sát giữa cọc và đất nền, với cọc bê tông cốt thép ja = j; j là góc ma sát trong của đất nền; s’h – ứng suất hữu hiệu trong đất theo phương vuông góc với mặt bên cọc, (T/m2); s’h = Kss’v trong đó: s’v – là ứng suất hữu hiệu theo phương đứng trong đất do trong lương bản thân của đất (T/m2); Ks – là hệ số áp lực ngang phụ thuộc vào loại đất và phương pháp hạ cọc, được xác định như sau: Ks = (1-sinj) Cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc tính theo công thức: qp = cNc + s’vpNq + g’dpNg trong đó: c – là lực dính của đất (T/m2); s’vp – Ứng suất hữu hiệu theo phương đứng tại độ sâu mũi cọc do trong lượng bản thân đất (T/m2); g’ – trọng lượng thể tích có hiệu của đất ở độ sâu mũi cọc (T/m3); Nc, Nq,Ng - hệ số sức chịu tải, phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất, hình dạng mũi cọc và phương pháp thi công cọc; Xác định sức chống cắt giữa đất và mặt bên cọc: Đáy móng đặt tại độ sâu 3.2 m tính từ mặt đất. Ứng suất có hiệu theo phương thẳng đứng tại độ sâu đáy móng tính từ sàn tầng hầm: s’đm= = 0.9507´0.7+0.9877´1.4 = 2.0484 T/ m2 Bảng 9.1:Tính Các Giá Trị Ma Sát Hông Của Cọc STT Lớp Z (m) gI (T/m3) jI(o) Ca (T/m2) hi (m) sv (T/m2) fsi (T/m2) fsihi (T/m) (T/m) 1 5 0.9877 28.9572 0 1.5 3.1838 0.9088 1.3631 1.3631 2 7 0.9877 28.9572 0 2 4.9123 1.4021 2.8042 4.1673 3 10 0.9877 28.9572 0 3 7.3815 2.1069 6.3208 10.4881 4 12 0.9877 28.9572 0 2 9.8508 2.8117 5.6235 16.1116 5 14 0.9474 27.937 0 2 11.7859 3.3219 6.6438 22.7554 6 16 0.9474 27.937 0 2 13.6807 3.8559 7.7119 30.4673 7 18 0.9474 27.937 0 2 15.5755 4.3900 8.7800 39.2473 8 20.3 0.9474 27.937 0 2.3 17.6124 4.9641 11.417 50.6647 9 22 0.9474 27.937 0 1.7 19.5072 5.4982 9.3469 60.0116 10 24 0.9929 30.0373 0 2 21.3054 6.1526 12.305 72.3169 11 26 0.9929 30.0373 0 2 23.2912 6.7261 13.452 85.7691 12 28 0.9929 30.0373 0 2 25.2770 7.2996 14.599 100.3682 13 30 0.9929 30.0373 0 2 27.2628 116.1143 U:chu vi cọc =*0.8=2.513 (m) Qs =u=2.513*116.1143=364.5989 (T) Thành phần sức chịu mũi của đất dưới mũi cọc Xác định theo phương pháp Terzaghi qp = 1.3*c*Nc +hNq + 0.6 Rp N trong đó Rp =0.5(m) bán kính tiết diện ngang cọc; h: chiều sâu đặt mũi cọc =27.55(m); với n=300 Tra bảng trong TCVN 205 Nc=34.242, Nq=19.981, N=9.7 1.1x0.74+2.1x1.059+0.951x1.5+0.964x20.3+2x2=21.57 (T/m2) qp=1.3*0*34.242 + 0.9929*36.1* 19.981 + 0.6*0.9929 *0.5*9.7 = 719.08(T/m2) Qp=0.7854x719.08=564.765(T) 9.2.4. Sức chịu tải cho phép của cọc Qa= với FSs=2, FSp=3 (FSs, FSp: là hệ số an toàn theo TCVN 205) Qa==320.55(T) Ta thấy Qa =370.55(T) < Pvl =578.829(T). lấy giá trị sức chịu tải dọc trục của cọc theo cường độ đẩt nền Qa =370.55(T) để tính Xác định số lượng cọc và chọn sơ bộ diện tích móng Chọn số lượng cọc: ncọc=1.2x==4.1 chọn 4 cọc khoảng cách giữa các tim cọc là 3D =2.4(m) thì ứng suất trung bình dưới đáy đài là: Diện tích đài cọc: Fđ =4*4=16 (m2) Hình 9.1: Bố trí cọc trong đài Kiểm tra lực tác dụng lên cọc Trọng lượng của đài và đất trên đài =nFđ hm =1.1*16*1,95*2.2=75.504(T). Lực dọc tính toán tại tâm đáy đài Qđ=+75.504=1110.95(T) Moment tính toán