Đồ án Thiết kế công ty cổ phần đầu tư và kinh doanh nhà

PHẦN III NỀN MÓNG 30% GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: Th.s : KHỔNG TRỌNG TOÀN. CHƯƠNG I: TÓM TẮT ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH I- MỞ ĐẦU +Báo cáo này dựa trên cơ sở pháp lý của 3 tiêu chuẩn sau: TCXD 78-79 khảo sát cho xây dựng. TCXD 45-78 tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình. TCVN 5747-1993 phân loại đất xây dựng. +Vị trí 2 hố khoan và chiều sâu mỗi hố do bên A quyết định ( 35m cho mỗi hố khoan).Tổ khoan máy của Bộ môn địa Kỹûthuật – khoa Địa chất trường Đại học khoa học Tự Nhiên thực hiện. +Nội dung và khối lượng công việc khoan tiến hành như sau: khởi đầu khoan bằng phương pháp khoan khô, lấy mẫu nguyên dạng cho đến khi xuất hiện mực nước ngầm, quan trắc mực nước ổn định, xong tiếp tục khoan xoay với dung dịch sét tuần hoàn. Bước lấy mẫu nguyên dạng theo nguyên tắc 2m lấy một mẫu. Mẫu lấy đuợc gồm 2 loại: mẫu nguyên dạng và mẫu của chùy tiêu chuẩn ( mẫu mô tả hoặc khi gặp lớp đất không thể lấy được mẫu nguyên dạng). +Mẫu nguyên dạng được lấy bằng cách đóng thật nhẹ hoặc ép ống mẫu có đường kính 76mm, vách ống dày 2mm, chiều dài ống 550mm vào sâu trong đất. Sau đó kéo ống mẫu lên khỏi mặt đất, bọc paraphin kín 2 đầu ống, đánh số hiệu mẫu, chiều sâu lấy mầu và đưa về phòng thí nghiệm để phân tích các chỉ tiêu cơ lý của đất. +Mẫu chùy xuyên tiêu chuẩn: Trong khu vực khảo sát có lớp cát - sét - sạn - sỏi đôi khi mẫu nguyên dạng bị tuột nên phải lấy mẫu phá hủy bằng ống đóng tiêu chuẩn của SPT, mẫu này sẽ được mô tả và thí nghiệm các chỉ tiêu vật lý. +Khối lượng công việc được tóm tắt như sau: - Số hố khoan: 2 - Tổng số mét khoan: 70m - Mẫu nguyên dạng: 36 mẫu - Mẫu mô tả: 36 mẫu - Số điểm đo SBT: 36 điểm - Thời gian công tác hiện trường từ: 28/3/2003 đến 30/3/2003. II- CÔNG TÁC TỔNG HỢP - Kết hợp việc xem xét nhật ký mô tả hiện truờng và số liệu thí nghiệm trong phòng cho từng mẫu riêng biệt, sơ bộ đưa ra các phương án phân chia các đơn nguyên địa chất công trình. Dựa vào số liệu thí nghiệm, tài liệu địa chất của khu vực, theo nguồn gốc thành tạo, chúng tôi chia cấu tạo địa chấùt của khu vực thành 3 đơn nguyên địa chất công trình ( 3 lớp). - Chúng tôi tiến hành chọn trụ địa chất và các trị tính toán các chỉ tiêu cơ lý đặc trưng của từng lớp theo trường hợp bất lợi nhất từ các trụ hố khoan( làm cho điều kiện chịu lực của móng yếu đi, tức là: lớp đất yếu thì lấy chiều dày lớn, lớp đất tốt thì lấy chiều dày ít). III- ĐÁNH GIÁ ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH VÀ ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH III.1- Điều kiện địa hình và địa chất thủy văn - Theo nhận xét thực tế ngoài hiện trường, địa hình khu vực bằng phẳng, trên lệch độ cao không đáng kể. III.2- Địa chất công trình Theo tài liệu thực tế và số liệu thí nghiệm có thể chia cấu tạo địa chất của khu vực thành 3 lớp: -Lớp 1: Lớp cát pha trạng thái dẻo Lớp này có chiều dày trung bình 1.35m có mặt ở toàn khu vực khảo sát. Thành phần là hạt sét chiếm 3.9%, bụi chiếm 33%, cát chiếm 63.1%. Đất có màu xám nâu, có độ ẩm 21.13%, đất ở trang thái dẻo, dung trọng tự nhiên: 2.05g/cm3. Độ lỗ rỗng 37%, hệ số rỗng 0.595. Lớp cát pha là lớp đất tự nhiên đầu tiên được nén chặt trung bình, có sức kháng nén và kháng cắt trung bình. Hệ số nén lún a (nén nhanh) từ 0.045 – 0.031 – 0.022 – 0.017 ứng với các cấp tải trọng từ 0.5 – 1.0 – 2.0 – 3.0 – 4.0kg/cm2. Sức chống cắt trung bình, góc ma sát trong đạt 10o12’. Lực dính kết trung bình đạt 0.18kg/cm2. -Lớp 2: Sét – sét pha lẫn sạn sỏi laterit Lớp này xuất hiện ở hố khoan I từ độ sâu 2.8m đến 7.8m, hố khoan II từ 2.4m đến 7.4m. Chiều dày trung bình 5.0m. Lớp sét – sét pha có thành phần sạn sỏi chiếm 0.9%, cát chiếm 21.5%, bụi chiếm 54.3% còn lại là sét 23.3%. Lớp sét có màu nâu đỏ lẫn nhiều sạn sỏi và kết von laterit làm cho đất cứng hơn. Đất có độ ẩm trung bình đạt 20.03%, dung trọng tự nhiên 2.01g/cm3. Độ lỗ rỗng 38%. Hệ số rỗng 0.602. Lớp sét – sét pha ở trạng thái nửa cứng đến cứng. Lớp có sức kháng cắt lớn, góc ma sát trong trung bình đạt 17o18’, lực dính kết 0.26kg/cm2. Hệ số nén lún a (nén nhanh) từ 0.032 – 0.026 – 0.020 – 0.017 ứng với các cấp tải trọng từ 0.5 – 1.0 – 2.0 – 3.0 – 4.0kg/cm2. -Lớp 3: Cát hạt trung lẫn bột Lớp này xuất hiện ở hố khoan I từ độ sâu 7.8m đến 35m chưa chấm dứt, hố khoan II từ độ sâu 7.4m đến 35m chưa chấm dứt. Chiều dày lớn hơn 27m. Lớp cát có thành phần là sạn chiếm 2.5%, cát chiếm 70.8%, bụi chiếm 26.32%, sét chiếm 0.38%. Lớp cát này có thành phần xen lẫn là hạt trung thô, trung mịn lẫn bột có màu sắc thay đổi từ trên xuống dưới là xám trắng (từ 7.8m đến 16m), xám vàng (từ 16m đến 35m). Đất có độ ẩm trung bình đạt 16.71%, dung trọng tự nhiên 2.04g/cm3. Độ lỗ rỗng 33.4%. Hệ số rỗng 0.5. Lớp cát ở trạng thái chặt vừa. Lớp có sức kháng cắt lớn, góc ma sát trong trung bình đạt 26o44’, lực dính kết 0.07kg/cm2. IV- KẾT LUẬN Căn cứ vào số liệu nêu trên chúng tôi thấy rằng: - Lớp cát pha ở trạng thái dẻo, có chiều dày không lớn (1.35m) là lớp đất tự nhiên có chỉ tiêu cơ lý khá tốt (tính cho móng đơn) . Trong điều kiện thiết kế móng nông có thể chọn giải pháp móng băng là tốt nhất. - Lớp sét – sét pha lẫn sạn sỏi laterit, trạng thái nửa cứng đến cứng, có chiều dày lớn (5.0m) là lớp đất có tính chất cơ lý ổn định, có thể là lớp chịu lực cho các loại móng cọc. - Điều cần lưu