Đồ án Thiết kế Chung cư lô A, khu tái định cư Thành Mỹ Lợi - Tp Hồ Chí Minh

ình dân dụng - công nghiệp của GSTS Nguyễn Văn Quảng, với j = 29.980, ta được: A = 1.15 ; B = 5.58 ; D = 7.94 gII = g2 = 9.93 KN/m3 g’II = g’II = g’II = 7.889 KN/m3 C: lực dính đơn vị của đất. C = 2.6 KN/m2 bm : bề rộng móng khối quy ước. bm = 4.114 m hm : chiều cao móng khối quy ước. hm = 29.5 m => Rtc= = 1639.478 KN/m2 --> 1.2Rtc = 1.2 x 1639.478 = 1967.374 KN/m2 - Độ lệch tâm: e = = = 0.158 m - Ứng suất dưới đáy móng khối quy ước: = = 486.547 KN/m2 = = 331.819 KN/m2 - Xét các điều kiện về ổn định nền dưới mũi cọc: + = 486.547 KN/m2 < 1.2Rtc = 1967.374 KN/m2 + = 331.652 KN/m2 > 0 + = 409.183 KN/m2 < Rtc = 1639.478 KN/m2 --> Thoả điều kiện về ổn định nền dưới mũi cọc, ta tiến hành tính lún cho móng. Tính lún cho nền theo quan niệm nền biến dạng tuyến tính: - Ta dùng tải trọng tiêu chuẩn để tính lún cho móng. - Tính lún cho móng theo phương pháp phân tầng cộng lún. - Chia lớp đất dưới móng khối thành những phân lớp có chiều dày hi = 1 m - Theo TCXD 45-78 giới hạn chịu lún ở độ sâu tại đó có - Độ lún cho phép của móng là 8 cm. [S] = 8 cm. - Ứùng suất gây lún ở đáy móng khối quy ước: . Trong đó: = 409.183 – 8.182 x 29.5 = 167.814 KN/m2 k0: hệ số phụ thuộc vào tỉ số và . Tra bảng 2.7 trang 69 sách Nền và Móng các công trình dân dụng - công nghiệp của GSTS Nguyễn Văn Quảng, với = = 1.22, ta được: Điểm Z(m) am/bm Z/bm ko sglZi KN/m2 sbtZ KN/m2 0 0 1.22 0 1 167.814 232.72 1 1 1.22 0.243 0.979 164.290 242.65 2 2 1.22 0.486 0.935 156.906 252.58 3 3 1.22 0.729 0.847 142.138 262.51 4 4 1.22 0.972 0.742 124.518 272.44 5 5 1.22 1.215 0.632 106.058 282.37 6 6 1.22 1.458 0.537 90.116 292.3 7 7 1.22 1.702 0.445 74.677 302.23 8 8 1.22 1.945 0.356 59.742 312.16 Tại lớp đất thứ 8, ta có: = 0.2 x 312.16 = 62.432 KN/m2 = 59.742 KN/m2 --> : thoả điều kiện ngừng tính lún => Hcn = 8 m - Độ lún của móng: S = = Trong đó: = 0.8 (theo quy phạm,= 0.8 trong mọi trường hợp) E0 :module biến dạng điều chỉnh của lớp đất tại mũi cọc. E0 = 13400 KN/m2. S = = 0.058 m Vậy, độ lún của móng : S = 5.8 cm < Sgh = 8 cm,thỏa Tính toán độ bền và xác định cốt thép đài cọc: Kiểm tra điều kiện chọc thủng: Tháp chọc thủng nằm bao bên ngoài các cọc. --> Đài cọc không bị chọc thủng. Do đó không cần kiểm tra chọc thủng cho móng. Tính cốt thép cho đài cọc: - Sử dụng cốt thép AII, Ra = 2800 daN/cm2 P3 =P6 = Pmax = 585.93 KN P1 =P4 = Pmin = 445.54 KN P2 =P5 = 515.73 KN - Sơ đồ tính thép cho đài cọc : Xem như một consol ngàm tại mép cột như hình vẽ. - Momen tương ứng với mặt ngàm A-A: MA = 0.550 x 585.93 + 0.550 x 585.93 = 644.523 KNm FaI = = = 25.57 cm2 Þ Chọn13 Þ16 a = 110 mm,Fachọn = 26.143 cm2 - Momen tương ứng với mặt ngàm B-B: MB = 0.3 x 445.54 + 0.3 x 515.73 + 0.3 x 585.93 = 464.16 KNm xi: khoảng cách từ tim cọc đến mép cột. FaII = = = 18.42 cm2 Þ Chọn12 Þ14. a= 180 mm,Fachọn = 18.47 cm2 CHƯƠNG 9: MÓNG CỌC KHOAN NHỒI 9.1 Chọn nội lực để tính móng - Nội lực để tính toán móng được lấy từ nội lực chân cột tại vị trí cần thiết kế móng sau đó quy đổi về vị trí trọng tâm móng. - Dựa vào bảng tính ứng suất chọn ra các cặp nội lực dùng để tính móng cho khung trục 5 như sau: Nội lực móng: Từ kết quả nội lực có được ở phần kết cấu, tính khung trục 5 ta có nội lực tại các chân cột như sau: Chân cột trục A B C D E F Loại móng M1 M2 M3 M3 M2 M1 Ntt (KN) 1805.03 2977.16 2873.597 2805.358 2975.51 1790.47 Mtt (KNm) 35.742 79.368 133.617 130.745 84.713 35.579 Qtt (KN) 15.542 30.348 47.638 46.0 28.403 15.427 Vật liệu: - Bêtông mác 300: + Rn = 1.30 KN/cm2 ø + Rk = 0.1 KN/cm2 - Thép AII: Ra= R’a = 28 KN/cm2 9.2 Xác định chiều sâu chôn móng Chọn mặt đất tính toán tại mặt đất tự nhiên, vì lớp đất đắp 0.9 m < 3 m a. Chọn chiều sâu đặt đài cọc: - Đặt đài cọc trên lớp đất thứ 1 có độ sâu 2.5 (m) tính từ mặt đất tự nhiên. - Chiều sâu đặt móng: hmin = 0.7tg(450 - ) H :là tải trọng ngang lớn nhất tác dụng lên móng,H = 47.638 KN B : là cạnh đáy đài theo phương thẳng góc với lực Q (chọn B = 1.5 m) = 5.15 KN/m2 = 4.8 hmin = 0.7xtg(450 - )= 2.25 m Chọn hm = 2.5m - Đài cọc được sử dụng bằng bêtông mác 300 , cốt thép AII - Chọn tiết diện cọc, chiều dài cọc: + Chọn tiết diện cọc tròn có đường kính 0.6m + Mũi cọc cắm vào lớp đất 4 là lớp cát vừa, chặt vừa. Chiều dài cọc là 27.5 m, chiều sâu đặt mũi cọc là -29.5 m so với MĐTN + Đoạn cọc ngàm vào đài là 0.15 m và đoạn đập đầu cọc là 0.35 m b. Chọn chiều cao đài: Chiều cao tối thiểu của đài xác định theo công thức sau: (cm). Trong đó: ac : Cạnh lớn của cột lngàm : Chiều dài cột ngàm vào đài,lngàm = 15 cm = 105 cm. => chọn hd = 1.2 m 9.3 Xác định sức chịu tải của cọc nhồi: a. Sức chịu tải của cọc nhồi theo điều kiện vật liệu: Pvl = j(m1m2Rb Fb + Ra Fa) - Với: Fb = cm2 Cọc dùng bê tông mác 300 có: Rb = =66.67 daN/cm2 > 60 daN/cm2 .Lấy Rb = 6000 KN/m2 Ra = 280000 KN/m2 m1 =0.85- hệ số điều kiện làm việc, đối với cọc được nhồi bê tông qua ống dịch chuyển thẳng đứng m2 =0.7 – hệ số điều kiện làm việc kể đến ảnh hưởng củăphương pháp thi công cọc. j=1- hệ số uốn dọc của cọc. Tính thép cho cọc: - Chọn cốt thép trong cọc là 12ø þ14, có Fa = 18.47 (cm2) - Vậy khả năng chịu lực của cọc theo vật liệu: Pvl = 1´ (0.85´0.7´6000´0.2826+280000´18.47´10-4) =1526.042 KN b. Sức chịu tải của cọc theo điều kiện đất nền: - Xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền (phụ lục A, TCXD 205 – 1998): Qtc = m(mR.qp.Ap + u.