Đồ án ốt nghiệp kĩ sư xây dựng khoá 2004 - Đề tài: Thiết kế cao ốc văn phòng tân viễn đông

nén nở hông (nén đơn) xác định sức chịu tải nén đơn QU = kG/cm2 - Ngoài các chỉ tiêu làm thí nghiệm trên, các chỉ tiêu khác như: Dung trọng khô, dung trọng đẩy nổi, độ bảo hòa nước, độ rỗng, chỉ số dẻo, chỉ số độ sệt, hệ số rỗng, Module biến dạng, hệ số thấm dùng các công thức theo tiêu chuẩn xây dựng hiện hành để tính toán. 3. BẢNG TỔNG HỢP CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ TỪ KẾT QUẢ XỬ LÝ THỐNG KÊ : Lớp đất Hệ số rỗng tự nhiên Độ sệt Mô đun biến dạng Tỷ trọng Độ ẩm Dung trọng (g/cm2 ) Lực dính (kG/cm2) Góc ma sát (°) e0 B E(kG/cm2) D W(%) γ ttIIđn γ ttII C j ttII 2 0.916 0.81 22.203 2.677 29.6 0.875 1.807 0.086 9°48´ 3a 3b 0.754 0.715 0.50 0.39 30.327 32.326 2.680 2.683 24 23.3 0.963 0.974 1.905 1.921 0.137 0.147 13°45´ 14°31´ 4 0.758 0.58 28.730 2.676 24.4 0.949 1.889 0.103 12°36´ 5 0.824 - 26.673 26.8 0.906 1.845 0.041 26°12´ 6a 6b 0.751 0.885 0.09 0.39 39.693 31.837 2.688 2.679 26.7 32.2 0.955 0.886 1.928 1.847 0.349 0.123 12°30´ 7°29´ 7a 7b 0.795 0.687 - - 40.543 45.050 2.667 2.663 25.7 21.9 0.923 0.970 1.865 1.912 0.023 0.025 26°53´ 29°23´ 8 0.764 0.1 38.710 2.688 27.2 0.942 1.923 0.336 15° Với các tính chất cơ lý như trên, ta có thể đưa ra 2 phương án móng thiết kế cho công trình là: Móng cọc ép BTCT. Móng cọc khoan nhồi. —&– CHƯƠNG II: THIẾT KẾ CÁC PHƯƠNG ÁN MÓNG ----šœ---- PHƯƠNG ÁN I: MÓNG CỌC ÉP BTCT ----šœ---- Tính 2 móng trong khung trục C: móng C2và móng C4 A. TÍNH MÓNG C2: Tải trọng tác dụng xuống móng: Tải trọng mà ta giải khung được là tải trọng tính toán, muốn có tải trọng tiêu chuẩn thì phải chia cho hệ số vượt tải trung bình là 1,15. Móng Trục Nội lực Tính toán Tiêu chuẩn C2 Qmax (T) 15,62 13,58 Nmax (T) 475,96 413,87 M max (T.m) 24,98 21,72 XÁC ĐỊNH CHIỀU SÂU ĐẶT ĐÀI CỌC: Chọn mặt đất tính toán tại mặt đất tự nhiên, vì lớp đất đắp 1,5 m < 3 m. 1.Chọn chiều sâu đặt đài cọc: - Đặt đài cọc trong lớp đất thứ 3 có độ sâu 1,5m tính từ mặt đất tự nhiên và có độ sâu 1m tính từ mặt tầng hầm. - Chọn chiều cao đài cọc sơ bộ là 1 m. - Đài cọc được sử dụng bằng bêtông mác 300 , cốt thép AII. 2. Chọn tiết diên cọc, chiều dài cọc: - Chọn tiết diện cọc 300 x 300. - Mũi cọc cắm vào lớp đất 7b là lớp cát mịn, trạng thái chặt vừa. Chọn chiều dài mỗi cọc là 8 m, nối 2 cọc với nhau có tổng chiều dài là 16 m kể cả đoạn cọc ngàm vào đài là 0,15 m và đoạn đập đầu cọc là 0,35 m. II. XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC ÉP BÊ TÔNG CỐT THÉP: 1.Sức chịu tải của cọc ép theo điều kiện vật liệu: QVL = .(Rb.Fb + Ra.Fa) Trong đo:ù Qvl : Sức chịu tải của cọc theo vật liệu. = 1 hệ số uốn dọc. Rb =130 kG/cm 2; Fb = 30.30 = 900 cm2; Cốt thép AII; Ra = 2800 kG/cm2 Chọn 4Ỉ16 có Fa = 8,04 cm2 Qvl = 1.(130.900 + 2800. 8,04) = 139512 kG = 139,512 (T) 2. Sức chịu tải của cọc theo điều kiện đất nền: - Xác định sức chịu tải của cọc theo TCXD 205 - 1998: Qtc =m(mR.qp.Ap + u.åmfi.fsi.li) qp: cường độ tính toán chịu tải của đất ở mũi cọc. fsi: cường độ tính toán của lớp thứ i theo mặt xung quanh cọc. m: là hệ số làm việc của cọc trong đất lấy m =1. mR, mfi : các hệ số làm việc của đất lần lượt ở mũi cọc và mặt bên của cọc có kể đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến sức chống tính toán của đất. li: chiều dài của lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc. Ap , u: tiết diện và chu vi cọc. - Tra bảng A.3, trang 69, tài liệu [7] ta có: mR = 1.1. mfi = 0.9 ( Đối với lớp đất thứ 3, thứ 4 ). mfi = 1 (Đối với lớp đất thứ 5, thứ 7 ). mfi = 0.982 ( Đối với lớp đất thứ 6a ). mfi = 922 ( Đối với lớp đất thứ 6b ). u = 0,3.4 = 1,2 m. Ap = 0,30.0,30 = 0,09 m2 - Với độ sâu cọc cắm vào lớp đất thứ 7b là lớp cát mịn, trạng thái chặt vừa. H = 17 m. - Tra bảng A.1, trang 68, tài liệu [7] và nội suy ta có qp = 302 T/m2. - Để tính fsi ta chia đất thành từng lớp với chiều dày li £ 2 m như hình vẽ. fsi tra bảng A.2, trang 68, tài liệu [7]. Lớp Zi ( m ) IL fi ( T/m2 ) li ( m ) 3 2,15 0,5 1,75 1,1 4 3,7 0,58 1,67 2 4 4,95 0,58 1,83 0,5 5 6,2 - 4,25 2 5 7,6 - 4,33 0,8 6a 9 0,09 6,35 2 6a 10,5 0,09 6,56 1 6b 11,8 0,39 3,675 1,6 7a 13,6 - 4,96 2 7a 14,95 - 5,095 0,7 7b 16,15 - 5,115 1.7 Qtc = 1.[(1,1.302.0,09) + 1,2[0,9.(1,1.1,75 + 2.1,67 + 0,5.1,83) + 1.(2.4,25 + 0,8.4,33) + 0,982.(2.6,35 + 1.6,56) + (0,922.1,6.3,675 166,4244) + 1.(2.4,96 + 0,7.5,095 + 1,7.5.11,5)]] = 106,478 T = = 76,249 T Hình: Chia Đất Thành Từng Lớp Với hi £ 2 m Để Tính Sức Chịu Tải Của Cọc III. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC MẶT BẰNG ĐÀI CỌC: Xác định sơ bộ kích thước đài cọc: - Khoảng cách giữa các cọc là 4.d = 4.0,3 = 1,2 m. - Ứng suất trung bình dưới đế đài: stb = = = 52,951 T/m2 - Dung trọng trung bình của đài và đất trên đài: gtb = 2 T/m3 - Diện tích bệ cọc được xác định sơ bộ như sau: = = 9,35 m2 - Trọng lượng bệ và lớp đất phủ trên bệ được xác định sơ bộ như sau: T - Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài sơ bộ: T 2. Xác định số lượng cọc: - Số lượng cọc sơ bộ : n = = (cọc) : hệ số kể đến ảnh hưởng của momen - Chọn số lượng cọc trong đài là n = 10 cọc. - Bố trí cọc như hình vẽ sau: MẶT BẰNG BỐ TRÍ CỌC - Từ việc bố trí cọc ta xác định được diện tích đế đài thực tế là: m2 - Trọng lượng bệ và lớp đất phủ trên bệ được xác định theo thực tế là: T - Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài: T Trọng lượng cọc T < T - Momen tại đáy bệ: T.m - Lực truyền xuống các cọc dãy biên : T T - Trọng lượng cọc tính toán: T T < T Như vậy đã thỏa mãn điều kiện lực lớn nhất truyền xuống cọc dãy biên và T > 0, nên không phải kiểm tra theo điều kiện chống nhổ. IV. TÍNH LÚN CHO MÓNG CỌC: 1.Kích thước của khối móng qui ước: - Độ lún của nền móng cọc được tính theo độ lún của khối móng quy ước, trong đó: Góc ma sát trong trung bình: jtb = Trong đó: hi : chiều dày lớp đất thứ i mà cọc đi qua jIIi : góc ma sát trong của lớp đất thứ i =18,9270 ; tg= tg4,3720 = 0.0828 -Chiều dài của đáy khối móng quy ước: LM = 3,6 + 2.0,15 + 2 .15,5 . 