ý là khi thiết kế cần xem xét cụ thể tính chất cơ lý ở mỗi lớp, để có biện pháp xử lý và tính toán thích hợp cho từng loại kết cấu công trình. TRỤ ĐỊA CHẤT TÍNH TOÁN MẶT CẮT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH BẢNG THỐNG KÊ CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÍ TÍNH TOÁN STT TÊN CHỈ TIÊU KÝ HIỆU ĐƠN VỊ TÍNH TRỊ TIÊU CHUẨN CÁC LỚP CÁT PHA SÉT PHA CÁT 1 Thành phần hạt Sạn sỏi % 0.00 0.9 2.5 Cát % 63.10 21.5 84.70 Bụi % 33.00 54.30 12.40 Sét % 3.90 23.30 0.40 2 Độ ẩm W % 21.13 20.03 16.71 3 Dung trọng tự nhiên gtc g/cm3 2.05 2.03 2.06 gI g/cm3 2 2.05 gII g/cm3 2.03 2.01 2.04 4 Dung trọng khô gk g/cm3 1.69 1.69 1.77 5 Tỷ trọng Ds g/cm3 2.70 2.71 2.66 6 Hệ số rỗng eO 0.595 0.602 0.507 7 Độ lỗ rỗng n % 37.32 37.59 33.64 8 Độ bão hòa nước G % 95.82 90.11 87.66 9 Gíới hạn chảy Wch % 25.17 31.5 10 Giới hạn dẽo Wd % 18.35 17.15 11 Chỉ số dẽo Id % 6.82 14.35 12 Độ sệt B 0.4 0.2 13 Góc ma sát trong jtc jI jII độ 10o12’ 17o18’ 29o59’ 8o42’ 26o11’ 12o08’ 26o44’ 14 Lực dính kết Ctc CI CII kG/cm2 0.18 0.26 0.09 0.11 0.06 0.17 0.07 15 Hệ số nén lún a cm2/kG P1=0-1.0 kg 0.045 0.032 P2=1.0-2.0 kg 0.031 0.026 P3=2.0-3.0 kg 0.022 0.02 P4=3.0-4.0 kg 0.017 0.017 CHƯƠNG II : PHƯƠNG ÁN MÓNG NÔNG I- Xác định tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán cho móng +Cột A,D Mtt =14,3 T Mtc =11,9 T Ntt =199 T Ntc = 165,8 T Qtt =4,47 T Qtc = 3,726 T +Cột B,C Mtt =25,9 T Mtc =21,58 T Ntt =418 T Ntc = 348,3 T Qtt =7,45 T Qtc = 6,21 T -Trong đó: Atc = II- Lựa chọn phương án móng nông a-Giả thiết - Chọn chiều sâu chôn móng là 2,5m so với mặt đất tự nhiên - Chọn sơ bộ chiều rộng b= 3m - Theo điều kiện địa chất của công trình thì đáy móng nên đặt tại lớp thứ 2 (lớp sét pha) là lớp có các chỉ tiêu cơ lý khá tốt. b-Xác định áp lực tiêu chuẩn của đất nền = (Ab g II +Bhg +DC II ) trong đó: -A, B, D: các hệ số tra bảng phụ thuộc j của đất nền dưới đáy móng; jtc = 12o08' Þ A = 0,232 B = 1,92 C = 4,431 -ktc = 1 (kết quả lấy từ kết quả thí nghiệm); - m1,m2 là các hệ số điều kiện làm việc của đất nền và công trình; m1 = 1,2 (sét pha) m2 = 1,1 (L/H <1.5) - CII: Trị tính toán thứ 2 của lực dính đơn vị của đất nằm trực tiếp dưới đáy móng; CII = 1,7 (T/m2) ; - g= ==2,022 T/m3 - gII= 2,01 T/m3 Vậy Rtc = (0,232x3x2,01 + 1,92x2,5x2,022 +x4,431x1,7) Rtc = 24,6 T/m2 c- Chọn sơ bộ diện tích đáy móng trục A,D Fm ==8,46 m2 Vậy: => a= ==2,82 m d- Chọn sơ bộ diện tích đáy móng trục B,C Fm ==17,77 m2 Vậy: => a= ==5,9 m Ta áp kích thước móng vào mặt bằng công trình, Và có nhận xét : -Các kích thước móng quá lớn dẫn đến khoảng cách móng quá gần(hoặc đè lên nhau). Do đó phương án móng đơn là không hợp lý -Do vậy ta có thể kéo dài móng thành phương án móng băng 1 phương nhưng để hạn chế sự chênh lệch độ lún giữa các móng, ta sử dụng phương án móng băng giao nhau dưới các dãy chân cột . III- Tính toán móng băng giao nhau -Việc tính toán móng băng giao nhau hiện nay còn gặp nhiều khó khăn , vì vậy để đơn giản ta có thể xem áp lực dưới đế móng phân bố đều trên toàn bộ diện tích đế móng, sau đó ta chuyển hệ móng băng giao nhau thành hệ móng băng một phương -Việc xác định tải trọng truyền xuống móng, từ các tài liệu tham khảo để đơn giản trong khi tính toán ta chỉ xét đến tải trọng theo phương thẳng đứng (Pi) . Tải trọng thẳng đứng tại vị trí tách các móng cũng được chia thành hai phần riêng biệt cho từng phương dọc và ngang của móng băng. III.1-Xác định tải trọng tác dụng xuống móng -Vì trước đây ta chỉ tính khung trục 3 nên ta chỉ biết lực của khung trục 3 truyền xuống móng vì vậy để xác định lực truyền xuống móng của các khung khác ta có thể lấy theo khung trục 3 dựa theo tỉ lệ diện tích sàn truyền vào khung. Riêng các khung biên ta có thể lấy 70% để tính. KẾT QUẢ TẢI TRỌNG THẲNG ĐỨNG TẠI CÁC CHÂN CỘT Trục cột P(T) Trục cột P(T) Trục cột P(T) 1A 140 3A 199 5A 191 1B 293 3B 418 5B 401 1C 293 3C 418 5C 401 1D 140 3D 199 5D 191 2A 191 4A 199 6A 140 2B 401 4B 418 6B 293 2C 401 4C 418 6C 293 2D 191 4D 199 6D 140 III.2-Xác định sơ bộ kích thước băng dọc và băng ngang Móng b(m) M1 1,6 M2 1,8 M3 1,6 M4 1,8 - Chọn chiều rộng của dầm móng: bd bcột + 100mm; bd=500mm. - Chiều cao dầm móng h = Ltb;h = 1000 mm. - Ltb – khoảng cách trung bình giữa các trục cột; - Chiều sâu chôn móng chọn H = 2.5m. III.3-Phân phối tải trọng băng dọc và băng ngang - Chọn sơ bộ hệ số nền K = 600 T/m3. -Gọi P1 là phần tải trọng tác dụng lên băng dọc, P2 là phần tải trọng tác dụng lên băng ngang. -Trường hợp 2 dầm móng giao nhau ở giữa ( tại vị trí này có 4 đầu dầm) P1 = ; P2 = . -Trường hợp 2 dầm móng giao nhau ( tại vị trí này có 3 đầu dầm) P1 = ; P2 = . -Trường hợp 2 dầm móng giao nhau ( tại vị trí này có 2 đầu dầm) P1 = ; P2 = . Trong đó: b - bề rộng của móng S = - đặc trưng đàn hồi của móng với k - hệ số nền, EJ - độ cứng của móng BẢNG PHÂN PHỐI TẢI TRỌNG CỦA BĂNG DỌC VÀ BĂNG NGANG Trục cột Băng doc Băng ngang P P1 P2 (m) (m) (T) (T) (T) 1A 1.6 1.6 140 70 70 1B 1.8 1.6 293 238.5 54.5 1C 1.8 1.6 293 238.5 54.5 1D 1.6 1.6 140 70 70 2A 1.6 1.8 191 149.9 41.1 2B 1.8 1.8 401 200,5 200,5 2C 1.8 1.8 401 200,5 200,5 2D 1.6 1.8 191 149.9 41.1 3A 1.6 1.8 199 156.2 42.8 3B 1.8 1.8 418 209 209 3C 1.8 1.8 418 209 209 3D 1.6 1.8 199 156.2 42.8 4A 1.6 1.8 199 156.2 42.8 4B 1.8 1.8 418 209 209 4C 1.8 1.8 418 209 209 4D 1.6 1.8 199 156.2 42.8 5A 1.6 1.8 191 149.9 41.1 5B 1.8 1.8 401 200,5 200,5 5C 1.8 1.8 401 