åmfi.fsi.li) Trong đó: 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: diện tích và chu vi cọc. - Tra bảng 5.6, trang 272 sách “Nền Và Móng Các Công Trình Dân Dụng Và Công Nghiệp” của tác giả “GSTS. Nguyễn Văn Quảng”.ta có: mfi = 0.6 - Theo sách “Nền Và Móng Các Công Trình Dân Dụng Và Công Nghiệp” của tác giả “GSTS. Nguyễn Văn Quảng” trang 267, ta có: m = 1.0; mR = 1.0 u = = 1.884 (m) Ap = (m2) - Sức kháng mũi của cọc nhồi trong trường hợp cọc không mở rộng đáy và mũi cọc nằm trong lớp cát được tính theo công thức sau: qp = 0.75b(g’IdpA0k + agILB0k) Với: + b, Ako,a,Bko: hệ số không thứ nguyên lấy theo bảng A6, TCXD 205-1998 phụ thuộc vào góc ma sát trong của lớp đất dưới mũi cọc. jI L(m) d(m) A0k B0k L/dp a b 29098’ 27.5 0.6 29.4 54.6 45.8 0.61 0.265 + g’I(T/m3) : giá trị của trọng lượng thể tích đất ở dưới mũi cọc. g’I = 9.93 KN/m3 + gI (T/m3) : giá trị trung bình của trọng lượng thể tích đất từ mũi cọc trở lên. gI = == 7.89 KN/m3 + dp: đường kính cọc nhồi D = 0.6m + L: chiều dài cọc trong đất. L = 27.5 m => qp = 0.75x0.265(9.93x0.6x29.4 + 0.61x7.89x27.5x54.6) = 1471.095 KN - Để tính fsi ta chia đất thành từng lớp với chiều dày li = 2 m như hình vẽ - fsi tra bảng A.2, trang 55 trong TCVN 205-1998. Kết quả tính fsi được thống kê trong bảng sau : Bảng tra cường độ tính toán mặt xung quanh cọc fsi (KN/m²) Lớp đất Phân lớp hi (m) Zi (m) Loại đất fsi (KN/m) 1 1 2.0 3.5 Bùn sét nhão 5 2 2.0 5.5 Bùn sét nhão 6 3 2.0 7.5 Bùn sét nhão 6 4 1.5 9.25 Bùn sét nhão 6 2 5 2.0 11.0 Sét dẻo mềm 14.7 6 2.0 13.0 Sét dẻo mềm 15.1 7 2.0 15.0 Sét dẻo mềm 15.5 8 2.0 17.0 Sét dẻo mềm 15.7 9 0.5 18.25 Sét dẻo mềm 15.83 3 10 2.0 19.5 Á sét 46.62 11 2.0 21.5 Á sét 48.14 12 2.0 23.5 Á sét 49.66 13 2.0 25.5 Á sét 51.18 14 1.5 27.5 Á sét 52.70 4 15 1.5 28.25 Cát trung 91.25 Tổng fili 780.04 Qtc= 1(1 x 1471.095 x 0.2826 + 1.884 x 0.6 x 780.04) = 1297.489 KN = = 926.76 (KN) - Xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền (phụ lục B, TCXD 205 – 1998): Theo Phụ lục B TCXD 205 - 1998 thì sức chịu tải của cọc bao gồm 2 thành phần: ma sát bên và sức chống dưới mũi cọc. Do cọc đi qua nhiều lớp đất nên: Trong đó: Qu : sức chịu tải cực hạn của cọc, T; Qs : sức chịu tải cực hạn do ma sát bên, T; Qp : sức chịu tải cực hạn do mũi cọc, T; fs : ma sát bên đơn vị giữa cọc và đất, T/m2; qp: cường độ chịu tải của đất ở mũi cọc, T/m2; As : diện tích của mặt bên cọc, m2 Ap : diện tích mũi cọc, m2; = 0.2826 m2 fsi : ma sát bên tại lớp đất thứ i, T/m2 li : chiều dày của lớp đất thứ i,m u : chu vi cọc, m. Sức chịu tải cho phép của cọc tính theo công thức sau: FSs : hệ số an toàn dọc thân cọc, ; FSp : hệ số an toàn ở mũi cọc, ; Cường độ chịu tải của đất ở mũi cọc qp tính theo công thức Terzaghi như sau: Trong đó: g : dung trọng của lớp đất tại mũi cọc,g = 9.93 KN/m3 C : Lực dính đơn vị của đất tại mũi cọc,C = 2.6 KN/m2 s’vp : Ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc do trọng lượng bản thân đất, T/m2 dp : Đường kính mũi cọc (dp = 0.6 m) Nc, Nq, Ng : hệ số sức chịu tải phụ thuộc chủ yếu vào góc ma sát trong j của đất và hình dạng mũi cọc, tra trong Bảng 3.5 trang 174 sách “Nền móng - Châu Ngọc Ẩn”. j = 29098’tra bảng ta có : Nc = 37.104 Nq = 22.404 Ng = 19.5 Kết quả tính toán sức chịu tải của cọc theo phụ lục B được trình bày như sau: - Cường độ chịu tải của đất ở mũi cọc. = Sgihi = 5.15 x 7.5 + 8.57 x 8.5 + 9.84 x 9.5 + 9.93 x1.5 = 219.85 KN/m2 => qp = 2.6 x 37.104 + 219.85 x 22.406 + 9.93 x 0.6 x 19.5 = 4150.673 KN/m2 - Ma sát đơn vị fs tính theo công thức sau: Trong đó: ca : lực dính giữa cọc và đất, ca = c (đối với cọc bêtông) s’v : ứng suất theo phương thẳng đứng do tải trọng của cọc. Lớp đất 1: stbv1 = (1 - sinj2)0.5 g1 l1 Lớp đất 2: stbv2 = (1 - sinj2)(0.5 g2 l2 + g1 l1) Lớp đất 3 : stbv3 = (1 - sinj3)(0.5 g3 l3 + g2 l2 + g1 l1) Lớp đất 4 : stbv4 = (1 - sinj4)(0.5 g4 l4 + g3 l3 + g2 l2+ g1 l1) Ks : hệ số áp lực ngang trong đất, . ja : góc ma sát giữa cọc và đất nền, đối với cọc ép (với j là góc ma sát trong của lớp đất đang xét) Lớp đất C (KN/m2) j sinj tgj stbvi (KN/m2) fsi (KN/m2) li (m) fi.li (KN/m) 1 9.3 4.8 0.0837 0.084 17.696 10.662 7.5 79.965 2 14.7 9.11 0.158 0.160 63.190 23.213 8.5 197.311 3 26.8 15.10 0.261 0.270 116.917 50.128 9.5 476.216 4 2.6 28.11 0.471 0.534 112.358 34.340 1.5 51.55 Tổng 805.042 => = 1.884 x 805.042 = 1516.70 (KN/m2) Sức chịu tải cực hạn của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền là : = 0.2826 x 4150.673 + 1516.7 = 2689.68 KN Sức chịu tải cho phép của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền là = 1227.542 KN So sánh các trường hợp sức chịu tải cho phép ta có : Qa = min (Pvl ; QAa ; QBb ) = min [ 1526.042 (KN) ; 926.76 (KN) ; 1227.542 (KN)] Lấy Qa = QAa = 926.76 (KN) 9.4  Tính móng A. THIẾT KẾ MÓNG M1 (TRỤC 5) A. Tính móng M1 (trục 5-A) Tải trọng tính toán móng M1: -Tải trọng tiêu chuẩn của móng M1 này bao gồm: - Tải trọng từ khung truyền xuống: Nkhung = 1805.03 KN - Trọng lượng đà kiềng (khi giải khung ta đã bỏ qua đà kiềng). Chọn tiết diện đà kiềng: 20 x 40 Nđà kiềng = 1.2 x 25 x [0.2 x 0.4 x (2.5 + 4)] = 15.6 KN Tổng tải trọng (tính toán) truyền vào móng M1 là: Ntt = 1805.03 + 15.6 = 1820.63 KN Nội lực tiêu chuẩn = Nội lực tính toán Ntc = = 1583.16 KN