0,0828 = 6,4668 m -Chiều rộng của đáy móng khối quy ước: BM = 2,4 + 2.0,15 + 2 .15,5 . 0,0828 = 5,2668 m - Diện tích của đáy khối móng quy ước: m2 - Chiều cao của khối móng quy ước: HM = 16,5 m 2.Xác định trọng lượng móng khối quy ước: -Trọng lượng đất trong phạm vi từ đáy đài trở lên: T -Trọng lượng đất từ đáy đài đến hết lớp thứ 3( có trừ đi phần thể tích bị cọc chiếm chỗ): T - Trọng lượng lớp đất thứ 4 (có trừ đi phần thể tích bị cọc chiếm chỗ): T - Trọng lượng lớp đất thứ 5 (có trừ đi phần thể tích bị cọc chiếm chỗ): T - Trọng lượng lớp đất thứ 6a (có trừ đi phần thể tích bị cọc chiếm chỗ): T - Trọng lượng lớp đất thứ 6b (có trừ đi phần thể tích bị cọc chiếm chỗ): T - Trọng lượng lớp đất thứ 7a (có trừ đi phần thể tích bị cọc chiếm chỗ): T - Trọng lượng lớp đất thứ 7b (có trừ đi phần thể tích bị cọc chiếm chỗ): T - Trọng lượng cọc từ đáy đài trở xuống mũi cọc: T Trọng lượng khối móng quy ước: T 3. Nội lực của khối móng quy ước: - Momen tiêu chuẩn ứng với trọng tâm khối móng quy ước: T.m - Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối móng quy ước: T - Độ lệch tâm e: m - Áp lực tiêu chuẩn tại đáy khối móng quy ước: T/m2 T/m2 T/m2 - Cường độ tính toán của đất dưới mũi cọc: Công thức: (1,1.A.Bm.g II + 1,1.B.Hm.g’ II +3.D.C II ) A, B, D : các hệ số tra bảng phụ thuộc j của đất nền dưới mũi cọc. gtb : trọng lượng riêng trung bình của các lớp đất trong móng khối quy ước. g II = 0,97 T/m3 : trọng lượng riêng của lớp đất mũi cọc tựa lên.(kể đến đẩy nổi) g’ II: Dung trọng trung bình của đất từ đáy móng khối quy ước trở lên. (kể đến đẩy nổi) g’ II = = 0,942 T/m3 - Lấy ktc = 1 (hệ số độ tin cậy, tiến hành khoan khảo sát ở hiện trường) m1 = 1,2 ; m2 = 1,3 ( Tra bảng 3-1, trang 27, tài liệu [9] ). (m1; m2: hệ số điều kiện làm việc của đất nền, và dạng kết cấu công trình tác động qua lại với nền đất). Hm = 16,5 m CII = 0,025 kG/cm2 = 0,25 T/m2 - Lớp đất dưới mũi cọc có jtc = 29o23´ ( Tra bảng 3-2, trang 27, tài liệu [9] ). Þ A = 1,125; B = 5,51; D = 7,88 (1,1.1,125.5,2668.0,97 + 1,1.5,51.16,5 .0,942 + 3.7,88.0,25) T/m2 - Nhận xét: T/m2 < T/m2 T/m2 < T/m2 T/m2 < T/m2 Các điều kiện đã thỏa mãn, vậy ta có thể tiến hành tính toán độ lún của nền theo quan niệm nền biến dạng tuyến tính. 4. Tính lún cho nền theo quan niệm nền biến dạng tuyến tính: - Theo quy phạm Việt Nam, độ lún của móng cọc được tính cho lớp đất dưới mũi cọc (tức đáy móng khối quy ước). - Theo TCXD 45-78 giới hạn chịu lún ở độ sâu tại đó có - Độ lún: S = , Si = - Tính lún dưới đáy móng khối quy ước: Lm = 6,4668 m; Bm = 5,2668 m. -Aùp lực bản thân tại mũi cọc: == 1,2.0,875 + 1,5.0,974 + 2,5.0,949 + 2,8.0,906 + 3.0,955 + 1,6 .0,886 + 2,7.0,923 + 1,7.0,97 = 15,844 T/m2 -Aùp lực gây lún ở đáy khối móng quy ước: = 26,78 - 15,844 = 10,936 T/m2 -Tại giữa mỗi lớp đất ta xác định các trị số: = : Aùp lực bản thân. : Aùp lực gây lún. ( -Trị số k0 tra bảng 3.7, trang 33, tài liệu [9] ứng với và tỷ số = = 1,23. (z tính từ đáy móng khối quy ước) -Chia nền đất dưới mũi cọc thành các lớp đất có chiều dày: hi = = = 1,05336 m STT Độ sâu Z(m) 2z/B k0 (T/m2) (T/m2) (T/m2) 0 0 0,00 1 10,936 15,844 10,42 1 1,05336 0,40 0,969 9,914 16,866 9,40 2 2,10672 0,80 0,831 8,892 17,888 8,38 3 3,16008 1,20 0,653 7,871 18,909 6,86 4 4,21344 1,60 0,498 5,849 20,931 5,10 5 5,2668 2,00 0,381 4,535 22,845 Xác định chiều cao vùng nén: HCN Tại điểm 5; z = 5,2668 m có 4,535 T/m2 < 0,2 .= 0,2.22,845 =4,569 T/m2 HCN =5,2668 m kể từ đáy khối móng quy ước trở xuống. Độ lún : m = 7,10 cm < cm Vậy móng thỏa về điều kiện biến dạng. Biểu Đồ Ứng Suất Dưới Mũi Cọc V. TÍNH NỘI LỰC TRONG MÓNG CỌC: 1. Xác định tải đứng: T T T T 2. Xác định tải ngang: T T 3. Tính chuyển vị đầu cọc: - Giả sử đầu cọc được ngàm cứng vào đài do đó đầu cọc chỉ chuyển vị ngang, không có chuyển vị xoay. - Momen quán tính tiết diện ngang của cọc: I = = = m4 - Độ cứng tiết diện ngang của cọc: Eb.I = 265.104.6,75.10-4 = 1788,75 T.m2 Eb: Mô đun đàn hồi của bê tông, Eb = 265.104 (T/m2) - Chiều rộng quy ước bc của cọc: - Theo TCXD 205-1998. d < 0,8m bc = 1,5.d + 0,5 = 0.95 m - Hệ số tỷ lệ k theo công thức: Cz = k.z - Chiều dài ảnh hưởng: lah = 2.(d +1) = 2.