Đồ án Thiết kế ký túc xá trường cao đẳng sư phạm TP Hồ Chí Minh

1 23.67 26.69 27.23 3.2% C26 1703.6 270.3 14.30 17.99 19.63 1.47% C27 3115.61 266.61 14.30 18.01 19.63 1.47% C27 1708.0 269.9 18.01 C28 1541.5 232.4 26.67 26.67 27.23 3.2% C29 1022.9 150.2 14.14 14.14 14.73 1.73% PT N (kN) M (kNm) A's=As (cm2) As(max) (cm2) Số thanh f As chọn (cm2) C30 132.7 156.1 1.93 1.93 9.82 0.74% C31 113.6 155.7 0.91 1.93 9.82 0.74% C32 1022.8 150.4 13.77 19.47 19.63 2.33% C33 509.8 210.2 15.49 15.49 17.42 2.5% C34 582.0 223.2 14.43 16.79 17.42 2.07% C35 582.3 223.1 14.43 16.79 17.42 2.07% C36 509.8 210.1 14.74 15.49 17.42 2.5% BẢNG BỐ TRÍ CỐT THÉP CHO KHUNG TRỤC 5 Tầng Loại cột Bố trí thép Từ tầng hầm đến tầng 1 A x(2) C x(2) D x(2) F Từ tầng 2 đến tầng4 A C D F Từ tầng 5 đến tầng 6 A C D F Từ tầng 7đến tầng8 A C D F 5. Tính cốt đai cho cột -Từ kết quả nội lực cột ta chọn lực cắt lớn nhất gây nguy hiểm cho cột để tính khoảng cách s đặt cốt đai cho cột. - Điều kiện (với là đường kính cốt thép dọc lớn nhất trong cột) - Giả thiết số nhánh đai n =2 - Tính hệ số xét đến ảnh hưởng lực dọc: - Khoảng cách giữa giữ a các cốt đai theo tính toán là - Khoảng cách lớn nhất giữa các cốt đai -Khoảng cách giữa các cốt đai theo cấu tạo (với là chiều rộng cột và là cốt thép dọc nhỏ nhất trong cột) -Trong đoạn nối chồng thép dọc, khoảng cách -Kiểm tra điều kiện : - Trong đó : Vậy ta bố trí cốt đai cho cột như sau -Khoảng cách đai trong đoạn nối thép - Trong đoạn còn lại PHẦN 3 : TÍNH MÓNG THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT PHẦN III : THỐNG KÊ SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT .a µ b.. Lớp 1 Thành phần gồm : Sét pha lẫn sỏi laterit, nâu đỏ đốm vàng, trạng thái cứng Lớp này phân bố như sau : Hố khoan Độ sâu mặt lớp, m Độ sâu đáy lớp, m Bề dày lớp, m SPT, búa HK1 0 3.5 3.5 26 Các chỉ tiêu cơ lý : + Thành phần hạt : Hạt sạn : 57.2% Hạt cát : 18.1% Hạt bụi : 8.3% Hạt sét : 16.4% + Độ ẩm tự nhiên W : 14.09% + Dung trọng tự nhiên : 2.1 g/cm3 + Dung trọng khô : 1.84 g/cm3 + Tỉ trọng hạt Gs : 2.72 + Hệ số rỗng e0 : 0.631 + Độ rỗng n : 32 + Độ bão hoà Sr : 80% + Giới hạn Atterberg : Giới hạn chảy : 29.7% Giới hạn dẻo : 15.4% Chỉ số dẻo : 14.3% + Độ sệt B : < 0 + Lực dính C : 0.431 kG/cm2 + Góc nội ma sát : 17023’ + Kết quả thí nghiệm nén lún : Áp lực nén ( kG/cm2 ) 0 0.50 1.00 2.00 4.00 8.00 16.00 Hệ số rỗng e 0.631 0.595 0.581 0.560 0.533 0.500 0.458 2. Lớp 2 Thành phần gồm : Sét, vàng – xám trắng, trạng thái nửa cứng. Lớp này phân bố như sau : Hố khoan Độ sâu mặt lớp, m Độ sâu đáy lớp, m Bề dày lớp, m SPT, búa HK1 3.5 5.7 2.2 21 Các chỉ tiêu cơ lý : + Thành phần hạt : Hạt sạn : 0.0% Hạt cát : 38.1% Hạt bụi : 26.3% Hạt sét : 35.4% + Độ ẩm tự nhiên W : 20.31 % + Dung trọng tự nhiên : 2.02 g/cm3 + Dung trọng khô : 1.68 g/cm3 + Tỉ trọng hạt Gs : 2.74 + Hệ số rỗng e0 : 0.631 + Độ rỗng n : 39 + Độ bão hoà Sr : 88% + Giới hạn Atterberg : Giới hạn chảy : 45.5% Giới hạn dẻo : 18.7% Chỉ số dẻo : 25.8% + Độ sệt B : 0.06 + Lực dính C : 0.431 kG/cm2 + Góc nội ma sát : 17023’ + Kết quả thí nghiệm nén lún : Áp lực nén ( kG/cm2 ) 0 0.50 1.00 2.00 4.00 8.00 16.00 Hệ số rỗng e 0.631 0.595 0.581 0.560 0.533 0.500 0.458 Lớp 3 Thành phần gồm : Sét pha, xám trắng loang vàng, trạng thái dèo cứng. Lớp này phân bố như sau : Hố khoan Độ sâu mặt lớp, m Độ sâu đáy lớp, m Bề dày lớp, m SPT, búa HK1 5.7 9.2 3.5 11 – 13 Các chỉ tiêu cơ lý : + Thành phần hạt : Hạt sạn : 0.9% Hạt cát : 69.6% Hạt bụi : 13.7% Hạt sét : 15.9% + Độ ẩm tự nhiên W : 18.93 % + Dung trọng tự nhiên : 2.06g/cm3 + Dung trọng khô : 1.73 g/cm3 + Tỉ trọng hạt Gs : 2.70 + Hệ số rỗng e0 : 0.561 + Độ rỗng n : 36 + Độ bão hoà Sr : 91% + Giới hạn Atterberg : Giới hạn chảy : 29.2% Giới hạn dẻo : 13.7% Chỉ số dẻo : 15.5% + Độ sệt B : 0.34 + Lực dính C : 0.285 kG/cm2 + Góc nội ma sát : 15058’ + Hệ số nén lún, a1-2 : 0.016 cm2/kG + Mô đuyn BD, E1-2 : 96.4 kG/cm2 + Kết quả thí nghiệm nén lún : Áp lực nén ( kG/cm2 ) 0 0.50 1.00 2.00 4.00 8.00 16.00 Hệ số rỗng e 0.543 0.509 0.495 0.475 0.454 0.432 0.405 Lớp 4 Thành phần gồm : Cát pha, nâu vàng – xám trắng, trạng thái dèo. Lớp này phân bố như sau : Hố khoan Độ sâu mặt lớp, m Độ sâu đáy lớp, m Bề dày lớp, m SPT, búa HK1 9.2 13.3 4.1 7 – 8 Các chỉ tiêu cơ lý : + Thành phần hạt : Hạt sạn : 0.0% Hạt cát : 79.7% Hạt bụi : 10.8% Hạt sét : 9.6% + Độ ẩm tự nhiên W : 19.69 % + Dung trọng tự nhiên : 2.02 g/cm3 + Dung trọng khô : 1.69 g/cm3 + Dung trọng đẩy nổi : 1.06 g/cm3 + Tỉ trọng hạt Gs : 2.68 + Hệ số rỗng e0 : 0.583 + Độ rỗng n : 37 + Độ bão hoà Sr : 90% + Giới hạn Atterberg : Giới hạn chảy : 24.1 % Giới hạn dẻo : 17.2 % Chỉ số dẻo : 6.8 % + Độ sệt B : 0.36 + Lực dính C : 0.113 kG/cm2 + Góc nội ma sát : 22020’ + Hệ số nén lún, a1-2 : 0.016 cm2/kG + Mô đuyn BD, E1-2 : 98.1 kG/cm2 + Kết quả thí nghiệm nén lún : Áp lực nén ( kG/cm2 ) 0 0.50 1.00 2.00 4.00 8.00 16.00 Hệ số rỗng e 0.552 0.518 0.505 0.489 0.472 0.453 0.432 Lớp 5 Thành phần gồm : Cát trung, nâu vàng – xám trắng, kết cấu chặt vừa. Lớp này phân bố như sau : Hố khoan Độ sâu mặt lớp, m Độ sâu đáy lớp, m Bề dày lớp, m SPT, búa HK1 13.3 25 11.7 11 – 18 Các chỉ tiêu cơ lý : + Thành phần hạt : Hạt sạn : 2.8 % Hạt cát : 85.9 % Hạt bụi : 9.2 % Hạt sét : 2.1 % + Độ ẩm tự nhiên W : 18.99 % + Dung trọng tự nhiên : 2.01 g/cm3 + Dung trọng khô : 1.70 g/cm3 + Dung trọng đẩy nổi : 1.06 