Mtc = = 31.08 KNm Qtc = = 15.51 KN 2. Xác định sơ bộ diện tích móng và số lượng cọc : - Ứng suất trung bình dưới đế đài: stb = = = 286.037 (KN/m2) - Dung trọng trung bình của đài và đất trên đài: gtb = 20 (KN/m3) - Diện tích bệ cọc được xác định sơ bộ như sau: = = 7.65 (m2) - Trọng lượng bệ và lớp đất phủ trên bệ được xác định sơ bộ như sau: (KN) - Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài sơ bộ: (KN) - Số lượng cọc sơ bộ : n = = (cọc) : hệ số kể đến ảnh hưởng của moment - Chọn số lượng cọc trong đài là n = 4 (cọc) - Bố trí cọc như hình vẽ sau: MẶT BẰNG BỐ TRÍ CỌC 3. Kiểm tra lực tác dụng lên cọc theo phương đứng: - 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: 1.1x9x20x2.5 = 495 (KN) - Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài: (KN) - Momen tại đáy bệ: 35.742 + 15.542x2.5 = 74.6 (KNm) - Lực truyền xuống các cọc dãy biên: Trong đó: n: Số lượng cọc trong đài : Khoảng cách tính từ trục của hàng cọc chịu nén lớn nhất đến trục đi qua trọng tâm đài, yi - khoảng cách tính từ trục cọc thứ i đến trục đi qua trọng tâm đài Þ P2 = P4 = P1= P3 = Như vậy đã thỏa mãn điều kiện lực lớn nhất truyền xuống cọc dãy biên và (KN) > 0, nên không phải kiểm tra theo điều kiện chống nhổ. 4. Kiểm tra lực tác dụng lên đất nền: a. Xác định kích thước móng khối quy ước: Góc ma sát trong trung bình của móng khối quy ước: jtb = Trong đó: li : chiều dày lớp đất thứ i mà cọc đi qua jIIi : góc ma sát trong của lớp đất thứ i => = 11.080 - Góc mở của móng khối quy ước: --> tg= tg(2.770) = 0.0484 -Chiều dài của đáy khối móng quy ước: am = a + 2hctg- d = 3.0 + 2x27x0.0484 – 0.6 = 5.014 (m) -Chiều rộng của đáy móng khối quy ước: bm = b + 2hctg - d = 3.0 + 2x27x0.0484 – x0.6 = 5.014 (m) - Diện tích của đáy khối móng quy ước: (m2) - Chiều cao của khối móng quy ước: hm = 29.5 (m) b. Xác định trọng lượng móng khối quy ước: + Trọng lượng đất phủ trên đài: (KN) +Trọng lượng toàn bộ cọc trong móng từ đáy đến mũi cọc: (KN) + Trọng lượng đất từ đáy đài đến mũi cọc: Ntc3=(25.14–4x0.2826)x(5.15x7.5+8.57x8.5+9.84x9.5+9.93x1.5) = 5278.39 (KN) Trọng lượng khối móng quy ước: = 1382.7 + 777.15 + 5278.39 = 7438.24 (KN) - Trọng lượng trung bình của các lớp đất kể từ mũi cọc trở lên : = KN/m3 c. Nội lực tiêu chuẩn gây ra tại khối móng quy ước: (KNm) (KN) - Độ lệch tâm e: (m) d. Cường độ tính toán của đất ở đáy khối quy ước: Rtc = Trong đó: m1xm2 = 1.2 ´ 1.3 (m2 nội suy khi = 1.32) Ktc =1 vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp. jII = 29098’ tra bảng 2-1 trang 64 sách “Nền Và Móng Các Công Trình Dân Dụng Và Công Nghiệp” của tác giả “GSTS. Nguyễn Văn Quảng”. Þ( nội suy) gII = gđn = 9.93T/m2 C: lực dính đơn vị của đất. C = 2.6 KN/m2 bm : bề rộng móng khối quy ước. bm = 5.014 m hm : chiều cao móng khối quy ước. hm = 29.5 m g’II = g’II = g’II = 7.889 KN/m3 Rtc== 2147.36 KN/m2 => 1.2Rtc = 1.2 ´ 2147.36 = 2576.832 KN/m2 - Ứng suất dưới đáy khối móng quy ước : == 378.46 (KN/m2) == 338.15 (KN/m2) == 358.31 (KN/m2) - Nhận xét: (KN/m2) < = 2576.832 (KN/m2) (KN/m2) > 0 (KN/m2) < = 2576.832 (KN/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. 5. Tính lún cho nền theo quan niệm nền biến dạng tuyến tính: Để tính lún ta dùng tải tiêu chuẩn để tính toán - Chia đất nền dưới đáy móng khối quy ước thành từng lớp bằng nhau có chiều dày,hi = 1.0 m - Theo TCXD 45-78 giới hạn chịu lún ở độ sâu tại đó có - Ứùng suất gây lún ở đáy khối móng quy ước là : - Ứùng suất do bản thân tại mũi cọc: == 232.72 (KN/m2) - Ứng suất gây lún tại mũi cọc: = 358.31 – 232.72 = 125.6 (KN/m2) - k0: hệ số phụ thuộc vào tỉ số và Tra bảng 2.7 trang 69 sách Nền và Móng các công trình dân dụng - công nghiệp của GSTS Nguyễn Văn Quảng, với = = 1, ta được: -Trị số k0 tra bảng 2.7, trang 69, sách “Nền Và Móng Các Công Trình Dân Dụng Và Công Nghiệp” của tác giả “GSTS. Nguyễn Văn Quảng”. Điểm Z(m) lm/bm Z/bm ko sglZi KN/m2 sbtZ KN/m2 0 0 1 0 1 125.6 232.72 1 1 1 0.20 0.98 123.088 242.65 2 2 1 0.398 0.96 120.576 252.58 3 3 1 0.598 0.881 110.654 262.51 4 4 1 0.798 0.8 100.48 272.44 5 5 1 0.997 0.704 88.422 282.37 6 6 1 1.197 0.607 76.239 292.3 7 7 1 1.396 0.529 66.442 302.23 8 8 1 1.596 0.451 56.645 312.16 Tại lớp đất thứ 8 ta có: = 0.2 x 312.16 = 62.432 (KN/m2) = 56.645 (KN/m2) Nên : thỏa điều kiện ngừng tính lún => Hcn = 8 m BIỂU ĐỒ ỨNG GÂY LÚN - Độ lún của móng: S = = Trong đó: = 0.8 (theo quy phạm,= 0.8 trong mọi trường hợp). E0 :module biến dạng điều chỉnh của lớp đất tại mũi cọc. E0 = 13400 KN/m2 S = = 0.046 m Vậy, độ lún của móng : S = 4.6 cm < Sgh = 8cm,thỏa 6. Kiểm tra cọc khi chịu tác dụng đồng thời của N,Q,M: a. Tính chuyển vị ngang của 1 cọc : - Giả sử đầu cọc được ngàm vào đài, do đó đầu cọc chỉ chuyển vị ngang, không có chuyển vị xoay. - Mômen quán tính tiết diện ngang của cọc : J = = ´ 3.14´ 0.64 = 0.0064m4 - Độ cứng tiết diện ngang của cọc : E.J = 26.5x106´ 0.0064 = 16.96x104 (KNm2) - Chiều rộng quy ước bc : Theo TCXD 205-1998 d < 0.8m Þ bc = 1.5d+0.5 = 1.5x0.6+0.5 = 1.4 m - Chiều dài ảnh hưởng cọc: lah =2(D+1)=2x(0.6+1) = 3.2 m => Cọc nằm trong lớp đất lớp số 3. Tra bảng G1 trong TCVN 2051998,ta có K= 5466.7 KN/m4 (do e = 0.59) - Biểu đồ biểu thị độ ảnh hưởng của các lớp đất trong phạm vi làm việc đến chiều dài của các lớp đất - Hệ số biến dạng (m) - Chiều sâu tính đổi hạ cọc trong đất : Le = abd.L = 0.34 ´ 27 = 9.18 