Thiết kế chung cư Linh Động - TP Hồ Chí Minh

PHƯƠNG ÁN 2 THIẾT KẾ MÓNG CỌC ĐÓNG BTCT Mặt bằng móng Số liệu tính toán Bê tông mác 300 : Có Rn =130 KG/cm Rk = 10 KG/cm Cốt thép AI : Có Ra = Ra’ = 2100 KG/cm Cốt thép AII : Có Ra = Ra’ = 2700 KG/cm 1. Chọn sơ bộ chiều sâu đặt đài móng Chọn chiều sâu chôn đài móng so với mặt đất tự nhiên là hm = 4m. Mặt đất tính toán cách đáy đài là 3m, vì lớp đất đào lớn hơn 3m. Căn cứ điều kiện địa chất, chiều sâu mũi cọc cắm vào lớp đất thứ 3 ( lớp cát mịn đến thô, chặt vừa). Chọn chiều sâu đặt mũi cọc cách mặt đất tự nhiên là 25,5m. Sữ dụng cọc bêtông cốt thép có tiết diện (35´35) cm, đúc sẵn mỗi cọc dài 11m. Chọn đoạn cọc ngàm vào đài là15cm. Đoạn neo vào đài là ³ 30Ỉ Chiều dài cọc ngoài đài là 21,5m, mũi cọc cấm vào lớp đất thứ 3 là18m. 2. Xác định sức chịu tải của cọc Sơ đồ tính toán sức chịu tải 2.1. Xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất nền Sức chịu tải cho phép của cọc theo đất nền Qa = (T). ktc = 1,4 : hệ số an toàn. Vì sức chịu tải của cọc được xác định bằng cách tính toán từ số liệu địa chất và tra bảng . Sức chịu tải tiêu chuẩn tính toán theo đất nền của cọc đơn. Qtc = m ( mR qp Ap + u å mf fihoi ) (T) Trong đó : m= 1 : hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, tra bảng 5.3 [4]. mR = 1,1 : hệ số điều kiện làm việc của đất (cát nhỏ), tra bảng 5.3 [4]. Ap = a´b = 0,35´0,35 = 0,1225 m2, diện tích ngang của cọc. u = 4´a = 4´0,35= 1,4m, chu vi tiết diện ngang của cọc. mf = 1 : hệ số điều kiện làm việc của đất (cát nhỏ), tra bảng 5.3 [4]. ftci : Cường độ tiêu chuẩn của lớp đất thứ i ở mặt bên cọc phụ thuộc vào góc ma sát trong của cọc, để tính ftci ta chia lớp đất thành từng lớp với chiều dày hoi như hình vẽ. hoi : chiều dày lớp đất. qp : 365T/m2 cường độ chịu tải của đất nền ( lớp cát mịn đến thô), tra bảng 5.4 [4]. Kết quả tính toán sức chịu tải của cọc cho trong bảng sau Lớp Z (m) hoi (m) fitc (T/m2) fitchoi Qtc (T) Qa (T) 2 4 2 3,8 7,6 45,3 32,43 5,75 1,5 4,15 6,225 52,7 37,66 7,5 2 4,35 8,7 63,17 45,12 9,5 2 4,55 9,1 74,09 52,92 11,5 2 4,75 9,5 85,49 61,06 13,5 2 4,95 9,9 97,37 69,55 3 15,5 2 5,15 10,3 109,73 78,38 17,5 2 5,35 10,7 122,56 87,55 19,5 2 5,55 11,1 135,89 99,06 21,5 2 5,75 11,5 156,87 112,05 23,5 2 5,95 11,9 170,59 121,85 2.2. Theo chỉ tiêu cường độ đất nền Sức chịu tải cho phép của cọc tính theo công thức. Qa = (T). Trong đó : Qs : Sức chịu tải cực hạn do ma sát bên. Qp : Sức chịu tải cực hạn do sức chống dưới mũi cọc. FSs : hệ số an toàn cho thành ma sát bên (1,5 ¸2,0) Þ chọn FSs= 1,8. FSp : hệ số an toàn cho sức chống mũi cọc (2 ¸3) Þ chọn FSp= 2,5. Sức chịu tải do ma sát bên. Qs = måfsihoi. m = 0,35´4 = 1,4m, chu vi tiết diện ngang cọc. fsi : ma sát đơn vị diện tích mặt bên cọc. fsi = cai + sviksitgjai. cai : lực dính giữa thân cọc và đất. jai : góc ma sát trong giữa thân cọc và đất Lớp đất thứ 2, ca2 = 3,04 T/m2 , ja2 = 15,47o, g2 = 1,918T/m3. Lớp đất thứ 3, ca3 = 0,27 T/m2 , ja3 = 28,48o, g3 = 1,967T/m3. ksi = 1-sinjai : hệ số áp lực ngang