g/cm3 + Tỉ trọng hạt Gs : 2.65 + Hệ số rỗng e0 : 0.565 + Độ rỗng n : 36 + Độ bão hoà Sr : 89 % + Giới hạn Atterberg : Giới hạn chảy : 0.0 % Giới hạn dẻo : 0.0 % Chỉ số dẻo : 0.0 % + Độ sệt B : 0.00 + Lực dính C : 0.033 kG/cm2 + Góc nội ma sát : 30033’ + Hệ số nén lún, a1-2 : 0.011 cm2/kG + Mô đuyn BD, E1-2 : 137.2 kG/cm2 Lớp 6 Thành phần gồm : Cát pha, nâu đỏ nhạt, trạng thái dẻo. Lớp này phân bố như sau : Hố khoan Độ sâu mặt lớp, m Độ sâu đáy lớp, m Bề dày lớp, m SPT, búa HK1 25.0 >30.0(đáy HK) >5.0(đáy HK) 19 – 27 Các chỉ tiêu cơ lý : + Thành phần hạt : Hạt sạn : 0.0 % Hạt cát : 80.2 % Hạt bụi : 10.7 % Hạt sét : 9.0 % + Độ ẩm tự nhiên W : 20.60 % + Dung trọng tự nhiên : 2.02 g/cm3 + Dung trọng khô : 1.68 g/cm3 + Dung trọng đẩy nổi : 1.05 g/cm3 + Tỉ trọng hạt Gs : 2.67 + Hệ số rỗng e0 : 0.591 + Độ rỗng n : 37 + Độ bão hoà Sr : 93 % + Giới hạn Atterberg : Giới hạn chảy : 24.5 % Giới hạn dẻo : 17.9 % Chỉ số dẻo : 6.6 % + Độ sệt B : 0.40 + Lực dính C : 0.106 kG/cm2 + Góc nội ma sát : 24048’ + Hệ số nén lún, a1-2 : 0.015 cm2/kG + Mô đuyn BD, E1-2 : 101.6 kG/cm2 II.XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG VÀ PHƯƠNG ÁN MÓNG : 1.Xác định tải trọng : - Lấy kết quả nội lực Lấy kết quả tính toán nội lực khung từ SAP2000, ta được phản lực tại các nút chân cột của khung ngang trục 5. Chỉ tính toán móng ho khung trục 5 (ứng với số liệu địa chất ) - Tính ứng suất tại chân cột dựa theo các cặp nội lực được tổ hợp từ đó chọn ra các cặp nội lực cho ứng suất lớn nhất và từ đó tính móng .Phương án móng : -Khu vực dự kiến xây dựng theo tài liệu khảo sát địa chất công trình cho thấy đất ở đây có cấu tạo các thành phần tương đối ổn định và khá tốt -Phương án 1: Móng cọc ép bê tông cốt thép Ưu điểm : Giá thành rẻ so với các loại cọc khác (cùng điều kiện thi công giá thành móng cọc ép rẻ 2-2.5 lần giá thành cọc khoan nhồi), thi công nhanh chóng, phương pháp thi công tương đối dễ dàng, không gây ảnh hưởng chấn động xung quanh khi tiến hành xây chen ở các đô thị lớn; công tác thí nghiệm nén tĩnh cọc ngoài hiện trường đơn giản Nhược điểm : mật độ cọc ép tương đối lớn dễ làm tăng độ chối giả khi thi công. Thi công gặp khó khăn khi đi qua các tầng laterit , lớp cát lớn , thời gian ép lâu . -Phương án 2: Móng cọc khoan nhồi Ưu điểm : Sức chịu tải của cọc khoan nhồi rất lớn ( lên đến 1000 T ) so với cọc ép , có thể mở rộng đường kính cọc 60cm ®250cm , và hạ cọc đến độ sâu 100m . Khi thi công không gây ảnh hưởng chấn động đối với công trình xung quanh . Có khả năng thi công qua các lớp đất cứng , địa chất phức tạp mà các loại cọc khác không thi công được. Nhược điểm : Giá thành cọc khoan nhồi cao so với cọc ép , ma sát xung quanh cọc sẽ giảm đi rất đáng kể so với cọc ép do công nghệ khoan tạo lỗ. Biện pháp kiểm tra chất lượng thi công cọc nhồi thường phức tạp và tốn kém, thí nghiệm nén tĩnh cọc khoan nhồi rất phức tạp. III.TÍNH TOÁN MÓNG CỌC ÉP : - Các hệ số tính toán được lấy theo TCXD 205-1998 & TCXDVN 356-2005 Móng cọc, và được tra theo sách “Nền Móng Nhà Cao Tầng” của tác giả Nguyễn Văn Quảng 1.Chọn loại cọc và chiều sâu đặt cọc : - Với phương án móng đã chọn như trên ta đặt mũi cọc tại lớp đất 5. Chọn cọc dài 15m (gồm 2 đoạn, mỗi đoạn 7.5m). - Cọc có đường kính 350x350, bêtông cọc M300 (Rn=130Kg/cm2 ; Rk =10Kg/cm2),Dùng AII 4Þ20 có Fa = 12.56(cm2), (thép AII có Ra = 2800Kg/cm2) - Cốt đai chọn (thép AI có RSW = 175MPa). - Sơ bộ chọn đài móng cao 1.5m, bêtông đài B25 (M350). Độ sâu đặt đáy đài kể từ mặt đất tự nhiên: 4.5m (vì tầng hầm cách mặt đất tự nhiên 3m). -Chôn đầu cọc vào đài 1 đoạn 10 cm. - Độ sâu đặt đáy đài phải thoả mãn điều kiện đặt tải ngang và áp lực bị động - Trong đó: -:dung trọng trung bình của các lớp đất, tính từ mặt đất đến cao trình đế móng. -Giả sử chọn bề rộng móng b=2.5m. Do công trình có tầng hầm nên ta chọn đài cọc nằm tại lớp đất thứ 2b (tại vị trí cos tầng hầm). Vậy độ chôn sâu của đế đài là 4.5m là hợp lý và thỏa mãn điều kiện 3.Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc và theo đất nền: 4.Xác định kích thước đài và số lượng cọc : A.MÓNG M1 (cột trục A và F) - Từ kết quả nội lực trên do công trình đối xứng nên chỉ tính móng M1 cho một trục ,chọn cặp nội lực lớn nhất Cột trục Ntt(kN) Q(kN) M(kN.m) Cột trục A 4803.1 163.9 238 Cột trục F 4561.0 118.8 208.0 Vị trí đặt móng ở hố khoan 1 Lớp đất Chiều sâu (m) Chiều dày (m) A 0 ÷ 0.9 0.9 B 0.9 ÷1.8 0.9 1 1.8 ÷ 3.5 1.7 2 3.5 ÷ 5.7 2.2 3 5.7 ÷ 9.2 3.5 4 9.2 ÷ 13.3 4.1 5 13.3 ÷ 25.0 11.7 6 25.0 ÷ 30.0 5.0 5. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG: _ Chiều dài cọc nằm trong đất : 19.5-(1.5+3) =15 m _ Chọn cốt thép trong cọc: _ Chọn thép sử dụng: _ Chọn bê tông sử dụng: mác 300 _ Cọc cắm vào lớp 5 và cách mặt đất H = 16+3.5=19.5m 5.1. TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC: 5.1.1. Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc : Trong đó : mà trong đó: (có thể lấy =1 theo Jacobson). 