Thiết kế trụ sở văn phòng công ty cổ phần xây dựng số 5

tra bảng phụ thuộc vào độ sâu trung bình của các phân lớp đất zi . Các lớp đất được chia thành các phân lớp có bề dày không quá 2m Cọc xuyên qua các lớp đất có các phân lớp như sau: Tra bảng A.2 TCVN 205: STT LỚP ĐẤT BỀ DÀY LÓP TÍNH TOÁN ĐỘ SÂU TRUNG BÌNH HỆ SỐ FI Fi×li×mi 1 lớp đất 1 (sét pha cát) 0.45 3.275 24.55 11.0475 2 1 4 26 26 3 1 5 28 28 4 1 6 29.8 29.8 5 lớp đất 2 (cát mịn) 1 7 43 43 6 1 8 44 44 7 1 9 45 45 8 1 10 46 46 9 1 11 47 47 10 1 12 48 48 11 1 13 49 49 12 1 14 50 50 13 1 15 51 51 14 1 16 52 52 15 1 17 53 53 16 1 18 54 54 17 1 19 55 55 18 1 20 56 56 19 1 21 57 57 20 1 22 58 58 21 1 23 59 59 22 1 24 60 60 23 1 25 61 61 24 1 26 62 62 25 1 27 63 63 26 1 28 64 64 27 1.05 29.025 65.025 68.2763 TỔNG 1340.12 tính hệ số ma sát bê các lớp đất Sức chịu tải theo đất nền do ma sát xung quanh cọc: åfili =85.614 (T/m) Sức chịu tải cực hạn ở hông cọc : QS = 1.2 ´85.614 = 102.74 (T) Theo TCXD 205 :1998 lấy FSS : hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên = 2 FSP : hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc = 3 QaĐ == 84.77 ( T ) Vậy sức chịu tải của cọc theo đất nền là: QaĐ = 84.77 T Þ P = min [ Pvl, QaĐ ] = 84.77 T Xác định số lượng cọc và bố trí cọc Chọn khoảng cách giữa các tim cọc là : 3d = 0.9 m Phản lực đầu cọc : (T/m2) Diện tích sơ bộ của đáy đài được xác định : (m2) Trọng lượng sơ bộ đài và đất phủ trên đài cọc : Nđđ = 1.1 ´ Fsb ´ gtb ´ h (T) Số lượng cọc trong móng : Trong đó : k = Hệ số xét đến ảnh hưởng của moment tác động lên cọc, lấy từ 11.5 ; ở đây ta lấy k=1.15 ∑N = Ntt + Nđđ : lực dọc tác động lên cọc P : sức chịu tải của cọc. Cột ∑N (T) k P(T) nc Số cọc chọn C1A 292.82 1.15 84.77 3.97 6 C1B 626.50 1.15 84.77 8.49 10 C2B 1213.7 1.15 84.77 14.46 16 C2A 868.53 1.15 84.77 11.78 12 Xác định số lượng cọc Diện tích trọng lượng đài cọc thực tế: Tất cả các cọc trong các đài đều được đặt cách nhau ≥ 3d Từ tim cọc ngoài cùng đến mép đài là 0,7d Từ các chi tiết trên ta có bảng diện tích đài cọc và mặt bằng bố trí các cọc trong đài cọc cho các móng như sau: Tên cột Mx (T.m) My (T.m) Nmax (T) Diện tích đáy móng Fđ (m2) C1A 4.586 10.759 292.82 3.22 C1B 5.849 17.328 626.50 7.36 C2B 10.754 18.909 1213.7 10.24 C2A 8.834 15.343 868.53 7.36 diện tích các cọc tính toán Mặt bằng bố trí cọc cho các móng tính toán Ta chọn sơ bộ chiều cao đài cọc cho tất cả các móng thiết kế là 1m ta có bảng tải trọng tính toán các đài móng là: Tên cột Mx (T.m) My (T.m) Nmax (T) Diện tích đáy móng Fđ (m2) chiều cao đài tải trọng đài móng Nđ (T) C1A 4.586 10.759 292.82 3.22 1 8.05 C1B 5.849 17.328 626.50 7.36 1.5 27.6 C2B 10.754 18.909 1213.7 10.24 1.5 38.4 C2A 8.834 15.343 868.53 7.36 1.5 27.6 trọng lượng của đài móng Do móng này chịu tải lệch tâm nên ta tính lực truyền xuống các dãy cọc biên là: Vì trong đài móng ta có sử dụng đà giằng các móng nên ta có thể bỏ qua tác dụng của lực cắt nên sẽ không có mement do lực cắt tạo ra dưới đáy móng. Lực truyền xuống các dãy cọc biên là: Ptt(max,min) = . trong đó: :tổng tải trọng thẳng đứng tác dụng lên cọc: bao gồm tải do cột truyền lên móng cộng với trọng lượng bản thân đài Nđ n: số lượng cọc trong móng. Mx: moment của tải ngoài quanh trục x , đi qua trọng tâm của các tiết diện cọc. My: moment của tải ngoài quanh trục y ,đi qua trọng tâm của các tiết diện cọc. x, y: tọa độ cọc cần xác định tải tác dụng trong hệ tọa độ xy của móng . xi , yi: tọa độ cọc thứ i trong hệ tọa độ trục xy của móng. Từ các công thức trên ta có bảng tải trọng tác dụng lên dãy cọc biên của từng móng là: Tên cột Mx (T.m) My (T.m) Nmax (T) Diện tích đáy móng Fđ (m2) Số lượng cọc xmax (m) ymax (m) Pmax (T) Pmin (T) tải trọng đài móng Nđ (T) C1A 4.586 10.759 292.82 3.22 6 0.525 0.53 81.74 67.12 8.05 C1B 5.849 17.328 626.50 7.36 10 1.05 0.53 112.42 96.41 27.6 C2B 10.754 18.909 1213.7 10.24 16 1.575 0.9 133.55 113.46 38.4 C2A 8.834 15.343 868.53 7.36 12 1.05 0.9 120.10 100.32 27.6 Xác định khả năng chịu tải của cọc Trọng lượng bản thân cọc là: Pc = 0,3×0,3×26,5×2,5×1,1 = 6.6 (T) Nhìn vào bảng trên ta thấy : Pmax + Pc = 133,6 + 6.6 = 140.2 (T) < Pvl = 162.04 (T) Þ vậy các cọc biên thỏa mãn điều kiệc chịu lực Pmin > 0 Þ nên không cần kiểm tra cọc chịu nhổ. Vậy các cọc đủ khả năng chịu lực. Kiểm tra móng theo điều kiện giới hạn thứ 2: Tính toán theo trạng thái giới hạn thứ 2 bao gồm tính độ lún của nền và chuyển vị ngang của công trình do đất bị biến dạng gây nên. Về độ lún thì chỉ cần tính toán với cọc ma sát, còn với cọc chống thì biến dạng rất ít, không vượt quá giới hạn cho phép nên không cần tính toán. Tải trọng tính toán với giới hạn thứ 2 là tài trọng tiêu chuẩn và quan niệm móng cọc và đất như một móng khối qui ước và coi nó như một móng nông trên nền thiên nhiên. Độ lún của móng trong trường hợp này là do nền dưới đáy khối qui ước gây ra, còn biến dạng bản thân các cọc được bỏ qua. Xác định kích thước khối móng quy ước: Kiểm tra nền móng cọc ma sát theo điếu kiện biến dạng: độ lún của nền cọc được tính theo độ lún của nền khối quy ước có mặt cắt abcd như hình vẽ: Vì cọc xuyên qua lớp đất thứ 1,2 nên ta có: Góc truyền lực : a = = Chiều dài của đáy khối quy ước :LM = L + 2.Hc.tga Chiều rộng của đáy khối quy ước :BM = B + 2.Hc.tga Chiều cao khối móng quy ước : HM = Hc+ h Trong đó : L, B là khoảng cách giữa mép ngoài của các cọc theo phương chiều dài và bề rộng móng. Hc = 26,5 là chiều dài cọc. h là chiều cao tính từ đáy móng đến mặt trên của đài móng. Vậy với cách tính toán trên, ta có kích thước khối móng qui ước: Móng L(m) B(m) Hc(m) tgα(o) LM(m) BM(m) HM(m) M1 2.3 1.4 26.5 0.094 7.28 6.38 27.5 M2 3.2 2.3 26.5 0.094 8.18 7.28 27.5 M3 3.2 2.3 26.5 0.094 8.18 7.28 27.5 M4 3.2 3.2 26.5 0.094 8.18 8.18 27.5 Xác định kích thước móng khối qui ước Xác định trọng lượng của khối móng quy ước Trọng lượng của đất trong phạm vi từ mép dưới của đế đài trở lên: Nđài = LM.BM.h.gtb với gtb : trọng lượng riêng bêtông, lấy bằng 2,5T/m2 Trọng lượng của lớp đất thứ i (phải trừ đi phần thể tích đất bị cọc chiếm chỗ ) với n là số lượng cọc dưới 1 móng. d là cạnh cọc. hi là chiều dày của lớp đất tương ứng gi là trọng lượng riêng của lớp đất thứ i Trọng lượng của các cọc trong phạm vi khối móng quy ước : Với n là số lượng cọc dưới 1 móng d là cạnh cọc Hc là chiều cao cọc gb là khối lượng riêng của bêtông, lấy bằng 2.5T/m2 Suy ra trọng lượng khối móng quy ước : Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối quy ước : Từ những công thức trên ta tính được lực dọc ở đáy khối qui ước. ta có bảng sau: Móng hđài (cả bê tông lót) Nđàitc Nitc(T) Ntcc Ntcqu Ntco Ntc (m) (T) Lớp 1 Lớp 2 (T) (T) (T) (T) M1 1.1 109.67 351.02 2054.67 32.46 2547.82 244.02 2791.84 M2 1.6 126.78 406.36 2380.42 48.69 2962.26 522.09 3484.35 M3 1.6 159.92 513.58 3011.44 81.16 3766.09 1011.43 4777.52 M4 1.6 140.90 452.06 2649.39 64.93 3307.29 723.77 4031.06 Trị tiêu chuẩn lực dọc Ntc ở đáy khối qui ước Kiểm tra áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước: Moment tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối quy ước : với hđ là chiều cao đài móng. Độ lệch tâm e: Áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước : = = Cường độ tính toán của đất ở đáy khối quy ước Rm = ; Trong đó :gII, gII’ : Trị tính toán thứ hai của trọng lượng riêng đất tuần tự dưới đáy khối quy ước và từ đáy khối quy ước trở lên Ở đây lấy Ktc = 1 vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lay từ thí ngiệm của các mẫu tại hiện trường Vì đất dưới móng khối quy ước là đất cát no nước ,tra bảng ta được: m1 = 1.2; m2 = 1.3 Ta có jII = 26.21’ tra bảng ta được : A= 0.86; B = 4.43; D = 6.96 gII =2.09 (T/m3 ) Trong phạm vi từ đáy khối qui ước trở lên có 2 lớp đất 1 và 2 : cII=0.55(T/m2) Từ các công thức trên ta có bảng sau: Qx Qy hđ Motcx Motcy Mtcx Mtcy Ntc ex (m) ey (m) (T) (T) (m) (Tm) (Tm) (Tm) (Tm) (T) 3.34167 2.26167 27.5 3.82167 8.96583 66.02 100.86 2804.33 0.0360 0.0235 16.0108 2.13917 27.5 4.87417 21.5133 63.70 461.81 3498.89 0.1320 0.0182 -16.503 -4.8156 27.5 8.96167 58.1025 141.39 511.94 4796.02 0.1067 0.0295 -10.396 -4.0893 27.5 7.36167 32.5 119.82 318.40 4047.29 0.0787 0.0296 Độ lệch tâm của móng khối qui