(0,3 +1) = 2,6 m - Chiều dài ảnh hưởng nằm trong lớp đất thứ 3 và lớp đất thứ 4 tra bảng nội suy: Ta được ktb = 384 (T/m4) - Hệ số biến dạng: abd = = = 0,7276 m-1 - Chiều sâu tính đổi cọc hạ trong đất: Le = abd.L = 0,7276.16 = 11,642 Le = 11,642 > 4, cọc tựa lên đất A0 = 2,441; B0 = 1,621; C0 = 1,751 dHH, dHM: là các chuyển vị ngang ở cao trình đáy đài, do các ứng lực đơn vị MO, HO =1 đặt tại cao trình đáy đài. dMH, dMM: là các chuyển vị xoay ở cao trình đáy đài, do các ứng lực đơn vị MO, HO =1 đặt tại cao trình đáy đài. = = 0,00354 = = 0.00171 = = 0,00134 -Vì đầu cọc ngàm cứng vào đài dưới tác dụng của lực ngang, trên đầu cọc có xuất hiện momen gọi là momen ngàm. = = - 0 778 T.m == -0,894 T.m - Chuyển vị ngang y0 (m) tại cao trình đáy đài: = == 0.00083 m = 0,083 cm = == 0,00095 m = 0,095 cm Vậy , < [ygh] = 1 cm. Điều kiện chuyển vị đã thỏa. 4. Tính momen uốn Mz theo chiều sâu của cọc: - Momen uốn Mz (Tm) được tính theo công thức: = - Bảng giá trị Mz với Z Ze A3 C3 D3 Mz 0.000 0 0 1 0 -0.894 0.275 0.2 -0.001 1 0.2 -0.702 0.550 0.4 -0.011 1 0.4 -0.519 0.825 0.6 -0.036 0.998 0.6 -0.347 1.100 0.8 -0.085 0.992 0.799 -0.194 1.374 1 -0.167 0.975 0.994 -0.064 1.649 1.2 -0.287 0.938 1.183 0.043 1.924 1.4 -0.455 0.866 1.358 0.125 2.199 1.6 -0.676 0.739 1.507 0.183 2.474 1.8 -0.956 0.53 1.612 0.219 2.749 2 -1.295 0.207 1.646 0.236 3.024 2.2 -1.693 -0.271 1.575 0.237 3.299 2.4 -2.141 -0.949 1.352 0.225 3.573 2.6 -2.621 -1.877 0.917 0.204 3.848 2.8 -3.103 -3.108 0.197 0.177 4.123 3 -3.54 -4.688 -0.891 0.148 4.810 3.5 -3.919 -10.34 -5.854 0.079 5.498 4 -1.614 -17.919 -15.075 0.044 BIỂU ĐỒ MOMEN UỐN Mz THEO CHIỀU SÂU CỌC VI. TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN VÀ CẤU TẠO ĐÀI CỌC: 1. Kiểm tra chọc thủng: - Chọn chiều cao đài là 1 m. - Tiết diện cột 700 x 700 - Vẽ tháp chọc thủng. . Tháp chọc thủng nằm trong trục 2 cọc P3 và P4. Vậy phải kiểm tra điều kiện chọc thủng. T cm kG = 395,25 T Vậy T < T Đài cọc không bị chọc thủng. 2. Tính momen và thép đặt cho đài cọc: - Sử dụng cốt thép AII, Ra = 2800 kG/cm2 P7 = Pmax= 55,49 T P4 = Pmin= 44,34 T P2 = P9 = Ptb= 49,915 T T T T T - Momen tương ứng với mặt ngàm I-I: = 1,45.55,49 + (0,85.53,613).2 + 0,25.51,72 = 184,53 T r: khoảng cách từ tim cọc đến mép cột. FaI = = = 83,136 cm2 Þ Chọn 27 20, với a = 160 mm , Fachon = 86,148 cm2 - Momen tương ứng với mặt ngàm II-II: T.m FaII = = = 62,91 cm2 Þ Chọn 20 20 , với a = 150 mm , Fac = 62,84 cm2 VII. TÍNH TOÁN NỘI LỰC TRONG QÚA TRÌNH VẬN CHUYỂN VÀ CẨU LẮP: 1. Khi vận chuyển: Xem cọc như dầm đơn giản chịu tải phân bố đều. T/m T.m 2. Khi cẩu lắp: T.m Tính Thép cho cọc ép: Từ kết quả tíùnh nội lực cho cọc ép và nội lực của cọc khi vận chuyển và cẩu lắp ta chọn ra nội lực lớn nhất để tính thép cho cọc . Sau đó so sánh với thép cấu tạo để bố trí théep cho cọc Từ kết quả tính toán trên ta lấy momen Mmax = 1,362 T.m tính thép cho cọc. A = = = 0,052 cm2 g = 0,5.(1 +) = 0,5.(1+) = 0,973 Fa = = = 1,923 cm2 < 1 % Chọn 416, Fa = 8,04 cm2; > 1% Vậy chọn thép cho cọc là 416. – & — B. TÍNH MÓNG C4: Tải trọng tác dụng xuống móng: Tải trọng mà ta giải khung được là tải trọng tính toán, muốn có tải trọng tiêu chuẩn thì phải chia cho hệ số vượt tải trung bình là 1,15. Móng Trục Nội lực Tính toán Tiêu chuẩn C4 Qmax (T) 12,90 11,21 Nmax (T) 563,33 489,85 M max (T.m) 31,27 27,19 Do móng trục C4 cùng khung trục với móng trục C2 nên móng C4 thiết kế giống tương tự như móng C2. I. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC MẶT BẰNG ĐÀI CỌC: Xác định sơ bộ kích thước đài cọc: - Khoảng cách giữa các cọc là 4.d = 4.0,3 = 1,2 m. - Ứng suất trung bình dưới đế đài: stb = = = 52,951 T/m2 - Dung trọng trung bình của đài và đất trên đài: gtb = 2 T/m3 - Diện tích bệ cọc được xác định sơ bộ như sau: = = 11,187 m2 - Trọng lượng bệ và lớp đất phủ trên bệ được xác định sơ bộ như sau: T - Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài sơ bộ: T 2. Xác định số lượng cọc: - Số lượng cọc sơ bộ : n = =1,5x (cọc) - Do momen lớn nên chọn số lượng cọc trong đài là n = 12 cọc. - Từ việc bố trí cọc ta xác định được diện tích đế đài thực tế là: m2 - Trọng lượng bệ và lớp đất phủ trên bệ được xác định theo thực tế là: T - Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài: T Trọng lượng cọc T < T - Momen tại đáy bệ: T.m - Lực truyền xuống các cọc dãy biên: T T - Trọng lượng cọc tính toán: T T < T Như vậy đã thỏa mãn điều kiện lực lớn nhất truyền xuống cọc dãy biên và T > 0, nên không phải kiểm tra theo điều kiện chống nhổ. MẶT BẰNG BỐ TRÍ CỌC II . TÍNH LÚN CHO MÓNG CỌC: 1.Kích thước của khối móng qui ước: - Độ lún của nền móng cọc được tính theo độ lún của khối móng quy ước, trong đó. - Góc ma sát trong trung bình : jtb = Trong đó: hi : chiều dày lớp đất thứ i mà cọc đi qua jIIi : góc ma sát trong của lớp đất thứ i =18,9270 ; tg= tg4,3720 = 0,0828 -Chiều dài của đáy khối móng quy ước: LM = 3,6 + 0,3 + 2 .15,5 . 0,0828 = 6,4668 m -Chiều rộng của đáy móng khối quy ước: BM = 2,4 + 0,3 + 2 .15,5 . 0,0828 = 5,2668 m - Diện tích của đáy khối móng quy ước: m2 - Chiều cao của khối móng quy ước: HM = 16,5 m 2.Xác định trọng lượng móng khối quy ước: -Trọng lượng đất trong phạm vi từ đáy đài trở lên: T -Trọng lượng đất từ đáy đài đến hết lớp thứ 3( có trừ đi phần thể tích bị cọc chiếm chỗ): T - Trọng lượng lớp đất thứ 4 (có trừ đi phần thể tích bị cọc chiếm chỗ): T - Trọng lượng lớp đất thứ 5 (có trừ đi phần thể tích bị cọc chiếm chỗ): T - Trọng lượng lớp đất thứ 6a (có trừ đi phần thể tích bị cọc chiếm chỗ): T - Trọng lượng lớp đất thứ 6b (có trừ đi phần thể tích bị cọc chiếm chỗ): T - Trọng lượng lớp đất thứ 7a (có trừ đi phần thể tích bị cọc chiếm chỗ): T - Trọng lượng lớp đất thứ 7b (có trừ đi phần thể tích bị cọc chiếm chỗ): T - Trọng lượng cọc từ đáy đài trở xuống mũi cọc: T Trọng lượng khối móng quy ước: T 3. Nội lực của khối móng quy ước: - Momen tiêu chuẩn ứng với trọng tâm khối móng quy ước: T.m - Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối móng quy ước: T - Độ lệch tâm e: m - Áp lực tiêu chuẩn tại đáy khối móng quy ước: T/m2 T/m2 T/m2 - Cường độ tính toán của đất dưới mũi cọc: Công thức: (1,1.A.Bm.g II + 1,1.B.Hm.g’ II +3.D.C II ) - A, B, D : các hệ số tra bảng phụ thuộc j của đất nền dưới mũi cọc. - gtb : trọng lượng riêng trung bình của các lớp đất trong móng khối quy ước. - g II = 0,97 T/m3 : trọng lượng riêng của lớp đất mũi cọc tựa lên.