được xác định tương ứng tại trọng tâm diện tích đáy đài =+*1.4=35.9(T.m) =+1.4*1.4=17.56(T.m) Tải trọng tác dụng lên cọc P(max,min)= Với Ymax=Xmax khoảng cách tính từ trục của hàng trục biên chịu nén lớn nhất đến các trục đi qua trọng tâm đài =1 m =277.78.9754.39 Pmax=291.07(T) < Qa=370.55 (T) (Thỏa điều kiện sức chịu tải của cọc) Pmin=264.335(T) > 0 Không cần kiểm tra điều kiện sức chống nhổ của cọc. Vậy cọc đủ khả năng chịu lực Kiểm tra ứng suất dưới mũi cọc(móng khối qui ước) Khi làm móng cọc ta kiểm tra đất nền dưới đáy móng chính là kiểm tra đất nền dưới đáy móng qui ước ở cao trình mũi cọc Kích thước móng khối qui ước Hình 9.2: Kích thước khối móng qui ước Xác định Chiều dài và rộng của móng khối qui ước aqư=bqư=a+2Ltg"=4+2x25xtg6.320=9.316m Diện tích khối móng qui ước Fqư=9.3162=86.8m2 Xác định trọng lượng móng khối qui ước Thể tích của khối móng qui ước Vqư = 319.7898´49.5 = 15829.5975 m3. Thể tích cọc Vc = 4´0.7854´3.09 = 97.075 (m3). Thể tích đài Vđài = 16*1.4 = 22.4 (m3). Thể tích chiếm chỗ của đài cọc và cọc V= Vđài + Vc=97.075 + 22.4=119.475(m3). Thể đất trong khối móng Vđất = 38.341 * 30.9 – 119.475= 1065.262 (m3). Khối lượng riêng trung bình của các lớp đất trong khối móng qui ước gtb = =0.9776 T/m3. Khối lượng bê tông Qbt = (119.475) ´(2.5-1) = 179.21 (T) Khối lượng đất Qđất = 1065.262 ´0.9776 = 1041.4 (T) Trọng lượng của khối móng qui ước Qqu = Qbt + Qđất =179.21 +1041.4 =1220.61 (T) Tổng lực tác dụng lên khối móng qui ước: Ntc = 862.9+1220.61 = 2083.51 (T) Xác định áp lực tiêu chuẩn của đất dưới khối móng qui ước (Theo giáo trình nền móng của TS. CHÂU NGỌC ẨN) Rtc=(Abg’II+Bs’vp+DcII) Trong đó : =1 b = Bmq cII, : lực dính và góc ma sát của lớp đất bên dưới khối móng quy ước Góc ma sát jII = 30.0373o tra bảng ta được A=1.12908, B=5.5163, D=7.8871. Ứng suất do tải trong bản thân gây ra tại đáy khối móng qui ước: s’vp=0.7´0.9507+8.3´0.9853+10.3´0.9391+30.2´0.9893 = 48.3931 T/m2. Thay vào công thức (7.7) Rtc=(1.1291´13.7516´0.9893+5.5163´48.3931+0´7.8871)=395.9085 (T/m2). Môment chống uốn của tiết diện: Wx= Wy=== 39.568 (m3) Moment tiêu chuẩn tại đáy khối móng qui ước Mxtc = Moxtc + Qoytc*h Mxtc=+*30.9=64.453(T.m) Mytc = Moytc + Qoxtc*h Mytc=+*30.9=49.153(T.m) Kiểm tra ưng suất thực tế dưới đáy móng khối qui ước với: Môment chống uốn của tiết diện: Wx= Wy=== 39.568 (m3) 9.4. Kiểm tra lún của móng khối qui ước : Độ lún của móng khối qui ước tính theo phương pháp cộng các lớp phân tố Áp lực bản thân đất nền ở đáy móng khối qui ước (2+0.74x1.1+1.015x2.1+0.951x1.5+19.3x0.964=25.94(T/m2) Ứng suất gây lún ở đáy móng khối qui ước Chia lớp đất dưới đáy đài thành nhiều lớp có chiều dầy hi=2m Tính ứng suất gây lún cho đến khi nào thỏa điều kiện thì cho phép tính lún đến độ sâu đó Tại vị trí z=2m kể từ mặt móng khối qui ước ta có: Chia lớp đất dưới đáy dài thành nhiều lớp có chiều dầy hi=2m Tính ứng suất gây lún cho đến khi nào thỏa điều kiện thì cho phép tính lún đến độ sâu đó Tại vị trí z=2m kể từ mặt móng khối qui ước ta có: a/b=1 Bảng 9.2: tính lún cho móng đơn Lớp PT Điểm Z (m) 2z/b l/b ko = (T/m2) =* ko (T/m2) =0.9877 (T/m3) 0 0 0 1 1 25.94 7.4 1 1 0.5 1 0.9 25.94 6.66 2 2 1 1 0.711 51.88 5.26 Điều kiện 5.260.2*51.88=10.376 Ta tính lún theo công thức : Sgl== (Thỏa điều kiện về tính lún ) 9.5. Kiểm tra xuyên thủng của đài 9.5.1. Kích thước tháp xuyên thủng Kích thước cột : 80x70 (cm) Cọc ngàm vào đài 1 đoạn 15 (cm) Chiều cao làm việc của đài ho =hđ – 0.15 =1.4-0.15=1.25(m) Kích thước đáy tháp xuyên thủng At =0.8+2*1.25 = 3.3 (m) Bt =0.7 +2*1.25 =3.2 (m) Hình 9.3:Kích thước tháp xuyên thủng 9.5.2. Kiểm tra xuyên thủng Từ hình vẽ ta thấy tháp xuyên thủng bao trùm lên tất cả các đầu cọc nên không cần kiểm tra điều kiện xuyên thủng cột qua đài. 9.6. Tính thép cho móng : 9.6.1. Sơ đồ tính : Xem đài cọc như một dầm công xôn bị ngàm và tiết diện đi qua mép cột và bị uốn bởi các phản lực đầu cọc Hình 9.4: Sơ đồ tính móng Do cọc được bố trí đối xứng nên ta chỉ tính thép theo 1 phương rồi bố trí cho phương còn lại Xem đài cọc như một dầm công xôn bị ngàm và tiết diện đi qua mép cột và bị uốn bởi các phản lực đầu cọc Moment tại ngàm xác định theo công thức : trong đó : n là số lượng cọc trong phạm vi côngxôn; PI phản lực đầu cọc thứ i, rI :khoảng cách từ mặt ngàm đến trục I; Diện tích cốt thép tính theo công thức : trong đó : M là moment tại tiết diện đang xét; ho là chiều cao làm việc của đài tại tiết diện đó; Ra : cường độ tính toán của thép; 9.6.2. Tính toán cốt thép : Số liệu tính toán : bêtông mác 300 Rn = 130 (KG/cm2) ; thép CII Ra = 2800 (KG/cm2) Chiều cao đài 1,4 (m) ; lớp bêtông bảo vệ 5 cm ; cọc ngàm vào đài 150 mm Moment lớn nhất tại ngàm theo phương cạnh ngắn là : Moment lớn nhất là : Mmax = 2´(Pmax´rmax) = 2´291.07 ´0.6 = 349.3 (T.m) Diện tích cốt thép : 102.67 (cm2) Chọn 27 cây f22 đặt @150 để bố trí ( Fachọn = 102.627cm2); mỗi cây dài 3.9m . Chọn thép theo phương lớn nhất để bố trí cho cả hai phương. 9.7. Móng dưới vách v1: Đã chọn trong phần tính vách, với cặp nội lực nguy hiểm theo một phương là: Ntt=1198.5(T) Ntc=998.75(T) 22.55(T) 39.1034(T) Chọn vật liệu làm cọc bt #300 có Rn=130kg/cm2=1300t/m2 Rk=10kg/cm2=100T/m2 Diện tích tiết diện cọc là: Fcọc=D2/4=0.503m2 Chu vi cọc: U=D=2.513m Diện tích cốt thép cọc lấy 1020 có Fthép=0.0031m2 Dùng thép AII có Ra=Ra’=2600kg/cm2=28000T/m2 Chọn chiều sâu đặt đài cọc =3.2 m so với mặt đất tư nhiên. Khoảng cách đài cọc đến sàn tầng hầm la 0 m.Do công trình có tầng hầm và tường chắn. 9.7.1. Tính sức chịu tải theo vật liệu Sức chịu tải theo vật liệu của cọc tính theo TCXD 195 – 1997. Pvl= RuFb+RanFa trong đó: Fb – là diện tích tiết diện ngang bê tông trong cọc, (m2); Ru – cường độ tính toán của bêtông cọc khoan nhồi, (T/m2), xác định như sau: Đối với cọc đổ bêtông dưới nước hoặc dung dịch sét, Ru = nhưng không lớn hơn 600 T/m2. Fa – là diện tích cốt thép dọc trong cọc; Ra – cường độ tính toán của cốt thép xác định như sau: Đối với cốt thép nhỏ hơn f 28, không nhỏ hơn 22000 T/m2. Dùng bêtông Mac 300 và cốt thép AII nên Ru = =666.6667 T/m2, Lấy Ru = 600 T/m2. Rc = =20000 T/m2. Chọn cọc có đường kính d = 0.8m, có Fb = =0.5026 (m2). Chọn cốt dọc là 16f20, có Fa =0.050272 (cm2). Pvl = 600(0.5026-0.050272) +2200*0.050272=578.829(T). Tính sức chịu tải theo cường độ của đất Sức chịu tải của cọc theo đất nền đươc tính theo phụ lục B trong TCXD 195 : 1997 Sức chịu tải cực hạn của cọc tính theo công thức: Qu = Asfs + Apqp trong đó: As – là diện tích xung quanh cọc (m2); fs – ma sát bên tác dụng lên cọc (T/m2); Ap – là diện tích tiết diện ngang ở mũi cọc (m2); qp – cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc (T/m2); Sức chịu tải cho phép của cọc tính theo công thức: Qa = trong đó : Qu = Asfs – Sức chịu tải cực hạn của cọc (T) FS – hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên, lấy bằng 2.5 ¸ 3.0 Công thức chung tính toán lực ma sát bên tác dụng lên cọc là: fs = ca + s’htanja trong đó: ca – là lực dính giữa đất và thân cọc, (T/m2); với cọc bê tông cốt thép ca=c, với c là lực dính của đất nền; ja – góc ma sát giữa cọc và đất nền, với cọc bê tông cốt thép ja = j; j là góc ma sát trong của đất nền; s’h – ứng suất hữu hiệu trong đất theo phương vuông góc với mặt bên cọc, (T/m2); s’h = Kss’v trong đó: s’v – là ứng suất hữu hiệu theo phương đứng trong đất do trong lương bản thân của đất (T/m2); Ks – là hệ số áp lực ngang phụ thuộc vào loại đất và phương pháp hạ cọc, được xác định như sau: Ks = (1-sinj) Cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc tính theo công thức: qp = cNc + s’vpNq + g’dpNg trong đó: c – là lực dính của đất (T/m2); s’vp – Ứng suất hữu hiệu theo phương đứng tại độ sâu mũi cọc do trong lượng bản thân đất (T/m2); g’ – trọng lượng thể tích có hiệu của đất ở độ sâu mũi cọc (T/m3); Nc, Nq,Ng - hệ số sức chịu tải, phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất, hình dạng mũi cọc và phương pháp thi công cọc; Xác định sức chống cắt giữa đất và mặt bên cọc: Đáy móng đặt tại độ sâu 3.2 m tính từ mặt đất. Ứng suất có hiệu theo phương thẳng đứng tại độ sâu đáy móng tính từ sàn tầng hầm: s’đm= = 0.9507´0.7+0.9877´1.4 = 2.0484 T/ m2 Bảng 9.3: Tính Các Giá Trị Ma Sát Hông Của Cọc STT Lớp Z (m) gI (T/m3) jI(o) Ca (T/m2) hi (m) sv (T/m2) fsi (T/m2) fsihi (T/m) (T/m) 1 5 0.9877 28.9572 0 1.5 3.1838 0.9088 1.3631 1.3631 2 7 0.9877 28.9572 0 2 4.9123 1.4021 2.8042 4.1673 3 10 0.9877 28.9572 0 3 7.3815 2.1069 6.3208 10.4881 4 12 0.9877 28.9572 0 2 9.8508 2.8117 5.6235 16.1116 5 14 0.9474 27.937 0 2 11.7859 3.3219 6.6438 22.7554 6 16 0.9474 27.937 0 2 13.6807 3.8559 7.7119 30.4673 7 18 0.9474 27.937 0 2 15.5755 4.3900 8.7800 39.2473 8 20.3 0.9474 27.937 0 2.3 17.6124 4.9641 11.417 50.6647 9 22 0.9474 27.937 0 1.7 19.5072 5.4982 9.3469 60.0116 10 24 0.9929 30.0373 0 2 21.3054 6.1526 12.305 72.3169 11 26 0.9929 30.0373 0 2 23.2912 6.7261 13.452 85.7691 12 28 0.9929 30.0373 0 2 25.2770 7.2996 14.599 100.3682 13 30 0.9929 30.0373 0 2 27.2628 116.1143 U:chu vi cọc =*0.8=2.513 (m) Qs =u=2.513*116.1143=364.5989 (T) Thành phần sức chịu mũi của đất dưới mũi cọc Xác định theo phương pháp Terzaghi qp = 1.3*c*Nc +hNq + 0.6 Rp N trong đó Rp =0.5(m) bán kính tiết diện ngang cọc; h: chiều sâu đặt mũi cọc =27.55(m); với n=300 Tra bảng trong TCVN 205 Nc=34.242, Nq=19.981, N=9. 