Đồ án Thiết kế trung tâm truyền hình Việt Nam tại Đà Nẵng

PHƯƠNG ÁN IV : MÓNG CỌC BARÉT ¾™˜¾ I. CHỌN CHIỀU SÂU ĐẶT ĐÀI CỌC Căn cứ vào tài liệu địa chất chọn lớp đất đặt đài cọc là lớp thứ 2. Chiều sâu chôn móng so với mặt đất tự nhiên là hm = 2,5m Căn cứ vào điêu kiện địa chất ở đây chọn chiều sâu cọc cắm vào lớp đất thứ 4 (lớp cát mịn, ít sét ). Đài cọc được cấu tạo bằng bê tông mác 300, thép AIII. II. CHỌN LOẠI VẬT LIỆU VÀ CẤU TẠO CỌC Chọn kích thước tiết diện cọc barét : a x b = 2.2x0.8 (m) . Với : a : Cạnh dài của tiết diện cọc barét . b : Cạnh ngắn của tiết diện cọc barét . Diện tích tiết diện ngang thân cọc : A = axb=2.2x0.8=1.76 (m2) Chu vi tiết diện ngang thân cọc : u = (2.2+0.8)x2=6 m Chiều dài cọc ngoài đài là 22.m (mũi cọc cắm vào lớp 4 là 3m) . Đoạn cọc neo vào đài : 15cm. Đoạn thép neo vào đài : 35f + Be6 tông mác 300 : Rn = 130 kG/cm2 = 1300 T/m2 Rk = 10 kG/cm2 = 100 T/m2 + Thép AIII : Ra = 3600 kG/cm2 = 36000 T/m2 cho đài móng. + Thép AII : Ra = 2800 kG/cm2 = 28000 T/m2 cho cọc nhồi. III. XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC III.1. Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền Tính sức chịu tải của cọc theo cường độ đất nền, theo TCXD 205-1998 Sức chịu tải cực hạn của cọc: Qu = Qp + Qs =qpAp+Asfs Sức chịu tải cho phép của cọc là: Qa = Trong đó : FSs : Hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên, lấy bằng 1.5÷2.0 FSp : Hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc, lấy bằng 2.0÷3 Ap : Diện tích tiết diện ngang thân cọc. Ta có : As = u.L U : chu vi tiết diện ngang của cọc, u = (2.2+0.8)x2 = 6m L : Chiều dài cọc ngoài đài, chọn L = 22.m . qp : Sức kháng ở mũi cọc, được tính theo công thức : c : Lực dính giữa thân cọc và đất T/m2. s’vp : Ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc do trọng lượng bản thân đất, T/m2. Nc, Nq, Ng : Hệ số sức chịu tải, phụ thuộc vào ma sát trong của đất, hình dạng mũi cọc và phương pháp thi công cọc. g : Trọng lượng thể tích của đất ở độ sâu mũi cọc, T/m3 dp : Đường kính tiết diện cọc . Ta có : Qs = As.fs = u.S(fi.li) fs : Ma sát bên tác dụng lên cọc được tính theo công thức: ca : Lực dính giữa thân cọc và đất, lấy ca = c (T/m2) (Đối với cọc bê tông). sh :Ứng suất hữu hiệu trong đất theo phương vuông góc với mặt bên cọc (T/m2). ja : Góc ma sát giữa cọc và đất nền, lấy ja = j li : Chiều dài lớp đất thứ i mà cọc đi qua. 2. Tính sức chịu tải của đất nền ở mũi cọc ( Qp ) Ta có: Qp = qp.Ap Đất ở mũi cọc có : jI =28o28’ Þ tra bảng (nội suy) được : Nq =17.808 Nc = 31.612 Ng = 15.7 Khi tính toán trọng lượng riêng của đất nằm dưới mực nước ngầm thì lấy trọng lượng riêng đẩy nổi. gđn= 0.941 T/m3 b =0.8m , c = 0.007 T/m2 Ưùng suất thẳng đứng hữu hiệu do trọng lượng bản thân đất nền : svp==1.873´4+0.873x1+0.944´16+0.941´3 = 26.0142 T/m2 Vậy sức kháng ở mũi cọc là: qp =0.941´0.8´15.7+26.0142´17.808+0.007´31.612= 475,3 T/m2 2.2x0.8=1.76m2 = 475,3 ´ 1.76 = 836,5 T 3. Tính ma sát bên tác dụng lên cọc ( Qs ) Qs =As´fs Ở đây cọc nằm trong 3 lớp Lớp 2: có ca = c =0.096 T/m2 , j= 8o31’ , g = 1.873 T/m3 sh’ = ks.sv’ = ks.(g’.z) ks =1-sinj = 1-sin8o31’ = 0.852 =1.873´2.75+0.873x4= 8,6 T/m2 Nên sh’ = 0.852´8,6 = 7.36 T/m2 ca + sh’´ tgja = 0,096+7.36´tg8o31’ = 1.2 T/m2 Lớp 3: có ca = c =0.521 T/m2 , j=14o 2’ , g = 0.944 T/m3 sh’ = ks.sv’ = ks.(g’.z) ks =1-sinj = 1-sin1402’ = 0.757 =1.873´2.75+0.873x4+0.944´13 = 20.87 T/m2 Nên sh’ = 0.757´20.87 = 15,8 T/m2 ca + sh’´ tgja = 0.521+1e’,8´tg1402’ = 4,47 T/m2 Lớp 4: có ca = c = 0.007 T/m2 , j = 28028’ , g = 0.941 T/m3 sh’ = ks.sv’ = ks.(g’.z) ks =1-sinj = 1-sin28028’ = 0.523 =1.873´2.75+0.873x4+0.944´13+ 0.941´22.5 = 42,04 T/m2 Nên sh’ = 0,523´42,04 = 21,98 T/m2 ca + sh’´ tgja = 0.007+21,98´tg28028’ = 11,92 T/m2 Vậy với chiều dài cọc ngoài đài 22 m ta có : Qs2=As2=1.2 ´ 2,503´ 2.5 = 7,509 T Qs3=As3= 4.47 ´ 2,503´ 16 = 179T Qs4=As4= 11,92 ´ 2,503´ 3. = 89,50T Qs = = 3,75 + 89,5 + 44,75= 138 T Qp==278,8 T Vậy tổng sức chịu tải cho phép của cọc là: Qa =138 +278,8 = 416,8 T III.2. Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền Sức chịu tải cực hạn của cọc: Qtc = m (mR qpAp + uSmfi.fi.li) Sức chịu tải cho phép của cọc: Qa = Trong đó: + ktc : Hệ số độ tin cậy, lấy k = 1.4 + m = 1.0 : Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất . + mR = 1.0 : Hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc. + mfi = 0.6 (Cọc barét ø đổ bê tông trong dung dịch bentonite). +2.2x0.8=1,76 m2 : Diện tích tiết diện ngang của cọc. + u : Chu vi tiết diện ngang của cọc. + qp: Sức kháng của đất ở mũi cọc; Mũi tựa lên đất cát mịn, ít sét được xác định theo công thức : b = 0.8cạnh ngắn của tiết diện cọc h =24 Chiều dài tính từ mũi cọc đến mặt đất tính toán . - Trọng lượng riêng trung bình của đất từ mũi cọc trở lên: T/m3 Trọng lượng riêng của đất nằm dưới mũi cọc : gI’ = 0.941 T/m3. Đất ở mũi cọc có: jI = 28028’ , Tra bảng A6 (TCXD 205-1998) (nội suy) ta được: a =0.572 b=0.2772 21.844 40,928 qp =0.75´0.2772´(0.941´0.8´21.844+0.572´1.095´24´40.928)=131.3 T/m2 + fi : Cường độ tiêu chuẩn của lớp đất nền thứ i ở mặt bên cọc phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất.(tra bảng A.2 - TCXD 205-1998). + li : Chiều dày lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc. + Để tính fi ta chia đất thành từng lớp với chiều dày li như hình vẽ: Kết quả cho trong bảng sau: Lớp Z(m) li(m) fitc(T/m2) li fitc(T/m) 2 (B=0.63) 3.75 2.5 1.05 2.76 3 (B=0.35) 6.0 2.0 3.65 7.30 8.0 2.0 3.85 7.70 10.0 2.0 4.00 8.00 12.0 2.0 4.18 8.36 14.0 2.0 4.36 8.72 16.0 2.0 4.53 9.06 18.0 2.0 6.51 13.02 20 2.0 6.75 13.5 4 22 2.0 5.80 11.6 23.5 1.0 5.95 5.95 Vậy sức kháng ở mũi cọc là: mR .qp.Ap =1.´131.3´1.76 = 231.1 T Sức kháng bên là: u.åmfi.fi.li=6´0.6´(2.76+7.3+7.7+8.0+8.36+8.72+9.06+13.02+13.5+11.6+5.95) = 345.492 T Tổng sức chịu tải của cọc là: Qtc =1´(231.1+345.492)=576.6 T Sức chịu tải cho phép của cọc là: Qa == 411.8 T Chọn sức chịu tải thiết kế của cọc là Qtk = min{ Qa , Qa’}= 411.8 T IV. THIẾT KẾ MÓNG KHUNG TRỤC 7: IV.1. TÍNH MÓNG A -3 (M1): Tải trọng tác dụng lên móng :chọn tổ hợp nội lực nguy hiểm nhất: Tải Cột Nmax(T) Mtư(Tm) Qmax(T) Tính toán A -3 357.43 -18,11 -7.68 Tiêu chuẩn A -3 297.86 -15,09 -6,4 IV.1.1 xác định sơ bộ kích thước đài cọc: Khoảng cách giữa các cọc là b+2b = 0.8+2*0.8 = 2.4m Ứng suất trung bìmh dưới đế