trong đất. svi : ứng sức hữu hiệu theo phương thẳng đứng do trọng lượng cột đất (xét đến đẩy nổi lớp đất nằm dưới mực nước ngầm). svi = å(gi -1)hi Mực nước ngầm cách mặt đất tự nhiên là 6,5m. Sức chịu tải cực hạn do sức chống dưới mũi cọc. Qp = Ap(cNc+svpNp+gdNg) (T). Đất ở mũi cọc có ja3 = 28,48o trang bảng [4]. Nc = 27,24 ; Np = 16,06 ; Ng = 18,43. Khi tính toán khối lượng riêng của lớp đất nằm dưới mực nước ngầm thì lấy trọng lượng riêng đẩy nổi. g = (gI – 1) (T/m3). d = 0,35 : đường kính cọc. Ap = a´b = 0,35´0,35 = 0,1225 m2, diện tích ngang của cọc. svi = å(gi -1)hi : ứng suất thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc. Kết quả tính toán sức chịu tải cho phép của cọc. Lớp Z(m) hoi(m) Qp (T) Qs (T) Qa (T) 3 19,5 2 43,35 137,41 93,6 21,5 2 47,15 164,06 110 Vậy chọn sức chịu tải của đất nền theo cường độ đất nền. Q = min [(Qa (cơ lý) ; Qa(cường độ)] = 110T. THIẾT KẾ CHI TIẾT MÓNG KHUNG TRỤC 4 3. Tính toán móng M1, (B-4, C-4) Tải trọng tác dụng xuống móng Ntt = 416,32T, Ntc = 362 T Mtt = 23,98T.m , Mtc = 20,85T.m Qtt = 10,16T , Qtc = 8,83T Atc= 3.1. Kiểm tra chiều sâu chôn đài móng Khi tính toán móng cọc đài thấp theo giả thiết tải trọng ngang chủ yếu do toàn bộ đất từ đáy đài trở lên tiếp nhận. Do đó độ chôn sâu cuả đáy đài được xác định từ điều kiện cân bằng giữa tổng tải trọng ngang và áp lực bị động của đất từ đáy đài trở lên theo công thức. hmin = a tg ( 450 - ) Với : hmin : độ sâu đặt đáy đài a = 0,7 : hệ số kể đến ma sát giữa đáy đài cọc và đất nền. j =12,45o góc ma sát trong trung bình của đất từ đáy đài trở lên. gtb = = = 1,777T/m3. Q =10,16T : Tổng tải trọng ngang . h = 0,7 tg ( 450 – ) =1,5 m Chọn độ sâu đặt móng (đáy đài cọc) 4m > 1,5m thỏa điều kiện độ sâu chôn đài móng. Móng làm việc như móng cọc đài thấp . Chiều sâu chôn cọc là 24,5 m ứng với chiều dài cọc là 21,5 m, Qtkgh = 110 T 3.2. Xác định số lượng cọc trong móng Số lượng cọc cần thiết n > m =1,4= 5,29 cọc Với m = 1,4 hệ số kể đến móng chịu tải trọng lệch tâm Þ Chọn 6 cọc. 3.3. Chọn bố trí cọc trong đài Chiều cao đài cọc : hđ  = ac+ h1 +0,2 h1 : Chiều dài cọc ngâm trong đài cọc = 0,15 m ac : bề rộng cột = 0.6 m hđ = 0,6 + 0,15 +0,2 = 0.95 m Chọn hđ = 1 m. Đài cọc có kích thước và bố trí như hình vẽ. Khoảng cách giữa 2 mép ngoài của cọc là 2,05 m. Cạnh hình tháp chọc thủng là : l  = h c + 2 ho tg45o = 0,35 + 2x1x1 = 2,35 m. Vậy l = 2,35m >2,05 m Þ cọc nằm trong phạm vi hình tháp chọc thủng nên không cần kiểm tra điêù kiện ép lõm và điều kiện tiếp thu ứng suất chính. 3.4. Kiểm tra lực tác dụng lên đỉnh cọc Xác định momen tại trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại đế đài cọc M = Mtt + Qtt = 23,98 +10,16x4 = 63,92Tm Trọng lượng đài cọc N1 = (2,5´ 1,6 ´ 1)´2,5 = 10T Trọng lượng cọc N2 = ngFcl = 1,1´2,5´0,1225´22 = 7,4T Trọng lượng đất phủ kín trên đài cọc N3 = (hm –hđ ) blg = (4 -1) ´2,5´1,6´1,777 = 21,13T Trọng lượng 1 cọc Pc = ngFcl = 1,1´2,5´0,1225´22 = 7,4T Tổng tải trọng tác dụng lên 1 cọc Ptt = åN/n ± Trong đó åN = Ntt + N1 + N 