(kể đến đẩy nổi) - g’ II: Dung trọng trung bình của đất từ đáy móng khối quy ước trở lên. (kể đến đẩy nổi) g’ II = = 0,945 T/m3 - Lấy ktc = 1 (hệ số độ tin cậy, tiến hành khoan khảo sát ở hiện trường) m1 = 1,2 ; m2 = 1,3 ( Tra bảng 3-1, trang 27, tài liệu [9] ). (m1; m2: hệ số điều kiện làm việc của đất nền, và dạng kết cấu công trình tác động qua lại với nền đất). Hm = 16,5 m CII = 0,025 kG/cm2 = 0,25 T/m2 - Lớp đất dưới mũi cọc có jtc = 29o23´ ( Tra bảng 3-2, trang 27, tài liệu [9] ). Þ A = 1,125; B = 5,5; D = 7,88 (1,1.1,125.5,2668.0,97 + 1,1.5,51.16,5.0,915 + 3.7,88.0,25) =166,157T/m2. Nhận xét: T/m2 < T/m2 T/m2 < T/m2 T/m2 < T/m2 4. Tính lún cho nền theo quan niệm nền biến dạng tuyến tính: - Theo quy phạm Việt Nam, độ lún của móng cọc được tính cho lớp đất dưới mũi cọc (tức đáy móng khối quy ước). - Theo TCXD 45-78 giới hạn chịu lún ở độ sâu tại đó có - Độ lún: S = , Si = - Tính lún dưới đáy móng khối quy ước: Lm = 6,4668 m ; Bm = 5,2668 m. -Aùp lực bản thân tại mũi cọc : == 1,2.0,875 + 1,5.0,974 + 2,5.0,949 + 2,8.0,906 + 3.0,955 + 1,6 .0,886 + 2,7.0,923 + 1,7.0,97 = 15,844 T/m2 -Aùp lực gây lún ở đáy khối móng quy ước: = 26,89- 15,844 = 11,046 T/m2 -Tại giữa mỗi lớp đất ta xác định các trị số: = : Aùp lực bản thân; : Aùp lực gây lún. (. -Trị số k0 tra bảng 3.7, trang 33, tài liệu [9] ứng với và tỷ số = = 1,23. -Chia nền đất dưới mũi cọc có chiều dày: hi = = = 1,05336 m STT Độ sâu Z(m) 2z/B k0 (T/m2) (T/m2) (T/m2) 0 0 0,00 1 11,046 15,844 10,535 1 1,05336 0,40 0,969 10,024 16,866 9,531 2 2,10672 0,80 0,831 9,002 17,888 8,491 3 3,16008 1,20 0,653 7,981 18,909 6,97 4 4,21344 1,60 0,498 5,959 20,931 5,01 5 5,26680 2,00 0,380 4,045 22,845 Xác định chiều cao vùng nén: Tại điểm 5; z = 5,26680 m có 4,045 T/m2 < 0,2 .= 0,2.22,845 = 4,569 T/m2 = > HCN = 5,26680 m kể từ đáy khối móng quy ước trở xuống. Độ lún: m = 7,6 cm < cm Vậy móng thỏa về điều kiện biến dạng. Biểu Đồ Ứng Suất Dưới Mũi Cọc III. TÍNH NỘI LỰC TRONG MÓNG CỌC: 1. Xác định tải đứng: T T T T 2. Xác định tải ngang: T T 3. Tính chuyển vị đầu cọc: - Giả sử đầu cọc được ngàm cứng vào đài do đó đầu cọc chỉ chuyển vị ngang, không có chuyển vị xoay. - Momen quán tính tiết diện ngang của cọc : I = = = m4 - Độ cứng tiết diện ngang của cọc: Eb.I = 265.104.6,75.10-4 = 1788,75 T.m2 Eb: Mô đun đàn hồi của bê tông, Eb = 265.104 (T/m2) - Chiều rộng quy ước bc của cọc: - Theo TCXD 205-1998. d < 0.8m bc = 1,5.d + 0,5 = 0.95 m - Hệ số tỷ lệ k theo công thức: Cz = k.z - Chiều dài ảnh hưởng: lah = 2.(d +1) = 2.(0,3 +1) = 2,6 m - Chiều dài ảnh hưởng nằm trong lớp đất thứ 3 và lớp đất thứ 4 tra bảng nội suy: Ta được ktb = 384 (T/m4) - Hệ số biến dạng: abd = = = 0,7276 m-1 - Chiều sâu tính đổi cọc hạ trong đất: Le = abd.L = 0,7276.16 = 11,642 Le = 11,642 > 4, cọc tựa lên đất A0 = 2.441; B0 = 1.621; C0 = 1.751 dHH, dHM: là các chuyển vị ngang ở cao trình đáy đài, do các ứng lực đơn vị MO, HO =1 đặt tại cao trình đáy đài. dMH, dMM: là các chuyển vị xoay ở cao trình đáy đài, do các ứng lực đơn vị MO, HO =1 đặt tại cao trình đáy đài. = = 0,00354 = = 0.00171 = = 0,00134 -Vì đầu cọc ngàm cứng vào đài dưới tác dụng của lực ngang, trên đầu cọc có xuất hiện momen gọi là momen ngàm. = = - 0 7095 T.m == -0,831 T.m - Chuyển vị ngang y0 (m) tại cao trình đáy đài: = == 0.00075 m = 0,075 cm = == 0,00088 m = 0,088 cm Vậy , < [ygh] = 1 cm. Điều kiện chuyển vị đã thỏa. 4. Tính momen uốn Mz theo chiều sâu của cọc: - Momen uốn Mz (Tm) được tính theo công thức: = - Bảng giá trị Mz với Z Ze A3 C3 D3 Mz 0.000 0 0 1 0 -0.831 0.275 0.2 -0.001 1 0.2 -0.653 0.550 0.4 -0.011 1 0.4 -0.482 0.825 0.6 -0.036 0.998 0.6 -0.322 1.100 0.8 -0.085 0.992 0.799 -0.180 1.374 1 -0.167 0.975 0.994 -0.060 1.649 1.2 -0.287 0.938 1.183 0.040 1.924 1.4 -0.455 0.866 1.358 0.117 2.199 1.6 -0.676 0.739 1.507 0.172 2.474 1.8 -0.956 0.53 1.612 0.206 2.749 2 -1.295 0.207 1.646 0.222 3.024 2.2 -1.693 -0.271 1.575 0.225 3.299 2.4 -2.141 -0.949 1.352 0.215 3.573 2.6 -2.621 -1.877 0.917 0.197 3.848 2.8 -3.103 -3.108 0.197 0.174 4.123 3 -3.54 -4.688 -0.891 0.149 4.810 3.5 -3.919 -10.34 -5.854 0.089 5.498 4 -1.614 -17.919 -15.075 0.054 BIỂU ĐỒ MOMEN UỐN Mz THEO CHIỀU SÂU CỌC IV. TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN VÀ CẤU TẠO ĐÀI CỌC: 1. Kiểm tra chọc thủng: - Chọn chiều cao đài là 1 m. - Tiết diện cột 800 x 800 - Vẽ tháp chọc thủng. . Tháp chọc thủng nằm trong trục 2 dãy cọc biên. Vậy phải kiểm tra điều kiện chọc thủng. T cm kG = 420,75 T Vậy T < T Đài cọc không bị chọc thủng. 2. Tính momen và thép đặt cho đài cọc: - Sử dụng cốt thép AII, Ra = 2800 kG/cm2 = 56,04 T = 42,53 T T T - Momen tương ứng với mặt ngàm I-I: = 1,4.(42,53.3) + 0,2.(47,035.3) = 206,847 T r: khoảng cách từ tim cọc đến mép cột. FaI = = = 96,56 cm2 Þ Chọn 30 22, với a = 140 mm , Fac = 114,03 cm2 - Momen tương ứng với mặt ngàm II-II: T.m FaII = = = 73,62 cm2 Þ Chọn 20 22 , với a = 150 mm , Fac = 76,02 cm2 V. TÍNH TOÁN NỘI LỰC TRONG QÚA TRÌNH VẬN CHUYỂN VÀ CẨU LẮP: 1. Khi vận chuyển: Xem cọc như dầm đơn giản chịu tải phân bố đều. T/m T.m 2. Khi cẩu lắp: T.m VI. Tính Thép cho cọc ép: Lấy momen Mmax = 1,362 T.m tính thép cho cọc. A = = = 0,052 cm2 g = 0,5.(1 +) = 0,5.