ước Móng Ntc BM LM stcmax stcmin stctb Rm (T) (m) (m) (T/m2) (T/m2) (T/m2) (T/m2) M1 2804.33 6.73 6.73 65.16 58.60 61.88 428.28 M2 3498.89 7.78 6.73 74.67 58.91 66.79 431.51 M3 4796.02 8.83 7.48 79.56 65.60 72.58 434.75 M4 4047.29 7.78 7.48 75.38 63.64 69.51 431.51 Tính ứng suất và cường độ chịu tải của móng khối qui ước Thỏa mãn điều kiện : =79,28 T/m2 1.2Rm=1.23434,75=521,7 T/m2 =72,3 Rm=434,75T/m2 Vậy ta có thể tính toán được độ lún của nền theo quan niệm nền biến dạng tuyến tính. Dùng phương pháp cộng lún các lớp phân tố để tính lún cho nhóm cọc . Kiểm tra lún cho móng: Tính ứng suất bản thân ở đáy khối quy ước : Úng suất bản thân tại đáy lớp nền san lấp g =1,7 T/m3 ((dày 1m): = 1,731=1,7 T/m2 Ứng suất bản thân tại đáy lớp 1 g =1,8 T/m3 ((dày 5,5m) có mực nước ngầm ở độ sâu 4,8m : = 1,87 +1,833.8+0.8531,7=9,985 T/m2 Ứng suất bản thân tại đáy khối quy ước g =1,54 T/m3 (dày 23,05m): = 8,085 +1,13323,05=36 T/m2 Ứng suất gây lún ở đáy khối quy ước: = - Từ công thức trên ta có bảng ứng suất gây lún ở đáy khối quy ước đối với từng móng: Móng stctb sbt3 sgl (T/m2) (T/m2) (T/m2) M1 61.60 36 25.60 M2 66.51 36 30.51 M3 72.30 36 36.30 M4 69.23 36 33.23 ứng suất gây lún tại đáy khối quy ước Khi tính lún, chia đất thành nhiều lớp phân tố mỏng có chiều dày không quá 0.4 lần bề rộng móng. Ta tính lún trong vùng nén lún, có chiều dày được xác định như sau: với đất nền có module biến dạng E ≥ 50 KG/cm2 với đất nền có module biến dạng E < 50 KG/cm2 Trong khối lượng đồ án này, do lớp đất tính lún có E1-2 = 234.8 KG/cm2 nên ta tính lún cho đất đến phạm vi mà tại đó . Công thức tính độ lún: (lấy theo TCXD 45-78) Độ lún tổng cộng: Ta có: sglzi = sglz=0 3 Koi Ko: tra bảng phụ thuộc vào và z: chiều sâu đất kể từ đáy khối móng quy ước Tính cho các móng: Móng M1: đối với móng này ta chia đất nền dưới đáy khối quy ước thành các lớp bằng nhau và bằng 0,673m ta áp dụng các công thức trên có bảng sau: Lớp đất Điểm z (m) LM/BM 2z/BM Koi sglzi sbt=gh Kiểm tra phạm vi tính lún 2 0 0 1 0 1 25.60 36 Tiếp tục 1 0.673 1 0.20 0.98 25.09 36.75 Tiếp tục 2 1.346 1 0.40 0.96 24.58 37.52 Tiếp tục 3 2.019 1 0.60 0.88 22.53 38.28 Tiếp tục 4 2.692 1 0.80 0.8 20.48 39.04 Tiếp tục 5 3.365 1 1.00 0.703 18.00 39.80 Tiếp tục 6 4.038 1 1.20 0.606 15.52 40.56 Tiếp tục 7 4.711 1 1.40 0.5275 13.51 41.32 Tiếp tục 8 5.384 1 1.60 0.449 11.50 42.08 Tiếp tục 9 6.057 1 1.80 0.3925 10.05 42.84 Tiếp tục 10 6.73 1 2.00 0.336 8.60 43.60 Dừng Tính ứng suất sglzi và sbt cho móng M1 Tính ứng suất sglzi và sbt cho móng M1 Tại độ sâu z = 6.73m có do đó theo tiêu chuẩn ta chỉ cần tính lún của các lớp đất trên. Vậy giới hạn của nền lấy đến điểm 10 ở độ sâu 6.73m kể từ đáy khối móng qui ước. Ta có bảng tính lún như sau: Điểm z (m) Ei (T/m2) sglzi (T/m2) hi (m) si (m) 0 0 4805.274 28.60 0.673 0.0032 1 0.673 4727.988 28.03 0.673 0.0032 2 1.346 4650.703 27.46 0.673 0.0032 3 2.019 4341.561 25.17 0.673 0.0031 4 2.692 4032.419 22.88 0.673 0.0031 5 3.365 3657.585 20.11 0.673 0.0030 6 4.038 3297.683 17.33 0.673 0.0028 7 4.711 3006.911 15.09 0.673 0.0027 8 5.384 2716.139 12.84 0.673 0.0025 9 6.057 2506.858 11.23 0.673 0.0024 10 6.73 2276.823 9.61 0.673 0.0023 Độ lún tổng S= 0.0315 bảng tính lún móng M1 Móng M2: đối với móng này ta chia đất nền dưới đáy khối quy ước thành các lớp bằng nhau và bằng 0,673m ta áp dụng các công thức trên có bảng sau: lóp Điểm z (m) LM/BM 2z/BM Koi sglzi sbt=gh Kiểm tra phạm vi tính lún 2 0 0 1.15602 0 1 30.51 36 Tiếp tục 1 0.673 1.15602 0.20 0.983 29.99 36.76 Tiếp tục 2 1.346 1.15602 0.40 0.966 29.47 37.52 Tiếp tục 3 2.019 1.15602 0.60 0.8945 27.29 38.28 Tiếp tục 4 2.692 1.15602 0.80 0.823 25.11 39.04 Tiếp tục 5 3.365 1.15602 1.00 0.7325 22.35 39.80 Tiếp tục 6 4.038 1.15602 1.20 0.642 19.59 40.56 Tiếp tục 7 4.711 1.15602 1.40 0.565 17.24 41.32 Tiếp tục 8 5.384 1.15602 1.60 0.483 14.74 42.08 Tiếp tục 9 6.057 1.15602 1.80 0.4265 13.01 42.84 Tiếp tục 10 6.73 1.15602 2.00 0.370 11.29 43.60 Tiếp tục 11 7.403 1.15602 2.20 0.328 10.01 44.37 Tiếp tục 12 8.076 1.15602 2.40 0.286 8.73 45.13 Dừng Tính ứng suất sglzi và sbt cho móng