2+ = 416,32+10+21,13 = 454,85 T åXi = 4 ´ 0,92 = 3,24m2 ; Xmax = 0,9 m Ptt = ± Pmax = 92,33 T +7,4 = 99,73T < Qtk = 110 T P= 56,82 T > 0 P = 74,52 T Vậy thoả điều kiện lực lớn nhất truyền xuống cọc dãy biên và không phải kiểm tra theo điều kiện chống nhổ. 3.5. Kiểm tra cọc trong quá trình vận chuyển và cẩu lắp Sơ đồ tính toán cọc khi vận chuyển và cẩu lắp. Trọng lượng cọc trên 1 m dài. q = 1,1bhg = 1,1´0,35´0,35´2,5= 0,337T/m Xác định nội lực . Khi vận chuyển và cẩu lắp, đây là bài toán động nên momen nhân với hệ số động kđ = 2. M1max= M1min= 0,043´q´L2= 0,043´0,337´112 = 1,78T.m M2max= M2min= 0,086´q´L2= 0,086´0,337´112 = 3,5T.m 3.5.1. Kiểm tra khi cẩu cọc Có M1max= M1min= 1,78T.m. = = 0,0405 < Ao = 0,412 = 0,979 => Fat = 2,17 cm2 Đảm bảo khả năng chịu lực khi vận chuyển. 3.5.2. Kiểm tra khi cẩu lắp M2max= M2min= 3,5T.m. = = 0,0802 < Ao = 0.412 = 0,958. => Fat = 4,36cm2 Đảm bảo khả năng chịu lực khi cẩu lắp. 3.5.3. Tính thép làm móc treo Lực do một thanh thép chịu khi cẩu lắp. P = ´1,2qL= ´1,2´0,337´11= 1,11T. Fa= = = 0,412cm2. Chọn thép Ỉ16 ( Fa = 2,01 cm2 ). 3.5.4. Tính đoạn thép móc treo neo vào trong cọc Lneo= = = 22cm. m = 4´d = 4´1,6 = 5,02cm. Chọn Lneo= 30d = 30´1,6 = 48cm > 22cm. 3.6. Kiểm tra cọc chụi tải trọng ngang Chuyển vị ngang và góc xoay của cọc : Momen uốn và lực cắt của cọc tại cao trình mặt đất Lực ngang tác dụng lên mũi đầu cọc T Mo = 0 (do momen cân bằng với sức chống nhổ và chống nén của cọc) Moment quán tính tiết diện ngang của cọc : I = = = 0,00125 m4 Độ cứng tiết diện ngang của cọc : Eb´I = 290´104´ 0,00125 = 3627Tm2 Chiều rộng quy ước bc của cọc : bc = 1,5d +0,5 = 1,025 m Theo TCXD 205-1998 [4] , khi d 0,8m thì bc =1,5d+0,5. Nền đất là cát mịn đến thô có IL< 0 ta lấy hệ số tỷ lệ ứng với lớp cát là cát k = 650 T/m4. Hệä số biến dạng : == 0,713 m-1 Chiều dài tính đổi của phần cọc trong đất Le = abd ´ L = 0,676´21,5 = 13,55m Các chuyển vị dHH , dHM, dMH ,dMM của cọc ở cao trình đáy đài do các ứng lực đơn vị đặt tại cao trình đáy đài Trong đó dHH : chuyển vị ngang của tiết diện (m/T), bởi lực Ho =1 dHM : chuyển vị ngang của tiết diện (1/T), bởi lực Mo =1 dMH : góc xoay của tiết diện (1/T), bởi lực Ho =1 dMM : góc xoay của tiết diện (1/Tm), bởi lực Mo =1 Từ Le =13,52 m > 4 tra bảng G2 [4] ta được Ao =2,441 ; Bo =1,621; Co =1,715 Vậy : HH == 18,57´10-4 m/T 8,79´10-4 (1/T) = 6,77´10-4 (1/Tm) Chuyển vị ngang yo(m) của tiết diện ngang cọc ở đáy đài: y0 = H0dHH + ModMH =1,693´18,57´10-4+ 0 = 0,0031m = 0,31cm. Góc xoay của tiết diện ngang của cocï ở đáy đài y0 = H0dMH =1,693´8,79´10-4= 0,001488(rad) Chuyển vị của cọc ở cao trình đặt lực H (Lo= 0) = 0,0031+ 0,00 = 0,0031m =0,31cm Þ Dn = 0,31cm < [ Dgh ] =1 cm. y = y0 += 0,001488+ 0,00 = 0,001488 (rad) < ygh =0.002 (rad) Aùp lực tính toán sz (T/m2), momen uốn Mz (Tm), lực cắt Qz (T) trong các tiết diện của cọc Với chiều dài tính đổi Ze =abdZ Þ Z = EbI K abd yo yo Mo Ho 3627 650 0,713 0,0031 0,001488 0,00 1,693 Mômen Mz dọc thân cọc Z(m) Ze A3 B3 C3 D3 Mz (Tm) 0,00 0,0 