(1+) = 0,973 Fa = = = 1,923 cm2 < 1 % Chọn 416, Fa = 8,04 cm2; > 1% Vậy chọn thép cho cọc là 416. —&– PHƯƠNG ÁN II: MÓNG CỌC KHOAN NHỒI ----šœ---- Tính 2 móng trong khung trục C: móng C2 và móng C4 A. TÍNH MÓNG C2: Tải trọng tác dụng xuống móng: Tải trọng mà ta giải khung được là tải trọng tính toán, muốn có tải trọng tiêu chuẩn thì phải chia cho hệ số vượt tải trung bình là 1,15. Móng Nội lực Tính toán Tiêu chuẩn C2 Qmax (T) 15,62 13,58 Nmax (T) 475,96 413,87 M max (T.m) 24,98 21,72 XÁC ĐỊNH CHIỀU SÂU ĐẶT ĐÀI CỌC: Chọn mặt đất tính toán tại mặt đất tự nhiên, vì lớp đất đắp 1,5 m < 3 m. 1.Chọn chiều sâu đặt đài cọc: - Đặt đài cọc trong lớp đất thứ 3 có độ sâu 3m tính từ cốt ± 0,00. - Chọn chiều cao đài chọn sơ bộ là 1 m. - Đài cọc được sử dụng bằng bêtông mác 300, cốt thép AII. 2. Chọn tiết diên cọc, chiều dài cọc: - Chọn đường kính cọc khoan nhồi D = 0,8 m. - Chọn chiều dài cọc là 26 m kể cả đoạn ngàm vào đài là 0,5 m. II. XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC : 1.Sức chịu tải của cọc ép theo điều kiện vật liệu: QVL = . (m1.m2. Rb.Fb + Ra . Fa) = 1 hệ số uốn dọc của cọc. : hệ số uốn dọc của cọc m1 : là hệ số điều kiện làm việc khi đổ bê tông qua ống chuyển dịch thẳng đứng m1 = 0,85 m2 : là hệ số đổ bê tông trong bentonite, m2 = 0,7 Qvl: Sức chịu tải của cọc theo vật liệu. Rb =130 kG/cm 2; Fb = 5026 cm2; Ra = 2800 kG/cm2, Fa = 21,546 cm2 Qvl = 1.( 0,85.0,7.130.5026 + 2800.21,546) = 449089,9 kG = 449,089 T 2. Sức chịu tải của cọc theo điều kiện đất nền: - Xác định sức chịu tải của cọc theo TCXD 205 -1998 Qtc = m.(mR.qp.Ap + u.åmf.fi.li) qp: cường độ tính toán chịu tải của đất ở mũi cọc. fi: cường độ tính toán của lớp thứ i theo mặt xung quanh cọc. m: là hệ số làm việc của cọc trong đất lấy m =1. mR, mfi : các hệ số làm việc của đất lần lượt ở mũi cọc và mặt bên của cọc có kể đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến sức chống tính toán của đất. li: chiều dài của lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc. Ap , u: diện tích và chu vi cọc. - Tra bảng A.3, trang 69, tài liệu [7] ta có: mR = 1 mf = 0,6 ( hạ cọc bằng cách đổ bê tông có bentonite ). u = p.d = 3,14 . 0,8 = 2,512 m. Ap = = = 0,5024 m2 - Xác định cường độ chịu tải của đất qp (T/m2) theo TCXD 205-1998: qp = 0,75.b.(g’I.dp.A0k+a.gI.L.B0k ) g’ I = 0,97 T/m3( Trị tính toán của trọng lượng thể tích đất ở phía dưới mũi cọc ) g I = = 0,946 T/m3 (Trị tính toán trung bình của trọng lượng thể tích đất ở phía trên mũi cọc) - Với j1 = 290,23´ . Tra bảng A.6, trang 73, tài liệu [7] ta có: a = 0,596; b = 0,268; A0k = 26; B0k = 48,6 qp= 0,75.0,268.(0,97.0,8.26 + 0,596.0,946.27.48,6) = 152,763 T/m2 - Để tính fi ta chia đất thành từng lớp với chiều dày li £ 2 m như hình vẽ. Lớp Zi ( m ) IL fi ( T/m2 ) li ( m ) 3 2.15 0.5 1.75 1.1 4 3.7 0.58 1.67 2 4 4.95 0.58 1.83 0.5 5 6.2 - 4.25 2 5 7.6 - 4.33 0.8 6a 9 0.09 6.35 2 6a 10.5 0.09 6.56 1 6b 11.8 0.39 3.675 1.6 7a 13.6 - 4.96 2 7a 14.95 - 5.095 0.7 7b 16.3 - 5.23 2 7b 18.3 - 5.43 2 7b 20.3 - 5.63 2 7b 22.3 - 5.83 2 7b 24.3 - 6.03 2 7b 26.15 - 6.215 1.7 ∑ fi. li = 123,811 => Qtc = 1.[( 1.152,763. 0,5024) + 2,512.0,6.(123,811)] = 263,356 T Vậy: = = 188,111 T Hình: Chia Đất Thành Từng Lớp Với hi £ 2 m Để Tính Sức Chịu Tải Của Cọc III. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC MẶT BẰNG ĐÀI CỌC: 1. Xác định sơ bộ kích thước đài cọc: - Khoảng cách giữa các cọc là 3.d = 3.0,8 = 2,4 m. - Ứng suất trung bình dưới đế đài: stb = = = 32,658 T/m2 - Dung trọng trung bình của đài và đất trên đài: gtb = 2 T/m3 - Diện tích bệ cọc được xác định sơ bộ như sau: = = 15,59 m2 - Trọng lượng bệ và lớp đất phủ trên bệ được xác định sơ bộ như sau: T - Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài sơ bộ: T 2. Xác định số lượng cọc: - Số lượng cọc sơ bộ : n = = (cọc) - Do ảnh hưởng của momen là lớn nên chọn số lượng cọc trong đài là n = 4 cọc. - Bố trí cọc như hình vẽ sau: MẶT BẰNG BỐ TRÍ CỌC - Từ việc bố trí cọc ta xác định được diện tích đế đài thực tế là: m2 - Trọng lượng bệ và lớp đất phủ trên bệ được xác định theo thực tế là: T - Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài: T Trọng lượng cọc T < T - Momen tại đáy bệ: T.m - Lực truyền xuống các cọc dãy biên: T T - Trọng lượng cọc tính toán: T T < T Như vậy đã thỏa mãn điều kiện lực lớn nhất truyền xuống cọc dãy biên và T > 0, nên không phải kiểm tra theo điều kiện chống nhổ. IV. TÍNH LÚN CHO MÓNG CỌC: 1.Kích thước của khối móng qui ước: - Độ lún của nền móng cọc được tính theo độ lún của khối móng quy ước, trong đó: Góc ma sát trong trung bình: jtb = Trong đó: hi : chiều dày lớp đất thứ i mà cọc đi qua jIIi : góc ma sát trong của lớp đất thứ i = 22,9960 ; tg= tg5,7490 = 0,1006 -Chiều dài của đáy khối móng quy ước: LM = 2,4 + 0,8 + 2 .25,5 . 0,1006 = 8,3306 m -Chiều rộng của đáy móng khối quy ước: BM = 2,4 + 0,8 + 2 .25,5 . 