m Le = 9.18 m > 4m, cọc tựa lên đất, tra bảng G2 trong TCVN 205-1998, ta có: Ao = 2.441 Bo = 1.621 Co = 1.751 - Các chuyển vị dHH, dHM, dMH, dMM của cọc ở cao trình đáy đài do các ứng lực đơn vị đặt tại cao trình đáy đài . dHH : chuyển vị ngang của tiết diện (m/KN) bởi Ho = 1 gây ra dHM : chuyển vị ngang của tiết diện (1/KN) bởi Mo = 1 gây ra dMH : góc xoay của tiết diện (1/KN) bởi Ho = 1 gây ra dMM : góc xoay của tiết diện (1/KNm) bởi Mo = 1 gây ra = 3.6x10(m/KN) = 0.83x10-4 (1/KN) = 0.3x10-4 (1/KNm) - Lực cắt của cọc tại cao trình đáy đài: Qtt = 15.542KN (4 cọc) suy ra H0 = = 3.886 KN - Vì đầu cọc bị ngàm cứng vào đài và đầu cọc không bị xoay, trên đầu cọc có xuất hiện momen gọi là momen ngàm. M0 = == - Chuyển vị ngang yo(m) tại cao trình đáy đài: yo = H0xdHH + M0xdHM = 3.886´3.6´10-4 + (-10.75´0.83´10-4) = 5.067´10-4 m - Chuyển vị của cọc ở cao trình đặt lực ngang H0: Do L0=0 ; = y0 = 5.067x10-4m=0.051 cm < [Sgh] = 1cm thỏa yêu cầu tính toán. b. Mômen uốn M ở độ sâu z :(Mz)  Mz = abd2EJyoA3 - abdEJyoB3 + M0C3 + D3 +Với: = 9.93 ; = 11.43 => Trong đó các giá trị A3, B3, C3, D3 được lấy theo bảng G.3 trang 76 trong TCVN 205-1998. Phụ thuộc vào chiều sâu tính đổi của vị trí tiết diện cọc trong đất Ze Với : Z = Trong đó Z là chiều sâu thực tế vị trí tiết diện cọc trong đất tính từ đáy đài(m) Mômen uốn Mz (KN.m) Ze Z A3 B3 C3 D3 Mz 0.0 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 -10.75 0.1 0.294 0.000 0.000 1.000 0.100 -9.607 0.2 0.588 -0.001 0.000 1.000 0.200 -8.47393 0.3 0.882 -0.005 -0.001 1.000 0.300 -7.37065 0.4 1.176 -0.011 -0.002 1.000 0.400 -6.28723 0.5 1.471 -0.021 -0.005 0.999 0.500 -5.23278 0.6 1.765 -0.036 -0.011 0.998 0.600 -4.22798 0.7 2.059 -0.057 -0.020 0.996 0.699 -3.28344 0.8 2.353 -0.085 -0.034 0.992 0.799 -2.37548 0.9 2.647 -0.121 -0.055 0.985 0.897 -1.53757 1.0 2.941 -0.167 -0.083 0.975 0.994 -0.77814 1.1 3.253 -0.222 -0.122 0.960 1.090 -0.06576 1.2 3.529 -0.287 -0.173 0.938 1.183 0.58828 1.3 3.824 -0.365 -0.238 0.907 1.273 1.17569 1.4 4.118 -0.455 -0.319 0.866 1.358 1.69429 1.5 4.412 -0.559 -0.420 0.881 1.437 2.1553 1.6 4.706 -0.676 -0.543 0.739 1.507 2.56808 1.7 5.000 -0.808 -0.691 0.646 1.566 2.93144 1.8 5.294 -0.956 -0.867 0.530 1.612 3.23458 1.9 5.588 -1.118 -1.074 0.385 1.640 3.50471 2.0 5.882 -1.295 -1.314 0.207 1.646 3.72918 2.2 6.471 -1.693 -1.906 -0.271 1.575 4.10401 2.4 7.059 -2.141 -2.663 -0.941 1.352 4.30898 2.6 7.647 -2.621 -3.600 -1.877 0.917 4.63253 2.8 8.235 -3.103 -4.718 -3.408 0.197 4.85204 3.0 8.824 -3.541 -6.000 -4.688 -0.891 5.04974 3.5 10.294 -3.919 -9.544 -10.34 -5.854 5.32811 4.0 11.765 -1.614 -11.731 -17.919 -15.076 4.28355 Biểu đồ Mz theo chiều sâu Kiểm tra lại cốt thép đã chọn 10.75 KNm Quy đđổi tiết diện cọc thành hình chữ nhật tương đương với cạnh là: a = = 0.532 m Chọn h0 = 0.5 m = 50 cm. Diện tích cốt thép Fa = 2x0.85 = 1.706 < 18.47 cm2 Tại vị trí Z=13.65 m thì Mz = 0 do đó vị trí cắt thép ta chọn như sau: Z= 13.65 +3 = 16.65 m so sánh với vị trí cắt thép là Z= 2/3´27= 18 m, nên ta chọn vị trí cắt thép tại độ sâu Z= 18 m. 7. Tính toán độ bền và cấu tạo đài cọc: a. Kiểm tra chọc thủng: - Chọn chiều cao đài là 1.2 (m). - Tiết diện cột 250 x 450 - Vẽ tháp chọc thủng. => Tháp chọc thủng nằm bao bên ngoài các cọc, do đó không cần kiểm tra chọc thủng cho móng. Đài cọc không bị chọc thủng. b. Tính moment và thép đặt cho đài cọc: - Sử dụng cốt thép AII, Ra = 28 KN/cm2 P2 = P4 = Pmax= 595.73 (KN) P1 = P3 = Pmin= 554.29 (KN) - Sơ đồ tính thép cho đài cọc : Xem như một consol ngàm tại mép cột như hình vẽ. - Moment tương ứng với mặt ngàm A-A: 0.675x595.73 + 0.675x595.73 = 804.2355(KNm) FaI = = = 31.914 (cm2) Þ Chọn16Þ16,a = 180 (mm), Fachọn = 32.176 (cm2) - Momen tương ứng với mặt ngàm B-B: 0.775x554.29 + 0.775x595.73 = 891.2655 (KNm) FaI = = = 35.37 (cm2) Þ Chọn19Þ16,a = 160 (mm), Fachọn = 38.21 (cm2) B. THIẾT KẾ MÓNG M2 (TRỤC 5) B.Tính móng M2 (trục 5 –E) Tải trọng tính toán móng M2: -Tải trọng tiêu chuẩn của móng M2 này bao gồm: - Tải trọng từ khung truyền xuống: Nkhung = 2975.51 KN - Trọng lượng đà kiềng (khi giải khung ta đã bỏ qua đà kiềng) Chọn tiết diện đà kiềng: 20 x 40 Nđà kiềng = 1.2 x 25 x [0.2 x 0.4 x (2.5 + 2.25 +4)] = 21 KN -Tổng tải trọng (tính toán) truyền vào móng M2 là: Ntt = 2975.51 + 21 = 2996.51 KN Nội lực tiêu chuẩn = Nội lực tính toán Ntc = = 2605.66 KN Mtc = = 73.66 KNm Qtc = = 24.70 KN 2. Xác định sơ bộ diện tích móng và số lượng cọc : - Ứng suất trung bình dưới đế đài: stb = = = 286.037 (KN/m2) - Dung trọng trung bình của đài và đất trên đài: gtb = 20 (KN/m3) - Diện tích bệ cọc được xác định sơ bộ như sau: = = 12.7 (m2) - Trọng lượng bệ và lớp đất phủ trên bệ được xác định sơ bộ như sau: (KN) - Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài sơ bộ: (KN) - Số lượng cọc sơ bộ : n = = (cọc) : hệ số kể đến ảnh hưởng của moment. - Chọn số lượng cọc trong đài là n = 6 (cọc) - Bố trí cọc như hình vẽ sau: MẶT BẰNG BỐ TRÍ CỌC 3. Kiểm tra lực tác dụng lên cọc theo phương đứng: - 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: 1.1x14.4x20x2.5 = 792 (KN) - Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài: (KN) - Momen tại đáy bệ: 84.731 + 28.403x2.5 = 155.72 (KNm) - Lực truyền xuống các cọc dãy biên: Trong đó: n: Số lượng cọc trong đài : Khoảng cách tính từ trục của hàng cọc chịu nén lớn