200,5 200,5 5D 1.6 1.8 191 149.9 41.1 6A 1.6 1.6 140 70 70 6B 1.8 1.6 293 238.5 54.5 6C 1.8 1.6 293 238.5 54.5 6D 1.6 1.6 140 70 70 III.4-Kểm tra ứng suất đáy móng với diện tích đã chọn 4.1. Băng ngang trục 1,6: Kích thước móng 1.6x16.4m -Xác định toạ độ điểm đặt hợp lực Độ lệch tâm theo phương thẳng đứng của tổng hợp lực truyền xuống móng e0 = =x(70x0.5+54,5x4,7+54,5x11,7+70x15,9)- e0 = 0.00m (hợp lực nằm tại tâm đáy móng). - Tổng tải trọng tính toán tại trọng tâm đáy móng : N = 70x2 +54,5x2 = 249 T => N== =207,5 T - Xác định cường độ đất nền dưới đáy móng = (Ab g II +Bhg +DC II ) trong đó: -A, B, D: các hệ số tra bảng phụ thuộc j của đất nền dưới đáy móng; jtc = 12o08' Þ A = 0,232 B = 1,92 C = 4,431 -ktc = 1 (kết quả lấy từ kết quả thí nghiệm); - m1,m2 là các hệ số điều kiện làm việc của đất nền và công trình; m1 = 1,2 (sét pha) m2 = 1,1 (L/H <1.5) - CII: Trị tính toán thứ 2 của lực dính đơn vị của đất nằm trực tiếp dưới đáy móng; CII = 1,7 (T/m2) ; - g= ==2,022 T/m3 - gII= 2,01 T/m3 Vậy Rtc = (0,232x1,6x2,01 + 1,92x2,5x2,022 +4,431x1,7) =23,74 T/m2 -Biểu đồ phản lực đất nền có dạng hình chữ nhật s+ 2 x 2.5 s= s= s = 12,9 ( T/m2 ) < 1.2xR = 1.2x23,74= 28,48 ( T/m2 ) Như vậy tiết diện móng chọn sơ bộ ban đầu đã thoả điều kiện áp lực xuống đáy móng. 4.2- Băng ngang trục 2,5: Kích thước móng 1.8x16.4m - Xác định toạ độ điểm đặt hợp lực Độ lệch tâm theo phương thẳng đứng của tổng hợp lực truyền xuống móng e0 = =x(41,1x0.5+200,5x4,7+200,5x11,7+41,1x15,9)- e0 = 0.00m (hợp lực nằm tại tâm đáy móng). - Tổng tải trọng tính toán tại trọng tâm đáy móng : N = 41,1x2 +200,5x2 = 483,2 T => N== =402,7 T - Xác định cường độ đất nền dưới đáy móng; tương tự như trên Vậy Rtc = (0,232x1,8x2,01 + 1,92x2,5x2,022 +4,431x1,7) =23,86 T/m2 -Biểu đồ phản lực đất nền có dạng hình chữ nhật s+ 2x2.5 s= s= s = 18,64 ( T/m2 ) < 1.2xR = 1.2x23,86= 28,63 ( T/m2 ) Như vậy tiết diện móng chọn sơ bộ ban đầu đã thoả điều kiện áp lực xuống đáy móng. 4.3- Băng ngang trục 3,4: Kích thước móng 1.8x16.4m +Xác định toạ độ điểm đặt hợp lực e0 = =x(42,8x0.5+209x4,7+209x11,7+42,8x15,9)- e0 = 0.00m (hợp lực nằm tại tâm đáy móng). - Tổng tải trọng tính toán tại trọng tâm đáy móng : N = 42,8x2 +209x2 = 503,6 T => N== =419,7 T - Xác định cường độ đất nền dưới đáy móng; tương tự như trên Vậy Rtc = (0,232x1,8x2,01 + 1,92x2,5x2,022 +4,431x1,7) =23,86 T/m2 -Biểu đồ phản lực đất nền có dạng hình chữ nhật s+ 2x2.5 s= s= s = 19,22 ( T/m2 ) < 1.2xR = 1.2x23,86= 28,63 ( T/m2 ) Như vậy tiết diện móng chọn sơ bộ ban đầu đã thoả điều kiện áp lực xuống đáy móng. 4.4- Băng dọc trục A,D: Kích thước móng 1.6x30m -Xác định toạ độ điểm đặt hợp lực e0 = =x(70x0.5+149,9x6+156,2x12+156,2x18+149,9x24+70x29,5)- e0 = 0.00m (hợp lực nằm tại tâm đáy móng). - Tổng tải trọng tính toán tại trọng tâm đáy móng : N = 70x2 +149,9x2 + 156,2x2 = 752,2 T => N== =628,83 T - Xác định cường độ đất nền dưới đáy móng; tương tự như trên Vậy Rtc = (0,232x1,6x2,01 + 1,92x2,5x2,022 +4,431x1,7) =23,74 T/m2 -Biểu đồ phản lực đất nền có dạng hình chữ nhật s+ 2x2.5 s= s= s = 18,1 ( T/m2 ) < 1.2xR = 1.2x23,61= 28,48 ( T/m2 ) Như vậy tiết diện móng chọn sơ bộ ban đầu đã thoả điều kiện áp lực xuống đáy móng. 4.4- Băng dọc trục A,D: Kích thước móng 1.8x30m -Xác định toạ độ điểm đặt hợp lực e0 = =x(238,5x0.5+200,5x6+209x12+209x18+200,5x24+238,5x29,5)- e0 = 0.00m (hợp lực nằm tại tâm đáy móng). - Tổng tải trọng tính toán tại trọng tâm đáy móng : N = 2385x2 +200,5x2 + 209x2 = 1296 T => N== =1080 T - Xác định cường độ đất nền dưới đáy móng; tương tự như trên Vậy Rtc = (0,232x1,8x2,01 + 1,92x2,5x2,022 +4,431x1,7) =23,61 T/m2 -Biểu đồ phản lực đất nền có dạng hình chữ nhật s+ 2x2.5 s= s= s = 25 ( T/m2 ) < 1.2xR = 1.2x23,86= 28,63 ( T/m2 ) Như vậy tiết diện móng chọn sơ bộ ban đầu đã thoả điều kiện áp lực xuống đáy móng. IV-Kiểm tra độ lún dước đáy móng Việc tính lún móng băng giao nhau thì phức tạp, Đồ án tính móng băng hai phương được chuyển về cách tính lún của móng băng một phương. Đối với cách tính một phương bao giờ cũng cho ra kết quả lớn hơn cách tính kết cấu làm việc theo không gian. Ta kiểm tra sự làm việc của móng theo điều kiện biến dạng. Để thiên về an toàn ta chọn băng có ứng suất đáy móng lớn nhất. Chọn móng ở băng dọc trục B có b=1.8m, s = 25 ( T/m2 ). Tiến hành tính lún theo phương pháp phân tầng cộng lún. - Áp lực gây lún : sgl = s - gtbH = 25 - 5 = 20 T/m2 - Ứng suất bản thân của đất ở đáy móng : sbt = Shigi =2,03x1,5+2,01x1=5,055T/m2 Phân bố ứng suất trong nền đất : - Ứng suất do đất nền : szbt = Shigi . - Ứng suất do tải trọng : szgl = kosgl với ko = f được tra bảng - Chia đất dưới đáy móng khối quy ước thành nhiều lớp có chiều dày hi = b /4,5 = 1,8/4,5 = 0,4 m. Điểm Z (m) a/b 2Z/b Ko szgl (T/m2) sbtz (T/m2) 1 0 16,6 0.0 1 20.00 5,055 2 0,4 16,6 0.4 0.977 19.54 5.859 3 0,8 16,6 0.8 0.881 17.62 6.663 4 1,2 16,6 1.2 0.755 15.10 7.467 5 1,6 16,6 1.6 0.642 12.85 8.271 6 2,0 16,6 2.0 0.55 11.00 9.075 7 2,4 16,6 2.4 0.477 9.550 9.879 8 2,8 16,6 2.8 0.420 8.410 10.68 9 3,2 16,6 3.2 0.374 7.490 11.48 10 3,6 16,6 3.6 0.337 6.760 12.29 11 4,0 16,6 4.0 0.306 6.140 13.09 12 4,4 16,6 4.4 0.280 5.620 13.89 13 4,8 16,6 4,8 0.258 5.180 14.71 14 5,2 16,6 5,2 0.239 4.800 15.53 15 5,6 16,6 5,6 0.223 4.480 16.34 16 6,0 16,6 6,0 0.208 4.180 17.16 17 6,4 16,6 6,4 0.196 3.940 17.98 18 6,8 16,6 6,8 0.184 3.700 18.80 Giới hạn nền tại diểm số 18 ở độ sâu 6,8 m tính từ đáy móng Vì tại đó szgl = 3,7 T/m2 < 0.2 szbt = 0.2 x 18,80= 3,76 T/m2 Độ lún của nền tính theo công thức 3.13 trang 25 Tài liệu (3) trong đó: -E0 Modun biến dạng tính theo công thức sau: E0=(kG/cm2) .e0:Hệ số rỗng của đất; .b : Hệ số phụ thuộc vào hệ số biến dạng ngang, được lấy theo từng loại đất; .a : Hệ số nén; .mk : Hệ số chuyển đổi Modun biến dạng trong phòng theo Modun biến dạng xác định bằng phương pháp nén tải trọng tĩnh; Vậy S = 3cm < [Sgh = 8cm]. Thoả điều kiện. V- Xác định nội lực của móng -Hệ số nền k = trong đó: P - áp lực gây lún tại đáy móng; S - độ lún của móng. Ta có : P = 20 ( T/m2 ) , S = 0.03 ( m ) => k = = 666 ( T/m3 ) => chọn k = 650( T/m3 ) -Dùng phần mềm Sap2000 để giải tìm ra nội lực Phương Trục bxh (mxm) Tiết diện M(tm) Q(t) BĂNG DỌC Trục A,D 0.5x1 Gối 1 31.4 48.33 Nhịp12 89.29 Gối 2 49.99 75.83 Nhịp23 42.87 Gối 3 83.78 72.97 Nhịp34 30.71 Gối 4 83.78 72.97 Nhịp45 42.87 Gối 5 49.99 75.83 Nhịp56 89.29 Gối 6 31.4 48.33 Trục B,C 0.5x1 Gối 1 107.40 170.16 Nhịp12 345.06 Gối 2 143.23 124.14 Nhịp23 200.92 Gối 3 61.41 115.94 Nhịp34 67.01 Gối 4 61.41 115.94 Nhịp45 200.92 Gối 5 143.23 124.14 Nhịp56 345.06 Gối 6 107.40 170.16 Phương Trục bxh (mxm) Tiết diện M(tm) Q(t) BĂNG NGANG Trục 1,6 0.5x1 Gối A 3.24 43.56 NhịpAB 71.77 Gối B 59.47 28.62 NhịpBC 116.8 Gối C 59.47 28.62 NhịpCD 71.77 Gối D 3.24 43.56 Trục 2,3,4,5 0.5x1 Gối A 3.44 12.99 NhịpAB 11.42 Gối B 141.53 93.79 NhịpBC 47.58 Gối C 141.53 93.79 NhịpCD 11.42 Gối D 3.44 12.99 V.1-Tính toán cốt thép V.1.1-Momen dương: Vì cánh nằm trong vùng kéo nên bỏ qua.Tính theo tiết diện hình chữ nhật +Với : ; ; b = 50 cm: bề rộng dầm móng; h0 = hb – a: chiều cao có ích của tiết diện; Giả thiết a = 4cm: khoảng cách từ mép bêtông chịu kéo đến trọng tâm cốt thép chịu kéo. V.1.2 -Momen âm: Vì cánh nằm trong vùng chịu nén nên tính theo tiết diện hình chữ T. - Chiều rộng cánh bc : bc =b +2C1 +Với: -0,5(ln –bd) . C1 < -thỏa C1 nhịp tính toán của dầm móng -9hc - Xác định vị trí trục trung hòa: Mc =Rn bc hc (h0 – 0.5 hc ) .Nếu McM thì trục trung hòa qua cánh, ta tính toán tiết diện hình chữ nhật (bc x h); . Nếu McM thì trục trung hòa qua sườn, ta tính toán tiết diện hình chữ nhật (bd x h). BẢNG KẾT QUẢ TÍNH THÉP DẦM MÓNG BĂNG DỌC phương Tiết diện M(Tm) A g F a (cm2 ) Thép chọn f(mm) Fa chọn Trục A,D Gối 1 31.4 0.048 0.97 11.56 4f20 12.568 Nhịp 1 89.29 0.049 0.974 32.74 4f20+4f26 33.804 Gối 2 49.99 0.077 0.96 18.6 6f20 18.852 Nhịp 2 42.87 0.022 0.988 15.5 6f20 18.852 Gối 3 83.78 0.128 0.93 32.17 4f20+4f26 33.804 Nhịp 3 30.71 0.015 0.99 11.07 4f20 12.568 Gối 4 83.78 0.128 0.93 32.17 4f20+4f26 33.804 Nhịp 4 42.87 0.022 0.988 15.5 6f20 18.852 Gối 5 49.99 0.077 0.96 18.6 6f20 18.852 Nhịp 5 89.29 0.049 0.974 32.74 4f20+4f26 33.804 Gối 6 31.4 0.048 0.97 11.56 4f20 12.568 Trục B,C Gối 1 107.40 0.059 0.97 39.54 6f30 42.414 Nhịp 1 345.06 0.18 0.9 137 4f30+10f36 130.076 Gối 2 143.23 0.073 0.962 53.17 8f30 56.552 Nhịp 2 200.92 0.1 0.95 75.5 4f30+4f36 69.00 Gối 3 61.41 0.031 0.984 22.28 4f30 28.276 Nhịp 3 67.01 0.034 0.982 24.37 4f30 28.276 Gối 4 61.41 0.031 0.984 22.28 4f30 28.276 Nhịp 4 200.92 0.1 0.95 75.5 4f30+4f36 69.00 Gối 5 143.23 0.073 0.962 53.17 8f30 56.552 Nhịp 5 345.06 0.18 0.9 137 4f30+10f36 130.076 Gối 6 107.40 0.059 0.97 39.54 6f30 42.414 BẢNG KẾT QUẢ TÍNH THÉP DẦM MÓNG BĂNG NGANG phương Tiết diện M(Tm) A g F a (cm2 ) Thép chọn f(mm) Fa chọn Trục 1,6 Gối A 3.24 0.002 0.997 1.16 4f20 12.568 NhịpAB 71.77 0.046 0.976 26.26 8f20 25.136 Gối B 59.47 0.028 0.985 21.56 8f20 25.136 NhịpBC 116.8 0.056 0.97 43.00 4f20+4f30 40.844 Gối C 59.47 0.028 0.985 21.56 8f20 25.136 NhịpCD 71.77 0.046 0.976 26.26 8f20 25.136 Gối D 3.24 0.002 0.997 1.16 4f20 12.568 Trục 2,3,4,5 Gối A 3.44 0.005 0.997 1.23 4f20 12.568 NhịpAB 11.42 0.0073 0.996 4.09 4f20 12.568 Gối B 141.53 0.21 0.88 57.4 4f20+6f30 54.982 NhịpBC 47.58 0.023 0.988 17.2 6f20 18.582 Gối C 141.53 0.21 0.88 57.4 4f20+6f30 54.982 NhịpCD 11.42 0.0073 0.996 4.09 4f20 12.568 Gối D 3.44 0.005 0.997 1.23 4f20 12.568 V.1.3-Tính cốt thép ngang - Kiểm tra điều kiện hạn chế về lực cắt : K0Rnbh0 = 0,35 x 1300 x 0.5 x 0.93 = 211 T > Qmax = 107 T. -Kiểm tra điều kiện tính toán Q< 0.6 Rkbho 0.6 Rk b ho = 0.6 x10x50 x 93 = 27900 (kG) Qmax = 170160 > 27900 (kG) nên phải tính cốt thép chịu lực cắt. -Chọn đai f8, 4 nhánh có Fa = 4 x 0.503 = 2.012 cm2 Uct < 33.3 cm và Uct < 30cm => Chọn U = 100 mm + Bố trí thép Đặt cốt đai f8 a100 ở 2 gối vào cách , còn ở khoảng giữa đặt thưa hơn Uct và 50 cm, chọn f8a 200 Mặt khác =173748 kG > Qmax = 170160 kG => Cốt đai và bêtông đủ chịu cắt, không cần đặt cốt xiên V.1.4-Cánh móng - Theo phương ngang của móng cắt 1 dãi có bề rộng b =1m, sơ đồ tính là dầm consol ,chịu tải trọng là do phản lực của đất nền : Momen tại cánh móng: M =; ; . Phương trục stb (T/m2) M(Tm) A g F a (cm2 ) Thép chọn BĂNG NGANG Trục 1 12.9 1.77 0.009 0.995 2.82 f12a200 Trục 2 18.64 3.029 0.014 0.992 4.85 f12a200 Trục 3 19.22 3.123 0.0148 0.992 4.99 f12a200 Trục 4 19.22 3.123 0.0148 0.992 4.99 f12a200 Trục 5 18.64 3.029 0.014 0.992 4.85 f12a200 Trục 6 12.9 1.77 0.009 0.995 2.82 f12a200 BĂNG DỌC Trục A 18.1 2.48 0.013 0.993 3.96 f12a200 Trục B 25.0 4.06 0.019 0.99 6.5 f12a200 Trục C 25.0 4.06 0.019 0.99 6.5 f12a200 Trục D 18.1 2.48 0.013 0.993 3.96 f12a200 CHƯƠNG III : PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC ÉP TÍNH TOÁN MÓNG TRỤC A,D