M2 Tính ứng suất sglzi và sbt cho móng M2 Tại độ sâu z = 8.076m có do đó theo tiêu chuẩn ta chỉ cần tính lún của các lớp đất trên. Vậy giới hạn của nền lấy đến điểm 12 ở độ sâu 8.076m kể từ đáy khối móng qui ước Ta có bảng tính lún như sau: Điểm z (m) Ei (kG/cm2) sglzi (T/m2) hi (m) si (m) 0 0 5468.183 30.51 0.673 0.0030 1 0.673 5391.221 29.99 0.673 0.0030 2 1.346 5314.259 29.47 0.673 0.0030 3 2.019 4990.566 27.29 0.673 0.0029 4 2.692 4666.872 25.11 0.673 0.0029 5 3.365 4257.162 22.35 0.673 0.0028 6 4.038 3847.452 19.59 0.673 0.0027 7 4.711 3504.833 17.24 0.673 0.0026 8 5.384 3148.992 14.74 0.673 0.0025 9 6.057 2903.809 13.01 0.673 0.0024 10 6.73 2658.625 11.29 0.673 0.0023 11 7.403 2476.365 10.01 0.673 0.0022 12 8.076 2271.923 8.73 0.673 0.0021 Độ lún tổng S= 0.0345 bảng tính lún móng M2 Móng M3: đối với móng này ta chia đất nền dưới đáy khối quy ước thành các lớp bằng nhau và bằng 0,748 m ta áp dụng các công thức trên có bảng sau: lớp Điểm z (m) LM/BM 2z/BM Koi sglzi sbt=gh Kiểm tra phạm vi tính lún 2 0 0 1.18048128 0 1 36.30 36 Tiếp tục 1 0.748 1.18048128 0.20 0.9835 35.70 36.85 Tiếp tục 2 1.496 1.18048128 0.40 0.967 35.10 37.69 Tiếp tục 3 2.244 1.18048128 0.60 0.897 32.56 38.54 Tiếp tục 4 2.992 1.18048128 0.80 0.827 30.02 39.38 Tiếp tục 5 3.74 1.18048128 1.00 0.737 26.75 40.23 Tiếp tục 6 4.488 1.18048128 1.20 0.647 23.48 41.07 Tiếp tục 7 5.236 1.18048128 1.40 0.569 20.65 41.92 Tiếp tục 8 5.984 1.18048128 1.60 0.491 17.82 42.76 Tiếp tục 9 6.732 1.18048128 1.80 0.433 15.72 43.61 Tiếp tục 10 7.48 1.18048128 2.00 0.375 13.61 44.45 Tiếp tục 11 8.228 1.18048128 2.20 0.3325 12.07 45.30 Tiếp tục 12 8.976 1.18048128 2.40 0.29 10.53 46.14 Tiếp tục 13 9.724 1.18048128 2.60 0.2595 9.42 46.99 Tiếp tục 14 10.472 1.18048128 2.80 0.229 8.31 47.83 Dừng 15 11.22 1.18048128 3.00 0.202 7.33 48.68 Dừng Tính ứng suất sglzi và sbt cho móng M3 Tính ứng suất sglzi và sbt cho móng M3 Tại độ sâu z = 10.472 m có do đó theo tiêu chuẩn ta chỉ cần tính lún của các lớp đất trên. Vậy giới hạn của nền lấy đến điểm 14 ở độ sâu 10.472m kể từ đáy khối móng qui ước. Ta có bảng tính lún như sau: Điểm z (m) Ei (T/m2) sglzi (T/m2) hi (m) si (m) 0 0 6250.139 36.30 0.748 0.0035 1 0.748 6162.538 35.70 0.748 0.0035 2 1.496 6074.937 35.10 0.748 0.0035 3 2.244 5703.297 32.56 0.748 0.0034 4 2.992 5331.658 30.02 0.748 0.0034 5 3.74 4853.835 26.75 0.748 0.0033 6 4.488 4376.013 23.48 0.748 0.0032 7 5.236 3961.9 20.65 0.748 0.0031 8 5.984 3551.734 17.82 0.748 0.0030 9 6.732 3256.568 15.72 0.748 0.0029 10 7.48 2961.402 13.61 0.748 0.0028 11 8.228 2745.116 12.07 0.748 0.0026 12 8.976 2528.831 10.53 0.748 0.0025 13 9.724 2373.614 9.42 0.748 0.0024 14 10.472 2165.055 8.31 0.748 0.0023 tổng 0.0452 bảng tính lún móng M3 Móng M4: đối với móng này ta chia đất nền dưới đáy khối quy ước thành các lớp bằng nhau và bằng 0,748 m ta áp dụng các công thức trên có bảng sau: lớp Điểm z (m) LM/BM 2z/BM Koi sglzi sbt=gh Kiểm tra phạm vi tính lún 2 0 0 1.04011 0 1 33.23 36 Tiếp tục 1 0.748 1.04011 0.20 0.981 32.60 36.85 Tiếp tục 2 1.496 1.04011 0.40 0.962 31.97 37.69 Tiếp tục 3 2.244 1.04011 0.60 0.884 29.38 38.54 Tiếp tục 4 2.992 1.04011 0.80 0.806 26.79 39.38 Tiếp tục 5 3.74 1.04011 1.00 0.71 23.60 40.23 Tiếp tục 6 4.488 1.04011 1.20 0.614 20.40 41.07 Tiếp tục 7 5.236 1.04011 1.40 0.536 17.81 41.92 Tiếp tục 8 5.984 1.04011 1.60 0.458 15.22 42.76 Tiếp tục 9 6.732 1.04011 1.80 0.401 13.33 43.61 Tiếp tục 10 7.48 1.04011 2.00 0.344 11.43 44.45 Tiếp tục 11 8.228 1.04011 2.20 0.304 10.10 45.30 Tiếp tục 12 8.976 1.04011 2.40 0.264 8.77 46.14 Dừng 13 9.724 1.04011 2.60 0.2355 7.83 46.99 Dừng Tính ứng suất sglzi và sbt cho móng M4 Tính ứng suất sglzi và sbt cho móng M4 Tại độ sâu z = 8,976m có do đó theo tiêu chuẩn ta chỉ cần tính lún của các lớp đất trên. Vậy giới hạn của nền lấy đến điểm 12 ở độ sâu 8,976m kể từ đáy khối móng qui ước. Ta có bảng tính lún như sau: Điểm z (m) Ei (kG/cm2) sglzi (T/m2) hi (m) si (m) 0 0 5836.017 33.23 0.748 0.0034 1 0.748 5743.012 32.60 0.748 0.0034 2 1.496 5650.007 31.97 0.748 0.0034 3 2.244 5268.195 29.38 0.748 