đài: stb = T/m2 Diện tích đài cọc được xác định như sau: Fđ = m2 Lấy gtb = 2 T/m3 Trọng lượng đài và đất phủ lên đài: Qđ = n . Fđ. gtb . hm =1.1´5,56´2´2,5 = 30,6T IV.1.2. Xác định số lượng cọc n ³ m = 1.4´= 1.3 cọc với: m = 1.4 : hệ số kể đến móng chịu tải trọng lệch tâm Þ Chọn n = 2 cọc.Vậy chọn diện tích sơ bộ đài cọc là b´l=2.8´3.8m (Fđ = 10,64 m2) IV.1.3. Chọn, bố trí và kiểm tra đài cọc Chiều cao tối thiểu của đài dùng cho hai cọc : hđ =2b=2*0.8=1.6 h1 : chiều dài cọc ngàm trong đài = 0.15 m Chọn khoảng cách 2 cọc (3b) m Đài cọc có kích thước và được bố trí như hình vẽõ: Khoảng cách giữa hai mép ngoài của hai cọc là: 3.2m. Cạnh của hình tháp chọc thủng là: l = hc + 2´h0tg450 = 0.5+2´1.45´1 =3.4 m. Vậy: l = 3.4m Þ Cọc nằm trong phạm vi hình tháp chọc thủng nên không cần kiểm tra điều kiện chọc thủng IV.1.4. Kiểm tra kích thước đáy móng(b´l) Xác định moment tại trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại đế đài Mott = Mtt + Qtt x hm = 18.11+7.68´2.5 = 37,31 Tm. Trọng lượng tính toán đài và đất phủ lên đài (chôn sâu 2.0m). =1.1Fđgtbhm=1.1´2,8´3,8´2.0´2.5 =58,52 T. Tổng tải trọng tại trọng tâm đáy móng: == 357,43+58,52 =415,95 T Tổng tải trọng tác dụng lên một cọc: xmax = 1,2 m S = 2´1.22 = 2,88 m2 Ptt = = 208 ± 15,54 = 223,5 T = 192,4T = 208T Nhận xét: = 223,5 T< Qa = 411,8 T = 192,4T > 0 nên không cần kiểm tra chống nhổ. Vậy kích thước đáy móng thoả điều kiện. IV.1.5. Kiểm tra áp lực và độ lún của đáy khối móng qui ước: Xác định kích thước móng khối qui ước Tính atb = ,với j tb II là góc ma sát trong tính toán trung bình ở trạng thái giới hạn II của các lớp đất mà cọc xuyên qua. Ta có: Lớp 2 :j =9o13’ l2 = 4.5m Lớp 3 :j =14o15’ l3 = 16m Lớp 4 :j =28o36’ l4 = 3.0m Từ 2 mép cọc hạ 2 đường xiên góc y : Þ tgY =0.066 Kích thước móng khối qui ước: + Chiều dài đáy móng khối qui ước: Lm = a1 + 2Ltgytb = 3,2 + 2´22´tg(3046’) = 6,09 m. + Chiều rộng đáy móng khối qui ước: Bm = b1 + 2Ltgytb = 2,2 + 2´22´tg(3046’) = 5.09 m. Þ Fqu =Lm´Bm = 6,09 ´ 5,09 =31,04 m2 với: a1, b1 khoảng cách giữa hai mép ngoài của hai cọc theo phương cạnh dài và phương cạnh ngắn đối với đài cọc. l = 22 m : chiều dài cọc ngoài đài . Xác định trọng lượng móng khối qui ước Trọng lượng riêng của đất nằm dưới mực nước ngầm khi tính ta lấy gđn Tổng lực tác dụng tại đáy móng khối qui ước: Nđất +Nđ +Nc +Ntc + Trọng lượng trung bình của đất và đài từ đáy đài trở lên: Nđất +Nđ =Fqu.g.hm= 31,04´1.880´2.5= 145,8 (T) +Trọng lượng đất từ đáy đài trở xuống mực nước ngầm.Mực nước ngầm cách mặt đất tự nhiên là 4m. 1,880x31,04x1.5=87,53(T) + Trọng lượng đất từ đáy đài trở xuống đến đáy khối móng qui ước : (0.880´1+0.947´16+0.946´3)´31,04 = 585,7 (T) + Trọng lượng của các cọc là : 1.1´2´1.76´(2´2.5+1x(2.5-1)+16´(2.5-1)+3´(2.5-1))=135,52 (T) Vậy tổng tải trọng đứng tác dụng tại đáy móng khối qui ước là: 145,8+87,53+585,7+135,52 = 954,55(T) Momen tại đáy móng khối qui ước: = 15,09 +6.4´24 = 168.69 (Tm) Kiểm tra áp lực tại đáy khối móng qui ước Độ lệch tâm : e = ==0.176 (m) Ứng suất trung bình tại đáy móng khối qui ước: = = 30,75(10.173) = 36,09 (T/m2) = 25,42 (T/m2) = 30,75 (T/m2) Cường độ tiêu chuẩn của đất ở đáy móng khối qui ước: : Dung trọng đẩy nổi trung bình của các lớp đất trong móng khối quy ước =T/m3 = 0.946 T/ m3 :Dung trọng của đất nền dưới mũi cọc có kể đến đẩy nổi. m2 = 1.3 : Hệ số điều kiện làm việc của nhà.