5.1.2. Sức chịu tải của cọc theo đất nền (sức chịu tải cho phép): Trong đó : : hệ số an toàn , lấy 2≤≤3 : hệ số an toàn ,lấy 2≤≤3 a)Sức chịu tải của đất ở mũi cọc: Trong đó : được tính theo công thức: Mũi cọc cắm ở lớp 5 : C = 0.033 Kg/cm2 = 0.33T/m2 qp = Ng´ g’´ d + Nq´ (åg’i ´ hi)+ Nc´ C ’v = åg’i ´ hi = 4.4x2.1 + 3.5x 10.67 +4.1x 10.9 + 6.2x10.6= 26.045T g’ = 2.01 T/m3; C = 0.33 T/m2; d = 0.35 m qp = 19.5x2.01 x 0.35 + 31.4x 26.045 + 24.2x0.33 = 837.432 T/m2 Þ Qp = 837.432x 0.35 x 0.35 = 102.841 T Qs = As fs = 4dcọc å li cọc fsi fsi = ’v x (1 - sinji )x tgjai + Cai ’v = g’´ z ; jai =jI ; Cai=Ci SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC DO MA SÁT 1. Thông số tính toán + Cạnh cọc 0.35 m + Chiều sâu chôn đài Df : 4.5m + Chiều sâu MNN: 4.3 m + Chiều dài cọc nằm trong lớp đất số 2 : 1.2 m + Chiều dài cọc nằm trong lớp đất số 3 : 3.5 m + Chiều dài cọc nằm trong lớp đất số 4 : 4.1 m + Chiều dài cọc nằm trong lớp đất số 5 : 6.2 m 2 - Bảng tính sức chịu tải Lớp đất Lớp phân tố z m g kN/m3 gđn kN/m3 Asi m2 s'n kN/m2 C kN/m2 F 1 - sinF tanF fsi kN/m2 Qsi kN/m 2 1 0.0 1.2 20.2 1.44 101 43.1 17.383 0.701 0.313 65.26 93.975 1.2 3 2 0.0 2.0 20.6 10.67 2.4 133.72 28.5 15.967 0.725 0.286 56.23 134.94 2.0 3 3 0.0 1.5 20.6 10.90 1.8 166.77 28.5 15.967 0.725 0.286 63.70 114.66 1.5 4 4 0.0 4.1 20.2 10.60 4.92 226.63 11.3 22.333 0.620 0.411 69.05 399.73 4.1 5 5 0.0 3.1 20.1 10.60 3.72 299.20 3.3 30.550 0.492 0.590 90.15 335.36 3.1 5 6 0.0 3.1 20.1 10.60 3.72 392.66 3.3 30.550 0.492 0.590 117.28 436.29 3.1 SQsi = 1455.0 KN/m SQsi = 145.50 (T) Qa = == = 124.17 (T) Vậy Qa =min ( Qvl , Qa đn ) =min(151.788, 124.17) (T) Qa = 124.17 (T) = 1241.7 (KN) 2.5./ Xác định sơ bộ số lượng cọc và kích thước đài cọc : a.Tính toán số lượng cọc cần thiết và diện tích đế đài: -Aùp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra: - Diện tích sơ bộ của đế đài : - Trọng lượng của đài và đất trên đài: - Lực dọc tính toán xác định đến cao trình đế đài: =536.41 ( T) * Số lượng cọc: n = k´= 1.2 x » 5.184 cọc. -Chọn số cọc cho móng là n = 6 cọc.Bố trí các cọc như hình vẽ. - Diện tích thực của đế đài là Fd = 1.6x2.7=4.32m2. b.Kiểm tra khả năng chịu lực của cọc -Trọng lượng tính toán thực tế của đài và đất trên đài là: -Lực dọc tính toán xác định đến cao trình đế đài: -Môment tính toán xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện cọc tại đế đài: -Lực truyền xuống các cọc dãy biên: -Trọng lượng tính toán của cọc: .Và Do đó cọc đủ khả năng chịu lực và thỏa mãn điều kiện chống nhổ. C./Kiểm tra nền móng cọc ma sát theo điều kiện biến dạng : - Xác định móng khối quy ước: -Xác định góc mở của khối móng quy ước: - Chiều dài của đáy khối móng quy ước - Chiều rộng của đáy khối móng quy ước -Chiều cao khối móng quy ước Xác địng trọng lượng bản thân móng khối quy ước: - Trọng lượng khối móng quy ước: - Q1qu là trọng lượng của khối đất của KMQU có độ cao từ mũi cọc đến đáy đài cọc : Với (i là dung trọng đẩy nổi các lớp đất mà cọc đi qua (KN/m3). =2795kN - Q2qu là trọng lượng cọc nằm trong khối móng quy ước : 266.44(KN) - Qqu3 là trọng lượng của phần móng quy ước từ đáy đài đến mặt đất tự nhiên: - Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối quy ước + 4897.44 = 9074.05KN - Moment tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối quy ước - Độ lệch tâm: - Aùp lực tiêu chuẩn ở đáy khối móng quy ước: -Cường độ chịu nén cho phép của đất nền: Tại ta tra bảng VI.1(sách “nền móng” của tác giả Nguyễn Văn Quãng tìm được: Ktc = 1, vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp m1 = 1.2và m2 = 1vì lớp đất đặt KMQU là đất sét :dung trọng của lớp đất dưới móng khối quy ước. :dung trọng bình quân của các lớp đất từ đáy móng khối quy ước đến mặt đất tự nhiên. -Điều kiện kiểm tra là: -Do đó có thể tính toán độ lún của nền đất dưới móng cọc (tức là dưới KMQU) theo quan niệm nền biến dạng đàn hồi tuyền tính. d.Kiểm tra độ lún của KMQU -Xác định áp lực gây lún : Aùp lực bản thân ở đáy khối móng qui ước do trọng lượng của khối móng qui ước tiêu chuẩn gây ra : -Tại điểm 0, tức Z = 0, tương ứng với điểm ở đáy khối móng qui ước. Ta có áp lực gây lún : kN/m2 -Xác định và vẽ biểu đồ ứng suất phụ thêm (do tải trọng ngoài gây ra) trên trục thẳng đứng đi qua trọng tâm đáy KMQƯ : K0 hệ số góc tại tâm diện tích tải trọng được tra bảng 2.7 - Xác định phạm vi gây lún (điều kiện : - Chia vùng lún thành nhiều lớp hi, mỗi lớp dày tính độ lún riêng từng lớp rồi cộng lại. - Độ lún được xác định theo công thức: -Trong đó: :ứng suất phụ thêm trung bình của tầng thứ i. theo TCXD 205 – 1998. Ei : môđun đàn hồi của lớp đất thứ i(theo kết hồ sơ địa chất) Điểm Độ sâu Z(m) KO 0 0 0 1 94.98 243.65 1 0.8 0.4 0.97 92.13 251.43 2 1.6 0.8 0.839 79.68 259.22 3 2.4 1.2 0.667 63.35 267 4 3.2 1.6 0.527 50.05 270.78 Ta xác định phạm vi gây lún đến điểm thứ 4 theo điều kiện: . S = = 0.04(m) < Sgh = 8 cm. - Độ lún của KMQU thỏaSgh : độ lún giới hạn đối với nhà cao tầng thông thường (theo TCXD 205-1998). e. Kiểm tra xuyên thủng -Với chiều cao đài cọc là 1.5m, vẽ tháp chọc thủng 450 từ chân cột trùm ra ngoài các tim cọc, vì vậy không cần kiểm tra điều kiện chọc thủng. f.Tính thép -Moment tương ứng với mặt ngàm I-I: Trong đó: :Khoảng cách từ mép cột đến trục ngoài biên (m) :Phản lực đầu cọc () ( ghi chú : ký hiệu Fa =Aa ). - Chọn cm , chọn a =120 - Moment tương ứng với mặt ngàm II-II: Trong đó: :Khoảng cách từ mép cột đến trục ngoài biên (m) , -Chọn ,cm , chọn a=170mm - Chi tiết bố trí cốt thép móng được thể hiện trong bản vẽ KC 09 B.THIẾT KẾ MÓNG M2 (cột trục C-D) -Do kiến trúc nên khoảng cách giữa 2 cột C- D là 3.4 m,nếu 2 cột C – D được đặt trên 2 đài khác nhau thì có thể 2 đài sẽ trùng nhau. Vì vậy để hợp lý thì chúng ta nên thiết kế 1 đài chung cho 2 cột C – D .Qui tải