0,00 0,00 1,00 0,00 0,00 0,281 0,2 -0,001 -0,00 1,00 0,20 0,469 0,561 0,4 -0,011 -0,002 1,00 0,40 0,895 0,842 0,6 -0,036 -0,011 0,998 0,60 1,220 1,403 1,0 -0,167 -0,083 0,975 0,994 2,580 2,104 1,5 -0,559 -0,420 0,646 1,437 1,830 2,805 2,0 -1,259 -0,314 0,207 1,646 1,560 3,366 2,4 -1,141 -2,663 -0,941 1,352 1,220 3,927 2,8 -3,103 -4,718 -3,408 0,197 0,880 4,904 3,5 -3,919 -9,544 -10,34 -5,854 -0,72 5,610 4,0 -1,614 -11,731 -17,919 15,076 0,12 Lực cắt Qz dọc thân cọc Z(m) Ze A4 B4 C4 D4 Qz (T) 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,00 1,693 0,561 0,4 -0,080 -0,042 -0,003 1,000 1,480 0,982 0,7 -0,245 -0,114 -0,030 0,994 0,990 1,262 0,9 -0,404 -0,243 -0,082 0,980 0,680 1,543 1,1 -0,603 -0,443 -0,183 0,946 0,340 2,104 1,5 -1,105 -1,116 -0,630 0,747 0,180 2,384 1,7 -1,396 -1,643 -1,036 0,529 -0,290 2,805 2,0 -1,848 -2,578 -1,966 -0,057 -0,550 3,366 2,4 -2,338 -4,228 -3,973 -1,592 -0,660 3,927 2,8 -2,346 -6,023 -6,990 -4,445 -0,460 4,909 3,5 1,074 -6,789 -13,692 -13,826 -0,410 5,610 4,0 9,244 -0,358 -15,611 -23,140 -0,520 Mome uốn lớn nhất trong cọc. Mmax= 2,58T.m. Diện tích cốt thép trong cọc. Fa= = = 3,42cm2. Chọn 4Ỉ16 có Fa = 8,04cm2 > 3,42 cm2. Vậy cọc đủ khả năng chịu lực. 3.7 Kiểm tra sức chiu tải của cọc theo độ bền của vật liệu làm cọc ( theo TCXD 195-1997) Qvl = j(RbFb+RanFa) Trong đó: Qvl : Sức chịu tải theo vật liệu. j : hệ số sét đến ảnh hưởng của uốn dọc đối với cọc, mũi cọc ngàm vào đất còn đầu cọc tự do, nên chọn hệ số u = 2 và lo = ul = 2´11= 22m. Hệ số độ mảnh l = = = 62,85, tra bảng 3.2 [6]. Þ j = 0,806. Rb = 130kG/cm2 : cường độ chịu nén của bêtông mác 300. Ran= 2700kG/cm2 : cường độ chịu kéo của thép AII. Fb = 35´35= 1225cm2. Fa = 10,18cm2. Qvl = 0,806´ ( 130´1225+2700´10,18) = 150509kG= 150,509T > Q = 110T. Cọc đóng không bị phá hoại. 3.8. Kiểm tra sức chịu tải của đất nền dưới mũi cọc Xác định kích thước khối qui ước Tính a tb = Với jIItb là góc trong tính toán trung bình ở trạng thái giới hạn II của các lớp đất mà cọc xuyên qua jII tb = == 23,84o a tb = = = 5,96o Kích thước móng khối qui ước lm = l1 + 2 Ltga tb = 3.8 +2´21,5 tg (5,96o) = m. bm = b1 + 2 Ltga tb = 3.8 + 2´21,5 tg (5,96o) = 5,39 m. Với a1 , b1 là khoảng cách giữa 2 cọc biên theo phương cạnh dài và cạnh ngắn đối với đài cọc : L =21,5m chiều dài cọc Khối lượng từ đáy đài trở lên. N = N1 + N2 = 10+21,13 = 31,13T Diện tích đáy móng khối quy ước Fm= lm x bm = 6,23´ 5,39 = 33,58 m2 Momen chống uốn của tiết diện đáy móng khối quy ước Wm = = = 34,87m2 Trọng lượng đất phía trên móng quy ước N3 = ( Fqu – Fđ ) gI hi = (33,58 –4) ´ 1,918´ 0,9+2,1´ 1,715 = 157,59 T Trọng lượng cọc trong khối móng quy ước N4 = nc Fc gc L = 6´ 0,1225´ 2,5 ´ 21,5 = 39,51T Trọng lượng đất trong khối móng quy ước N5 = ( F mqu – 6Fđ ) å gI hi = (33,58 – 4´0,1225) ´ 23,12 = 759,34T Trọng lượng khối móng quy ước N = N1 + N2 + N3 + N4 +N5 = 10+21,13+157,59+39,51+759,34 = 987,57T Tải trọng qui về trọng tâm của khối móng qui ước Momen : åM= Mtc +Qtc ´ h đ = 20,08 + 8,83´24,5 = 