0,1006 = 8,3306 m - Diện tích của đáy khối móng quy ước: m2 - Chiều cao của khối móng quy ước: HM = 26,5 m 2.Xác định trọng lượng móng khối quy ước: -Trọng lượng đất trong phạm vi từ đáy đài trở lên: T -Trọng lượng đất từ đáy đài đến hết lớp thứ 3( có trừ đi phần thể tích bị cọc chiếm chỗ): T - Trọng lượng lớp đất thứ 4 (có trừ đi phần thể tích bị cọc chiếm chỗ): T - Trọng lượng lớp đất thứ 5 (có trừ đi phần thể tích bị cọc chiếm chỗ): T - Trọng lượng lớp đất thứ 6a (có trừ đi phần thể tích bị cọc chiếm chỗ): T - Trọng lượng lớp đất thứ 6b (có trừ đi phần thể tích bị cọc chiếm chỗ): T - Trọng lượng lớp đất thứ 7a (có trừ đi phần thể tích bị cọc chiếm chỗ): T - Trọng lượng lớp đất thứ 7b (có trừ đi phần thể tích bị cọc chiếm chỗ): T - Trọng lượng cọc từ đáy đài trở xuống mũi cọc: T Trọng lượng khối móng quy ước: T 3. Nội lực của khối móng quy ước: - Momen tiêu chuẩn ứng với trọng tâm khối móng quy ước: T.m - Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối móng quy ước: T - Độ lệch tâm e: m - Áp lực tiêu chuẩn tại đáy khối móng quy ước: T/m2 T/m2 T/m2 - Cường độ tính toán của đất dưới mũi cọc: Công thức: (A.Bm.g II + B.Hm.g’ II +3.D.C II ) A, B, D : các hệ số tra bảng phụ thuộc j của đất nền dưới mũi cọc. gtb : trọng lượng riêng trung bình của các lớp đất trong móng khối quy ước. g II = 0,97 T/m3 : trọng lượng riêng của lớp đất mũi cọc tựa lên.(kể đến đẩy nổi) g’ II: Dung trọng trung bình của đất từ đáy móng khối quy ước trở lên. (kể đến đẩy nổi) g’ II = = 0,946 T/m3 - Lấy ktc = 1 (hệ số độ tin cậy, tiến hành khoan khảo sát ở hiện trường) m1 = 1,2 ; m2 = 1,3 ( Tra bảng 3-1, trang 27, tài liệu [9] ). (m1; m2: hệ số điều kiện làm việc của đất nền, và dạng kết cấu công trình tác động qua lại với nền đất). Hm = 27 m CII = 0,025 kG/cm2 = 0,25 T/m2 - Lớp đất dưới mũi cọc có jtc = 29o23´ ( Tra bảng 3-2, trang 27, tài liệu [9] ). Þ A = 1,125; B = 5,5; D = 7,88 (1,125.8,3306.0,97 + 5,51.27.0,946 + 3.7,88.0,25) T/m2 - Nhận xét: T/m2 < T/m2 T/m2 < T/m2 T/m2 < T/m2 Các điều kiện đã thỏa mãn, vậy ta có thể tiến hành tính toán độ lún của nền theo quan niệm nền biến dạng tuyến tính. 4. Tính lún cho nền theo quan niệm nền biến dạng tuyến tính: -Theo quy phạm Việt Nam, độ lún của móng cọc được tính cho lớp đất dưới mũi cọc (tức đáy móng khối quy ước). -Theo TCXD 45-78 giới hạn chịu lún ở độ sâu tại đó có - Độ lún: S = , Si = -Tính lún dưới đáy móng khối quy ước: Lm = 8,3306 m; Bm = 8,3306 m. -Aùp lực bản thân tại mũi cọc: = = 1,2.0,875 + 1,5.0,974 + 2,5.0,949 + 2,8.0,906 + 3.0,955 + 1,6 .0,886 + 2,7.0,923 + 11,7.0,97 = 25,544 T/m2 -Aùp lực gây lún ở đáy khối móng quy ước: = 34,267 - 25,544 = 8,723 T/m2 -Tại giữa mỗi lớp đất ta xác định các trị số: = : Aùp lực bản thân. : Aùp lực gây lún. ( -Trị số k0 tra bảng bảng 3.7, trang 33, tài liệu [9] ứng với và tỷ số = = 1. (z tính từ đáy móng khối quy ước) -Chia nền đất dưới mũi cọc thành các lớp đất có chiều dày: hi = = = 1,66612 m STT Độ sâu Z(m) 2z/B k0 (T/m2) (T/m2) (T/m2) 0 0 0,00 1 8,723 25,544 8,410 1 1,66612 0,40 0,96 8,097 26,127 7,184 2 3,33224 0,8 0,8 6,271 27,996 5,781 3 4,99836 1,2 0,606 5,292 28,975 - Xác định chiều cao vùng nén: HCN Tại điểm 3; z = 4,99836 m có 5,292 T/m2 < 0,2 .= 0,2.28,975 = 5,795 T/m2 HCN = 4,99836 m kể từ đáy khối móng quy ước trở xuống. - Độ lún: cm = 6,3 cm < cm Vậy thỏa về điều kiện biến dạng. Biểu Đồ Ứng Suất Dưới Mũi Cọc V. TÍNH NỘI LỰC TRONG MÓNG CỌC: 1. Xác định tải đứng: T T T T 2. Xác định tải ngang: T T 3. Tính chuyển vị đầu cọc: - Giả sử đầu cọc được ngàm cứng vào đài do đó đầu cọc chỉ chuyển vị ngang, không có chuyển vị xoay. - Momen quán tính tiết diện ngang của cọc: I = = = m4 - Độ cứng tiết diện ngang của cọc: Eb.I = 265.104.0,02 = 53000 T.m2 Eb: Mô đun đàn hồi của bê tông, Eb = 265.104 (T/m2) - Chiều rộng quy ước bc của cọc: - Theo TCXD 205-1998. d ³ 0.8m bc = d + 1 = 0,8 + 1 = 1,8 m - Hệ số tỷ lệ k theo công thức: Cz = k.z - Chiều dài ảnh hưởng: lah = 2.(d +1) = 2.(0,8 +1) = 3,6 m - Chiều dài ảnh hưởng nằm trong lớp đất thứ 3 và lớp đất thứ 4 tra bảng nội suy: Ta được ktb = 369,112 (T/m4) - Hệ số biến dạng: abd = = = 0,4165 m-1 - Chiều sâu tính đổi cọc hạ trong đất: Le = abd.L = 0,4165.25,5 = 10,62 Le = 10,62 > 4, cọc tựa lên đất A0 =2,441; B0 =1,621; C0 = 1,751 (TCVN 205:1998) dHH, dHM: là các chuyển vị ngang ở cao trình đáy đài, do các ứng lực đơn vị M0 ,H0 =1 đặt tại cao trình đáy đài. dMH, dMM: là các chuyển vị xoay ở cao trình đáy đài, do các ứng lực đơn vị M0 ,H0 =1 đặt tại cao trình đáy đài. = = 0,000637 = = 0.00176 = = 0,000079 -Vì đầu cọc ngàm cứng vào đài dưới tác dụng của lực ngang, trên đầu cọc có xuất hiện momen gọi là momen ngàm. = = -5,429 T.m == -6,242 T.m - Chuyển vị ngang y0 (m) tại cao trình đáy đài: = == 0.00059 m = 0,059 cm = == 0,00068 m = 0,068 cm Vậy , < [ygh] = 1 cm. Điều kiện chuyển vị đã thỏa. 4. Tính momen uốn Mz theo chiều sâu của cọc: - Momen uốn Mz (Tm) được tính theo công thức: = - Bảng giá trị Mz với Z Ze A3 C3 D3 Mz 0.000 0 0 1 0 -3.900 0.480 0.2 -0.001 1 0.2 -3.062 0.960 0.4 -0.011 1 0.4 -2.260 1.441 0.6 -0.036 0.998 0.6 -1.510 1.921 0.8 -0.085 0.992 0.799 -0.843 2.401 1 -0.167 0.975 0.994 -0.280 2.881 1.2 -0.287 0.938 1.183 0.185 3.361 1.4 -0.455 0.866 1.358 0.538 3.842 1.6 -0.676 0.739 1.507 0.787 4.322 1.8 -0.956 0.53 1.612 0.937 4.802 2 -1.295 0.207 1.646 1.000 5.282 2.2 -1.693 -0.271 1.575 0.992 5.762 2.4 -2.141 -0.949 1.352 0.927 6.242 2.6 -2.621 -1.877 0.917 0.818 6.723 2.8 -3.103 -3.108 0.197 0.684 7.203 3 -3.54 -4.688 -0.891 0.540 8.403 3.5 -3.919 -10.34 -5.854 0.201 9.604 4 -1.614 -17.919 -15.075 0.068 BIỂU ĐỒ MOMEN UỐN Mz THEO CHIỀU SÂU CỌC VI. TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN VÀ CẤU TẠO ĐÀI CỌC: 1. Kiểm tra chọc thủng: - Chọn chiều cao đài 1,2 m. - Tiết diện cột 700 x 700 - Vẽ tháp chọc thủng. . Tháp đâm thủng nằm trùm ra ngoài trục các cọc.Như vậy đài cọc không bị chọc thủng. 