về tâm móng -Áp dụng công thức , ( với ) Cột trục Ntt(kN) Q(kN) M(kN.m) Cột trục C 5235.6 176.6 257.8 Cột trục D 5125.7 131.7 213.8 Tải qui về tâm móng 10361.3 308.3 471.6 a.Tính toán số lượng cọc cần thiết và diện tích đế đài: -Aùp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra: - Diện tích sơ bộ của đế đài : - Trọng lượng của đài và đất trên đài: - Lực dọc tính toán xác định đến cao trình đế đài: =1156.43 (T) - Số lượng cọc sơ bộ: cọc -Chọn số cọc cho móng là n = 14 cọc.Bố trí các cọc như hình vẽ. b.Kiểm tra khả năng chịu lực của cọc -Trọng lượng tính toán thực tế của đài và đất trên đài là: -Lực dọc tính toán xác định đến cao trình đế đài: -Môment tính toán xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện cọc -Lực truyền xuống các cọc dãy biên: =49 -Trọng lượng tính toán của cọc: .Và Do đó cọc đủ khả năng chịu lực và thỏa mãn điều kiện chống nhổ c.Kiểm tra nền móng cọc ma sát theo điều kiện biến dạng : Xác định móng khối quy ước: - Độ lún của nền móng cọc được tính theo độ lún của KMQU -Xác định góc mở của khối móng quy ước: -Chiều dài của đáy khối móng quy ước -Chiều rộng của đáy khối móng quy ước -Chiều cao khối móng quy ước - Xác địng trọng lượng bản thân móng khối quy ước: - Trọng lượng khối móng quy ước: - Q1qu là trọng lượng của khối đất của KMQU có độ cao từ mũi cọc đến đáy đài cọc : Với (i là dung trọng đẩy nổi các lớp đất mà cọc đi qua (KN/m3). =5361.61kN - Q2qu là trọng lượng cọc nằm trong khối móng quy ước : 627.69kN -Qqu3 là trọng lượng của phần móng quy ước từ đáy đài đến mặt đất 3560.4 - Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối quy ước + 9549.7 = 18184.12 kN - Moment tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối quy ước - Độ lệch tâm: = 2.3cm - Aùp lực tiêu chuẩn ở đáy khối móng quy ước: -Cường độ chịu nén cho phép của đất nền: -Cường độ chịu nén cho phép của đất nền: Tại ta tra bảng VI.1(sách “nền móng” của tác giả Nguyễn Văn Quãng tìm được: Ktc = 1, vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp m1 = 1.2và m2 = 1vì lớp đất đặt KMQU là đất sét :dung trọng của lớp đất dưới móng khối quy ước. :dung trọng bình quân của các lớp đất từ đáy móng khối quy ước đến mặt đất tự nhiên. -Điều kiện kiểm tra là: -Do đó có thể tính toán độ lún của nền đất dưới móng cọc (tức là dưới khối móng quy ước) theo quan niệm nền biến dạng đàn hồi tuyền tính. d.Kiểm tra độ lún của KMQU -Xác định áp lực gây lún : -Aùp lực bản thân ở đáy khối móng qui ước do trọng lượng của khối móng qui ước tiêu chuẩn gây ra : -Tại điểm 0, tức Z = 0, tương ứng với điểm ở đáy khối móng qui ước. Ta có áp lực gây lún : kN/m2 -Xác định và vẽ biểu đồ ứng suất phụ thêm (do tải trọng ngoài gây ra) trên trục thẳng đứng đi qua trọng tâm đáy KMQƯ : Trong đó: K0 hệ số góc tại tâm diện tích tải trọng được tra bảng 2.7 - Xác định phạm vi gây lún (điều kiện : - Chia vùng lún thành nhiều lớp hi, mỗi lớp dày tính độ lún riêng từng lớp rồi cộng lại.Độ lún được xác định theo công thức: -Trong đó: :ứng suất phụ thêm trung bình của tầng thứ i. theo TCXD 205 – 1998. Ei : môđun đàn hồi của lớp đất thứ i.(lấy theo hồ sơ địa chất) Điểm Độ sâu Z(m) KO 0 0 0 1 268.3 241.40 1 0.92 0.4 0.9755 261.72 250.35 2 1.84 0.8 0.868 232.88 259.30 3 2.76 1.2 0.710 190.49 268.25 4 3.68 1.6 0.568 152.39 277.21 5 4.6 2 0.452 121.27 28.16 6 5.52 2.4 0.383 102.76 295.11 7 6.44 2.8 0.312 83.71 304.06 8 7.36 3.2 0.259 69.49 313.01 9 8.28 3.6 0.217 58.22 322.35 - Ta xác định phạm vi gây lún đến điểm thứ 9 theo điều kiện: . S = = 0.47m= 4.7cm < Sgh = 8 cm. - Độ lún của KMQU thỏa. -Sgh : độ lún giới hạn đối với nhà cao tầng thông thường (theo TCXD 205-1998). e. Kiểm tra xuyên thủng - Ta thấy rằng tháp xuyên thủng bao trùm qua đầu cọc biên, do đó không cần kiểm tra điều kiện chọc thủng đài, chiều cao đài chọn theo cấu tạo tuy làm dư khả năng chống xuyên thủng (dù không dư nhiều) nhưng sẽ làm giảm lượng cốt thép chịu kéo bố trí trong đài do tận dụng được chiều cao làm việc h0 f.Tính thép cho móng (Sap-2000) -Tính theo phương cạnh ngắn: xem là ngàm tại vị trí mép cột, và đạt lực tại vị trí của cọc với giá trị là: 5Ptb. - Trong đó (từ biểu đồ momen) M= 294.2 T.m - Chọn có cm , chọn a =200 +Tính cốt thép theo phương cạnh dài : Sơ đồ tính là một dầm đơn giản 2 đầu thừa.Sap 2000 tìm M max =238.04T.m (Theo phương cạnh dài) - Diện tích cốt thép - Chọn có (a=200) +Tính cốt thép bố trí mặt tren của đài : M=71.78T.m chọn a=200 - Chi tiết bố trí cốt thép móng được thể hiện trong bản vẽ KC09 3/. Kiểm tra cọc chịu tải trọng ngang: Nếu ta bỏ qua áp lực của đất tác dụng lên đài cọc theo phương ngang, xét bài toán cọc dài 15m, M=23.8/6= 3.97Tm, H= Htt/6 = 16.39 /6=2.94 T, tại cao trình 1m. → đầu cọc chịu M =3.97+2.94x1=6.91Tm Moment quán tính tiết diện ngang của cọc: I=bxh3/12 = 12.505x10-4 m4 Độ cứng tiết diện ngang của cọc: EbI= 2.9x106x12.505x10-4= 3626.5 Tm2. Chiều rộng qui ước bc của cọc: bc = 1.5d+0.5 = 1.5x0.35+0.5= 1.025m. (Theo TCXD 205 khi d≥0.8m thì bc = d+1m, khi d≤0.8m thì bc =1.5d+0.5. (bảng Excel ta có giá trị K. K=453.9T/m2 Hệ số biến dạng: = 0.66(m-1) Chiều dài tính đổi của phần cọc trong đất: Le = αbdx15= 9.9m. Tra bảng (Nền & móng TS.Nguyễn Thanh Tâm)ta có: Ao=2.441, Bo=1.621, Co=1.751. Các chuyển vị ứng với lực đơn vị gây ra tại cao trình mặt đất. Moment uốn và lực cắt tại cao trình mặt đất: H0=2.94 T,M0=3.97Tm. Chuyển vị