237,19T Lực dọc åN= Ntc + N = 416,32+987,57 = 14043,89T Xác định áp lực tiêu chuẩn ở đáy móng khối qui ước R = ( 1,1A bm gII +1,1B hm gII ,+ 3D Ctc ) g,, Dung trọng đẩy nổi trung bình của các lớp đất trong móng khối quy ước : g,, = = = 1,161T/m2 g,, = gđn,, = 0,967 T/m2 : Dung trọng của đất nền có kể đến đẩy nổi m2 = 1,3: hệ số điều kiện làm việc của nhà g’II = gtb = 1.097 T/m2 Dung trọng của đất các lớp đất mà cọc đi qua có xét đến đẩy nổi m1= 1,2 : hệ số điều kiện làm việc của cọc (đất mịn) Ktc = 1 hệ số tin cậy C = 0,27 T/m2 : Tra bảng j’’ = 28,48o => A = 1,0184 ; B = 5,074 ; D = 7,525 R = ( 1,1´1,0184´5,39´0,967+1,1´5,074´24,5´1,161+3´7,525´0,27) = 266,28T 1.2R =319,53T Aùp lực tiêu chuẩn ở đáy khối qui ước s = = s = 48,61T/m2 ; s = 35,01 T/m2 ; s = 41,81T/m2 s = 48,61 T/m2 < 1.2 s = 41,81T/m2 < R. Vậy nền đất dưới mũi cọc đủ khả năng chịu lực 3.9. Kiểm tra độ lún bằng phương pháp cộng lún phân tố Tính lún bằng phương pháp cộng lún phân tố Ưùng suất do trọng lượng bản thân tại đáy móng khối qui ước sbt = å gI hi = gtb hm =1,161´ 24,5 = 28,44 T/m2 Ứùng suất gây lún tại đáy móng khối qui ước so gl =stctb - stb = 41,81 – 28,44 = 13,37 T/m2 . Ứng suất gây lún giảm dần theo độ sâu kể từ đáy móng khối qui ước và xác định theo công thức s gl = Ko sogl Trong đó Ko hệ số tra bảng [4] Chịa vùng chịu lún thành các lớp đất có hi = 1,078m < 0,25 bm Độ lún : S1 = 1 ,2 được tra theo pi từ đường cong nén của lớp đất dưới mũi cọc trong thí nghiệm nén cố kết P (T/m2) 20 40 50 0.5613 0.5405 0.5301 Tổng độ lún : S = å Si .Ở độ sâu mà tại đó sgl < 0.2 s bt thì có thể xem như không lún nữa. Kết quả tính toán lún trong bảng sau Điểm Z(m) K0 szgl(T/m2) szbt(T/m2) 0 1 2 3 4 5 0 1,078 2,156 3,234 4,312 5,390 1,56 1,56 1,56 1,56 1,56 1,56 0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 1 0,9736 0,8568 0,6980 0,5528 0,4356 13,37 13,02 11,46 9,34 7,40 5,82 28,44 29,48 30,52 31,57 32,61 33,65 Bảng kết quả tính lún cho móng Lớp phân tố hi (m) s (T/m2) P1i (T/m2) s (T/m2) s (T/m2) P2i (T/m2) e1i e2i Si (cm) 0 28,44 13,37 1,078 28,96 13,19 42,15 0,552 0,538 0,97 1 29,48 13,02 1,078 30,00 12,24 42,24 0,551 0,538 0,90 2 30,52 11,46 1,078 31,05 10,40 41,09 0,549 0,539 0,69 3 31,57 9,34 1,078 32,09 8,37 40,46 0,548 0,54 0,56 4 32,61 7,40 1,078 33,13 6,61 39,94 0,547 0,54 0,49 5 33,65 5,82 å=3,61 Tổng độ lun : S= 3,61 cm thỏa điều kiện. 3.10. Tính toán và bố trí thép cho đài cọc Xem là dầm làm việc như dầm console ngàm ở mép cột chịu lực tập trung là phản lực đầu cọc Mômen tương ứng với mặt ngàm I-I vaII-II MI = r1( p5+p6) Với : p5 = p6 = pmax= 92,33T MI = 0,6´(92,33+92,33) = 110,79Tm. MII = r ( p1 + p3+p5) MII = 0,225´ (56,82+74,52+92,33) = 50,34Tm. Tính thép ho= hđ – a =100 – 15 = 85cm. Fa1= = = 53,64 cm2. Chọn 22Ỉ18 a 100 , ( Fa = 55,98 cm2 ) Fa2 = == 24,37cm2. Chọn 11Ỉ18 a 140 ,( Fa = 27,99 cm2 ) Thép cấu tạo Ỉ12 a 200. 