0.0033 4 2.992 4886.384 26.79 0.748 0.0033 5 3.74 4416.462 23.60 0.748 0.0032 6 4.488 3946.541 20.40 0.748 0.0031 7 5.236 3567.974 17.81 0.748 0.0030 8 5.984 3201.989 15.22 0.748 0.0028 9 6.732 2934.538 13.33 0.748 0.0027 10 7.48 2667.088 11.43 0.748 0.0026 11 8.228 2479.403 10.10 0.748 0.0024 12 8.976 2268.554 8.77 0.748 0.0023 Độ lún tổng S= 0.0390 bảng tính lún móng M4 Kiểm tra độ lún lệch của các móng: Với Si là độ lún của móng thứ i. l là khoảng cách giữa hai tâm móng đang xét. Từ công thức trên ta tính độ lún lệch tương đối giữa các móng: S1 S2 S3 S4 l1-2 l2-3 l3-4 DS1-2 DS2-3 DS3-4 0.0315 0.0345 0.0452 0.0390 2.5 8 8 0.0012 0.0013 0.0008 Tính độ lún lệch tương đối giữa các móng Tra bảng 3.5 (bảng 16 TCXD 45 – 38) đối với khung nhà bê tông cốt thép có tường chèn được : Sgh = 8 cm ; DSgh=0.002 Ta có : S1 , S2 , S3 , S4 < Sgh Vậy các móng thỏa điều kiện về lún lệch. Tính Toán Đài Cọc Kiểm tra chọc thủng của đài Ta đập đầu cọc đi một đoạn 55cm thép cọc ta cho liên kết vào thép đài cọc Ta để lại khoảng 15cm cọc chưa đập đầu ngàm vào đài cọc. SƠ ĐỒ HÌNH THÁP CHỌC THỦNG CÁC MÓNG Nhìn vào các hình trên ta thấy vì các đầu cọc đều nằm trong diện tích đáy tháp chọc thủng nên không cần kiểm tra điều kiện đâm thủng đài móng. Tính cốt thép cho đài cọc Số liệu tính toán : Bêtông mác 300 Rn = 130 (KG/cm2) ; thép CII Ra = 2600 (KG/cm2) Chiều cao đài 1m với M1 và 1.5m với M2, M3, M4; lớp bêtông bảo vệ 5 cm . Xem đài cọc như một dầm công xôn bị ngàm và tiết diện đi qua mép cột và bị uốn bởi các phản lực đầu cọc : Sơ đồ tính thép móng cọc Moment quay quanh mặt ngàm I-I: Trong đó: ri là khoảng cách từ mép cột(mặt ngàm I-I) tới trục cọc thứ i. Pi : Phản lực đầu cọc thứ i tác dụng lên đáy đài Moment quay quanh mặt ngàm II-II: Trong đó: r’i là khoảng cách từ mép cột(mặt ngàm II-II) tới trục cọc thứ i. Pi : Phản lực đầu cọc thứ i tác dụng lên đáy đài Pi : Có thể nội suy từ Pmax và Pmin hoặc dùng công thức Pi = . Với , là khoảng các của tâm đầu cọc đến các trục phương x va y Trong đó: B: bề rộng móng theo phương đang xét ho: chiều cao tính toán của đài móng Từ A ta tính được Tính toán cho từng đài cọc trong bảng sau: Đài cọc Pmax (T) Pmin (T) Số cọc trong 1 dãy ho(m) B(m) MI(Tm) A a Fa Đường kính Cách khoảng Fachọn Hàm lượng (cm2) số lượng Ф(mm) a(mm) (cm2) µ(%) M1 82.43 67.81 2 0.85 1.4 37.09 0.026 0.027 29.64 15 18 150 38.17 0.24 M2 114.46 79.53 3 1.35 2.3 103.80 0.035 0.036 41.94 22 20 150 62.84 0.27 M3 120.64 98.46 3 1.35 2.3 146.32 0.065 0.066 57.65 22 20 150 62.84 0.27 M4 133.55 113.98 4 1.35 3.2 315.28 0.074 0.075 128.36 27 25 120 132.54 0.42 Tính thép cho các móng theo phương X Đài cọc Pmax (T) Pmin (T) Số cọc trong 1 dãy ho(m) B(m) MII(Tm) A a Fa’ Đường kính Cách khoảng Fachọn Hàm lượng (cm2) số lượng Ф(mm) a(mm) (cm2) µ(%) M1 82.43 67.81 3 0.85 2.3 48.83 0.020 0.020 34.87 15 20 100 47.12 0.35 M2 114.46 79.53 4 1.35 3.2 232.58 0.079 0.082 87.43 20 25 120 98.18 0.39 M3 120.64 98.46 4 1.35 3.2 256.84 0.084 0.086 96.25 20 25 120 98.18 0.39 M4 133.57 113.98 4 1.35 3.2 346.58 0.085 0.089 156.31 33 25 100 161.99 0.56 Tính thép cho các móng theo phương Y PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC KHOAN NHỒI Theo qui phạm ta có thể coi cọc nhồi có đường kính D > 60cm là cọc nhồi đường kính lớn. Các công trình nhà cao tầng thường có tải trọng truyền xuống móng lớn, với điều kiện địa chất công trình ở Thành phố Hồ Chí Minh tầng đất tốt nằm ở độ sâu lớn, lại trong vùng dân cư đông đúc, thường là xây chen cho nên cọc khoan nhồi đường kính lớn được dùng khá nhiều. Trong xây dựng cầu, cọc nhồi đường kính lớn cũng đã được ứng dụng làm móng cầu Việt Trì, cầu Mỹ Thuận … Cấu tạo: Cọc khoan nhồi là cọc được chế tạo và hạ xuống ngay tại hiện trường bằng cách khoan trong đất những lỗ cọc có độ sâu và đường kính thiết kế, sau đó đặt lồng thép và nhồi bê tông vào cọc. Công nghệ: gồm các bước cơ bản sau: Bước 1 : công tác định vị cọc trên mặt bằng công trình ; di chuyển máy và giàn khoan vào vị trí . Cấu tạo đầu khoan gồm : Thùng khoan : trên thùng khoan có cần gạt bán kính lớn hơn bán kính thùng