ngang y0 và góc xoay ψ0 tại cao trình mặt đất: y0=H0δHH + M0 δHM = 0.011m = 1.1cm. ψ0 = H0δMH + M0 δMM = 0.0058rad Giá trị M được tính trong bảng ta có Momen - Ta có : Mmax = 3.94 Tm => lượng cốt thép cần thiết trong cọc : => => lượng cốt thép đã bố trí đủ khả năng chịu lực (2Ỉ18,Fa = 6.16cm2) Giá trị Q tính trong bảng ta được: Qmax = 3.83 T (-3.83) + Kiểm tra điều kiện tính cốt ngang : k1Rkbh0 = 0.6x10x35x33 = 6930 (daN) = 6.93 T > Qmax =3.83 T => cốt đai bố trí theo cấu tạo 3. KIỂM TRA CỌC LÀM VIỆC KHI VẬN CHUYỂN VÀ DỰNG CỌC: 3.1. Kiểm tra cọc khi vận chuyển : -Trọng lượng bản thân cọc: Khi vận chuyển dọc theo chiều dài của cọc ,trên tiết diện của cọc sẽ chia làm hai miền : miền chịu nén và miền chịu kéo. Tương ứng với nó thì cốt thép trong cọc sẽ chia làm hai thớ :thớ chịu kéo và thớ chịu nén Do đó để đảm bảo cho cọc không bị phá hoại trong qúa trình vận chuyển thì ta phải tìm vị trí đặt neo sao cho khả năng chịu lực của hai miền là có lợi nhất. Gọi x là khoảng cách bố trí neo tính từ đầu cọc Þ chiều dài của phần cọc ở giữa hai neo là:l= L-2x Điều kiện chịu lực hợp lý là: M1=M2 Trong đó : Vậy moment lớn nhất mà mỗi thớ phải chịu là: (1) 3.2.Kiểm tra khi dựng cọc: -Khi dựng cọc thì dọc theo chiều dài cọc ,cọc cũng chịu uốn nén . Nhiệm vụ đặt ra là ta phải xác định được vị trí đặt neo hợp lý nhất Þ đó là vị trí mà cọc không bị phá hoại do tải trọng bản thân qtt -Ta có sơ đồ cẩu dựng như sau: Từ sơ đồ cẩu dựng cọc ,ta có Moment lớn nhất do tải trọng bản thân gây ra khi cẩu dựng là tại vị trí x = 0.369 L = 2.58m Nên moment khi móc cẩu cọc: (2) Từ (1),(2) và M đầu cọc Þ Lượng thép trong mỗi miền của cọc là: Vậy diện tích cốt thép cả cọc là: Fa= 6.73cm2 Như vậy ban đầu ta chọn 4Ỉ18=12.32cm2 đủ khả năng chịu lực. CHƯƠNG VII: TÍNH MÓNG CỌC KHOAN NHỒI I.SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT (như phương án cọc ép) II.CHỌN VẬT LIỆU, KÍCH THƯỚC MÓNG VÀ CHIỀU SÂU ĐẶT MÓNG - Chọn cọc có đường kính d= 800(mm), L=22.5m - Bê tông làm cọc có mác 300 (Rn=130Kg/cm2 ; Rk =10Kg/cm2) -Cốt thép trong cọc AII Ra = 2800Kg/cm2 - Chọn chiều sâu đặt móng tại cao trình -4.5m so với mặt đất. - Diện tích cọc - Diện tích cốt thép cọc : theo TCVN 205-1998 trang 39, hàm lượng cốt thép trong cọc không nhỏ hơn. . Chọn - Chọn có diện tích thép III. XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC NHỒI THEO VẬT LIỆU VÀ THEO ĐẤT NỀN : 1.Xác định sức chịu tải của cọc nhồi theo vật liệu: - Sức chịu tải cọc nhồi theo vật liệu được xác định theo công thức sau: -Trong đó: : Hệ số uốn dọc lấy =1 m1: Hệ số điều kiện làm việc lấy = 0.85 m2: Hệ số điều kiện làm việc phương pháp thi công lấy = 0.7 Ab: Diện tích tiết diện ngang của cọc: 2.Theo chỉ tiêu cơ lý đất nền (phụ lục A, TCXD 205-1998): - Sức chịu tải của cọc bê tông cốt thép theo chỉ tiêu cơ lý đất nền được xác định theo công thức: QTC sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc theo đất nền được xác định - Trong đó: qp - cường độ chịu tải của đất ở mũi của cọc, lấy theo bảng 2.3 (sách Nền Móng Và Tầng Hầm Nhà Cao Tầng của tác giả Nguyễn Văn Quảng) fs hệ số ma sát của đất với thành cọc lấy theo bảng 2.2 m hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất lấy bằng 1 mr,mf - các hệ số điều kiện của đất ở mũi cọc và mặt xung quanh cọc có kể đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc được xác định theo bảng 2.4 u = = 3.14 x 0.8 = 2.512(m) – chu vi thân cọc - Ta cho mũi cọc cắm vào lớp đất ở độ sâu 33.5m(sét lẫn bột )so với mặt đất tự nhiên . Dựa vào bảng tra ta tìm được cường độ tính toán của đất dưới mũi cọc qp= 372T/m2=3720kN/m Tính bảng ta co kết qủa: Độ sâu trung bình(m) Tình trạng đất Độ sệt B hi (m) fi (kN/m2) hifi (kN/m) 2418.97 3.Theo cường độ đất nền (phụ lục B, TCXD 205-1998): -Theo TCXD 205-1998: sức chịu tải của cọc bao gồm 2 thành phần: ma sát bên và sức chống dưới mũi cọc: Qu = Qs + Qp = Asfs + Apqp. - Do cọc đi qua nhiều lớp đất nên : Qu = Ap.qp + u -Trong đó: Qu: Sức chịu tải cực hạn của cọc Qs: Sức chịu tải cực hạn do ma sát bên Qp: Sức chịu tải cực hạn do mũi cọc fs: Ma sát bên đơn vị giữa cọc và đất qp: Cường độ chịu tải của đất ở mũi cọc As: Diện tích của mặt bên cọc Ap : Diện tích mũi cọc f: Ma sát bên tại lớp đất thứ i li: chiều dày của lớp đất thứ i - Sức chịu tải cho phép tính theo công thức (TCXD 205-1998): Qa = + hoặc Qa = -Trong đó: FS: Hệ số an toàn chung: FS = 2 3.0 FSs: Hệ số an toàn dọc thân cọc: FSs = 2.0 2.5 FSp: Hệ số an toàn ở mũi cọc: FSp = 2 3.0 -Ma sát trên đơn vị diện tích mặt bên của cọc fs tính theo công thức sau: fs = ca + svKs tgja mà Ks =1-sinja => fsi = ’v x (1-sinja)x tgjai + Cai -Trong đó: Cai : Lực dính giữa cọc và đất : ca = c ’v: Ứng suất theo phương thẳng đứng do tải trọng của cột đất Ks : Hệ số áp lực ngang trong đất: Ks = K0 =1-sinja ja : Góc ma sát giữa cọc và đất nền, khi khoan tạo lỗ, thành hố khoan bị giảm ma sát nên thiên về an toàn, các góc ma sát trong khi tính toán được trừ đi 30. Qs = As fs = Sđáy cọchicọc å li cọc fsi ’v = g’´ z ; jai =jI ; Cai=Ci 3.1/SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC DO MA SÁT + Đường kính cọc 0.8 m + Chiều sâu chôn đài Df : 4.5m + Chiều sâu MNN: 4.3 m + Chiều dài cọc nằm trong lớp đất số 2 : 1.2 m + Chiều dài cọc nằm trong lớp đất số 3 : 3.5 m + Chiều dài cọc nằm trong lớp đất số 4 : 4.1 m + Chiều dài cọc nằm trong lớp đất số 5 : 11.7 