1.1x0.74+2.1x1.059+0.951x1.5+0.964x20.3+2x2=21.57 (T/m2) qp=1.3*0*34.242 + 0.9929*36.1* 19.981 + 0.6*0.9929 *0.5*9.7 = 719.08(T/m2) Qp=0.7854x719.08=564.765(T) 9.7.4. Sức chịu tải cho phép của cọc Qa= với FSs=2, FSp=3 (FSs, FSp: là hệ số an toàn theo TCVN 205) Qa==300.55(T) Ta thấy Qa =300.55(T) < Pvl =578.829(T). lấy giá trị sức chịu tải dọc trục của cọc theo cường độ đẩt nền Qa =300.55(T) để tính Xác định số lượng cọc và chọn sơ bộ diện tích móng Chọn số lượng cọc: ncọc=1.4x==5.58 chọn 6 cọc khoảng cách giữa các tim cọc là 3D =2.4(m) thì ứng suất trung bình dưới đáy đài là: Diện tích đài cọc: Fđ =4*6.4=25.6 (m2) Hình 9.5:Bố trí cọc trong đài x1 = x3= x5 = -1.2 (m) x2 = x4= x6 = 1.2 (m) xi2 = 8.64 (m2) y1 = y2= 2.4 (m) y3 =y4= 0 (m) y5 =y6 = -2.4 (m) yi2 = 23.04 (m2) `Kiểm tra lực tác dụng lên cọc : Trọng lượng của đài và đất trên đài =nFđ hm =1.1*25.6*1,45*2.2=89.8(T). Lực dọc tính toán tại tâm đáy đài Qđ=1198.5+89.8=1288.3(T) Moment tính toán được xác định tương ứng tại trọng tâm diện tích đáy đài =+*1.4=35.9(T.m) =+1.4*1.4=17.56(T.m) Tải trọng tác dụng lên cọc P(max,min)= =185.163.742.44 Pmax=191.34(T) < Qa=370.55 (T) (Thỏa điều kiện sức chịu tải của cọc) Pmin=178.98(T) > 0 Không cần kiểm tra điều kiện sức chống nhổ của cọc. Vậy cọc đủ khả năng chịu lực Kích thước móng khối qui ước Hình 9.6: Kích thước khối móng qui ước Xác định Chiều dài và rộng của móng khối qui ước aqư=a+2Ltg=3.2+2x25*tg6.320=8.74m bqư=b+2Ltg=5.6+2x25*tg6.320=11.14m Diện tích khối móng qui ước Fqư=8.74*11.14=97.34m2 Xác định trọng lượng móng khối qui ước : Thể tích của khối móng qui ước Vqư = 319.7898´49.5 = 15829.5975 m3. Thể tích cọc Vc = 4´0.503´25 = 50.265 (m3). Thể tích đài Vđài =4*6.4 = 25.6 (m3). Thể tích chiếm chỗ của đài cọc và cọc V= Vđài + Vc=25.6 + 50.265=75.865(m3). Thể tích đất trong khối móng Vđất = 38.341 * 25 – 75.865= 1065.262 (m3). Khối lượng riêng trung bình của các lớp đất trong khối móng qui ước gtb = =0.9776 T/m3. Khối lượng bê tông Qbt = (75.865) ´(2.5-1) = 113.7975 (T) Khối lượng đất Qđất = 1065.262 ´0.9776 = 1041.4 (T) Trọng lượng của khối móng qui ước Qqu = Qbt + Qđất =113.7975 +1041.4 =1155.1975 (T) Tổng lực tác dụng lên khối móng qui ước: Ntc = 849.7+1155.1975 = 2004.9 (T) 9.7.9. Ứng suất lớn nhất, nhỏ nhất ở mép khối móng qui ước H = Lc + hd = 27.55 (m) Ứng suất trung bình dưới đáy móng: == 30.86 (T/m2) Moment tiêu chuẩn tại đáy khối móng qui ước = 0.817 + 32.586 x 27.55 = 865.4 (T.m) = 10.068 + 22.55 x 27.55 = 696.72 (T.m) == 35.235 (m3) = = 68.02 (T/m2) = = 2.108(T/m2) Xác định áp lực tiêu chuẩn của đất nền (Theo giáo trình nền móng của TS. CHÂU NGỌC ẨN) Rtc=(Abg’II+Bs’vp+DcII) trong đó : m: là hệ số làm việc lấy bằng 0.8; =1; b = Bmq; cII, : lực dính và góc ma sát của lớp đất bên dưới khối móng quy ước ; Góc ma sát jII = 28.9673o tra bảng ta được A=1.0595, B=5.2382, D=7.6562. Ưng suất do tải trong bản thân gây ra tại đáy khối móng qui ước: s’vp=0.7´0.9507+8.3´0.9853+10.3´0.9391+9.2´0.9893=27.6178 T/m2. Thay vào công thức RII= (1.0595´9.710´0.9893+5.2382´27.6178+0´7.6562)=205.2728 T/m2. Vậy ta có stb =30.86 T/m2 < RII = 205.2728 T/m2. smax= 68.02 T/m2 <1.2RII = 246.3374 T/m2. smin= 2.108(T/m2)> 0. Thỏa điều kiện nền còn làm việc như “vật liệu đàn hồi”. 