I- Xác định tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán cho móng Mtt =14,3 T Mtc =11,9 T Ntt =199 T Ntc = 165,8 T Qtt =4,47 T Qtc = 3,726 T -Trong đó: Atc = II- Chọn sơ bộ chiều sâu đặt mũi cọc, tiết diện cọc, chiều sâu đặt đài móng - Chọn chiều sâu chôn móng là 2m so với mặt đất tự nhiên - Chọn sơ bộ chiều cao đài là 0,8m - Chọn tiết diện cọc là 30 x 30 cm - Theo điều kiện địa chất của công trình thì mũi cọc có thể đặt tại lớp thứ 3 là lớp cát trung. Cao trình của mũi cọc tại lớp đất số 4 là -9,8m, mũi cọc chôn vào lớp đất số 3 là 2m . - Vậy chọn chiều dài cọc là 8 m, Nhưng ngàm vào đế đài một đoạn 0,15m, và đập đầu cọc để nối thép liên kết với đài một đoạn 1,05m và các thanh thép bẻ ngiêng 45o. III-Xác định sức chịu tải của cọc theo điều kiện đất nền Qtc = m (mR .R.F + uå mf . ¦si li) trong đó : + m: Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất sét có độ bão hòa G<0,85 lấy m=0,8 còn trong các trường hợp còn lại lấy m=1; + mR, mf : Hệ số điều kiện làm việc của đất ở mũi cọc và ở mặt bên cọc có kể đến phương pháp hạ cọc đến sức chống tính toán của đất (tra bảng A.3: TCX D 205: 1998)=> mR = 1,2; m = 1 + R : Cường độ tính toán của đấùt nền dưới mũi cọc (tra bảng 6.2 trang 114 Tài liệu (3)(có nội suy) => R = 398/m2 (cát trungở độ sâu 8,8m) + F : Diện tích mũi cọc F = (0.3 x 0.3) = 0.09 m2 + u : Chu vi tiết diện ngang cọc u = 4 x 0.3 = 1.2 m + li : chiều dày lớp đất thứ i tiếp xúc với mặt bên của cọc (chiều dày mỗi lớp <= 2m) + fsi: Cường độ chịu tải mặt bên của cọc ( tra bảng 6.3 trang 115 Tài liệu (3)(có nội suy) Lớp Z(m) B l i(m) fsi (T/m2) l i f si (T/m) 3 3 0.2 2 4.8 9,6 3 5 0.2 2 5.6 11,2 3 6,4 0,2 0,8 5,88 4,704 4 7,8 2 6,16 12,32 37,824 Qtc=1x(1,2x398 x 0.09 + (1.2 x37,824)) = 103,896 (T) + Sức chịu tải cho phép của cọc đơn theo chỉ tiêu cơ ly ù: = 74,21(T) 1-Xác định kích thước mặt bằng đài cọc : +Khi khoảng cách giữa các cọc là 3d thì ứng suất trung bình dưới đáy đài là : + Xác định sơ bộ kích thước của đáy bệ : Tải trọng của móng khối quy ước tính từ đáy bệ : Tính lại trọng lượng của bệ tính toán : Nttb = n x Fb x h x g = 1.1 x 2,29 x 2 x2 = 10.08 T Lực truyền xuống cọc Ntto = Ntt + Nttb =199 + 10,08 = 209,1 T 2- Xác định số lượng cọc: n = = 2,82 cọc Xét ảnh hưởng của momen ta tăng số lượng cọc lên b = 1.3 lần nc = 1,3 x 2,82 = 3,66 cọc. Chọn 4 cọc. Bố trí cọc trên mặt bằng đài cọc : 3- Kiểm tra lực tác dụng lên cọc : - Mômen xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện tại đế đài: å Mtt = Mtt +Qtt x hd=14,3 + 4,47 x 0,8 =17,876 Tm - Trọng lượng tính toán của đài và đất phủ trên đài: Nttb = n Fđ gtb hm 1.1 x 1,5 x 1,6 x 2 x 2 = 10,56 T - Trọng lượng tính toán bên trên truyền xuống cọc Ntto = Ntt + Nttb = 199 + 10,56 =209,56 T - Tải trọng tác dụng bình quân lên đầu cọc : Vậy thỏa điều kiện P < Qgh=74,21 T. - Tải trọng lớn nhất tác dụng lên cọc biên (xmax = 0,5 m) Sx2i = 4x0,52= 1 m Þ Pmax = 61,328 T Pmin = 43,452 T - Kiểm tra : Pmax = 61,328T < Qgh=74,21 T Pmin = 43,452 T > 0 ® cọc không bị nhổ. Ptb = 52,39 T Vì tải trọng tác dụng lên cọc nhỏ hơn sức chịu tải tính toán của cọc cho nên thiết kế cọc như trên là hợp lý. Ta không cần kiểm tra điều kiện chống nhổ do Pmin >0 IV-Tính toán độ lún cho móng IV.1-Xác định kích thước khối móng quy ước Xét các lớp đất mà cọc xuyên qua: Lớp đất Lớp 1 Lớp 2 Góc ma sát trong jII (độ) 12o08' 26o44' Chiều dày lớp đất h (m) 4,8 2 => Góc ma sát trong trung bình: jtb = 160 40’ a = jtb /4 = 16o40’/4 = 4o10' - Diện tích khối móng quy ước xác định như sau: LM =L’+2Lctga => LM = (1,6-0.3) + 2 x 6,8 x tg(4o10') = 2,27 m => BM = (1.5-0.3) + 2 x 6,8 x tg(4o10') = 2,152 m => FM = 2,28 x 2,08 = 4,74 m2 . - Chiều cao móng khối quy ước: HM = 6,8 + 2.0 = 8,8 m IV.2-Xác định khối lượng khối móng quy ước + Trọng lượng lớp đất thứ i(có trừ đi phần thể tích đất bị cọc choán chổ): p =gihi(FM –Fcoc) + Trọng lượng cọc bêtông trong lớp đất thứ I p =ncgbhiFcoc +Trọng lượng đất trong phạm vi từ đáy đài đến đáy khối móng quy ước(có trừ phần thể tích đất bị cọc choán chổ và có kể cả trọng lượng cọc): p = p+ p -Với :Fcoc=0,09 m2; Lớp đất gi(T/m3) hi (m) p(T) p(T) pi(T) 3 2,01 4,8 44,86 5,4 50,26 4 2,04 2 18,972 2,25 21,22 +Trọng lượng từ đáy đài lên đến MDTT Pdai = gtbhmFM = 2x2x4,842 =19,368(T) + Trọng luợng khối móng quy ước P = 50,26+21,22+19,368 =90,848(T) IV.3-Xác định áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước : - Mômen ứng với trọng tâm móng khối quy ước là: = 14,3 + 4,47x8,8 = 53,64 T.m - Lực dọc tiêu chuẩn truyền xuống trọng tâm móng khối quy ước là: åNtcqu = Ntc + P = 165,8 + 90,848= 256,68 T - Độ lệch tâm: e = = 0.21 m Þ Aùp lực tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước s stcmax = 82,49T/m2 stcmin = 23,6T/m2 stctb =(Pmax +Pmin )/2 = 53,04 T/m2 IV.4-Xác định cường độ tính toán của đáy khối móng quy ước = ( 1,1ABM g II +1,1BHMg +3DC II ) Trong đó: -A, B, D: các hệ số tra bảng phụ thuộc j của đất nền dưới mũi cọc; jtc = 26o44' Þ A = 0,86 B = 4,50 C = 7,01 -ktc = 1 (kết quả lấy từ kết quả thí nghiệm); - m1,m2 là các hệ số điều kiện làm việc của đất nền và công trình; m1 = 1.4 (cát trung) m2 = 1.4 (L/H <1.5) - Lớp đất dưới mũi cọc có CII = 0.7 (T/m2) ; - g= ==2,01 T/m3 - gII=g= 2,04 - 1 =1,04 T/m3 Vậy RMtc = (1,1x0,86x2,08x2,04 + 1,1x4,5x8,8x2,01 +3x7,01x0,7) RMtc = 208,348 T/m2 +Kiểm tra : stcmax = 82,49T/m2 < 1,2RMtc=250,01T/m2 stcmin = 23,6T/m2 >0 stctb =(Pmax +Pmin )/2 = 53,04 T/m2<RMtc=208,348T/m2 Vậy đất nền bên dưới đảm bảo đủ khả năng tiếp nhận tải do cọc truyền xuống. IV.5- Xác định độ lún của móng - Ta sẽ dùng phương pháp phân tầng cộng lún - Ứng suất bản thân của đất ở đáy khối móng quy ước : sbt = Shigi =2,03x1,5+2,01x5,3+ 2,04x2=17,778T/m2 - Áp lực gây lún : sgl = stctb - sbt = 53,04 - 17,778 = 35,362 T/m2 Phân bố ứng suất trong nền đất : - Ứng suất do đất nền : szbt = Shigi . - Ứng suất do tải trọng : szgl = kosgl với ko = f được tra bảng - Chia đất dưới đáy móng khối quy ước thành nhiều lớp có chiều dày hi = BM /5 = 2,152/5 = 0,43 m. Điểm Z (m) LM/BM 2Z/BM Ko szgl (T/m2) sbtz (T/m2) 1 0 1.045 0.0 1 35,362 17,778 2 0,43 1,096 0.4 0.9618 34,01 18,656 3 0,86 1,096 0.8 0.8067 28,53 19,533 4 1,29 1,096 1.2 0.6163 21,79 20,41 5 1,72 1,096 1.6 0.4595 16,25 21,28 6 2,15 1,096 2.0 0.3456 12,22 22,164 7 2,58 1,096 2.4 0.2653 9,38 23,04 8 3,01 1,096 2.8 0.2079 7,35 23,918 9 3,44 1,096 3.2 0.1661 5,874 24,796 10 3,87 1,096 3.6 0.1352 4,78 25,673 Giới hạn nền tại diểm số 10 ở độ sâu 4 m tính từ mũi cọc Vì tại đó szgl = 4,78 T/m2 < 0.2 szbt = 0.2 x 25,673= 5,134 T/m2 Độ lún của nền tính theo công thức 3.13 trang 25 Tài liệu (3) trong đó: -E0 Modun biến dạng tính theo công thức sau: E0=(kG/cm2) .e0:Hệ số rỗng của đất; .b : Hệ số phụ thuộc vào hệ số biến dạng ngang, được lấy theo từng loại đất; .a : Hệ số nén; .mk : Hệ số chuyển đổi Modun biến dạng trong phòng theo Modun biến dạng xác định bằng phương pháp nén tải trọng tĩnh; => S = 2,2 cm < Sgh = 8cm. Thoả điều kiện. V-TÍNH TOÁN ĐÀI CỌC V.1- Kiểm tra xuyên thủng (theo tài liệu [4]) P [a1(bc+C2)+a2(hc+C1)]hoRK +Trong đó: -P :Lực đâm thủng bằng tổng phản lực của cọc nằm ngoài phạm vi của đáy tháp đâm thủng; -bc,hc :Kích thước tiết diện cột; -ho :Chiều cao hữu ích của đài; -C1,C2: khoảng cách trên mặt bằng từ mép cột đến mép của đáy tháp đâm thủng; -RK:Cường độ tính toán chịu kéo của bêtông; -a1,a2: các hệ số được tính theo công thức: a1=1,5 a2=1,5 (C1,C2< 0,5ho thì lấy C = 0,5ho ,với ho=0,8-0,15=0,65m) => 61,328 [3,35(0,4+0,325)+3,35(0,4+0,325)]0,65x88 = 277,8 T (Thõa) V.2-Tính toán cốt thép đài cọc Chọn mặt ngàm như hình vẽ để tìm momen lớn nhất Mmax tính toán cốt thép cho đài. sơ đồ tính : Momen: M =2Pmax x l= 2 x 61,328 x 0,3= 36,8 Tm Cốt thép: Fa ===24,2 cm2 Bố trí 10f18a150, Fa=25,45cm2 bố trí cho cả 2 phương. VI-Tính toán cọc chịu lực ngang VI.1- Xác định lực ngang : - Phân phối tải trọng ngang 5 cọc chịu : Qttk = VI.2- Xác định momen : - Giả sử đầu cọc được ngàm vào đài do đó đầu cọc chỉ chuyển vị ngang, không có chuyển vị xoay. - Hệ số biến dạng: abd = Trong đó : + : Hệ số tỷ lệ (tra bảng G.1 trang 445 tài liệu (5) theo hệ số rỗng và độ sệt) - Ta coi cọc chịu lực ngang chỉ làm việc với một tầng đất tính từ mặt đất mà thôi - Chiều dài ảnh hưởng: lah = 2x(d+1) (m) d : Đường kính cọc ; d = 0.3 (m) lah = 2x(0.3+1) = 2.6 (m) - Chiều dài ảnh hưởng của cọc đến độ sâu 2.6 m, nằm lớp 3 (sét pha) => + dtt : Bề rộng qui ước của cọc Khi d < 0.8 m thì dtt = 1.5d + 0.5 m Khi d 0.8m, dtt = d + 1m Cọc có tiết diện (30 x 30) cm dtt = 1.5x0.30 + 0.5 = 0.95 m Eb : Mô đun đàn hồi của bê tông, Eb = 2.65x106 (T/m2) J = 6.75x10-4 m4 à EJ = 1957.5 Tm2 Hệ số biến dạng: abd = (m-1) - Chiều sâu tính đổi cọc hạ trong đất : Lc = abd .L = 0.786x6,8= 5,3448 m Tra bảng G.2 trang 447 tài liệu (5). Vì abd.L = 5,3448 > 4 nên tra bảng tại Lc = 4 Ao = 2.441 ; Bo = 1.621 ; Co = 1.751 Tính chuyển vị của đầu cọc tại tiết diện ngàm theo công thức sau : Vì đầu cọc bị ngàm cứng vào bệ dưới tác dụng của lực ngang, trên đầu cọc có momen ngàm : u tto = Qttk x dHH + Mttf x dHM = 0.00254 x 1,1175 – 0.00133 x 1.3153 = 0.001089 m = 0.1089 cm < 1 cm. Thoả điều kiện - Mômen uốn Mz theo độ sâu cọc được tính theo công thức sau : Mz = a2bdEb J uttoA3 - abd EbJjoB3 + hay : Mz = a1A3 + a2C3 + a3D3 Trong đó : a1 = a2bdEb J utto = 0.7862 x 1957.5 x 0.001089 = 1.329 Tm a2 = M ttf = -1.3153 Tm a3 = jo = 0 Thay các hệ số a1, a2, a3 vào Mz Mz = 1.329A3 – 1.3153C3 + 1.422D3 Các hệ số A3, C3, D3 tra bảng G.3 trang 449 tài liệu (5) theo Zc, với Zc = abdZ BẢNG TỔNG HỢP GIÁ TRỊ MOMEN Mz (Tm) DỌC THEO THÂN CỌC Z (m) ZC (m) A3 C3 D3 Mz (Tm) 0 0 0 1 0 -1.3153 0.127 0.3 -0.005 1 0.3 -0.8954 0.38 0.5 -0.021 0.999 0.5 -0.63 0.636 0.7 -0.057 0.996 0.699 -0.392 0.89 0.9 -0.121 0.985 0.897 -0.181 1.145 1.1 -0.222 0.96 1.09 -0.007 1.399 1.3 -0.365 0.907 1.273 0.132 1.654 1.5 -0.559 0.881 1.437 0.1414 1.908 1.7 -0.808 0.646 1.566 0.303 2.163 1.9 -1.118 0.385 1.64 0.34 2.417 2 -1.295 0.207 1.646 0.347 2.544 2.2 -1.693 -0.271 1.575 0.345 2.799 2.4 -2.141 -0.941 1.352 0.31 3.053 2.6 -2.621 -1.877 0.917 0.29 3.308 2.8 -3.103 -3.408 0.197 0.636 3.562 3 -3.541 -4.688 -0.891 0.193 3.817 3.5 -3.919 -10.34 -5.854 0.07 4.45 4 -1.614 -17.92 -15.08 0.022 Với giá trị Mmax = 1.3153 Tm. Ta tính thép dọc cho cọc : g ===0,973 VII- Kiểm tra cọc khi vận chuyển và dựng lắp VII.1- Kiểm tra cọc khi vận chuyển - Xem cọc như dầm đơn giản chịu tải phân bố đều: q=ngcFc = 1.1x2.5x0.3x0.3 = 0.25 T/m. Trong đó: n : Hệ số vượt tải gc : Khối lượng riêng cọc Fc : Diện tích tiết diện cọc - Mô men lớn nhất khi cẩu cọc: M1 = 0.25x4.682/8 - 0.25x1.662/2 = 0.34 Tm = 340 kGm M2 = 0.25x1.662/2 = 0.344 Tm = 344 kGm VII.2- Kiểm tra cọc khi dựng cọc M3 =M4= 0.086x0.25x82 = 1.376 Tm Chọn M = max (M1; M2; M3; M4) = 1376 kGm để tính toán Với M = 1376 kGm Chọn 