nhất đến trục đi qua trọng tâm đài, yi - khoảng cách tính từ trục cọc thứ i đến trục đi qua trọng tâm đài, => P3 = P6 = < Qa = 926.76 KN => P1 =P4= > 0 => P2 =P5 = Như vậy đã thỏa mãn điều kiện lực lớn nhất truyền xuống cọc dãy biên và (KN) > 0, nên không phải kiểm tra theo điều kiện chống nhổ. 4. Kiểm tra lực tác dụng lên đất nền: a. Xác định kích thước móng khối quy ước: Góc ma sát trong trung bình của móng khối quy ước: jtb = Trong đó: li : chiều dày lớp đất thứ i mà cọc đi qua jIIi : góc ma sát trong của lớp đất thứ i = 11008’ ; tg= tg(2077’) = 0.0484 -Chiều dài của đáy khối móng quy ước: am = a + 2hctg- d = 4.8 + 2x27x0.0484 –0.6 = 6.814 (m) -Chiều rộng của đáy móng khối quy ước: bm = b + 2hctg- d = 3.0 + 2x27x0.0484 –0.6 = 5.014 (m) - Diện tích của đáy khối móng quy ước: (m2) - Chiều cao của khối móng quy ước: hm = 29.5 (m) b. Xác định trọng lượng móng khối quy ước: + Trọng lượng đất phủ trên đài: (KN) +Trọng lượng toàn bộ cọc trong móng từ đáy đến mũi cọc: (KN) + Trọng lượng đất từ đáy đài đến mũi cọc: Ntc3=(34.165–6x0.2826)x(5.15 x7.5+8.57x8.5+9.84x9.5+9.93x1.5)=7138.235 (KN) Trọng lượng khối móng quy ước: = 1879.075+1165.725+7138.235 = 10183.035 (KN) - Trọng lượng trung bình của các lớp đất kể từ mũi cọc trở lên : = KN/m3 c. Nội lực tiêu chuẩn gây ra tại khối móng quy ước: (KN) (KNm) - Độ lệch tâm e: (m) d. Cường độ tính toán của đất ở đáy khối quy ước: Rtc = Trong đó: m1xm2 = 1.2 ´ 1.3 (m2 nội suy khi = 0.39) Ktc =1 vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp đối với đất. jII = 29098’ tra bảng 2-1 trang 64 sách “Nền Và Móng Các Công Trình Dân Dụng Và Công Nghiệp” của tác giả “GSTS. Nguyễn Văn Quảng”. Þ( nội suy) gII = gđn = 9.93KN/m2 g’II = ==7.889 KN/m2 Rtc= = 2147.36 KN/m2 => 1.2Rtc = 1.2 ´ 2147.36 = 2756.832 KN/m2 e. Ứng suất dưới đáy khối móng quy ước : ==395.087(KN/m2) == 353.557 (KN/m2) == 374.322 (KN/m2) - Nhận xét: (KN/m2) < = 2756.832 (KN/m2) > 0 (KN/m2) < =2147.36 (KN/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. Tính lún cho nền theo quan niệm nền biến dạng tuyến tính: Để tính lún ta dùng tải tiêu chuẩn để tính toán - Chia đất ở dưới đáy móng khối quy ước thành từng lớp có chiều dày hi = 1 m - Theo TCXD 45-78 giới hạn chịu lún ở độ sâu tại đó có - Ứùng suất gây lún ở đáy khối móng quy ước là : - Ứùng suất do bản thân tại mũi cọc: == 232.72 (KN/m2) - Ứng suất gây lún tại mũi cọc: = 374.322 – 232.72 = 141.602 (KN/m2) - Ứùng suất gây lún tại giữa mỗi lớp đất ta xác định các trị số: -Trị số k0 tra bảng 2.7, trang 69, sách “Nền Và Móng Các Công Trình Dân Dụng Và Công Nghiệp” của tác giả “GSTS. Nguyễn Văn Quảng”. Điểm Z(m) lm/bm Z/bm ko sglZi KN/m2 sbtZ KN/m2 0 0.0 1.36 0.00 1 141.602 232.72 1 1 1.36 0.20 0.985 139.62 242.65 2 2 1.36 0.399 0.97 137.496 252.58 3 3 1.36 0.598 0.94 128.575 262.51 4 4 1.36 0.798 0.88 119.512 272.44 5 5 1.36 0.997 0.816 107.618 282.37 6 6 1.36 1.197 0.747 95.865 292.3 7 7 1.36 1.396 0.674 85.244 302.23 8 8 1.36 1.596 0.602 74.482 312.16 9 9 1.36 1.795 0.543 66.128 322.09 10 10 1.36 1.994 0.409 57.915 332.02 Tại lớp đất thứ 10 ta có : = 57.915 (KN/m2) = 0.2 x 332.02 = 66.404 (KN/m2) => Hcn = 10 m BIỂU ĐỒ ỨNG SUẤT GÂY LÚN - Độ lún: S = ; Si = E0 = 13400 (KN/m2) S= = 0.0665 m S= 6.65 cm < Sgh = 8cm.thỏa 6. Kiểm tra cọc khi chịu tác dụng đồng thời của N,Q,M: a. Tính chuyển vị ngang của 1 cọc : - Giả sử đầu cọc được ngàm vào đài, do đó đầu cọc chỉ chuyển vị ngang, không có chuyển vị xoay. - Mômen quán tính tiết diện ngang của cọc : J = = ´ 3.14´ 0.64 = 0.0064m4 - Độ cứng tiết diện ngang của cọc : E.J = 26.5x106´ 0.0064 = 16.96x104 (KN/m2) - Chiều rộng quy ước bc : Theo TCXD 205-1998 d < 0.8m Þ bc = 1.5d+0.5 = 1.5x0.6+0.5 = 1.4 m - Chiều dài ảnh hưởng cọc: lah =2(D+1)=2x(0.6+1) = 3.2m => Cọc nằm trong lớp đất lớp số 3. Tra bảng G1 trong TCVN 205-1998,ta có K= 5466.7 KN/m4 (do e = 0.59) - Biểu đồ biểu thị độ ảnh hưởng của các lớp đất trong phạm vi làm việc đến chiều dài của các lớp đất. - Hệ số biến dạng (m) - Chiều sâu tính đổi hạ cọc trong đất : Le = abd.L = 0.34 ´ 27 = 9.18 m. Le = 10.394 m > 4m, cọc tựa lên đất, tra bảng G2 trong TCVN 205-1998, ta có: Ao = 2.441 Bo = 1.621 Co = 1.751 - Các chuyển vị dHH, dHM, dMH, dMM của cọc ở cao trình đáy đài do các ứng lực đơn vị đặt tại cao trình đáy đài . dHH : chuyển vị ngang của tiết diện (m/T) bởi Ho = 1 gây ra dHM : chuyển vị ngang của tiết diện (1/T) bởi Mo = 1 gây ra dMH : góc xoay của tiết diện (1/T) bởi Ho = 1 gây ra dMM : góc xoay của tiết diện (1/Tm) bởi Mo = 1 gây ra = 3.6x10(m/KN) = 0.83x10-4 (1/KN) = 0.3x10-4 (1/KNm) - Lực cắt của cọc tại cao trình đáy đài: Qxtt = 28.403KN (6 cọc) suy ra H0 = = 4.73 KN - Vì đầu cọc bị ngàm cứng vào đài dưới tác dụng của lực ngang, trên đầu cọc có xuất hiện momen gọi là momen ngàm === - Chuyển vị ngang yo(m) tại cao trình đáy đài: yo = H0xdHH + M0xdHM = 4.73´3.6´10-4 +(-13.086´0.83´10-4) = 6.17´10-4 m - Chuyển vị của cọc ở cao trình đặt lực ngang H0: Do L0=0; =>= y0 = 6.17x10-4m= 0.0617cm < [Sgh] = 1cm thỏa yêu cầu tính toán b. Mômen uốn M ở độ sâu z :(Mz)  Mz = abd2EJyoA3 - abdEJyoB3 + M0C3 + D3 +Với: = 12.1 ; ; = 13.912 => Trong đó các giá trị A3, B3, C3, D3 được lấy theo bảng G.3 trang 76 trong TCVN 205-1998. Phụ thuộc vào chiều sâu tính đổi của vị trí tiết diện cọc trong đất Ze Với : Z = Trong đó Z là chiều sâu thực tế vị trí