9.8. Kiểm tra lún của móng khối qui ước : Độ lún của móng khối qui ước tính theo phương pháp cộng các lớp phân tố Áp lực bản thân đất nền ở đáy móng khối qui ước (2+0.74x1.1+1.015x2.1+0.951x1.5+19.3x0.964)=25.94 (T/m2) Ứng suất gây lún ở đáy móng khối qui ước Chia lớp đất dưới đáy dài thành nhiều lớp có chiều dầy hi=2m Tính ứng suất gây lún cho đến khi nào thỏa điều kiện thì cho phép tính lún đến độ sâu đó Tại vị trí z=2m kể từ mặt móng khối qui ước ta có: Bảng9.4: tính lún cho vách Lớp PT Điểm Z (m) 2z/b l/b ko ==2 (T/m2) =* ko (T/m2) =0.9877 (T/m3) 0 0 0 1.6 1 25.94 4.92 Điều kiện 4.920.2*25.94 =5.188 Ta tính lún theo công thức : Sgl== (Thỏa điều kiện về tính lún ) 9.9. Kiểm tra xuyên thủng của đài 9.9.1. Kích thước tháp xuyên thủng Kích thước cột : 80 x70 (cm) Cọc ngàm vào đài 1 đoạn 15 (cm) Chiều cao làm việc của đài ho =hđ – 0.15 =1.8-0.15=1.65(m) Kích thước đáy tháp xuyên thủng lt =3.9+2*1.65 = 7.2 (m) ht =0.25 +2*1.65 =3.55 (m) Hình 9.7:Bố trí cọc trong đài 9.9.2. Kiểm tra xuyên thủng Từ hình vẽ ta thấy tháp xuyên thủng bao trùm lên tất cả các đầu cọc nên không cần kiểm tra điều kiện xuyên thủng cột qua đài. 9.9.3. Tính thép cho móng : 9.9.4. Sơ đồ tính : Xem đài cọc như một dầm công xôn bị ngàm và tiết diện đi qua mép cột và bị uốn bởi các phản lực đầu cọc Hình 9.8:Bố trí cọc trong đài Moment tại ngàm xác định theo công thức : trong đó : n là số lượng cọc trong phạm vi côngxôn; PI phản lực đầu cọc thứ i, rI :khoảng cách từ mặt ngàm đến trục I; Diện tích cốt thép tính theo công thức : trong đó : M là moment tại tiết diện đang xét; ho là chiều cao làm việc của đài tại tiết diện đó; Ra : cường độ tính toán của thép; Số liệu tính toán : bêtông mác 300 Rn = 130 (KG/cm2) ; thép AII,Ra = 2800 (KG/cm2) Chiều cao đài 1.8 m ; lớp bêtông bảo vệ 10 cm ; cọc ngàm vào đài Moment lớn nhất tại ngàm theo phương cạnh ngắn là : M1 = ´()*= = ´´=288.8496(T.m) Diện tích cốt thép : 69.468(cm2) Chọn thép 16a190 , fa= 68.374 cm2 Moment lớn nhất tại ngàm theo phương cạnh dài là : M1 = ´(2Pmax+ P1) ==1.875 (m) P1=Pmin+( Pmax - Pmin) P1=178.98+()=190.567(T) M1 = ´(2*191.34+190.567) 1.8752=335.89 Diện tích cốt thép : 80.78(cm2) Chọn thép 18a=130, fa= 78.9 cm2 9.9.5 Tính toán móng cọc chịu tác dụng lực ngang và moment theo [7] Ntt=1198.5(T) Ntc=998.75(T) 22.55(T) 39.1034(T) Lực ngang Hx, Hy tác dụng lên đầu cọc ở đáy đài: Hy (T) Hx (T) TT 6.517 - 4.5 TC 5.43 - 3.758 9.9.5.1. Tính toán cọc chịu tải trọng ngang theo biến dạng theo điều kiện: trong đó: . - chuyển vị ngang (m) và góc xoay (radian) của đầu cọc, xác định theo tính toán. - giá trị giới hạn cho phép của chuyển vị ngang và góc xoay của đầu cọc, được qui định trong nhiệm vụ thiết kế nhà và công trình. Chuyển vị ngang (m) và góc xoay (radian) của đầu cọc, được xác định theo