2. Tính momen và thép đặt cho đài cọc: - Sử dụng cốt thép AII, Ra = 2800 kG/cm2 P2 = P3 = Pmax= 136,132 T P1 = P4 = Pmin= 118,932 T - Momen tương ứng với mặt ngàm I-I: T.m r: khoảng cách từ tim cọc đến mép cột. FaI = = = 108,041 cm2 Þ Chọn 2722, với a = 150 mm, Fac = 102,627cm2 - Momen tương ứng với mặt ngàm II-II: T.m FaII = = = 107,169 cm2 Þ Chọn 2722, với a = 150 mm , Fac = 102,627 cm2 VII. Tính thép cho cọc : m2 = 20 cm2 Chọn thép 1414 với a = 170 mm, cm2 > cm2 —&– B. TÍNH MÓNG TRỤC C4: Tải trọng tác dụng xuống móng: Tải trọng mà ta giải khung được là tải trọng tính toán, muốn có tải trọng tiêu chuẩn thì phải chia cho hệ số vượt tải là 1.15. Móng Trục Nội lực Tính toán Tiêu chuẩn C4 Qmax (T) 12,90 11,21 Nmax (T) 563,33 489,85 M max (T.m) 31,27 27,19 Do móng trục C4 cùng khung trục với móng trục C2 nên móng C4 thiết kế giống tương tự như móng C2. I. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC MẶT BẰNG ĐÀI CỌC: 1. Xác định sơ bộ kích thước đài cọc: - Khoảng cách giữa các cọc là 3.d = 3.0,8 = 2,4 m. - Ứng suất trung bình dưới đế đài: stb = = = 32,658 T/m2 - Dung trọng trung bình của đài và đất trên đài: gtb = 2 T/m3 - Diện tích bệ cọc được xác định sơ bộ như sau: = = 18,643 m2 - Trọng lượng bệ và lớp đất phủ trên bệ được xác định sơ bộ như sau: T - Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài sơ bộ: T 2. Xác định số lượng cọc: - Số lượng cọc sơ bộ : n = = (cọc) - Do ảnh hưởng của momen là lớn nên chọn số lượng cọc trong đài là n = 5 cọc. - Từ việc bố trí cọc ta xác định được diện tích đế đài thực tế là: m2 - Trọng lượng bệ và lớp đất phủ trên bệ được xác định theo thực tế là: T - Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài: T Trọng lượng cọc T < T - Momen tại đáy bệ: T.m - Lực truyền xuống các cọc dãy biên: T T - Trọng lượng cọc tính toán : T T < T Như vậy đã thỏa mãn điều kiện lực lớn nhất truyền xuống cọc dãy biên và T > 0, nên không phải kiểm tra theo điều kiện chống nhổ. MẶT BẰNG BỐ TRÍ CỌC II. TÍNH LÚN CHO MÓNG CỌC: 1.Kích thước của khối móng qui ước: - Độ lún của nền móng cọc được tính theo độ lún của khối móng quy ước, trong đó: Góc ma sát trong trung bình: jtb = Trong đó: hi : chiều dày lớp đất thứ i mà cọc đi qua jIIi : góc ma sát trong của lớp đất thứ i = 22,9960 ; tg= tg5,7490 = 0,1006 -Chiều dài của đáy khối móng quy ước: LM = 4,4 + 0,8 + 2 .25,5 . 0,1006 = 10,3306 m -Chiều rộng của đáy móng khối quy ước: BM = 2,4 + 0,8 + 2 .25,5 . 0,1006 = 8,3306 m - Diện tích của đáy khối móng quy ước: m2 - Chiều cao của khối móng quy ước: HM = 26,5m 2.Xác định trọng lượng móng khối quy ước: -Trọng lượng đất trong phạm vi từ đáy đài trở lên: T -Trọng lượng đất từ đáy đài đến hết lớp thứ 3( có trừ đi phần thể tích bị cọc chiếm chỗ): T - Trọng lượng lớp đất thứ 4 (có trừ đi phần thể tích bị cọc chiếm chỗ): T - Trọng lượng lớp đất thứ 5 (có trừ đi phần thể tích bị cọc chiếm chỗ): T - Trọng lượng lớp đất thứ 6a (có trừ đi phần thể tích bị cọc chiếm chỗ): T - Trọng lượng lớp đất thứ 6b (có trừ đi phần thể tích bị cọc chiếm chỗ): T - Trọng lượng lớp đất thứ 7a (có trừ đi phần thể tích bị cọc chiếm chỗ): T - Trọng lượng lớp đất thứ 7b (có trừ đi phần thể tích bị cọc chiếm chỗ): T - Trọng lượng cọc từ đáy đài trở xuống mũi cọc: T Trọng lượng khối móng quy ước: T 3. Nội lực của khối móng quy ước: - Momen tiêu chuẩn ứng với trọng tâm khối móng quy ước : T.m - Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối móng quy ước: T - Độ lệch tâm e: m - Áp lực tiêu chuẩn tại đáy khối móng quy ước: T/m2 T/m2 T/m2 - Cường độ tính toán của đất dưới mũi cọc: Công thức: (A.Bm.g II + B.Hm.g’ II +3.D.C II ) A, B, D : các hệ số tra bảng phụ thuộc j của đất nền dưới mũi cọc. gtb : trọng lượng riêng trung bình của các lớp đất trong móng khối quy ước. g II = 0,97 T/m3: trọng lượng riêng của lớp đất mũi cọc tựa lên. (kể đến đẩy nổi) g’ II: Dung trọng trung bình của đất từ đáy móng khối quy ước trở lên. (kể đến đẩy nổi) g’ II = = 0,946 T/m3 - Lấy ktc = 1 (hệ số độ tin cậy, tiến hành khoan khảo sát ở hiện trường) m1 = 1,2 ; m2 = 1,3 ( Tra bảng 3-1, trang 27, tài liệu [9] ). (m1; m2: hệ số điều kiện làm việc của đất nền, và dạng kết cấu công trình tác động qua lại với nền đất). Hm = 26,5 m CII = 0,025 kG/cm2 = 0,25 T/m2 - Lớp đất dưới mũi cọc có jtc = 29o23´ ( Tra bảng 3-2, trang 27, tài liệu [9] ). Þ A = 1,125; B = 5,5; D = 7,88 (1,125.8,3306.0,97 + 5,51.26,5.0,946 + 3.7,88.0,25) = 242,95 T/m2 -Nhận xét: T/m2 < T/m2 T/m2 < T/m2 T/m2 < T/m2 Các điều kiện đã thỏa mãn, vậy ta có thể tiến hành tính toán độ lún của nền theo quan niệm nền biến dạng tuyến tính. 4. Tính lún cho nền theo quan niệm nền biến dạng tuyến tính: -Theo quy phạm Việt Nam, độ lún của móng cọc được tính cho lớp đất dưới mũi cọc (tức đáy móng khối quy ước). -Theo TCXD 45-78 giới hạn chịu lún ở độ sâu tại đó có - Độ lún: S = , Si = -Tính lún dưới đáy móng khối quy ước: Lm = 8,3306 m; Bm = 8,3306 m. -Aùp lực bản thân tại mũi cọc: = = 25,544 T/m2 -Aùp lực gây lún ở đáy khối móng quy ước: = 33,661- 25,544 = 8,117 T/m2 -Tại giữa mỗi lớp đất ta xác định các trị số: = : Aùp lực bản thân. : Aùp lực gây lún. ( -Trị số k0 tra bảng 3.7, trang 33, tài liệu [9] ứng với và tỷ số = = 1,24 - Chia nền đất dưới mũi cọc thành các lớp đất có chiều dày: hi = = = 1,66612 m STT Độ sâu Z(m) 2z/B k0 (T/m2) (T/m2) (T/m2) 0 0 0,00 1 8,117 25,544 7,441 1 1,66612 0,40 0,969 6,766 26,895 6,215 2 3,33224 0,8 0,834 5,665 27,996 5,181 3 4,99836 1,2 0,658 4,697 28,964 - Xác định chiều cao vùng nén: HCN Tại điểm 3; z = 4,99836 m có 4,697 T/m2 < 0,2 .