tiết diện cọc trong đất tính từ đáy đài,(m) Mômen uốn Mz (T.m) Ze Z A3 B3 C3 D3 Mz 0.0 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 -13.086 0.1 0.195 0.000 0.000 1.000 0.100 -11.6948 0.2 0.391 -0.001 0.000 1.000 0.200 -10.3157 0.3 0.586 -0.005 -0.001 1.000 0.300 -8.9729 0.4 0.781 -0.011 -0.002 1.000 0.400 -7.6543 0.5 0.977 -0.021 -0.005 0.999 0.500 -6.371014 0.6 1.172 -0.036 -0.011 0.998 0.600 -5.148228 0.7 1.367 -0.057 -0.020 0.996 0.699 -3.998868 0.8 1.563 -0.085 -0.034 0.992 0.799 -2.894124 0.9 1.758 -0.121 -0.055 0.985 0.897 -1.874746 1.0 1.953 -0.167 -0.083 0.975 0.994 -0.951022 1.1 2.148 -0.222 -0.122 0.960 1.090 -0.08468 1.2 2.344 -0.287 -0.173 0.938 1.183 0.710528 1.3 2.539 -0.365 -0.238 0.907 1.273 1.424474 1.4 2.734 -0.455 -0.319 0.866 1.358 2.05452 1.5 2.930 -0.559 -0.420 0.811 1.437 2.614898 1.6 3.125 -0.676 -0.543 0.739 1.507 3.11523 1.7 3.320 -0.808 -0.691 0.646 1.566 3.555836 1.8 3.516 -0.955 -0.867 0.530 1.612 3.935064 1.9 3.711 -1.118 -1.074 0.385 1.640 4.24977 2.0 3.906 -1.295 -1.314 0.207 1.646 4.52085 2.2 4.297 -1.693 -1.966 -0.271 1.575 4.972406 2.4 4.688 -2.141 -2.663 -0.949 1.352 5.321538 2.6 5.078 -2.621 -3.600 -1.877 0.917 5.605626 2.8 5.469 -3.103 -4.718 -3.408 0.197 5.865652 3.0 5.859 -3.540 -6.000 -4.688 -0.891 6.105476 3.5 6.836 -3.919 -9.544 -10.340 -5.854 6.448492 4.0 7.813 -1.614 -11.713 -17.919 -15.076 5.221322 Biểu đồ Mz theo chiều sâu Kiểm tra lại cốt thép đã chọn 13.086 KNm Quy đđổi tiết diện cọc thành hình chữ nhật tương đương với cạnh là: a = = 0.532 m Chọn h0 = 0.5 m = 50 cm. Diện tích cốt thép => Fa = 2x1.04 = 2.08 cm2 < Fachon = 18.47 cm2 Tại vị trí Z= 13.65 m thì Mz = 0 do đó vị trí cắt thép ta chọn như sau: Z= 13.65+3 = 16.65 m so sánh với vị trí cắt thép là Z= 2/3´27 = 18 m,nên ta chọn vị trí cắt thép tại độ sâu Z= 18 m 7. Tính toán độ bền và cấu tạo đài cọc: a. Kiểm tra chọc thủng: - Chọn chiều cao đài là 1.2 (m) - Tiết diện cột 300 x 650 - Vẽ tháp chọc thủng. Tháp chọc thủng - Theo công thức: - Trong đó: Q: Tổng phản lực các cọc nằm ngoài tiết diện nghiêng (không kể trọng lượng bản thân cọc). P1+ P3 + P4 + P6 = 2×653.05 + 2×609.29 = 2524.68 KN h0 : Chiều cao làm việc của tiết diện xét; h0 =1.0 m b : Hệ số không thứ nguyên: c : Khoảng cách từ mép cột tới mép gần nhất của cọc nằm ngoài tháp ép lõm; c = 1.175 m = 0.952 0.952 × 3 ×1×1000 = 2856 KN Ta có: Q = 2524.68 kN < [Q]= 2856 kN Þ Đài cọc không bị chọc thủng. b. Tính moment và thép đặt cho đài cọc: - Sử dụng cốt thép AII, Ra = 28 KN/cm2 P3 = P6 = Pmax = 653.05 (KN) P1 = P4 = Pmin = 609.29 (KN) P2 = P5 = 631.42 (KN) - Sơ đồ tính thép cho đài cọc : Xem như một consol ngàm tại mép cột như hình vẽ. - Momen tương ứng với mặt ngàm A-A: 1.475x(653.05+ 650.05) = 1926.5 (KNm) FaI = = = 76.448 (cm2). Þ Chọn25Þ20,a = 120(mm), Fachọn = 78.55 (cm2). - Momen tương ứng với mặt ngàm B-B: 0.75x(609.29+631.42+653.05) = 1420.32 (cm2). FaI = = = 56.36 (cm2). Þ Chọn 30Þ16,a = 160 (mm), Fachọn = 60.33 (cm2) C THIẾT KẾ MÓNG M3(TRỤC 5) C.Tính móng M3 (trục 5-C) Tải trọng tính toán móng M3 - Tải trọng tiêu chuẩn của móng M3 này bao gồm: - Tải trọng từ khung truyền xuống: Nkhung = 2873.597 KN - Trọng lượng đà kiềng (khi giải khung ta đã bỏ qua đà kiềng) Chọn tiết diện đà kiềng: 20 x 40 Nđà kiềng = 1.2 x 25 x [0.2 x 0.4 x (3.25 + 2.25 +4)] = 22.8 KN - Tổng tải trọng (tính toán) truyền vào móng M2 là: Ntt = 2873.597 + 22.8 = 2896.4 KN Nội lực tiêu chuẩn = Nội lực tính toán Ntc = = 2518.61 KN Mtc = = 116.19 KNm Qtc = = 41.42 KN 2. Xác định sơ bộ diện tích móng và số lượng cọc : - Ứng suất trung bình dưới đế đài: stb = = = 286.037 (KN/m2) - Dung trọng trung bình của đài và đất trên đài: gtb = 20 (KN/m3) - Diện tích bệ cọc được xác định sơ bộ như sau: = = 12.27 (m2) - Trọng lượng bệ và lớp đất phủ trên bệ được xác định sơ bộ như sau: (KN) - Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài sơ bộ: (KN) - Số lượng cọc sơ bộ : n = = (cọc) : hệ số kể đến ảnh hưởng của moment. - Chọn số lượng cọc trong đài là n = 6 (cọc) - Bố trí cọc như hình vẽ sau: MẶT BẰNG BỐ TRÍ CỌC 3. Kiểm tra lực tác dụng lên cọc theo phương đứng: - 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: 1.1x14.4x20x2.5 = 792 (KN) - Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài: (KN) - Momen tại đáy bệ: 133.617 + 47.638x2.5 = 252.712 (KNm) - Lực truyền xuống các cọc dãy biên: Trong đó: n: Số lượng cọc trong đài : Khoảng cách tính từ trục của hàng cọc chịu nén lớn nhất đến trục đi qua trọng tâm đài, yi - khoảng cách tính từ trục cọc thứ i đến trục đi qua trọng tâm đài, => P3 = P6 = < Qa = 926.76 KN => P1 =P4= > 0 => P2 =P5 = Như vậy đã thỏa mãn điều kiện lực lớn nhất truyền xuống cọc dãy biên và (KN) > 0, nên không phải kiểm tra theo điều kiện chống nhổ. 4. Kiểm tra lực tác dụng lên đất nền: a. Xác định kích thước móng khối quy ước: Góc ma sát trong trung bình của móng khối quy ước: jtb = Trong đó: li : chiều dày lớp đất thứ i mà cọc đi qua jIIi : góc ma sát trong của lớp đất thứ i = 11008’ ; tg= tg(2077’) = 0.0484 -Chiều dài của đáy khối móng quy ước: am = a + 2hctg- d = 4.8 + 2x27x0.0484 –0.6 = 6.814 (m) -Chiều rộng của đáy móng khối quy ước: bm = b + 2hctg- d = 3.0 + 2x27x0.0484 –0.6 = 5.014 (m) - Diện tích của đáy khối móng quy ước: (m2) - Chiều cao của khối móng quy ước: hm = 29.5 (m) b. Xác định trọng lượng móng