công thức: ; ; với: ; ; ; ; ; trong đó: . Eb - môđun đàn hồi của bêtông (M.300) Eb = 290´104 T/m2; . bc - chiều rộng qui ước của cọc, d = 0.8m lấy bc = d + 1m = 1.8m; . I - mômen quán tính tiết diện ngang của cọc m4; . K - hệ số tỉ lệ, phụ thuộc vào loại đất xung quanh cọc và đặc trưng của nó được xác định theo Bảng G.1 - TCXD 205 : 1998. Khi tính toán cọc chịu tải trọng ngang, thực chất cọc chỉ làm việc với một đoạn cọc có chiều dài tính từ đáy của đài cọc gọi là chiều sâu ảnh hưởng của nền đất khi cọc chịu lực ngang. Chiều sâu ảnh hưởng được xác định theo công thức thực nghiệm: m. Do đoạn cọc có chiều sâu ảnh hưởng đi qua 2 lớp đất (lớp 3 và lớp 4) nên hệ số tỷ lệ K sẽ được xác định như sau: T/m4 . abd - hệ số biến dạng (1/m) . A0, B0, C0 - các hệ số không thứ nguyên lấy theo Bảng G.2 - TCXD 205 : 1998 phụ thuộc váo chiều sâu tính đổi của phần cọc trong đất m; à A0 = 2.441, B0 = 1.621, C0 = 1.751; . dHH - chuyển vị ngang của tiết diện bởi lực H0 = QCtt = 1 m/T; . dMM - góc xoay của tiết diện bởi mômen M0 = MCtt = 1 1/(Tm); . dMM - chuyển vị ngang và góc xoay của tiết diện bởi mômen M0 = MCtt = 1 và lực H0 = QCtt = 1: 1/T; . - chuyển vị ngang của tiết diện ngang cọc tại cao trình đáy đài (đài thấp); . - góc xoay của tiết diện ngang cọc tại cao trình đáy đài (đài thấp); . H0 - giá trị tính toán của lực cắt tại đầu cọc, lấy H0 = H = QCtt; . M0 - giá trị tính toán của mômen tại đầu cọc; M0 = Mng + QCtt´l0 - chiều dài đoạn cọc (m) từ đáy đài đến mặt đất, cọc đài thấp . Theo sơ đồ bố trí cọc trong đài, theo mỗi phương của đài đều có số lượng hàng cọc là 2 hàng và chiều cao của đài cọc là hđ = 2.5m. Do đó có thể xem cọc được ngàm cứng vào đài cọc và loại trừ khả năng xoay của đầu cọc () Tính mômen ngàm Mng tác dụng tại vị trí cọc và đài. Tm; 9.9.5.2 . Chuyển vị ngang của tiết diện cọc m mm < 10 mm (thoả!); à vậy cọc thoả mãn điều kiện chuyển vị ngang. 9.9.5.3. Kiểm tra lại chuyển vị xoay của đầu cọc Với : (rad); à giá trị chuyển vị xoay của đầu cọc gần bằng 0, nên việc tính toán đã làm là đúng. 9.9.6. Xác định áp lực tính toán, mômen uốn, lực cắt và lực dọc trong tiết diện cọc Mômen uốn Mz (T.m), lực cắt Qz (T) và lực dọc Nz (T) trong tiết diện cọc được tính toán theo các công thức sau: ; ; A3, B3, C3 và D3 A4, B4, C4 và D4 Các hệ số lấy theo Bảng G.3 - TCXD 205 : 1998 Nz = N; trong đó: . ze – chiều sâu tính đổi: (m); . z – chiều sâu thực tế vị trí tiết diện cọc trong đất tính từ đáy đài cọc đối với cọc đài thấp (m); Các giá trị Mz, Qz được tính trong bảng sau: Z (m) Ze (m) A3 C3 D3 A4 C4 D4 M (T.m) Q (T) 0.00 0.0 0.000 1.000 0.000 0.000 0.000 1.000 -0.2451 0.112 0.24 0.1 0.000 1.000 0.100 -0.005 0.000 1.000 -0.2186 0.111 0.47 0.2 -0.001 1.000 0.200 -0.020 0.000 1.000 -0.1924 0.110 0.71 0.3 -0.005 1.000 0.300 -0.045 -0.001 1.000 -0.1669 0.107 0.95 0.4 -0.011 1.000 0.400 -0.080 -0.003 1.000 -0.1419 0.104 1.18 0.5 -0.021 0.999 0.500 -0.125 -0.008 0.999 -0.1177 0.100 1.42 0.6 -0.036 0.998 0.600 -0.180 -0.016 0.997 -0.0947 0.094 1.65 0.7 -0.057 0.996 0.699 -0.245 -0.030 0.994 -0.0732 0.089 1.89 