2F12 có Fa = 2,26 (cm2) . TÍNH TOÁN MÓNG TRỤC C,B I- Xác định tải trọng tiêu chuẩn và tải trọng tính toán cho móng Mtt =25,9 T Mtc =21,58 T Ntt =418 T Ntc = 348,3 T Qtt =7,45 T Qtc = 6,21 T -Trong đó: Atc = II- Chọn sơ bộ chiều sâu đặt mũi cọc, tiết diện cọc, chiều sâu đặt đài móng - Chọn chiều sâu chôn móng là 2m so với mặt đất tự nhiên - Chọn chiều cao đài là 0,8m - Chọn tiết diện cọc là 30 x 30 cm - Theo điều kiện địa chất của công trình thì mũi cọc có thể đặt tại lớp thứ 3 là lớp cát trung. Cao trình của mũi cọc tại lớp đất số 3 là -9,8m, mũi cọc chôn vào lớp đất số 3 là 2m . - Vậy chọn chiều dài cọc là 8 m, Nhưng ngàm vào đế đài một đoạn 0,15m, và đập đầu cọc để nối thép liên kết với đài một đoạn 1,05m và các thanh thép bẻ ngiêng 45o. III-Xác định sức chịu tải của cọc theo điều kiện đất nền Qtc = m (mR .R.F + uå mf . ¦si li) trong đó : + m: Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất sét có độ bão hòa G<0,85 lấy m=0,8 còn trong các trường hợp còn lại lấy m=1; + mR, mf : Hệ số điều kiện làm việc của đất ở mũi cọc và ở mặt bên cọc có kể đến phương pháp hạ cọc đến sức chống tính toán của đất (tra bảng A.3: TCX D 205: 1998)=> mR = 1,2; m = 1 + R : Cường độ tính toán của đấùt nền dưới mũi cọc (tra bảng 6.2 trang 114 Tài liệu (3)(có nội suy) => R = 398/m2 (cát trungở độ sâu 8,8m) + F : Diện tích mũi cọc F = (0.3 x 0.3) = 0.09 m2 + u : Chu vi tiết diện ngang cọc u = 4 x 0.3 = 1.2 m + li : chiều dày lớp đất thứ i tiếp xúc với mặt bên của cọc (chiều dày mỗi lớp <= 2m) + fsi: Cường độ chịu tải mặt bên của cọc ( tra bảng 6.3 trang 115 Tài liệu (3)(có nội suy) Lớp Z(m) B l i(m) fsi (T/m2) l i f si (T/m) 3 3 0.2 2 4.8 9,6 3 5 0.2 2 5.6 11,2 3 6,4 0,2 0,8 5,88 4,704 4 7,8 2 6,16 12,32 37,824 Qtc=1x(1,2x398 x 0.09 + (1.2 x37,824)) = 103,896 (T) + Sức chịu tải cho phép của cọc đơn theo chỉ tiêu cơ ly ù: = 74,21(T) 1-Xác định kích thước mặt bằng đài cọc : +Khi khoảng cách giữa các cọc là 3d thì ứng suất trung bình dưới đáy đài là : + Xác định sơ bộ kích thước của đáy bệ : Tải trọng của móng khối quy ước tính từ đáy bệ : Tính lại trọng lượng của bệ tính toán : Nttb = n x Fb x h x g = 1.1 x 4,82x 2 x2 = 21,21 T Lực truyền xuống cọc Ntto = Ntt + Nttb =418 + 21,21 = 439,21 T 2- Xác định số lượng cọc: n = = 5,92 cọc Xét ảnh hưởng của momen ta tăng số lượng cọc lên b = 1.5 lần nc = 1.5 x 5,92 = 8,87 cọc. Chọn 9 cọc. Bố trí cọc trên mặt bằng đài cọc : 3- Kiểm tra lực tác dụng lên cọc : - Mômen xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện tại đế đài: å Mtt = Mtt +Qtt x hd=25,9 + 7,45 x 0,8 =31,86 Tm - Trọng lượng tính toán của đài và đất phủ trên đài: Nttb = n Fđ gtb hm =1.1 x 2,4 x 2,6 x 2 x 2 = 27,456 T - Trọng lượng tính toán bên trên truyền xuống cọc Ntto = Ntt + Nttb = 418 + 27,456 =445,5 T - Tải trọng tác dụng bình quân lên đầu cọc : Vậy thỏa điều kiện P < Qgh=74,21 T. - Tải trọng lớn nhất tác dụng lên cọc biên (xmax = 1 m) Sx2i = 4x12= 4 m Þ Pmax = 57,46 T Pmin = 41,54T - Kiểm tra : Pmax = 57,46 T < Qgh=74,21 T Pmin = 41,54T > 0 ® cọc không bị nhổ. Ptb = 49,5 T Vì tải trọng tác dụng lên cọc nhỏ hơn sức chịu tải tính toán của cọc cho nên thiết kế cọc như trên là hợp lý. Ta không cần kiểm tra điều kiện chống nhổ do Pmin >0 IV-Tính toán độ lún cho móng IV.1-Xác định kích thước khối móng quy ước Xét các lớp đất mà cọc xuyên qua: Lớp đất Lớp 1 Lớp 2 Góc ma sát trong jII (độ) 12o08' 26o44' Chiều dày lớp đất h (m) 4,8 2 => Góc ma sát trong trung bình: jtb = 160 40’ a = jtb /4 = 16o40’/4 = 4o10' - Diện tích khối móng quy ước xác định như sau: LM =L’+2Lctga => LM = (2,6-0.3) + 2 x 6,8 x tg(4o10') = 3,28 m => BM = (2.2-0.3) + 2 x 6,8 x tg(4o10') = 3,07m => FM = 3,28 x 3,07 =10,07 m2 . - Chiều cao móng khối quy ước: HM = 6,8 + 2.0 = 8,8 m IV.2-Xác định khối lượng khối móng quy ước + Trọng lượng lớp đất thứ i(có trừ đi phần thể tích đất bị cọc choán chổ): p =gihi(FM –Fcoc) + Trọng lượng cọc bêtông trong lớp đất thứ I p =ncgbhiFcoc +Trọng lượng đất trong phạm vi từ đáy đài đến đáy khối móng quy ước(có trừ phần thể tích đất bị cọc choán chổ và có kể cả trọng lượng cọc): p = p+ p -Với :Fcoc=0,09 m2; Lớp đất gi(T/m3) hi (m) p(T) p(T) pi(T) 3 2,01 4,8 90,27 9,72 99,99 4 2,04 2 38,174 4,05 42,224 +Trọng lượng từ đáy đài lên đến MDTT Pdai = gtbhmFM = 2x2x10,07=40,28(T) + Trọng luợng khối móng quy ước P = 99,99+42,224+40,28 =182,5 (T) IV.3-Xác định áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước : - Mômen ứng với trọng tâm móng khối quy ước là: = 21,58 + 6,21x8,8 = 76,228 T.m - Lực dọc tiêu chuẩn truyền xuống trọng tâm móng khối quy ước là: åNtcqu = Ntc + P = 348,3 + 182,5=530,8 T - Độ lệch tâm: e = = 0.143 m Þ Aùp lực tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước s stcmax = 66,6 T/m2 stcmin = 38,83T/m2 stctb =(Pmax +Pmin )/2 = 52,715T/m2 IV.4-Xác định cường độ tính toán của đáy khối móng quy ước = ( 1,1ABM g II +1,1BHMg +3DC II ) Trong đó: -A, B, D: các hệ số tra bảng phụ thuộc j của đất nền dưới mũi cọc; jtc = 26o44' Þ A = 0,86 B = 4,50 C = 7,01 -ktc = 1 (kết quả lấy từ kết quả thí nghiệm); - m1,m2 là các hệ số điều kiện làm việc của đất nền và công trình; m1 = 1.4 (cát trung) m2 = 1.4 (L/H <1.5) - Lớp đất dưới mũi cọc có CII = 0.7 (T/m2) ; - g= ==2,01 T/m3 - gII=2,04 T/m3 Vậy RMtc = (1,1x0,86x2,08x2,04 + 1,1x4,5x8,8x2,01 +3x7,01x0,7) RMtc = 208,348 T/m2 +Kiểm tra : stcmax = 66,6T/m2 < 1,2RMtc=250,01T/m2 stcmin = 38,83T/m2 >0 