khối quy ước: + Trọng lượng đất phủ trên đài: (KN) +Trọng lượng toàn bộ cọc trong móng từ đáy đến mũi cọc: (KN) + Trọng lượng đất từ đáy đài đến mũi cọc: Ntc3=(34.165–6x0.2826)x(5.15x7.5+8.57x8.5+9.84x9.5+9.93x1.5)=7138.235 (KN) Trọng lượng khối móng quy ước: = 1879.075+1165.725+7138.235 = 10183.035 (KN) - Trọng lượng trung bình của các lớp đất kể từ mũi cọc trở lên : = KN/m3 c. Nội lực tiêu chuẩn gây ra tại khối móng quy ước: (KN) (KNm) - Độ lệch tâm e: (m) d. Cường độ tính toán của đất ở đáy khối quy ước: Rtc = Trong đó: m1xm2 = 1.2 ´ 1.3 (m2 nội suy khi = 0.39) Ktc =1 vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp đối với đất. jII = 29098’ tra bảng 2-1 trang 64 sách “Nền Và Móng Các Công Trình Dân Dụng Và Công Nghiệp” của tác giả “GSTS. Nguyễn Văn Quảng”. Þ( nội suy) gII = gđn = 9.93KN/m2 g’II = ==7.889 KN/m2 Rtc= = 2147.36 KN/m2 => 1.2Rtc = 1.2 ´ 2147.36 = 2756.832 KN/m2 e. Ứng suất dưới đáy khối móng quy ước : ==406.15 (KN/m2) == 337.40 (KN/m2) == 371.77 (KN/m2) - Nhận xét: (KN/m2) < = 2756.832 (KN/m2) > 0 (KN/m2) < =2147.36 (KN/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. Tính lún cho nền theo quan niệm nền biến dạng tuyến tính: Để tính lún ta dùng tải tiêu chuẩn để tính toán - Chia đất ở dưới đáy móng khối quy ước thành từng lớp có chiều dày hi = 1 m - Theo TCXD 45-78 giới hạn chịu lún ở độ sâu tại đó có - Ứùng suất gây lún ở đáy khối móng quy ước là : - Ứùng suất do bản thân tại mũi cọc: == 232.72 (KN/m2) - Ứng suất gây lún tại mũi cọc: = 371.77 – 232.72 = 139.05 (KN/m2) - Ứùng suất gây lún tại giữa mỗi lớp đất ta xác định các trị số: -Trị số k0 tra bảng 2.7, trang 69, sách “Nền Và Móng Các Công Trình Dân Dụng Và Công Nghiệp” của tác giả “GSTS. Nguyễn Văn Quảng”. Điểm Z(m) lm/bm Z/bm ko sglZi KN/m2 sbtZ KN/m2 0 0.0 1.36 0.00 1 139.05 232.72 1 1 1.36 0.20 0.985 136.964 242.65 2 2 1.36 0.399 0.97 134.879 252.58 3 3 1.36 0.598 0.94 130.707 262.51 4 4 1.36 0.798 0.88 122.364 272.44 5 5 1.36 0.997 0.816 113.465 282.37 6 6 1.36 1.197 0.747 103.870 292.3 7 7 1.36 1.396 0.674 93.72 302.23 8 8 1.36 1.596 0.602 83.708 312.16 9 9 1.36 1.795 0.543 75.504 322.09 10 10 1.36 1.994 0.409 56.871 332.02 Tại lớp đất thứ 10 ta có : = 56.871 (KN/m2) = 0.2 x 332.02 = 66.404 (KN/m2) => Hcn = 10 m BIỂU ĐỒ ỨNG GÂY LÚN - Độ lún: S = ; Si = E0 = 13400 (KN/m2) S= = 0.065 m S= 6.5 cm < Sgh = 8cm. 6. Kiểm tra cọc khi chịu tác dụng đồng thời của N,Q,M: a. Tính chuyển vị ngang của 1 cọc : - Giả sử đầu cọc được ngàm vào đài, do đó đầu cọc chỉ chuyển vị ngang, không có chuyển vị xoay. - Mômen quán tính tiết diện ngang của cọc : J = = ´ 3.14´ 0.64 = 0.0064m4 - Độ cứng tiết diện ngang của cọc : E.J = 26.5x106´ 0.0064 = 16.96x104 (KN/m2) - Chiều rộng quy ước bc : Theo TCXD 205-1998 d < 0.8m Þ bc = 1.5d+0.5 = 1.5x0.6+0.5 = 1.4 m - Chiều dài ảnh hưởng cọc: lah =2(D+1)=2x(0.6+1) = 3.2m => Cọc nằm trong lớp đất lớp số 3. Tra bảng G1 trong TCVN 205-1998,ta có K= 5466.7 KN/m4 (do e = 0.59) - Biểu đồ biểu thị độ ảnh hưởng của các lớp đất trong phạm vi làm việc đến chiều dài của các lớp đất. - Hệ số biến dạng (m) - Chiều sâu tính đổi hạ cọc trong đất : Le = abd.L = 0.34 ´ 27 = 9.18 m. Le = 10.394 m > 4m, cọc tựa lên đất, tra bảng G2 trong TCVN 205-1998, ta có: Ao = 2.441 Bo = 1.621 Co = 1.751 - Các chuyển vị dHH, dHM, dMH, dMM của cọc ở cao trình đáy đài do các ứng lực đơn vị đặt tại cao trình đáy đài . dHH : chuyển vị ngang của tiết diện (m/T) bởi Ho = 1 gây ra dHM : chuyển vị ngang của tiết diện (1/T) bởi Mo = 1 gây ra dMH : góc xoay của tiết diện (1/T) bởi Ho = 1 gây ra dMM : góc xoay của tiết diện (1/Tm) bởi Mo = 1 gây ra = 3.6x10(m/KN) = 0.83x10-4 (1/KN) = 0.3x10-4 (1/KNm) - Lực cắt của cọc tại cao trình đáy đài: Qxtt = 47.638 KN (6 cọc) suy ra H0 = = 7.94 KN - Vì đầu cọc bị ngàm cứng vào đài dưới tác dụng của lực ngang, trên đầu cọc có xuất hiện momen gọi là momen ngàm === - Chuyển vị ngang yo(m) tại cao trình đáy đài: yo = H0xdHH + M0xdHM = 7.94´3.6´10-4+(- 21.97´0.83´10-4) = 10.35´10-4 m - Chuyển vị của cọc ở cao trình đặt lực ngang H0: Do L0=0; =>= y0 = 10.35x10-4m= 0.104cm < [Sgh] = 1cm thỏa yêu cầu tính toán b. Mômen uốn M ở độ sâu z :(Mz)  Mz = abd2EJyoA3 - abdEJyoB3 + M0C3 + D3 +Với: = 20.29 ; ; = 23.35 => Trong đó các giá trị A3, B3, C3, D3 được lấy theo bảng G.3 trang 76 trong TCVN 205-1998. Phụ thuộc vào chiều sâu tính đổi của vị trí tiết diện cọc trong đất Ze Với : Z = Trong đó Z là chiều sâu thực tế vị trí tiết diện cọc trong đất tính từ đáy đài,(m) Mômen uốn Mz (T.m) Ze Z A3 B3 C3 D3 Mz 0.0 0.000 0.000 0.000 1.000 0.000 -21.97 0.1 0.195 0.000 0.000 1.000 0.100 -19.635 0.2 0.391 -0.001 0.000 1.000 0.200 -17.32029 0.3 0.586 -0.005 -0.001 1.000 0.300 -15.06645 0.4 0.781 -0.011 -0.002 1.000 0.400 -12.85319 0.5 0.977 -0.021 -0.005 0.999 0.500 -10.69912 0.6 1.172 -0.036 -0.011 0.998 0.600 -8.6465 0.7 1.367 -0.057 -0.020 0.996 0.699 -6.717 0.8 1.563 -0.085 -0.034 0.992 0.799 -4.86224 0.9 1.758 -0.121 -0.055 0.985 0.897 -3.15059 1.0 1.953 -0.167 -0.083 0.975 0.994 -1.59928 1.1 2.148 -0.222 -0.122 0.960 1.090 -0.14408 1.2 2.344 -0.287 -0.173 0.938 1.183 1.19196 1.3 2.539 -0.365 -0.238 0.907 1.273 2.39191 1.4 2.734 -0.455 -0.319 0.866 1.358 3.45133 1.5 2.930 -0.559 -0.420 0.811 1.437 4.39417 1.6 3.125 -0.676 -0.543 0.739 1.507 5.23658 1.7 3.320 -0.808 -0.691 0.646 1.566 5.97916 1.8 