(Đất cát mịn, chặt vừa, L/H < 1.5) m1 = 1.2 : Hệ số điều kiện làm việc của đất.(Đất cát mịn, chặt vừa) Ktc = 1: Hệ số tin cậy. cII = 0.013 T/ m2. A, B, D = f (jII): tra bảng theo jII ( Bảng 2-1 “ Nền và móng các công trình dân dụng và công nghiệp” - GSTS Nguyền Văn Quảng Đất dưới mũi cọc có jII =28o36’ tra bảng (nội suy) được: A = 0.98 ; B = 4.83; D = 7.4 (0.98´5.09´0.946 + 4.83´24´1.099 + 7.4´0.013) = 205 T/ m2. Vậy: = 36,09 (T/m2) < 1.2´Rtc = 1.2´205 = 246T/m2. = 30,75 (T/m2) < Rtc =205 T/m2. = 25,42 (T/m2) > 0 Vậy đất nền dưới đáy móng khối qui ước ổn định. Kiểm tra độ lún khối móng qui ước : Ứng suất do trọng lượng bản thân tại đáy móng khối qui ước = ågihi = gtb´hm = 1.099´24 = 26.38 T/m2 Ứng suất gây lún tại đáy móng khối qui ước : = - gtb.hm = 30,75 – 26.38 = 4,37 T/m2 Ứng suất gây lún giảm dần theo độ sâu kể từ đáy móng khối qui ước và được xác định theo công thức sau: = k0 ´ Với k0 là hệ số tra bảng (Bảng3-7 sách hướng dẫn đồ án nền và móng - GS.TS. Nguyễn Văn Quảng) Chia vùng chịu lún thành các lớp đất có == 1.27 m Lấy hi =1m - Theo TCVN 45-78 ở độ sâu mà tại đó < 0.2 thì có thể xem như không lún nữa. Kết quả tính lún trình bày ở bảng sau: Điểm l/b Z(m) 2z/b ko (T/m2) (T/m2) 0 1.19 0.0 0.0 1.0 4,37 25.45 Ta thấy = 4,37 T/m2 < 0.2=0.2´25.45 = 5.09 T/m2 tại điểm 0 Vậy chiều dày vùng nén chặt là Hnc =1.0m Tính lún theo phương pháp phân tầng cộng lún: Độ lún của móng được tính theo công thức: Lớp 4 :cát mịn theo thí nghiệm nén có E = 178,1 kG/cm2 = 1781 T/m2; b = 0.8 Vậy :S =´4,37´1.0 = 0.0019m =0.19cm. Þ S = 0,19 cm < [ Sgh] = 8 cm .( thoả yêu cầu về độ lún). IV.1.6. Tính thép cho đài cọc Xem dầm làm việc như dầm console ngàm ở mép cột chịu lực tập trung là phản lực đầu cọc. Momen theo phương cạnh dài (cạnh ngàm I-I) M = Sri Pimax ri : khoảng cách từ trục cọc thứ i đến mép cột + Xét 1 cọc có r === 0.95 m , Pmax = 223,5 T Với l1:là khoảng cách giữa hai tim cọc theo phương cạnh dài hc: chiều cao tiết diện cột. Þ MI =Pmax.r = 223,5 ´ 0.95 = 212,325 Tm Fa = cm2. Momen theo phương ngắn (cạnh ngàm II-II): + Ta xem phản lực cọc phân bố đều trên đáy đài : + Cắt 1m theo phương Y để tính thép : Þ MII = Tm Fa = cm2. Trong đó: h0 = hđ – a = 120 -15 = 105cm Chọn 15Ỉ20 a180 ( 47.13 cm2) theo phương I-I Chọn 6 Ỉ16 a200 ( 12,066 cm2) theo phương II-II Thép cấu tạo chọn Ỉ 12 a 200. I.V.1.7. Tính toán cọc chịu tác dụng của tải ngang 1. Chuyển vị ngang và góc xoay của cọc -Sơ đồ tính toán: -Mômen quán tính tiết diện ngang cọc: I===0.094 -Độ cứng tiết diện ngang cọc: Eb*I=290*10*0.094=272213 (T) -Chiều rộng quy ước:(theoThiết kế Và Thi Công Cọc Barét Của GS.TSKH Nguyễn Văn Quảng) : b=b+1=0.8+1=1.8(m) b=1,5b+0.5 -Hệ số tỷ lệ k: Cz=k*z -Chiều dài ảnh hưởng =2(b+1)=2*(0.8+1)=3.6(m). -Chiều dài ảnh hưởng nằm trong lớp đất trạng thái sét dẻo mềm và á sét dẻo mềm k1=296T/m4 ; k2=460T/m4 . -Hệ số biến dạng: -Chiều dài tính đổi của phần cọc trong đất: Le= -Các chuyển vị