4. Tính toán móng M2 (A-4, D-4) Tải trọng tác dụng xuống móng Ntt = 323,91T, Ntc = 281,14 T Mtt = 18,38T.m , Mtc = 15,98T.m Qtt = 8,04T , Qtc = 6,99T Atc= 4.1. Kiểm tra chiều sâu chôn móng Khi tính toán móng cọc đài thấp theo giả thiết tải trọng ngang chủ yếu do toàn bộ đất từ đáy đài trở lên tiếp nhận. Do đó độ chôn sâu của đáy đài được xác định từ điều kiện cân bằng giữa tổng tải trọng ngang và áp lực di động của đất từ đáy đài trở lên theo công thức. hmin = a tg ( 450 - ) Với : hmin : độ sâu của đáy đài a = 0,7 : hệ số kể đến ma sát giữa đáy đài cọc và đất nền. j =12,45o góc ma sát trong trung bình của đất từ đáy đài trở lên. gtb = = = 1,777T/m3. Q =8,04T : Tổng tải trọng ngang . h = 0,7 tg ( 450 – ) =1,23 m Chọn độ sâu đặt móng (đáy đài cọc) 4m > 1,23m thỏa điều kiện độ sâu chôn đài móng. Móng làm việc như móng cọc đài thấp . Chiều sâu chôn cọc là 24,5 m ứng với chiều dài cọc là 21,5 m , Qtkgh = 110 T 4.2. Xác định số lượng cọc trong móng Số lượng cọc cần thiết n > m = 1,3= 3,8 Với m = 1,3 hệ số kể đến móng chịu tải trọng lệch tâm Þ Chọn 4 cọc. 4.3. Chọn bố trí và kiểm tra đài cọc Chiều cao đài cọc : hđ  = ac+ h1 + 0,2 h1 : Chiều dài cọc ngâm trong đài cọc = 0,15 m ac : bề rộng cột = 0,6 m hđ = 0,6 +0,15 +0,2 = 0.95 m Chọn hđ = 1 m. Đài cọc có kích thước và bố trí như hình vẽ. Khoảng cách giữa 2 mép ngoài của cọc là 2,05 m. Cạnh của hình tháp chọc thủng là : l  = h c + 2 ho tg45o = 0,35 + 2x1x1 = 2,35 m. Vậy l = 2,35m >2,05 m Þ cọc nằm trong phạm vi hình tháp chọc thủng nên không cần kiểm tra điêù kiện ép lõm và điều kiện tiếp thu ứng xuất chính. 4.4. Kiểm tra lực tác dụng lên đỉnh cọc Xác định momen tại trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại đế đài cọc M = Mtt + Qtt = 18,38 +8,04´4 = 50,54Tm Trọng lượng đài cọc N1 = ( 1,9´1,9´1)´2.5 = 9T Trọng lượng đất phủ kính trên đài cọc N2 = (hm –hđ ) blg = (4 -1) ´1,9´1,9´1,777 = 19,07T Tổng tải trọng tác dụng lên 1 cọc Ptt = å ± Trong đó åN = Ntt + N1 + N 2 = 323,91+9+19,07 = 351,98 T åxi = 4 ´ 0,62 = 1,44m2 ; Xmax = 0,6 m Ptt = ± Pmax = 109 T < Qtk = 110 T P= 66,94 T > 0 P = 87,97 T Vậy thoả điều kiện lực lớn nhất truyền xuống cọc dãy biên và không phải kiểm tra theo điều kiện chống nhổ. 4.5. Kiểm tra sức chịu tải của đất nền dưới mủi cọc Xác định kích thước khối qui ước Tính a tb = . Với jIItb là góc ma sát trong tính toán trung bình ở trạng thái giới hạn II của các lớp đất mà cọc xuyên qua jII tb = == 23,84o a tb = = = 5,96o Kích thước móng khối qui ước lm = l1 + 2 Ltga tb = 1,2+2´21,5tg (5,96o) = 5,689 m. bm = b1 + 2 Ltga tb = 1,2+2´21,5tg (5,96o) = 5,689 m. Với a1 , b1 là khoảng cách giữa 2 cọc biên theo phương cạnh dài và cạnh ngắn đối với đài cọc : L = 21,5m chiều dài cọc Khối lượng từ đáy đài trở lên. N = N1 + N2 = 9+19,07 = 28,07T Diện tích đáy móng khối quy ước Fm= lm x bm = 5,689´ 5,689 = 32,36 m2 Momen chống uốn của tiết diện đáy móng khối quy ước Wm = = = 30,69 m2 Trọng lượng đất phía trên móng quy ước N3 = ( Fqu – Fđ ) gI hi = (32,36 –3,61) ´ 1,918´ 0,9+2,1´ 1,715 = 153,17 T Trọng lượng cọc trong khối móng quy ước N4 = nc Fc gc L = 4´ 0,1225´ 2,5 ´ 21,5 = 26,34T Trọng lượng đất trong khối