= 0,2.28,964 = 5,7928 T/m2 HCN = 4,99836 m kể từ đáy khối móng quy ước trở xuống. - Độ lún: cm = 5,58 cm < cm Vậy thỏa về điều kiện biến dạng. Biểu Đồ Ứng Suất Dưới Mũi Cọc III. TÍNH NỘI LỰC TRONG MÓNG CỌC: 1. Xác định tải đứng: T T T T 2. Xác định tải ngang: T T 3. Tính chuyển vị đầu cọc: - Giả sử đầu cọc được ngàm cứng vào đài do đó đầu cọc chỉ chuyển vị ngang, không có chuyển vị xoay. - Momen quán tính tiết diện ngang của cọc: I = = = m4 - Độ cứng tiết diện ngang của cọc: Eb.I = 265.104.0,02 = 53000 T.m2 Eb: Mô đun đàn hồi của bê tông, Eb = 265.104 (T/m2) - Chiều rộng quy ước bc của cọc: - Theo TCXD 205-1998. d ³ 0.8m bc = d + 1 = 0,8 + 1 = 1,8 m - Hệ số tỷ lệ k theo công thức: Cz = k.z - Chiều dài ảnh hưởng: lah = 2.(d +1) = 2.(0,8 +1) = 3,6 m - Chiều dài ảnh hưởng nằm trong lớp đất thứ 3 và lớp đất thứ 4 tra bảng nội suy: Ta được ktb = 369,112 (T/m4) - Hệ số biến dạng: abd = = = 0,4165 m-1 - Chiều sâu tính đổi cọc hạ trong đất: Le = abd.L = 0,4165.25,5 = 10,62 Le = 10,62 > 4, cọc tựa lên đất A0 =2.441; B0 =1.621; C0 = 1.751 (TCVN 205:1998) dHH, dHM: là các chuyển vị ngang ở cao trình đáy đài, do các ứng lực đơn vị MO, HO =1 đặt tại cao trình đáy đài. dMH, dMM: là các chuyển vị xoay ở cao trình đáy đài, do các ứng lực đơn vị MO, HO =1 đặt tại cao trình đáy đài. = = 0,000637 = = 0.00176 = = 0,000079 -Vì đầu cọc ngàm cứng vào đài dưới tác dụng của lực ngang, trên đầu cọc có xuất hiện momen gọi là momen ngàm. = = - 4,308 T.m = = - 4,977 T.m - Chuyển vị ngang y0 (m) tại cao trình đáy đài: = == 0,000473m = 0,0473 cm = == 0,000356 m = 0,0547 cm Vậy , < [ygh] = 1 cm. Điều kiện chuyển vị đã thỏa. 4. Tính momen uốn Mz theo chiều sâu của cọc: - Momen uốn Mz (Tm) được tính theo công thức: = - Bảng giá trị Mz với Z Ze A3 C3 D3 Mz 0.000 0 0 1 0 -3.123 0.480 0.2 -0.001 1 0.2 -2.453 0.960 0.4 -0.011 1 0.4 -1.811 1.441 0.6 -0.036 0.998 0.6 -1.211 1.921 0.8 -0.085 0.992 0.799 -0.677 2.401 1 -0.167 0.975 0.994 -0.226 2.881 1.2 -0.287 0.938 1.183 0.147 3.361 1.4 -0.455 0.866 1.358 0.431 3.842 1.6 -0.676 0.739 1.507 0.633 4.322 1.8 -0.956 0.53 1.612 0.756 4.802 2 -1.295 0.207 1.646 0.810 5.282 2.2 -1.693 -0.271 1.575 0.808 5.762 2.4 -2.141 -0.949 1.352 0.762 6.242 2.6 -2.621 -1.877 0.917 0.682 6.723 2.8 -3.103 -3.108 0.197 0.583 7.203 3 -3.54 -4.688 -0.891 0.476 8.403 3.5 -3.919 -10.34 -5.854 0.227 9.604 4 -1.614 -17.919 -15.075 0.128 BIỂU ĐỒ MOMEN UỐN Mz THEO CHIỀU SÂU CỌC IV. TÍNH TOÁN ĐỘ BỀN VÀ CẤU TẠO ĐÀI CỌC: 1. Kiểm tra chọc thủng: - Chọn chiều cao đài 1,2 m - Tiết diện cột 800 x 800 - Vẽ tháp chọc thủng. . Tháp chọc thủng nằm trong trục 2 dãy cọc biên. Vậy phải kiểm tra điều kiện chọc thủng. T cm kG = 582,75 T Vậy T < T Đài cọc không bị chọc thủng. 2. Tính momen và thép đặt cho đài cọc: - Sử dụng cốt thép AII, Ra = 2800 kG/cm2 P1 = P4 = Pmax= 129,889 T P2 = P5 = Pmin= 118,834 T - Momen tương ứng với mặt ngàm I-I: T.m r: khoảng cách từ tim cọc đến mép cột. FaI = = = 161,678 cm2 Þ Chọn 3425, với a = 180 mm, Fac = 166,909 cm2 - Momen tương ứng với mặt ngàm II-II: T.m FaII = = = 75,196 cm2 Þ Chọn 2520, với a = 165 mm , Fac = 78,55 cm2 V. Tính thép cho cọc : m2 = 20 cm2 Chọn 1414 với a = 170 mm, cm2 > cm2 —&– PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN MÓNG: 1.SO SÁNH ƯU, KHUYẾT ĐIỂM CỦA 2 PHƯƠNG ÁN MÓNG: a.CỌC ÉP BTCT: +ƯU ĐIỂM: -Thiết bị ép cọc đơn giản. -Không gây chấn động cho các công trình lân cận và không gây tiếng ồn khi thi công. -Tính kiểm tra cao, chất lượng từng đoạn cọc được thử dưới lực ép. Xác định được giá trị lực ép cuối cùng. - Chất lượng bê tông được đảm bảo do đổ bê tông trên mặt đất. +KHUYẾT ĐIỂM: -Sức chịu tải không lớn do bị hạn chế bởi công suất của thiết bị ép cọc. -Chiều dài và tiết diện cọc bị hạn chế, khi chiều dài cọc lớn thì phải nối thêm nhiều đoạn mất thời gian và thêm kinh phí, khả năng chịu lực giảm. -Khi ép cọc gặp lớp cát chặt hay đất dính ở trạng thái dẻo cứng thì khó ép cọc qua lớp đất đó. b.CỌC KHOAN NHỒI: +ƯU ĐIỂM: -Sức chịu tải lớn do đường kính cọc không giới hạn. -Số lượng cọc cho mỗi móng ít. -Khi thi công không gây chấn động đáng kể đối với các công trình lân cận. -Không gây tiếng ồn đáng kể. +KHUYẾT ĐIỂM: -Thiết bị thi công phức tạp. -Đòi hỏi công nhân kỹ thuật cao, lành nghề. -Khi thi công việc giữ thành hố khoan có thể gặp khó khăn. -Có thể sập vách hố khoan làm cho thân cọc bị khuyết tật lớn. -Khi coc đã thi công xong nếu phát hiện khuyết tật lớn thì việc xử lý sẽ gặp rất nhiều khó khăn và rất tốn kém. -Khi thân cọc qua lớp đất yếu nếu không để ống vách chống lại trong đất thì thân cọc sẽ phình ra, chất lượng cọc giảm. -Khó khăn trong việc đảm bảo chất lượng bê tông cọc nên chất lượng bê tông cọc thường thấp. 2.CĂN CỨ VÀO CHỈ TIÊU VẬT LIỆU: +Căn cứ vào bảng tổng hợp khối lượng vật liệu: a.Cọc ép BTCT: -Móng M1: +Khối lượng bê tông cọc: 14,4 m3 +Khối lượng bê tông đài: 12,6 m3 -Móng M2: +Khối lượng bê tông cọc:17,28 m3 +Khối lượng bê tông đài: 12,6 m3 Tổng khối lượng bê tông:56,88 m3 Tổng khối lượng cốt thép: 4811Tấn b.Cọc khoan nhồi: -Móng M1: +Khối lượng bê tông cọc: 52,25m3 +Khối lượng bê tông đài: 19,2 m3 -Móng M2: +Khối lượng bê tông cọc: 69,39m3 +Khối lượng bê tông đài: 28,8m3 Tổng khối lượng bê tông:169,63 m3 Tổng khối lượng cốt thép: 5368 Tấn Ta nhận thấy: -Khối lượng cốt thép trong cọc khoan nhồi lớn hơn trong cọc ép. -Khối lượng bê tông trong cọc khoan nhồi lớn hơn rất nhiều so với cọc ép. 3.KẾT LUẬN: -Với sự so sánh 2 phương án trên, ta chọn phương án móng cọc ép BTCT cho công trình.