để mở rộng miệng giếng , thùng khoan dùng để chứa đất . Nắp thùng khoan : có răng để lấy đất đưa vào thùng khoan và nắp thùng khoan có thể mở ra để đổ đất ra ngoài Bước 2 : khoan dẫn vào đất bằng cách bằng cách ấn cần khoan và xoay gầu khoan với tốc độ thấp trong khoảng 3-5 m đầu gần mặt đất . Đường kính lỗ khoan được nới rộng một ít để đặt ống vách (casing) , để ổn định vách hố khoan người ta bơm dung dịch Bentonite vào đầy hố khoan . Bước 3 : tiếp tục khoan tới độ sâu thiết kế với đường kính lỗ khoan là đường kính cọc thiết kế ( dùng thước để kiểm tra ) , để cho bùn lắng đọng từ 20 – 30 phút sau đó vét sạch đáy hố khoan , đo kiểm tra độ sâu một lần nữa . Bước 4: vận chuyển lồng thép, lồng thép được gia công sẵn tại công trường hay vận chuyển từ nơi khác đến . Lồng thép được cẩu đặt vào lỗ khoan và thả xuống đúng cao trình đặt thép , cốt thép được đặt một phần hay suốt chiều dài cọc tùy theo thiết kế , nếu cốt thép có chiều dài suốt cọc thì thép được hạ từng đoạn một (ngắn hơn 6-10 m ) và liên kết các đoạn lại với nhau bằng cách hàn nối ghép đúng quy cách . Lồng thép được đặt vào lỗ khoan bằng cần cẩu có quang treo bằng cáp, khi tới cao trình thiết kế lồng thép phía trên được neo cố định vào ống vách . Để lồng thép khỏi dịch chuyển vị trí và không bị đẩy trồi lên khi đổ bê tông người ta dùng 3 thanh thép Ф12 hàn với lồng thép và hàn vào ống giữ vách. Bước 5: khi cốt thép đã đặt xong , tiếp tục cẩu đặt sàn công tác phía trên ống vách sau đó đặt các ống dẫn để đổ bêtông , đường kính ống dẫn từ 20-25 cm ; ống được đặt suốt chiều dài hố khoan ; đáy ống dẫn cách đáy hố khoan 20 cm . - Trong suốt quá trình đổ bêtông , đầu dưới của ống phải luôn luôn cắm vào vữa bêtông một đoạn ít nhất là 2m . Đây là giai đoạn quan trọng nhất quyết định chất lượng cọc khoan nhồi . Đổ thật nhanh mẻ 6m3 hoặc 8 m3 Bêtông đầu tiên trong tối đa 2 phút sau cho Bêtông phủ nhanh đầu ống để Bêtông luôn chảy xuống dưới lớp bùn và không hòa lẫn vào dung dịch Bentonite, đồng thời đẩy dung dịch Bentonite ra ngoài, (kết hợp với việc thu hồi dung dịch Bentonite) hạn chế đi phần lớn sự xâm nhập dung dịch Bentonite vào bêtông. - Yêu cầu mác Bêtông phải >300 cần có độ sụt 16 ÷ 18 cm còn khi bơm thì độ sụt bê tông cần đạt 13 ÷ 15 cm và sử dụng thêm các loại loại phụ gia chậm đông. Sàn công tác bằng thép tấm có hai nữa nắp đậy hình bán nguyệt để cố định ống dẫn khi nối ống cũng như khi ngắt ống . Ống dẫn gồm nhiều đoạn được nối với nhau bằng ren hay bulông có mũ chìm . Bước 6 : dùng bột hóa chất Verticulite đổ vào ống dẫn để tạo màng ngăn cách dung dịch Bentonite và dung dịch trong ống dẫn . Bước 7 : khi ống dẫn được lắp xong , phễu đổ bêtông được cần cẩu lắp đặt vào phía trên miệng ống dẫn . Bước 8 : đổ bêtông cọc bằng xe tự đổ ; trước đó phải kiểm tra độ sụt của bêtông tại hiện trường để đảm bảo chất lượng của bêtông đúng như thiết kế ; bêtông với đường kính cốt liệu nhỏ hơn 25 mm và độ sụt từ 150-200 mm Bước 9: sau khi đổ bêtông đầy ống chứa thì ống chứa được nhấc lên từng đoạn ngắn để bêtông chảy từ ống ra , miệng ống vẫn phải còn ngập trong bêtông . Bước 10: đoạn cọc gần mặt đất , bêtông được đổ vào ống vách đồng thời kéo ống lên bằng cẩu . Bước 11: dung dịch Bentonite tràn lên miệng hố khoan được thu hồi và bơm vào một bể lắng để tiếp tục cho lần khoan tiếp theo . Bước 12: Kiểm tra chất lượng cọc sau khi thi công bằng các phương pháp như : Tiếng dội, siêu âm, khoan thăm dò, camera nhỏ truyền hình, … Nói chung các phương pháp kiểm tra đều rất tốn kém, nhưng chúng là yêu cầu bắt buộc đối với công trình. Vì nếu không nắm chắc được chất lượng cọc sẽ rất nguy hiểm cho sự làm việc của công trình sau này. Ưu điểm của cọc khoan nhồi: - Có khả năng chịu tải lớn. Sức chịu tải của cọc khoan nhồi với đường kính lớn và chiều sâu lớn có thể đạt đến ngàn tấn. Cọc khoan nhồi là có thể đạt đến chiều sâu hàng trăm mét (không hạn chế như cọc ép), do đó phát huy được triệt để đường kính cọc và chiều dài cọc. - Cọc nhồi thích hợp với việc xây chen ở các đô thị lớn, khắc phục được các nhược điểm của các loại cọc đóng khi thi công