stctb =(Pmax +Pmin )/2 = 52,715T/m2<RMtc=208,348T/m2 Vậy đất nền bên dưới đảm bảo đủ khả năng tiếp nhận tải do cọc truyền xuống. IV.5- Xác định độ lún của móng - Ta sẽ dùng phương pháp phân tầng cộng lún - Ứng suất bản thân của đất ở đáy khối móng quy ước : sbt = Shigi =2,03x1,5+ 2,01x5,3+ 2,04x2=17,778T/m2 - Áp lực gây lún : sgl = stctb - sbt = 52,715 - 17,778 = 34,937 T/m2 Phân bố ứng suất trong nền đất : - Ứng suất do đất nền : szbt = Shigi . - Ứng suất do tải trọng : szgl = kosgl với ko = f được tra bảng - Chia đất dưới đáy móng khối quy ước thành nhiều lớp có chiều dày hi = BM /5 = 3,07/5 = 0,614 m. Điểm Z (m) LM/BM 2Z/BM Ko szgl (T/m2) sbtz (T/m2) 1 0 1,068 0.0 1 34,937 17,778 2 0,614 1,068 0.4 0.9627 33,63 19,03 3 1,228 1,068 0.8 0.8193 28,41 20,28 4 1,842 1,068 1.2 0.6216 21,72 21,54 5 2,456 1,068 1.6 0.475 16,6 22,78 6 3,07 1,068 2.0 0.3506 12,25 24,04 7 3,684 1,068 2.4 0.2696 9,42 25,29 8 4,298 1,068 2.8 0.2115 7,39 26,55 9 4,912 1,068 3.2 0.1692 5,91 27,8 10 5,526 1,068 3.6 0.138 4,821 29,05 11 6,4 1,068 4.0 0.114 3,8 30,3 Giới hạn nền tại diểm số 10 ở độ sâu 5,5m tính từ mũi cọc Vì tại đó szgl = 4,82 T/m2 < 0.2 szbt = 0.2 x 29,05= 5,81 T/m2 Độ lún của nền tính theo công thức 3.13 trang 25 Tài liệu (3) trong đó: -E0 Modun biến dạng tính theo công thức sau: E0=(kG/cm2) .e0:Hệ số rỗng của đất; .b : Hệ số phụ thuộc vào hệ số biến dạng ngang, được lấy theo từng loại đất; .a : Hệ số nén; .mk : Hệ số chuyển đổi Modun biến dạng trong phòng theo Modun biến dạng xác định bằng phương pháp nén tải trọng tĩnh; Vậy S = 3,2cm < Sgh = 8cm. Thoả điều kiện. V-TÍNH TOÁN ĐÀI CỌC V.1- Kiểm tra xuyên thủng (theo tài liệu [4]) P [a1(bc+C2)+a2(hc+C1)]hoRK +Trong đó: -P :Lực đâm thủng bằng tổng phản lực của cọc nằm ngoài phạm vi của đáy tháp đâm thủng; -bc,hc :Kích thước tiết diện cột; -ho :Chiều cao hữu ích của đài; -C1,C2: khoảng cách trên mặt bằng từ mép cột đến mép của đáy tháp đâm thủng; -RK:Cường độ tính toán chịu kéo của bêtông; -a1,a2: các hệ số được tính theo công thức; a1=1,5=1,5=2,46 a2=1,5=1,5=2,32 => 57,46 [2,46(0,4+0,55)+2,32(0,7+0,5)]0,65x88 = 292,92 T (Thõa) V.2-Tính toán cốt thép đài cọc Chọn mặt ngàm như hình vẽ để tìm momen lớn nhất Mmax tính toán cốt thép cho đài. sơ đồ tính : Momen: M =2Pmax x l= 3 x 57,46x 0,65= 112,047 Tm Cốt thép: Fa ===73,3 cm2 Bố trí 24f20a100,Fa=75,4cm2 bố trí cho cả 2 phương. VI-Tính toán cọc chịu lực ngang VI.1- Xác định lực ngang : - Phân phối tải trọng ngang 5 cọc chịu : Qttk = VI.2- Xác định momen : - Giả sử đầu cọc được ngàm vào đài do đó đầu cọc chỉ chuyển vị ngang, không có chuyển vị xoay. - Hệ số biến dạng: abd = Trong đó : + m- : Hệ số tỷ lệ (tra bảng G.1 trang 445 tài liệu (5) theo hệ số rỗng và độ sệt) - Ta coi cọc chịu lực ngang chỉ làm việc với một tầng đất tính từ mặt đất mà thôi - Chiều dài ảnh hưởng: lah = 2x(d+1) (m) d : Đường kính cọc ; d = 0.3 (m) lah = 2x(0.3+1) = 2.6 (m) - Chiều dài ảnh hưởng của cọc đến độ sâu 2.6 m, nằm lớp 3 (sét pha) => + dtt : Bề rộng qui ước của cọc Khi d < 0.8 m thì dtt = 1.5d + 0.5 m Khi d 0.8m, dtt = d + 1m Cọc có tiết diện (30 x 30) cm dtt = 1.5x0.30 + 0.5 = 0.95 m Eb : Mô đun đàn hồi của bê tông, Eb = 2.65x106 (T/m2) J = 6.75x10-4 m4 à EJ = 1957.5 Tm2 Hệ số biến dạng: abd = (m-1) - Chiều sâu tính đổi cọc hạ trong đất : Lc = abd .L = 0.786x6,8= 5,2448 m Tra bảng G.2 trang 447 tài liệu (5). Vì abd.L = 5,3448> 4 nên tra bảng tại Lc = 4 Ao = 2.441 ; Bo = 1.621 ; Co = 1.751 Tính chuyển vị của đầu cọc tại tiết diện ngàm theo công thức sau : Vì đầu cọc bị ngàm cứng vào bệ dưới tác dụng của lực ngang, trên đầu cọc có momen ngàm : u tto = Qttk x dHH + Mttf x dHM = 0.00254 x 0.828 – 0.00133 x 0,975 = 0.0008 m = 0.08 cm < 1 cm. Thoả điều kiện - Mômen uốn Mz theo độ sâu cọc được tính theo công thức sau : Mz = a2bdEb J uttoA3 - abd EbJjoB3 + hay : Mz = a1A3 + a2C3 + a3D3 Trong đó : a1 = a2bdEb J utto = 0.7862 x 1957.5 x 0.0008 = 0,976 Tm a2 = M ttf = -0,975 Tm a3 = jo = 0 Thay các hệ số a1, a2, a3 vào Mz Mz = 0,976A3 – 0,975C3 + 1.053D3 Các hệ số A3, C3, D3 tra bảng G.3 trang 449 tài liệu (5) theo Zc, với Zc = abdZ BẢNG TỔNG HỢP GIÁ TRỊ MOMEN Mz (Tm) DỌC THEO THÂN CỌC Z (m) ZC (m) A3 C3 D3 Mz (Tm) 0 0 0 1 0 -0,975 0.127 0.3 -0.005 1 0.3 -0.8954 0.38 0.5 -0.021 0.999 0.5 -0.63 0.636 0.7 -0.057 0.996 0.699 -0.392 0.89 0.9 -0.121 0.985 0.897 -0.181 1.145 1.1 -0.222 0.96 1.09 -0.007 1.399 1.3 -0.365 0.907 1.273 0.132 1.654 1.5 -0.559 0.881 1.437 0.1414 1.908 1.7 -0.808 0.646 1.566 0.303 2.163 1.9 -1.118 0.385 1.64 0.34 2.417 2 -1.295 0.207 1.646 0.347 2.544 2.2 -1.693 -0.271 1.575 0.345 2.799 2.4 -2.141 -0.941 1.352 0.31 3.053 2.6 -2.621 -1.877 0.917 0.29 3.308 2.8 -3.103 -3.408 0.197 0.636 3.562 3 -3.541 -4.688 -0.891 0.193 3.817 3.5 -3.919 -10.34 -5.854 0.07 4.45 4 -1.614 -17.92 -15.08 0.022 Với giá trị Mmax = 0,975 Tm. Ta tính thép dọc cho cọc : VII- Kiểm tra cọc khi vận chuyển và dựng lắp VII.1- Kiểm tra cọc khi vận chuyển - Xem cọc như dầm đơn giản chịu tải phân bố đều: q=ngcFc = 1.1x2.5x0.3x0.3 = 0.25 T/m. Trong đó: n : Hệ số vượt tải gc : Khối lượng riêng cọc Fc : Diện tích tiết diện cọc - Mô men lớn nhất khi cẩu cọc: M1 = 0.25x4.682/8 - 0.25x1.662/2 = 0.34 Tm = 340 kGm M2 = 0.25x1.662/2 = 0.344 Tm = 344 kGm VII.2- Kiểm tra cọc khi dựng cọc M3 =M4= 0.086x0.25x82 = 1.376 Tm Chọn M = max (M1; M2; M3; M4) = 1376 kGm để tính toán Với M = 1376 kGm Chọn 2F12 có Fa = 2,26 (cm2) .