0.8 -0.085 0.992 0.799 -0.320 -0.051 0.989 -0.0528 0.082 2.13 0.9 -0.121 0.985 0.897 -0.404 -0.082 0.980 -0.0341 0.076 2.36 1.0 -0.167 0.975 0.994 -0.499 -0.125 0.967 -0.0174 0.069 2.60 1.1 -0.222 0.960 1.090 -0.603 -0.183 0.946 -0.002 0.061 2.84 1.2 -0.287 0.938 1.183 -0.716 -0.259 0.917 0.01185 0.054 3.07 1.3 -0.365 0.907 1.273 -0.838 -0.356 0.876 0.02386 0.047 3.31 1.4 -0.455 0.866 1.358 -0.967 -0.479 0.821 0.034 0.040 3.55 1.5 -0.559 0.811 1.437 -1.105 -0.630 0.747 0.04251 0.033 3.78 1.6 -0.676 0.739 1.507 -1.248 -0.815 0.652 0.04956 0.026 4.02 1.7 -0.808 0.646 1.566 -1.396 -1.036 0.529 0.05511 0.020 4.25 1.8 -0.956 0.530 1.612 -1.547 -1.299 0.374 0.05887 0.014 4.49 1.9 -1.118 0.385 1.640 -1.699 -1.608 0.181 0.0615 0.008 4.73 2.0 -1.295 0.207 1.646 -1.848 -1.966 -0.057 0.06265 0.003 5.20 2.2 -1.693 -0.271 1.575 -2.125 -2.849 -0.692 0.06192 -0.006 5.67 2.4 -2.141 -0.941 1.352 -2.339 -3.973 -1.592 0.05556 -0.013 6.15 2.6 -2.621 -1.877 0.917 -2.437 -5.355 -2.821 0.0503 -0.017 6.62 2.8 -3.103 -3.108 0.197 -2.346 -6.990 -4.445 0.04139 -0.020 7.09 3.0 -3.541 -4.688 -0.891 -1.969 -8.840 -6.520 0.03155 -0.021 8.27 3.5 -3.919 -10.340 -5.854 1.074 -13.692 -13.826 0.00876 -0.016 9.46 4.0 -1.614 -17.919 -15.076 9.244 -15.611 -23.140 -0.0013 0.001 * SO SÁNH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN MÓNG Các ưu khuyết điểm của hai loại phương án móng : * Móng cọc ép : Ưu điểm : giá thành rẻ so với các loại cọc khác (cùng điều kiện thi công giá thành móng cọc ép rẻ 2-2.5 lần giá thành cọc khoan nhồi), thi công nhanh chóng, dễ dàng kiểm tra chất lượng cọc do sản xuất cọc từ nhà máy (cọc được đúc sẵn) , phương pháp thi công tương đối dễ dàng, không gây ảnh hưởng chấn động xung quanh khi tiến hành xây chen ở các đô thị lớn ; công tác thí nghiệm nén tĩnh cọc ngoài hiện trường đơn giản . Tận dụng ma sát xung quanh cọc và sức kháng của đất dưới mũi cọc . Khuyết điểm : sức chịu tải không lớn lắm ( 50 ¸350 T ) do tiết diện và chiều dài cọc bị hạn chế ( hạ đến độ sâu tối đa 50m ) . Lượng cốt thép bố trí trong cọc tương đối lớn . Thi công gặp khó khăn khi đi qua các tầng laterit , lớp cát lớn , thời gian ép lâu . * Móng cọc khoan nhồi : Ưu điểm : sức chịu tải của cọc khoan nhồi rất lớn ( lên đến 1000 T ) so với cọc ép , có thể mở rộng đường kính cọc 60cm ®250cm , và hạ cọc đến độ sâu 100m . Khi thi công không gây ảnh hưởng chấn động đối với công trình xung quanh . Cọc khoan nhồi có chiều dài > 20m lượng cốt thép sẽ giảm đi đáng kể so với cọc ép . Có khả năng thi công qua các lớp đất cứng , địa chất phức tạp mà các loại cọc khác không thi công được . Khuyết điểm : giá thành cọc khoan nhồi cao so với cọc ép , ma sát xung quanh cọc sẽ giảm đi rất đáng kể so với cọc ép do công nghệ khoan tạo lỗ. Biện pháp kiểm tra chất lượng thi công cọc nhồi thường phức tạp và tốn kém , thí nghiệm nén tĩnh cọc khoan nhồi rất phức tạp . Công nghệ thi công cọc khoan nhồi đòi hỏi trình độ kỹ thuật cao . * Tóm lại : ta chọn phương án MÓNG ÉP làm giải pháp nền móng cho công trình vì đây là phương án kinh tế hơn .