trong điều kiện này. Cọc nhồi khắc phục được các nhược điểm như tiếng ồn, chấn động ảnh hưởng đến công trình xung quanh. Chịu được tải trọng lớn ít làm rung động nền đất, mặt khác công trình có chiều cao khá lớn nên nó cũng giúp cho công trình giữ ổn định rất tốt. Ngoài ra giá thành cọc khoan nhồi thời gian gần đây cũng đã giảm đáng kể do máy móc thiết bị thi công ngày càng phổ biến. - Có khả năng mở rộng đường kính và chiều dài cọc đến mức tối đa. Hiện nay có thể sử dụng loại đường kính cọc khoan nhồi từ 60cm đến 250cm hoặc lớn hơn. Chiều sâu cọc khoan nhồi có thể hạ đến độ sâu 100m. Trong điều kiện thi công cho phép, có thể mở rộng đáy hoặc mở rộng bên thân cọc với các hình dạng khác nhau như các nước phát triển đang thử nghiệm. - Lượng cốt thép bố trí trong cọc khoan nhồi thướng ít hơn so với cọc đóng (đối với cọc đài thấp). - Có khả năng thi công cọc khi xuyên qua các lớp đất cứng nằm xen kẽ. Nhược điểm: Giá thành phần nền móng thường cao hơn khi so sánh với các phương án móng cọc khác như cọc ép và cọc đóng. Theo tổng kết sơ bộ, đối với các công trình nhà cao tầng không lớn lắm (dưới 12 tầng), kinh phí xây dựng nền móng thường lớn hơn 2 - 2.5 lần khi so sánh với các cọc ép. Tuy nhiên, nếu số lượng tầng lớn hơn, tải trọng công trình đòi hỏi lớn hơn, lúc đó giải pháp cọc khoan nhồi lại trở thành giải pháp hợp lý. Công nghệ thi công đòi hỏi kỹ thuật cao, các chuyên gia có kinh nghiệm để tránh các hiện tượng phân tầng (có lỗ hổng trong bê tông) khi thi công đổ bê tông dưới nước có áp, có dòng thấm lớn hoặc đi qua các lớp đấy yếu có chiều dày lớn (các loại bùn, các loại cát nhỏ, cát bụi bão hoà thấm nước). Biện pháp kiểm tra chất lượng bê tông trong cọc thường phức tạp gây nhiều tốn kém trong quá trình thực thi. Việc khối lượng bê tông thất thoát trong quá trình thi công do thành lỗ khoan không bảo đảm và dễ bị sập cũng như việc nạo vét ở đáy lỗ khoan trước khi đổ bê tông dễ gây ra ảnh hưởng xấu đối với chất lượng thi công cọc. Chất lượng bêtông cọc thường thấp vì không được đầm. Trong thực tế gặp không ít trường hợp cọc nhồi bị khuyết tật trầm trọng. Khi cọc đã thi công xong nếu phát hiện ra khuyết tật trầm trọng thì việc xử lý gặp rất nhiều khó khăn và rất tốn kém. Ma sát bên thân cọc có phần giảm đi đáng kể so với cọc đóng và cọc ép do công nghệ khoan tạo lỗ . Chất lượng cọc chịu ảnh hưởng nhiều của quá trình thi công cọc. Khi thi công công trình kém sạch sẽ khô ráo. LỰA CHỌN GIẢI PHÁP MÓNG: Dựa vào điều kiện địa chất công trình và tải trọng công trình và các phân tích trên, phương án móng cọc khoan nhồi là phương án tối ưu để thiết kế nền móng cho công trình. TRÌNH TỰ THIẾT KẾ MÓNG KHOAN NHỒI: CHỌN VẬT LIỆU, KÍCH THƯỚC CỌC VÀ CHIỀU SÂU CHÔN MÓNG : Chọn kích thước cọc: Chọn cọc có đường kính 60cm. Mũi cọc cắm vào lớp đất thứ 2. Chiều dài cọc chọn 28 m, ngàm cọc vào đài 70cm, trong đó đoạn cọc chôn sâu vào đài là 15 cm, đoạn đập để lộ thép đưa vào đài cọc là 55 cm . Cốt thép trong cọc: theo qui phạm, hàm lượng cốt thép trong cọc là 0.4% ¸ 0.65%. Chọn cốt thép trong cọc theo cấu tạo: Fa = 0.5%Fcọc = 0.005×0.2826×104 = 14.13 (cm2) Chọn 9f16, Fa= 18.10 (cm2), µ = 0.64%, thép CII có Ra = 2600 (KG/cm2) Diện tích tiết diện ngang cọc: FC = 3.14×0.62/4 = 0.2826 m2 = 2826 cm2 Chọn vật liệu làm cọc: - Bê tông cọc và bêtông đài chọn Mác 300 ( Rn = 130 KG/cm2) - Thép đài và cọc chọn loại CII có Ra = 2600 (KG/cm2) Chọn chiều sâu chôn móng: Để đảm bảo móng làm việc dựa vào điều kiện cân bằng lực ngang với áp lực bị động phía sau đài cọc ta chọn chiều sâu chôn móng là hm = 2.5m so với cao độ mặt đất tự nhiên . Kiểm tra điều kiện móng làm việc là móng cọc đài thấp : = 0.48 m Þ hm = 2.5m > 0.7hmin = 0.48 m Vậy thỏa điều kiện tính toán theo móng cọc đài thấp. Vậy chọn h = 2.5 m XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC : Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc : Pvl = m1mb(Rn Fc + mctFct Rct ) Trong đó: Rn : Cường độ chịu nén của bê tông : Rn = 130 KG/cm2 K: hệ số đồng chất của vật liệu làm cọc : k= 1 m1=0.85 (hệ số điều kiện làm việc của cọc khoan nhồi) hệ số