của cọc ở cao trình đáy đài do các ứng lực đơn vị đặt cao trình đáy đài .: chuyển vị ngang của tiết diện (m/T) bởi Ho=1(T) . :chuyển vị ngang của tiết diện (1/T) bởi Mo=1(Tm) . :góc xoay của tiết diện (1/T) bởi Ho=1(T) . :góc xoay của tiết diện (1/Tm) bởi Mo=1(Tm) Le=6,38>4, cọc tựa lên đất =>Ao=2.441; Bo=1.621; Co=1.751 -Các công thức tính: = = = -Lực cắt của cọc tại cao trình đáy đài: Qtt=7.68 (T) ,đối với 02 cọc=>Hf=7.68/2=0,96 (T) -Momen ngàm tại đầu cọc: (Vì Lo=0) -Chuyển vị ngang Yo(m) tại cao trình đáy đài: Yo= -Chuyển vị của cọc tại cao trình đặt lực ngang: =0.00014+0+0+0=0.00014(m)(vì L=0; ). -Momen uốn Mz(Tm) trong các tiết diện cọc: Với chiều sâu tính đổi . (Tm2) (T/m4) (m-1) (m) (Tm) Hf (T) 272213 296 0.29 0.00014 0 -3.06 0.96 Momen uốn Mz dọc thân cọc : z(m) ze A3 B3 C3 D3 MZ 0.000 0.0 0 0 1,000 0 -3.06 0.689 0.2 -0.001 0 1.000 0.200 -2.40 1.379 0.4 -0.011 -0.002 1,000 0,400 -1.77 2.068 0.6 -0.036 -0.011 0.998 0.600 -1.18 2.758 0.8 -0,085 -0.034 0.992 0.799 -0.66 3.448 1.0 -0.167 -0.083 0.975 0.994 -0.23 5.172 1.5 -0.559 -0.420 0.881 1.437 0.269 6.896 2.0 -1.295 -1.314 0.207 1.646 0.66 8.275 2.4 -2.141 -2.663 -0.941 1.352 0.49 9.655 2.8 -3.103 -4.718 -3.408 0.197 1.135 12.06 3.5 -3.919 -9.544 -10.34 -5.854 -0.298 13.79 4.0 -1.614 -11.73 -17.919 -15.076 -0.22 -Momen uốn lớn nhất Mmax=3,06(Tm) (tra bảng III.23- sổ tay nền móng của nga) ta tìm được hàm lượng cốt thép trong cọc ) -Diện tích cốt thép trong cọc tính theo công thức; -Ta chon thép AII; chọn 28. -Bố trí 28∅22 với khoảng cách giữa 2 thanh thép là a=200 ; lớp bảo vệ cốt thép là 7 cm . - khoảng cách giữa các cốt đai lấy theo cấu tạo : ∅12 a=300 (thép AII ) IV.1.8 Kiểm tra ổn định của nền quanh cọc khi chịu lực ngang: -Điều kiện không phá hỏng cọc khi chịu áp lực ngang: -Ap lực tính toán tại độ sâu z: ) -Vì Le= 6,38(m)>2.5(m)ta kiểm tra tại vị trí: z=0.85/ =0.85/0.29=2,93(m) z=0.29*2,93=0.85(m) Các giá trị A1; B1; C1;D1; tra bảng G3 trong TCXD205-1998 A1=0.996; B1=0.849; C1=0.363; D1=0.103 Thay vào ta có: =0.1(T/m2).(*) -Ap lực giớn hạn taị độ sâu: z=2.93(m) trong đó: Đầu cọc nằm trong lớp đất thứ 2 nên ta có các tính chất cơ lý sau : =>(**) Từ (*); (**) ta thấy thoả mãn đk khi chịu áp lực ngang. I.V.1.9. Kiểm tra sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc Sức chịu tải của cọc khoan nhồi được tính theo công thức::(Sách Hướng Dẫn Đồ Aùn NỀN và MÓNG của GS,TS Nguyễn Văn Quảng Trang :109 ) Pvl = ) Trong đó : Pvl : Sức chịu tải của cọc theo vật liệu Rb =130 kG/cm2 : Cường độ chịu nén của bê tông Mác 300 Ra = 2800 kG/cm2 : Cường độ chịu kéo của thép AII. Fb = 17600 cm2 : Diện tích tiết diện ngang của cọc. m1=0.85 :hệ số điều kiện làm việc khi đổ bêtông qua ống chuyển dịch thẳng đứng. m2=0,70 :hệ số đổ bêtông trong dung dịch bentonite =1.0 :Hệ số uốn dọc Fa = 106,43 cm2 : Diện tích tiết diện ngang của cốt thép. Pvl = 1x(0.85x0.70x130x17600+2800x106,43)=1659,364T Vậy Pvl = 1659.364 T >1.4 Qa =1.4´417.2 = 584.08 T Þ Cọc đủ khả năng chịu tải IV.2. TÍNH MÓNG C - 7 (M2) Tải trọng tác dụng lên móng :chọn tổ hợp nội lực nguy hiểm nhất: Tải Cột Nmax(T) Mtư(Tm) Qmax(T) Tính toán C -3 -573.4 -31.46 -11.40 