móng quy ước N5 = ( F mqu – 6Fđ ) å gI hi = (32,36 –4´0,1225) ´ 23,12 = 731,14T Trọng lượng khối móng quy ước N = N1 + N2 + N3 + N4 +N5 = 9+19,07+153,17+26,34+731,14 = 938,72T Tải trọng qui về trọng tâm của khối móng qui ước Momen : åM= Mtc +Qtc ´ h đ = 15,98 + 6,99´24,5 = 187,24T Lực dọc åN= Ntc + N = 323,91+938,72 = 1262,63T Xác định áp lực tiêu chuẩn ở đáy móng khối qui ước R = (1,1A bm gII+ 1,1B hm gII ,+3D Ctc) g,, Dung trọng đẩy nổi trung bình của các lớp đất trong móng khối quy ước : g,, = = = 1,161T/m2 g,, = gđn,, = 0,967 T/m2 : Dung trọng của đất nền có kể đến đẩy nổi m2 = 1,3: hệ số điều kiện làm việc của nhà g’II = gtb = 1.097 T/m2 Dung trọng của đất các lớp đất mà cọc đi qua có xét đến đẩy nổi m1= 1,2 : hệ số điểu kiện làm việc của đất (cát mịn) ; Ktc = 1 hệ số tin cậy C = 0,27 T/m2 : Tra bảng j’’ = 28,48o => A = 1,0184 ; B = 5,074 ; D = 7,525 R = ( 1,1´1,0184´5,39´0,967+1,1´5,074´24,5´1,161+3´7,525´0,27) =266,28T 1.2R = 319,53T Aùp lực tiêu chuẩn ở đáy khối qui ước s = = s = 45,11T/m2 ; s = 32,91 T/m2 ; s = 39,01T/m2 s = 45,11T/m2 < 1.2R s = 39,01T/m2 < R. Vậy nền đất dưới mũi cọc đủ khả năng chịu lực 4.6. Kiểm tra cọc chịu tải trọng ngang Chuyển vị ngang và góc xoay của cọc : Momen uốn và lực cắt của cọc tại cao trình mặt đất Lực ngang tác dụng lên mũi đầu cọc T Mo = 0 (do momen cân bằng với sức chống nhổ và chống nén của cọc) Moment quán tính tiết diện ngang của cọc : I = = = 0,00125 m4 Độ cứng tiết diện ngang của cọc : Eb´I = 290´104´ 0,00125 = 3627Tm2 Chiều rộng quy ước bc của cọc : bc = 1,5d +0,5 = 1,025 m Theo TCXD 205-1998 [4] , khi d 0,8m thì bc =1,5d+0,5. Nền đất là cát mịn đến thô có IL< 0 ta lấy hệ số tỷ lệ ứng với lớp cát là cát k = 650 T/m4. Hệä số biến dạng : == 0,713 m-1 Chiều dài tính đổi của phần cọc trong đất Le = abd ´ L = 0,676´21,5 = 13,55m Các chuyển vị dHH , dHM, dMH ,dMM của cọc ở cao trình đáy đài do các ứng lực đơn vị đặt tại cao trình đáy đài Trong đó dHH : chuyển vị ngang của tiết diện (m/T), bởi lực Ho =1 dHM : chuyển vị ngang của tiết diện (1/T), bởi lực Mo =1 dMH : góc xoay của tiết diện (1/T), bởi lực Ho =1 dMM : góc xoay của tiết diện (1/Tm), bởi lực Mo =1 Từ Le =13,52 m > 4 tra bảng G2 [4] ta được Ao =2,441 ; Bo =1,621; Co =1,715 Vậy : HH == 18,57´10-4 m/T 8,79´10-4 (1/T) = 6,77´10-4 (1/Tm) Chuyển vị ngang yo(m) của tiết diện ngang cọc ở đáy đài: y0 = H0dHH + ModMH =2,01´18,57´10-4+ 0 = 0,0037m = 0,37cm. Góc xoay của tiết diện ngang của cocï ở đáy đài y0 = H0dMH = 2,01´8,79´10-4= 0,00176(rad) Chuyển vị của cọc ở cao trình đặt lực H (Lo= 0) = 0,0037+ 0,00 = 0,0037m =0,37cm Þ Dn = 0,31cm < [ Dgh ] =1 cm y = y0 += 0,00176+ 0,00 = 0,00176 (rad) < ygh =0.002 (rad) Aùp lực tính toán sz (T/m2), momen uốn Mz (Tm), lực cắt Qz (T) trong các tiết diện của cọc Với chiều dài tính đổi Ze =abdZ Þ Z = EbI K abd yo yo Mo Ho 3627 650 0,713 0,0037 0,00176 0,00 2,01 Mômen Mz dọc thân cọc Z(m) Ze A3 B3 C3 D3 Mz (Tm) 0,00 0,0 0,00 0,00 1,00 0,00 0,00 0,281 0,2 -0,001 -0,00 1,00 0,20 0,543 0,561 0,4 -0,011 -0,002 1,00 0,40 1,062 0,842 0,6 -0,036 -0,011 0,998 0,60 1,220 1,403 1,0 -0,167 -0,083 0,975 0,994 2,580 2,104 1,5 -0,559 -0,420 0,646 1,437 1,830 2,805 2,0 -1,259 -0,314 0,207 1,646 1,560 3,366 2,4 -1,141 -2,663 -0,941 1,352 1,220 3,927 2,8 -3,103 -4,718 -3,408 0,197 0,880 4,904 3,5 -3,919 -9,544 -10,34 -5,854 -0,72 5,610 4,0 -1,614 -11,731 -17,919 15,076 0,12 Lực cắt Qz dọc thân cọc Z(m) Ze A4 B4 C4 D4 Qz (T) 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,00 2,01 0,561 0,4 -0,080 -0,042 -0,003 1,000 1,76 0,982 0,7 -0,245 -0,114 -0,030 0,994 1,18 1,262 0,9 -0,404 -0,243 -0,082 0,980 0,79 1,543 1,1 -0,603 -0,443 -0,183 0,946 0,41 2,104 1,5 -1,105 -1,116 -0,630 0,747 -0,25 2,384 1,7 -1,396 -1,643 -1,036 0,529 -0,26 2,805 2,0 -1,848 -2,578 -1,966 -0,057 0,74 3,366 2,4 -2,338 -4,228 -3,973 -1,592 0,87 3,927 2,8 -2,346 -6,023 -6,990 -4,445 0,79 4,909 3,5 1,074 -6,789 -13,692 -13,826 -0,54 5,610 4,0 9,244 -0,358 -15,611 -23,140 0,38 Momen uốn lớn nhất trong cọc. Mmax= 2,58T.m. Diện tích cốt thép trong cọc. Fa= = = 3,42cm2. Chọn 4Ỉ16 có fa = 10,18cm2 > 3,42 cm2. Vậy cọc đủ khả năng chịu lực. 4.7. Kiểm tra độ lún bằng phương pháp cộng lún phân tố Tính lún bằng phương pháp cộng lún phân tố Ưùng suất do trọng lượng bản thân tại đáy móng khối qui ước s’ bt = å gI hi = gtb hm =1,161´ 24,5 = 28,44 T/m2 Ứùng suất gây lún tại đáy móng khối qui ước so gl = stctb - stb = 39,01 – 28,44 = 10,57 T/m2 . Ứng suất gây lún giảm dần theo độ sâu kể từ đáy móng khối qui ước và xác định theo công thức s gl = Ko sogl Trong đó Ko hệ số tra bảng [4] Chia vùng chịu lún thành các lớp đất có hi = 1,078m < 0.25 bm Độ lún : S1 = 1 ,2 được tra theo pi từ đường công nén của lớp đất dưới mũi cọc trong thí nghiệm nén cô kết P (T/m2) 20 40 50 0,5613 0,5405 0,5301 Tổng độ lún : S = å Si .Ở độ sâu mà tại đó s gl < 0.2 s bt thì có thể xem như không lún nữa. Kết quả tính toàn trình bày ở bảng sau Điểm Z(m) K0 szgl(T/m2) szbt(T/m2) 0 1 2 3 4 0 1,138 2,276 3,414 4,552 1 1 1 1 1 0 0,4 0,8 1,2 1,6 1 0,96 0,80 0,606 0,449 10,57 10,15 8,46 6,41 4,75 28,44 29,54 30,64 31,74 32,84 Bảng kết quả tính lún cho móng Lớp phân tố hi (m) s (T/m2) P1i (T/m2) s (T/m2) s (T/m2) P2i (T/m2) e1i e2i Si (cm) 0 28,44 10,57 1,138 28,99 10,36 39,35 0,552 0,541 0,81 1 29,54 10,15 1,138 30,09 9,31 39,40 0,551 0,541 0,73 2 30,64 8,46 1,138 31,19 7,44 38,63 0,550 0,542 0,59 3 31,74 6,41 1,138 32,29 5,58 37,87 0,549 0,543 0,44 4 32,84 4,75 å=2,57 Tổng độ lún : S= 2,57 cm thỏa điều kiện. 4.8. Tính toán và bố trí thép cho đài cọc Xem là dầm làm việc như dầm console ngàm ở mép cột chiệu lực tập trung là phản lực đầu cọc Mômen tương ứng với mặt ngàm I-I vaII-II MI = r1( p5+p6) Với : p5 = p6 = pmax= 109T MI = 0,3´(109+109) = 65,4Tm. MII = r ( p1 + p3+p5) MII = 0,375´ (109+87,97+66,94) = 98,96Tm. Tính thép ho= hđ – a =100 – 15 = 85cm. Fa1= = = 31,66 cm2. Chọn 13Ỉ18 a 1400 , ( Fa = 33,08 cm2 ) Fa2 = == 47,9cm2. Chọn 20Ỉ18 a100, ( Fa = 50,89cm2 ). Thép cấu tạo Ỉ12 a 200. 5. Bố trí bản vẽ xem chi tiết bản vẽ.