m + Chiều dài cọc nằm trong lớp đất số 6 : 1.9 m Bảng tính sức chịu tải Lớp đất Lớp phân tố z m g kN/m3 gđn kN/m3 Asi m2 s'n kN/m2 C kN/m2 F 1 - sinF tanF fsi kN/m2 Qsi kN/m 2 1 0.0 1.2 20.2 2.413 101 43.1 17.383 0.701 0.313 65.26 157.45 1.2 3 2 0.0 2.0 20.6 10.67 4.02 133.72 28.5 15.967 0.725 0.286 56.23 226.09 2.0 3 3 0.0 1.5 20.6 10.90 3.02 166.77 28.5 15.967 0.725 0.286 63.70 192.11 1.5 4 4 0.0 2 20.2 10.60 4.02 205.42 11.3 22.333 0.620 0.411 63.65 255.92 2 4 5 0.0 2.1 2.1 20.2 10.60 4.22 205.63 11.3 22.333 0.620 0.411 63.70 268.94 5 6 0.0 2 20.1 10.60 4.02 246.94 3.3 30.550 0.492 0.590 74.98 301.50 2 5 7 0.0 2 20.2 10.60 4.02 287.14 11.3 22.333 0.620 0.411 86.65 348.42 2 5 8 0.0 2 2 20.2 10.60 4.02 327.34 11.3 22.333 0.620 0.411 98.32 395.35 5 9 0.0 2 20.1 10.60 4.02 367.54 3.3 30.550 0.492 0.590 109.99 442.27 2 5 10 0.0 2 2 20.1 10.60 4.02 407.74 3.3 30.550 0.492 0.590 121.66 489.19 5 11 0.0 1.7 1.7 20.1 10.6 3.42 444.93 3.3 30.55 0.492 0.590 132.45 452.70 6 12 0.0 2 2 20.6 10.60 4.02 482.60 10.3 30.550 0.492 0.590 150.69 605.93 Tổngcộng 4135.86 SQsi = 4135.86 KN/m Tính Qp và Qa : -Cường độ chịu tải của đất ở mũi cọc qp tính theo công thức sau: qp = cNc + svpNq + gdNg -Trong đó: svp Ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc Cọc có chiều dài 22.5 m, móng được chôn sâu 4.5m. à Chiều sâu mũi cọc z = 27 m svp = gđn.z = 10.4127 = 281.07 kN/m2. g : Trọng lượng thể tích của đất nền. d : Đường kính tiết diện cọc 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. -Mũi cọc đặt tại độ sâu 27 m, đặt trên lớp đất thứ 6, =30055/; c = 10.6 kN/m2; tra bảng 1.23 (sách Nền Móng – TS Nguyễn Minh Tâm) Nc = 30.1 , Nq=18.4 22.5 , Ng = 18.1 qp = 10.630.1+281.0718.4+200.818.1=5780.35 KN/m2 Qp = Ap x qp =0.50245780.35 = 2904 KN Vậy sức chịu tải cho phép của cọc theo đất nền là: Qa = == = 3519.93 (KN) Vậy Qa =min ( Qvl ,Qtc, Qa ) =min(5233.8 ; 6076.8 ; 3519.93 ) Qa = 3519.93 (KN) A.MÓNG M1 (cột trục A và F) 1.Xác định nội lực - Từ kết quả nội lực trên do công trình đối xứng nên chỉ tính móng M1 cho một trục ,chọn cặp nội lực lớn nhất Cột trục Ntt(kN) Q(kN) M(kN.m) Cột trục A 4803.1 163.9 238 Cột trục F 4561.0 118.8 208.0 -Diện tích thực tế của đài cọc : Fd = = 9.88 m2 -Trọng lượng thực tế của đài và đất trên đài: -Lực dọc tính toán thực tế xác định đến cốt đế đài : 2.Xác định số lượng cọc và bố trí cọc: n = k =1.3 (k=11.5) -chọn 3 cọc bố trí như hình vẽ 3.Kiểm tra điều kiện chịu tải móng cọc: -Moment tính toán xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại đế đài : - Lực truyền xuống các cọc đáy biên : Ptb=1927KN -Trọng lượng tính toán của cọc: .Và Do đó cọc đủ khả năng chịu lực và thỏa mãn điều kiện chống nhổ. -Điều kiện chịu tải của móng cọc đã được kiểm tra thoã mãn và móng làm việc trong điều kiện an toàn. 4.Kiểm tra nền móng cọc ma sát theo điều kiện biến dạng : Mực nước ngầm ở -4.3m Xác định móng khối quy ước: Độ lún của nền móng cọc được tính theo độ lún của khối móng quy ước. -Xác định góc mở của khối móng quy ước: -Chiều dài của đáy khối móng quy ước -Chiều rộng của đáy khối móng quy ước -Chiều cao khối móng quy ước HM = 29 + 4.5 = 33.5 m - Xác địng trọng lượng bản thân móng khối quy ước: - Trọng lượng khối móng quy ước: - Q1qu là trọng lượng của khối đất của KMQU có độ cao từ mũi cọc đến đáy đài cọc : Với (i là dung trọng đẩy nổi các lớp đất mà cọc đi qua (KN/m3). =16079 kN - Q2qu là trọng lượng cọc nằm trong khối móng quy ước : 847.8(KN) -Q3qu là trọng lượng của phần móng quy ước từ đáy đài đến mặt đất tự nhiên: - Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối quy ước + 22125.2 = 26942.9kN - Moment tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối quy ước - Độ lệch tâm: - Aùp lực tiêu chuẩn ở đáy khối móng quy ước: -Cường độ chịu nén cho phép của đất nền: Tại ta tra bảng VI.1(sách nền móng của tác giả Nguyễn Văn Quãng trang 86) tìm được: -Ktc = 1 vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp đối với đất.Và tra bảng VI.2(sách nền móng của Nguyễn Văn Quãng trang 87) ta tìm được :m1 = 1.2và m2 = 1vì lớp đất đặt móng khối qui ước là đất sét lẫn bột :dung trọng của lớp đất dưới móng khối quy ước. -Điều kiện kiểm tra là: -Do đó có thể tính toán độ lún của nền đất dưới móng cọc (tức là dưới khối móng quy ước) theo quan niệm nền biến dạng đàn hồi tuyền tính. 5.Kiểm tra độ lún của KMQU -Xác định áp lực gây lún : Aùp lực bản thân ở đáy khối móng qui ước do trọng lượng của khối móng qui ước tiêu chuẩn gây ra : -Tại điểm 0, tức Z = 0, tương ứng với điểm ở đáy khối móng qui ước. Ta có áp lực gây lún : kN/m2 -Xác định và vẽ biểu đồ ứng suất phụ thêm (do tải trọng ngoài gây ra) trên trục thẳng đứng đi qua trọng tâm đáy KMQƯ : Trong đó: K0 hệ số góc tại tâm diện tích tải trọng được tra bảng 2.7 - Xác định phạm vi gây lún (điều kiện : - Chia vùng lún thành nhiều lớp hi, mỗi lớp dày tính độ lún riêng từng lớp rồi cộng lại. Độ lún được xác định theo công thức: -Trong đó: :ứng suất phụ thêm trung bình của tầng thứ i. theo TCXD 205 – 1998. Ei : môđun đàn hồi của lớp đất thứ i. Điểm Độ sâu Z(m) KO 0 0 0 1 106.7 387.3 1 1.52 0.4 0.96 102.43 403.12 2 3.04 0.8 0.8 85.76 418.94 3 4.56 1.2 0.606 64.7 434.76 Ta xác định phạm vi gây lún đến điểm thứ 4 theo điều kiện: . S = = 0.009(m) = 0.9cm < Sgh = 8 cm. Độ lún của KMQU thỏa. Sgh : độ lún giới hạn đối với nhà cao tầng thông thường (theo TCXD 205-1998). 