Tiêu chuẩn C -3 -478 -26 -9.5 IV.1.1 xác định sơ bộ kích thước đài cọc: Khoảng cách giữa các cọc là b+2b = 0.8+2*0.8 = 2.4m Ứng suất trung bìmh dưới đế đài: stb = T/m2 Diện tích đài cọc được xác định như sau: Fđ = m2 Lấy gtb = 2 T/m3 Trọng lượng đài và đất phủ lên đài: Qđ = n . Fđ. gtb . hm =1.1´8,49´2´2 = 37,38T IV.1.2. Xác định số lượng cọc n ³ m = 1.3´= 1.9 cọc với: m = 1.3 : hệ số kể đến móng chịu tải trọng lệch tâm Þ Chọn n = 2 cọc.Vậy chọn diện tích ä đài cọc là b´l=2.8´3.8m (Fđ = 10,64 m2) IV.1.3. Chọn, bố trí và kiểm tra đài cọc Chiều cao tối thiểu của đài dùng cho hai cọc : hđ =2b=2*0.8=1.6 h1 : chiều dài cọc ngàm trong đài = 0.15 m Chọn khoảng cách 2 cọc b+2b m Đài cọc có kích thước và được bố trí như hình vẽõ: Khoảng cách giữa hai mép ngoài của hai cọc là: 3.2m. Cạnh của hình tháp chọc thủng là: l = hc + 2´h0tg450 = 0.5+2´1.45´1 =3.4 m. Vậy: l = 3.4m Þ Cọc nằm trong phạm vi hình tháp chọc thủng nên không cần kiểm tra điều kiện chọc thủng IV.1.4. Kiểm tra kích thước đáy móng(b´l) Xác định moment tại trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại đế đài Mott = Mtt + Qtt x hm = 31,46+11,40´2.5 = 59,96 Tm. Trọng lượng tính toán đài và đất phủ lên đài (chôn sâu 2.0m). =1.1Fđgtbhm=1.1´2,8´3,8´2.0´2.5 =58,52 T. Tổng tải trọng tại trọng tâm đáy móng: == 573,4+58,52 =631,92 T Tổng tải trọng tác dụng lên một cọc: xmax = 1,2 m S = 2´1.22 = 2,88 m2 Ptt = = 316 ± 24,38 = 340,2 T = 291,7T = 316T Nhận xét: = 340,2 T< Qa = 411,8 T = 291,7T > 0 nên không cần kiểm tra chống nhổ. Vậy kích thước đáy móng thoả điều kiện. IV.1.5. Kiểm tra áp lực và độ lún của đáy khối móng qui ước: 1.Xác định kích thước móng khối qui ước Tính atb = ,với j tb II là góc ma sát trong tính toán trung bình ở trạng thái giới hạn II của các lớp đất mà cọc xuyên qua. Ta có: Lớp 2 :j =9o13’ l2 = 4.5m Lớp 3 :j =14o15’ l3 = 16m Lớp 4 :j =28o36’ l4 = 3.0m Từ 2 mép cọc hạ 2 đường xiên góc y : Þ tgY =0.066 Kích thước móng khối qui ước: + Chiều dài đáy móng khối qui ước: Lm = a1 + 2Ltgytb = 3,2 + 2´24´tg(3046’) = 6,09 m. + Chiều rộng đáy móng khối qui ước: Bm = b1 + 2Ltgytb = 2,2 + 2´24´tg(3046’) = 5.09 m. Þ Fqu =Lm´Bm = 6,09 ´ 5,09 =31,04 m2 với: a1, b1 khoảng cách giữa hai mép ngoài của hai cọc theo phương cạnh dài và phương cạnh ngắn đối với đài cọc. l = 22 m : chiều dài cọc ngoài đài . 2.Xác định trọng lượng móng khối qui ước Trọng lượng riêng của đất nằm dưới mực nước ngầm khi tính ta lấy gđn Tổng lực tác dụng tại đáy móng khối qui ước: Nđất +Nđ +Nc +Ntc + Trọng lượng trung bình của đất và đài từ đáy đài trở lên: Nđất +Nđ =Fqu.g.hm= 31,04´1.880´2.5 = 145,8 (T) +Trọng lượng đất từ đáy đài trở xuống mực nước ngầm.Mực nước ngầm cách mặt đất tự nhiên là 4m. 1,880x31,04x1.5=87,53(T) + Trọng lượng đất từ đáy đài trở xuống đến đáy khối móng qui ước : (0.880´1+0.947´16+0.946´3)´31,04 = 585,7 (T) + Trọng lượng của các cọc là : 1.1´2´1.76´(2´2.5+1x(2.5-1)+16´(2.5-1)+3´(2.5-1))=135,52 (T) Vậy tổng tải trọng đứng tác dụng tại đáy móng khối qui ước là: 145,8+87,53+585,7+135,52 = 954,62(T) Momen tại đáy móng khối qui ước: = 26 +9,5´24 = 254 (Tm) 3.Kiểm tra áp lực tại đáy khối móng qui ước Độ lệch tâm : e = ==0.266 (m) Ứng suất trung bình tại đáy móng khối qui ước: = = 30,75(10.262) = 38,81 (T/m2) = 22,69 (T/m2) = 30,75 (T/m2) Cường độ tiêu chuẩn của đất ở đáy móng khối qui ước: : Dung trọng đẩy nổi trung bình của các lớp đất trong móng khối quy ước =T/m3 = 0.946 T/ m3 :Dung trọng của đất nền dưới mũi cọc có kể đến đẩy nổi. m2 = 1.3 : Hệ số điều kiện làm việc của nhà.