3.516 -0.955 -0.867 0.530 1.612 6.61915 1.9 3.711 -1.118 -1.074 0.385 1.640 7.15133 2.0 3.906 -1.295 -1.314 0.207 1.646 7.61076 2.2 4.297 -1.693 -1.966 -0.271 1.575 8.37915 2.4 4.688 -2.141 -2.663 -0.949 1.352 8.97784 2.6 5.078 -2.621 -3.600 -1.877 0.917 9.46955 2.8 5.469 -3.103 -4.718 -3.108 0.197 9.92284 3.0 5.859 -3.540 -6.000 -4.688 -0.891 10.34362 3.5 6.836 -3.919 -9.544 -10.340 -5.854 10.96239 4.0 7.813 -1.614 -11.713 -17.919 -15.076 8.90777 Biểu đồ Mz theo chiều sâu Kiểm tra lại cốt thép đã chọn 21.97 KNm Quy đđổi tiết diện cọc thành hình chữ nhật tương đương với cạnh là: a = = 0.532 m Chọn h0 = 0.5 m = 50 cm. Diện tích cốt thép => Fa = 2x1.74 = 3.48 cm2 < Fachon = 18.47 cm2 Tại vị trí Z=13.65 m thì Mz = 0 do đó vị trí cắt thép ta chọn như sau Z= 13.65+3 = 16.65 m so sánh với vị trí cắt thép là Z= 2/3´27 = 18 m,nên ta chọn vị trí cắt thép tại độ sâu Z= 18 m 7. Tính toán độ bền và cấu tạo đài cọc: a. Kiểm tra chọc thủng: - Chọn chiều cao đài là 1.2 (m) - Tiết diện cột 300 x 700 - Vẽ tháp chọc thủng. Tháp chọc thủng - Theo công thức: - Trong đó: Q: Tổng phản lực các cọc nằm ngoài tiết diện nghiêng (không kể trọng lượng bản thân cọc). P1+ P3 + P4 + P6 = 2×649.83 + 2×579.63 = 2458.92 KN h0 : Chiều cao làm việc của tiết diện xét; h0 =1.0 m b : Hệ số không thứ nguyên: c : Khoảng cách từ mép cột tới mép gần nhất của cọc nằm ngoài tháp ép lõm; c = 1.150 m = 0.957 0.957 × 3 ×1×1000 = 2871 KN Ta có: Q = 2458.92 KN < [Q]= 2871 KN Þ Đài cọc không bị chọc thủng. b. Tính moment và thép đặt cho đài cọc: - Sử dụng cốt thép AII, Ra = 28 KN/cm2 P3 = P6 = Pmax = 649.83 (KN) P1 = P4 = Pmin = 579.63 (KN) P2 = P5 = 614.73 (KN) - Sơ đồ tính thép cho đài cọc : Xem như một consol ngàm tại mép cột như hình vẽ. - Momen tương ứng với mặt ngàm A-A: 1.450x(649.83+ 649.83) = 1884.507 (KNm) FaI = = = 74.782 (cm2) Þ Chọn20Þ22,a = 150(mm), Fachọn = 76.02 (cm2) - Momen tương ứng với mặt ngàm B-B: 0.75x(579.63+614.73+649.83) = 1383.1425 (cm2) FaI = = = 54.89 (cm2) Þ Chọn 28Þ16,a = 170 (mm), Fachọn = 56.31 (cm2) CHƯƠNG 10 SO SÁNH, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN MÓNG 10.1 Kinh tế: - Từ các giá trị tính toán của hai phương án móng cọc ép và móng cọc khoan nhồi ta tổng hợp được khối lượng bêtông và cốt thép cho từng phương án móng như sau : KHỐI LƯỢNG BÊTÔNG (m3) KHỐI LƯỢNG THÉP (Tấn) Cọc ép Cọc khoan nhồi Cọc ép Cọc khoan nhồi 52.11 173.6 3.74 6.44 - Từ kết quả so sánh trên, ta thấy phương án cọc ép có lợi cả về mặt bêtông lẫn thép. Do không có điều kiện tham khảo về giá thành của từng loại vật liệu cũng như giá thuê nhân công, máy móc thiết bị phục vụ thi công hai phương án trên cho nên rất khó khăn trong việc lựa chọn phương án dựa vào yếu tố kinh tế. - Móng cọc ép cho khối lượng bêtông và lượng thép nhỏ hơn móng cọc khoan nhồi. Þ do đó theo điều kiện khối lượng vật liệu, ta chọn phương án móng cọc ép. 10.2 Ưu nhược điểm của từng phương án: * Móng cọc ép: Ưu điểm: Thích hợp cho những công trình xây chen Thi công cọc ép không gây tiếng ồn, không làm ảnh hưởng xung quanh. Thi công dễ dàng, không đòi hỏi kĩ thuật cao. Không gây chấn động làm phá hoại đất xung quanh cọc và các công trình xung quanh. Các đoạn cọc được chế tạo tại chỗ hay mua từ các đơn vị sản xuất nên dễ dàng kiểm tra được chất lượng cọc. Nhược điểm: Không ép được qua các lớp đất cứng, các lớp đất có góc ma sát trong > 250. Quá trình ép cọc thường xảy ra sự cố khi gặp các lớp đất cứng, đá cuội hay đụng phải các tảng đá mồ côi mà trong khi khoan địa chất không phát hiện được. Các sự cố thường gặp khi ép cọc như: cọc bị chối khi chưa đến độ sâu thiết kế, cọc bị gãy trong quá trình ép, Không sử dụng được các loại cọc đường kính lớn. Quá trình thi công kéo dài do thời gian dịch chuyển các bệ ép tốn nhiều thời gian. Không kiểm soát được sự làm việc của các mối nối cọc. Hầu hết các công trình thi công trong nội ô thì không có điều kiện gia công cọc tại chỗ. Do đó phải vận chuyển cọc từ nhà máy đến công trường --> khó khăn trong việc vậân chuyển. * Cọc nhồi: Ưu điểm: - Thi công được ở hầu hết các loại địa chất phức tạp. - Có khả năng chịu tải lớn, sức chịu tải của cọc khoan nhồi có thể đạt đến hang ngàn tấn nên thích hợp với các công trình cao tầng, các công trình có tải trọng rất lớn - Đỗ tại chỗ nên thích hợp cho tất cả các loại công trình ở những vị trí chật hẹp, bất lợi về giao thông. Có thể điều chỉnh kích thước cọc 1 cách chủ động và dễ dàng. - 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 600 mm đến 2500 mm hoặc lớn hơn. Chiều sâu cọc khoan nhồi có thể hạ đến độ sâu 100 m (trong điều kiện kĩ thuật thi công ở Việt Nam). Trong điều kiện thi công cho phép, có thể mở rộng đáy với các hình dạng khác nhau như các nước phát triển đang thử nghiệm. Nhược điểm: - Biện pháp kiểm tra chất lượng bêtông trong cọc thường phức tạp gây nhiều tốn kém trong quá trình thực thi chủ yếu sử dụng phương pháp thử tải tĩnh, và siêu âm một số cọc thử để kiểm tra chất lượng bêtông cọc. - Việc khối lượng bê tông thất thoát trong quá trình thi công do thành lổ khoan không bảo đảm và dễ bị sập vách lỗ khoan 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. 10.3 Tính khả thi: So sánh về các mặt kinh tế, ưu nhược điểm từng phương án và áp dụng thực tế vào công trình thì ta chọn phương án MÓNG CỌC ÉP làm giải pháp nền móng cho công trình.