6.Kiểm tra xuyên thủng -Ta thấy rằng tháp xuyên thủng bao trùm qua đầu cọc biên, do đó không cần kiểm tra điều kiện chọc thủng đài, I.3.5. Tính toán đài cọc: + Chiều cao đài chọn h = 1.3 m Cột có kích thước(0.5x0.7)m , h= 1.3 m => uxt = (0.5+0.7)*2 + 5.34 =7.74 m -Lực xuyên thủng là tông các lực trung bình tác dụng lên đầu cọc ngoài phạm vi xuyên thủng. Pxt = 2 Ptb = 2 * 192.7 =385.4 (T) - Điều kiện xuyên thủng: Pxt=385.4 (T) <= 0.75 * Rk * uxt * ho = 0.75*100*7.54*1.3=599.43(T) Pxt = 385.4 (T) < 599.43 (T) =>Vậy với chiều cao đài 1,3 m thỏa điều kiện chọc thủng của đài. + Xem đài cọc làm việc như dầm liên tục có các lực tập trung truyền xuốg là lực do cọc truyền vào. + Moment theo phương cạnh dài(giải như dầm liên tục): M = 289.9 (Tm) + Lớp bê tông bảo vệ dày: 7cm Tính cốt thép: =289.9 / (0.9x2800x106) = 108.53cm 2 Thép AII, Ra=2800 (Kg/cm2) a/ Thép theo phương dài: M = 289.9 (Tm) Ta tính được Fa = 108.53 cm2, chọn 35f25 Fa = 109.97 (cm2) (f25a160) b/ Thép theo phương ngắn: Theo phương cạnh ngắn xem đài móng như là một conson ngàm tại chân cột có lực tập trung P = 456.1 (T) truyền vào với cánh tay đòn y = 1.2(m) M = P x y = 405.32x 1.2 = 547.32 (Tm) Ta tính được Fa = 182.1cm2, chọn 37f25 Fa=181.63cm2 (f25a100) I.3.6 Kiểm tra cọc chịu tải ngang Tải trọng truyền xuống móng bao gồm: - Phân phối tải trọng ngang cho 3 cọc chịu: Q ttk = Q tck = 4.75 (T) - Lực đứng Nk tác dụng chỉ do tải trọng N0, M0 gây ra - Tải trọng lớn nhất tác dụng vào đầu cọc: Nttk = Pmax = 231.69 (T). - 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: k : Hệ số tỷ lệ, có thứ nguyên (T/m4). - - Chiều dài ảnh hưởng: lah = 2 * (0.8+1) (m) =3.6 m d: Đường kính cọc; d = 0.8 (m) bc:Bề rộng quy ước của cọc : bc = 0.8+1=1.8 m Eb:Mođun đàn hồi của bê tông cọc khi nén và khi kéo:290X104 T/m2 J :Momen quán tính tiết diện ngang cọc(pr4/4)=0.02 I: là mômen quán tính tiết diện cọc - Theo Tiêu chuẩn xây dựng 205 -1998 + Khi d < 0.8 m thì btt = 1.5*d + 0.5 m + Khi d 0.8m, btt = d + 1m - Cọc có tiết diện ( d=0.8 m) bc= 0.8 + 1 = 1.8 m Eb: Mô đun đàn hồi của bê tông, Eb = 294*104 (T/m2) Hệ số biến dạng: abd = (m-1) - Chiều sâu tính đổi phần cọc hạ trong đất: Lc = abd*L = 0.44*22.5 = 9.9(m). - Chuyển vị ngang của cọc ở mức đáy đài được tính: Dn = uo + jo*Lo + Lo = 0 , jo=0. uo: chuyển vị ngang của cọc ở cao trình đế đài uo = Q ttk * dHH + M ttf * dHM Trong đó: Qttk: giá trị tính toán của lực cắt ở cọc thứ k M ttf: giá trị tính toán momen ngàm ở đầu cọc dHH, dHM: là các chuyển vị ngang ở cao trình đế đài, do các ứng lực đơn vị MO, HO = 1 đặt tại cao trình này dMH, dMM: là các chuyển vị xoay ở cao trình đế đài, do các ứng lực đơn vị MO, HO =1 đặt tại cao trình này Trong đó Ao, Bo, Co phụ thuộc vào Lc Với Lc = 9,9 m > 4, ta có: Ao = 2.441; Bo = 1.621; Co=1.751 Eb: Mô đun đàn hồi của bê tông, Eb = 290*104 (T/m2) * Tính toán chuyển vị ngang * Vì đầu cọc bị ngàm cứng vào bệ dưới tác dụng của lực ngang, trên đầu cọc có momen là momen ngàm: u tto = Qttk * dHH + M ttf * dMH u tto = 2.03* 4.94*10-4 – 4.24 * 1.44*10-4 = 3.92*10 -4(m) =0.000392 m => 0. 0392(cm) < 1 (cm) - Chuyển vị của cọc ở đáy đài: Dn = uo + jo* Lo + (L0 = 0; jo = 0) = 0.0392 (cm) Ta có Dn = 0.0392 (cm) < 1cm (*) Vậy cọc thỏa điều kiện chuyển vị ngang - Mômen uốn Mz(T/m), áp lực ngang Uz (T) và lực cắt Qz (T)trong các tiết diện cọc được tính theo công thức sau: Uz = Mz = a2bd* Eb * I * u0* A3 - abd* Eb* I * j0 * B3 + Qz = a3bd* Eb* I *uo* A4 - a2bd* Eb* I * j0*B4 + + Qttk*D4 Trong đó: Ze là chiều sâu tính đổi, Ze = abd* Z * Các giá trị A1, A3, A4, B1, B3, B4, D1, D3, D4 được tra trong bảng G3 của TCXD 205 – 1998. a 3bd * E * I = 0.443 * 290*104 * 0.02 = 4940.7 (m-1* T*m2) a 2bd * E * I = 0.442 * 290*104 * 0.02 = 11228.8 (m-1* T*m2) a bd * E * I = 0.44 * 290*104 * 0.02 = 25520 (m-1* T*m2) a bd* M ttf = 0.44 * ( -6.07) = - 2.67 * Tính thép cho cọc : Ta có Mz =4.24 (Tm) Vì momen nhỏ nên khi tính cốt thép cho cọc ta lấy hàm lượng cốt thép là 0.3% để tính: => Fa = 0.3% x 3.14 x 802 =60.29 cm2 + Chọn cốt thép cho cọc 16 f 16 có Fa=62.84 cm2 + Chọn cốt đai f8 a200 BẢNG TÍNH LỰC CẮT Qz & Mz:ta được Mmax=14.507 (T) Qz=3.76 (T) +; =4.18 cm2 -Vậy ta chọn bố trí với ,có Fa=50,272cm2 đủ khả năng chịu lực. +Ta tính khả năng chị cắt của cọc : 0.6xRk . b.h =44.82 (T) >>3.76 (T) Vậy cốt đai trong cọc bố trí theo cấu tạo. 7.Tính thép cho đài móng -Moment tương ứng với mặt ngàm I-I: -Trong đó: :Khoảng cách từ mép cột đến trục ngoài biên m - Chọn - Moment tương ứng với mặt ngàm II-II: Trong đó :Khoảng cách từ mép cột đến trục ngoài biên m -chọn ,chọn a=200 - Chi tiết bố trí cốt thép bể nước được thể hiện trong bản vẽ KC 10 B.THIẾT KẾ MÓNG M2 (cột trục C-D) 1.Xác định tải trọng -Do kiến trúc nên khoảng cách giữa 2 cột C- D là 3.4 m,nếu 2 cột C –D được đặt trên 2 đài khác nhau thì có thể 2 đài sẽ trùng nhau. Vì vậy để hợp lý thì chúng ta nên thiết kế 1 đài chung cho 2 cột C – D -Áp dụng công thức ( với ) 2.Xác định số lượng cọc và bố trí cọc: Cột trục Ntt(kN) Q(kN) M(kN.m) Cột trục C 5235.6 176.6 257.8 Cột trục D 5125.7 131.7 213.8 Tải qui về tâm móng 10361.3 308.3 471.6 -Diện tích thực tế của đài cọc : Fd = 6 x 3.6 = 21.6 m2 -Trọng lượng thực tế của đài và đất trên đài: -Lực dọc tính toán thực tế xác định đến cốt đế đài : n = k = (k=11.5) Chọn 6 cọc 3.Kiểm tra điều kiện chịu tải móng cọc: -Moment tính toán xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại đế đài : - Lực truyền xuống các cọc đáy biên : -Trọng lượng tính toán của cọc: .Và -Điều kiện chịu tải của móng cọc đã được kiểm tra thoã mãn và móng làm việc trong điều kiện an toàn. 4.Kiểm tra nền móng cọc ma sát theo điều kiện biến dạng : Xác định móng khối quy ước:Độ lún của nền móng cọc được tính theo độ lún của khối móng quy ước. -Xác định góc mở của khối móng quy ước: -Chiều dài của đáy khối móng quy ước -Chiều rộng của đáy khối móng quy ước -Chiều cao khối móng quy ước HM = 29 + 4.5 = 33.5 m - Xác địng trọng lượng bản thân móng khối quy ước: - Trọng lượng khối móng quy ước: - Q1qu là trọng lượng của khối đất của KMQU có độ cao từ mũi cọc đến đáy đài cọc : Với (i là dung trọng đẩy nổi các lớp đất mà cọc đi qua (KN/m3). =22994 kN - Q2qu là trọng lượng cọc nằm trong khối móng quy ước : 1456.96 kN -Qqu3 là trọng lượng của phần móng quy ước từ đáy đài đến mặt đất tự nhiên: - Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối quy ước + 31962.36 = 42575.89kN - Moment tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối quy ước - Độ lệch tâm: - Aùp lực tiêu chuẩn ở đáy khối móng quy ước: -Cường độ chịu nén cho phép của đất nền: Tại ta tra bảng VI.1(sách nền móng của tác giả Nguyễn Văn Quãng trang 86) tìm được: -Ktc = 1 vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp đối với đất.Và tra bảng VI.2(sách nền móng của Nguyễn Văn Quãng trang 87) ta tìm được :m1 = 1.2và m2 = 1vì lớp đất đặt móng khối qui ước là đất sét lẫn bột :dung trọng của lớp đất dưới móng khối quy ước. -Điều kiện kiểm tra là: -Do đó có thể tính toán độ lún của nền đất dưới móng cọc (tức là dưới khối móng quy ước) theo quan niệm nền biến dạng đàn hồi tuyền tính. 5.Kiểm tra độ lún của KMQU -Xác định áp lực gây lún : Aùp lực bản thân ở đáy khối móng qui ước do trọng lượng của khối móng qui ước tiêu chuẩn gây ra : -Tại điểm 0, tức Z = 0, tương ứng với điểm ở đáy khối móng qui ước. Ta có áp lực gây lún : kN/m2 -Xác định và vẽ biểu đồ ứng suất phụ thêm (do tải trọng ngoài gây ra) trên trục thẳng đứng đi qua trọng tâm đáy KMQƯ : Trong đó: K0 hệ số góc tại tâm diện tích tải trọng được tra bảng 2.7 - Xác định phạm vi gây lún (điều kiện : - Chia vùng lún thành nhiều lớp hi, mỗi lớp dày tính độ lún riêng từng lớp rồi cộng lại. - Độ lún được xác định theo công thức: -Trong đó: :ứng suất phụ thêm trung bình của tầng thứ i. theo TCXD 205 – 1998. Ei : môđun đàn hồi của lớp đất thứ i. Điểm Độ sâu Z(m) KO 0 0 0 1 127.13 383 1 1.602 0.4 0.97 123.3 399.68 2 3.204 0.8 0.839 113.02 416.35 3 4.806 1.2 0.667 84.8 433.03 Ta xác định phạm vi gây lún đến điểm thứ 4 theo điều kiện: . S = = 0.007(m) = 0.9cm < Sgh = 8 cm. Độ lún của KMQU thỏa. Sgh : độ lún giới hạn đối với nhà cao tầng thông thường (theo TCXD 205-1998). I.3.5. Tính toán đài cọc: + Chiều cao đài chọn h = 1.2 m Kiểm tra điều kiện xuyên thủng của đài cọc: Cột có kích thước(0.4x0.7)m , h= 1.3 m => uxt = (0.4+0.7)*2 + 5.34 =7.54 m -Lực xuyên thủng là tông các lực trung bình tác dụng lên đầu cọc ngoài phạm vi xuyên thủng. Pxt = 6 Ptb = 6 * 54.14 =324.84 (T) - Điều kiện xuyên thủng: Pxt=324.84 (T) <= 0.75 * Rk * uxt * ho = 0.75*100*7.54*1.06=599.43(T) Pxt = 324.84 (T) < 599.43 (T) =>Vậy với chiều cao đài 1,2 m thỏa điều kiện chọc thủng của đài. + Xem đài cọc làm việc như dầm liên tục có các lực tập trung truyền xuốg là lực do cọc truyền vào. + Moment theo phương cạnh dài(giải như dầm liên tục): M = 289.9 (Tm) + Lớp bê tông bảo vệ dày: 7cm Tính cốt thép: =289.9 / (0.9x2800x106) = 108.53cm 2 Thép AII, Ra=2800 (Kg/cm2) a/ Thép theo phương dài: M = 289.9 (Tm) Ta tính được Fa = 108.53 cm2, chọn 35f25 Fa = 109.97 (cm2) (f25a160) b/ Thép theo phương ngắn: Theo phương cạnh ngắn xem đài móng như là một conson ngàm tại chân cột có lực tập trung P = 405.32 (T) truyền vào với cánh tay đòn y = 1.2(m) M = P x y = 405.32x 1.2 = 486.38 (Tm) Ta tính được Fa = 182.1cm2, chọn 37f25 Fa=181.63cm2 (f25a100) I.3.6 Kiểm tra cọc chịu tải ngang Tính toán tương tự như móng M1 : và đạt yêu cầu thiết kế 5.Tính thép - Moment tương ứng với mặt ngàm I-I: - Sơ đồ tính : Dầm đơn giảm 2 đầu thừa: Sap-2000 Ta co kết qua M= 481.77 (T) - Chọn - Sơ đồ tính : Dầm đơn giảm 1 đầu ngàm & 1 đầu tự do: Sap-2000 Ta co kết qua M tương tự cách tính sau. - Moment tương ứng với mặt ngàm II-II: Trong đó :Khoảng cách từ mép cột đến trục ngoài biên m - Chọn - Chi tiết bố trí cốt thép móng được thể hiện trong bản vẽ KC 10 BIỂU ĐỒ MOMEN &PHẢN LỰC ĐẦU CỌC KHOAN NHỒI III. SO SÁNH – LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN: -VỀ VẬT LIỆU: Qua thống kê sơ bộ ta thấy vật liệu đối với 2 phương án không chênh lệch nhau nhiều lắm về thép,(chênh lệch về khối lượng bêtông) V. LIỆU P. ÁN Bêtông (m3) Cốt thép (Tấn) Móng cọc nhồi 2479m3 12,8Tấn Móng cọc ép 1114m3 14.25 Tấn - VỀ THI CÔNG: Móng cọc ép thực hiện đơn giản hơn nhiều nên việc thi công không khó khăn lắm, thiết bị thi công đơn giản và giá thành thuê rẻ. Cọc khoan nhồi :Với điều kiện Thành Phố HCM hiện nay, các đơn vị thi công không có máy móc nhiều , mà giá thành thuê máy lại rất cao, kỹ thuật thi công và nghiệm thu cọc nhồi còn nhiều hạn chế. Chính vì vậy móng cọc khoan nhồi không tỏ ra ưu việt hơn móng cọc ép Căn cứ vào bản so sánh trên. Từ những điểm đã nêu ở trên ta thấy phương án móng cọc ép là hợp lý hơn.