(Đất cát mịn, chặt vừa, L/H < 1.5) m1 = 1.2 : Hệ số điều kiện làm việc của đất.(Đất cát mịn, chặt vừa) Ktc = 1: Hệ số tin cậy. cII = 0.013 T/ m2. A, B, D = f (jII): tra bảng theo jII ( Bảng 2-1 “ Nền và móng các công trình dân dụng và công nghiệp” - GSTS Nguyền Văn Quảng Đất dưới mũi cọc có jII =28o36’ tra bảng (nội suy) được: A = 0.98 ; B = 4.83; D = 7.4 (0.98´5.09´0.946 + 4.83´24´1.099 + 7.4´0.013) = 205 T/ m2. Vậy: = 38,81 (T/m2) < 1.2´Rtc = 1.2´205 = 246 T/m2. = 30,75 (T/m2) < Rtc =205 T/m2. = 22,69 (T/m2) > 0 Vậy đất nền dưới đáy móng khối qui ước ổn định. 4.Kiểm tra độ lún khối móng qui ước : Ứng suất do trọng lượng bản thân tại đáy móng khối qui ước = ågihi = gtb´hm = 1.099´24 = 26.37 T/m2 Ứng suất gây lún tại đáy móng khối qui ước : = - gtb.hm = 30,75 – 26,37 = 4,38 T/m2 Ứng suất gây lún giảm dần theo độ sâu kể từ đáy móng khối qui ước và được xác định theo công thức sau: = k0 ´ Với k0 là hệ số tra bảng (Bảng3-7 sách hướng dẫn đồ án nền và móng - GS.TS. Nguyễn Văn Quảng) Chia vùng chịu lún thành các lớp đất có == 1.27 m Lấy hi =1m - Theo TCVN 45-78 ở độ sâu mà tại đó < 0.2 thì có thể xem như không lún nữa. Kết quả tính lún trình bày ở bảng sau: Điểm l/b Z(m) 2z/b ko (T/m2) (T/m2) 0 1.19 0.0 0.0 1.0 4,38 25.45 Ta thấy = 4,38 T/m2 < 0.2=0.2´25.45 = 5.09 T/m2 tại điểm 0 Vậy chiều dày vùng nén chặt là Hnc =1.0m Tính lún theo phương pháp phân tầng cộng lún: Độ lún của móng được tính theo công thức: Lớp 4 :cát mịn theo thí nghiệm nén có E = 178,1 kG/cm2 = 1781 T/m2 Lấy b = 0.8 Vậy :S =´4,38´1.0 = 0.0021m =0.19cm. Þ S = 0,19 cm < [ Sgh] = 8 cm .( thoả yêu cầu về độ lún). IV.1.6. Tính thép cho đài cọc Xem dầm làm việc như dầm console ngàm ở mép cột chịu lực tập trung là phản lực đầu cọc. Momen theo phương cạnh dài (cạnh ngàm I-I) M = Sri Pimax ri : khoảng cách từ trục cọc thứ i đến mép cột + Xét 1 cọc có r === 0.95 m , Pmax = 340,2 T Với l1:là khoảng cách giữa hai tim cọc theo phương cạnh dài hc: chiều cao tiết diện cột. Þ MI =Pmax.r = 340,2 ´ 0.95 = 323,19 Tm Fa = cm2. Momen theo phương ngắn (cạnh ngàm II-II): + Ta xem phản lực cọc phân bố đều trên đáy đài : + Cắt 1m theo phương Y để tính thép : Þ MII = Tm Fa = cm2. Trong đó: h0 = hđ – a = 120 -15 = 105cm Chọn 15Ỉ25 a180 ( 73.63 cm2) theo phương I-I Chọn 6 Ỉ16 a200 ( 12,06 cm2) theo phương II-II Thép cấu tạo chọn Ỉ 12 a 200. I.V.1.7. Tính toán cọc chịu tác dụng của tải ngang 1. Chuyển vị ngang và góc xoay của cọc -Sơ đồ tính toán: -Mômen quán tính tiết diện ngang cọc: I===0.094 -Độ cứng tiết diện ngang cọc: Eb*I=290*10*0.094=272213 (T) -Chiều rộng quy ước:(theoThiết kế Và Thi Công Cọc Barét Của GS.TSKH Nguyễn Văn Quảng) : b=b+1=0.8+1=1.8(m) b=1,5b+0.5 -Hệ số tỷ lệ k: Cz=k*z -Chiều dài ảnh hưởng =2(b+1)=2*(0.8+1)=3.6(m). -Chiều dài ảnh hưởng nằm trong lớp đất trạng thái sét dẻo mềm và á sét dẻo mềm k1=296T/m4 ; k2=460T/m4 . -Hệ số biến dạng: -Chiều dài tính đổi của phần cọc trong đất: Le= -Các chuyển vị của cọc ở cao trình đáy đài do các ứng lực đơn vị đặt cao trình đáy đài .: chuyển vị ngang của tiết diện (m/T) bởi Ho=1(T) . :chuyển vị ngang của tiết diện (1/T) bởi Mo=1(Tm) . :góc xoay của tiết diện (1/T) bởi Ho=1(T) . :góc xoay của tiết diện (1/Tm) bởi Mo=1(Tm) Le=6,38(m) >4m, cọc tựa lên đất =>Ao=2.441; Bo=1.621; Co=1.751; -Các công thức tính: = = = -Lực cắt của cọc tại cao trình đáy đài: Qtt=7.68 (T) ,đối với 02 cọc=>Hf=7.68/2=0,96 (T) -Momen ngàm tại đầu cọc: (Vì Lo=0) -Chuyển vị ngang Yo(m) tại cao trình đáy đài: Yo= -Chuyển vị của cọc tại cao trình đặt lực ngang: =0.00014+0+0+0=0.00014(m)(vì L=0; ). -Momen uốn Mz(Tm) trong các tiết diện cọc: Với chiều sâu tính đổi . (Tm2) (T/m4) (m-1) (m) (Tm) Hf (T) 272213 296 0.29 0.00014 0 -3.06 0.96 Momen uốn Mz dọc thân cọc : z(m) ze A3 B3 C3 D3 MZ 0.000 0.0 0 0 1,000 0 -3.06 0.689 0.2 -0.001 0 1.000 0.200 -2.40 1.379 0.4 -0.011 -0.002 1,000 0,400 -1.77 2.068 0.6 -0.036 -0.011 0.998 0.600 -1.18 2.758 0.8 -0,085 -0.034 0.992 0.799 -0.66 3.448 1.0 -0.167 -0.083 0.975 0.994 -0.23 5.172 1.5 -0.559 -0.420 0.881 1.437 0.269 6.896 2.0 -1.295 -1.314 0.207 1.646 0.66 8.275 2.4 -2.141 -2.663 -0.941 1.352 0.49 9.655 2.8 -3.103 -4.718 -3.408 0.197 1.135 12.06 3.5 -3.919 -9.544 -10.34 -5.854 -0.298 13.79 4.0 -1.614 -11.73 -17.919 -15.076 -0.22 -Momen uốn lớn nhất Mmax=3,06(Tm) (tra bảng III.23- sổ tay nền móng của nga) ta tìm được hàm lượng cốt thép trong cọc ) -Diện tích cốt thép trong cọc tính theo công thức; -Ta chon thép AII; chọn 28. -Bố trí 28∅22 với khoảng cách giữa 2 thanh thép là a=200 ; lớp bảo vệ cốt thép là 7 cm . - khoảng cách giữa các cốt đai lấy theo cấu tạo : ∅12 a=300 (thép AII ) IV.1.8 Kiểm tra ổn định của nền quanh cọc khi chịu lực ngang: -Điều kiện không phá hỏng cọc khi chịu áp lực ngang: -Ap lực tính toán tại độ sâu z: ) -Vì Le= 6,38(m)>2.5(m)ta kiểm tra tại vị trí: z=0.85/ =0.85/0.29=2,93(m) z=0.29*2,93=0.85(m) Các giá trị A1; B1; C1;D1; tra bảng G3 trong TCXD205-1998 A1=0.996; B1=0.849; C1=0.363; D1=0.103 Thay vào ta có: =0.1(T/m2).(*) -Ap lực giớn hạn taị độ sâu: z=2.93(m) trong đó: Đầu cọc nằm trong lớp đất thứ 2 nên ta có các tính chất cơ lý sau : =>(**) Từ (*); (**) ta thấy thoả mãn đk khi chịu áp lực ngang. I.V.1.9. Kiểm tra sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc Sức chịu tải của cọc khoan nhồi được tính theo công thức:(Sách Hướng Dẫn Đồ Aùn NỀN và MÓNG của GS,TS Nguyễn Văn Quảng Trang :109 ) Pvl = ) Trong đó : Pvl : Sức chịu tải của cọc theo vật liệu Rb =130 kG/cm2 : Cường độ chịu nén của bê tông Mác 300 Ra = 2800 kG/cm2 : Cường độ chịu kéo của thép AII. Fb = 17600 cm2 : Diện tích tiết diện ngang của cọc. m1=0.85 :hệ số điều kiện làm việc khi đổ bêtông qua ống chuyển dịch thẳng đứng. m2=0,70 :hệ số đổ bêtông trong dung dịch bentonite =1.0 :Hệ số uốn dọc Fa = 106,43 cm2 : Diện tích tiết diện ngang của cốt thép. Pvl = 1x(0.85x0.70x130x17600+2800x106,43)=1659,364T Vậy Pvl = 1659.364 T >1.4 Qa =1.4´417.2 = 584.08 T Þ Cọc đủ khả năng chịu tải