uốn dọc. mb: hệ số điều kiện làm việc m : 0.7 Fc : diện tích tiết diện ngang của cọc mct :hệ số điều kiện làm việc của cốt thép : mct =1 Rct :cường độ tính toán của thép : Ra= 2600 KG/cm2 Fct : diện tích tiết diện ngang của cốt thép trong cọc : Pvl = 0,7´0.85(130´2826 + 2600´18.10 ) = 246592 (KG) Xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất : Sơ đồ xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất nền:(TCVN 205-1998) Pđ = m(mR.R.F + u∑mfi.fi.li) (Công thức 6.8 sách Hướng dẫn đồ án Nền và Móng của GS, TS Nguyễn Văn Quảng – KS Nguyễn Hữu Kháng) Trong đó: m : là hệ số điều kiện làm việc củc cọc trong đất m=1 ( đối với cọc ống d ≤ 0.8m) 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 ; mf =1 . F: tiết diện ngang của cọc F = 2826 cm2 u : chu vi tiết diện ngang cọc u = pd . u = 3.14 x 0,6= 1.884 (m) R: cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc , lớp 2 là lớp cát pha chặt vừa, độ sệt 0.15, độ sâu 30m so với mặt đất tự nhiên ( tra bảng 6.2 sách nền và móng của GS, TS Nguyễn Văn Quảng) ta được R = 86.22 KG/cm2. hi : chiều dày lớp đất thứ i tiếp xúc với mặt bên cọc khi xuyên qua các lớp đất . fi : Cường độ ma sát thành lớp đất thứ i của đất nền với bề mặt xung quanh cọc. fsi = 1.4(1-sin)tga+ca ca : lực dính giữa thân cọc và đất = c (lực dính đất- đất) :góc ma sát giữa cọc và đất nền = ( góc ma sát giữa đất và đất) :ứng suất hữu hiệu trong đất theo phương vuông góc với mặt bên cọc. = (1-sin). : ứng suất hữu hiệu trong đất theo phương thẳng đứng. fsi : Cường độ chịu tải mặt bên của cọc ( tra bảng A2 TCVN 205-1998) Theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền: Pđ = m × (mR × R × F + uå mf × ¦i × li) = 1(1.2×86.22×0.2826 + 1.884×86053) = 162153 (KG) Sức chịu tải cho phép của cọc đơn theo chỉ tiêu cơ lí : Pđtt = (KG) Theo kết quả xuyên tiêu chuẩn SPT Sử dụng số liệu thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT để tính toán sức chịu tải giới hạn của cọc theo công thức của Nhật Bản cho trong TCXD 205:1998 Sức chịu tải cho phép của cọc: Qu = trong đó: Na – chỉ số SPT của đất dưới mũi cọc, mũi cọc nằm trong lớp 2, có N = 37. Fp – diện tích tiết diện mũi cọc, Fp = 0.2826 m2 a – hệ số phụ thuộc vào phương pháp thi công cọc, đối với cọc nhồi thì lấy a = 15, đối với cọc đóng a = 30; Ls – chiều dài đoạn cọc nằm trong đất cát; Ns – chỉ số SPT của lớp cát xung quanh cọc, Lc – chiều dài đoạn cọc nằm trong đất sét; C – lực dính của đất sét; Từ đó ta có: Qu = = = 1/3[15×37×0.2826+(0.2×33×21+0.42×6.3)×3.14×0.6] = 233.91 (T) = 233910 (KG) Vậy ta có : PVL = 246592 (KG) ; Pđtt = 115824 (KG) ; Qu = 233910 (KG). Þ P = min [ Pvl, Pđtt, Qu] = 115824 (KG) TÍNH TOÁN CÁC MÓNG : SƠ ĐỒ BỐ TRÍ CÁC MÓNG TÊN CỘT V2(T) M3(T.m) Nmax (T) C1A,C1D 4.010 10.759 197.41 C2A,C2D 9.350 17.328 647.80 C2B,C2C 6.734 18.909 977.31 C1B,C1C 4.563 15.343 373.41 Tổ hợp nội lực tại chân cột dùng để tính móng MÓNG M1: Xác định kích thước đài cọc và số lượng cọc : Khi khoảng cách trung bình giữa các cọc là 3d , thì áp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc tác dụng lên đế đài là: == 115824/1.82 = 35748 KG/m2 Diện tích sơ bộ của đế đài: Trong đó: Fsb : diện tích sơ bộ của đế đài : lực dọc tính toán h: chiều sâu đặt đài (kể cả phần đất đắp thêm) n: hệ số vượt tải n =1.1 : trị trung bình của trọng lượng riêng đài cọc và đất trên đài cọc - Trọng lượng đài và đất trên đài : Ntttb = n.Ftb.h.γtb = 1.1×6.53×2.5×2000 = 35915 (KG) - Xác định số lượng cọc : (cọc) => chọn 2 cọc bố trí như hình vẽ (theo điều kiện chuyển vị ngang đầu cọc), khoảng cách giữa các cọc là 3d = 1.8m ,khoảng cách từ tim cọc biên đến mép đài là 0.7d ta lấy chẵn bằng 0.5 m. MÓNG M1 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc : - Diện tích thực của đế đài là : Fđ = 2.8 × 1 = 2.8 m2 - Trọng lượng thực tế đài và đất trên đài : Ntttb = n.Ftb.h.γtb = 1.1×2.8×2.5×2000 = 15400 (KG) Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài là : Ntt = Ntto + Ntttb = 197410 + 15400 = 212810 (KG) Xác định chiều cao đài : kiểm tra độ sâu chôn móng - đã kiểm tra ở phần trên. tính độ cao làm việc đài : ho ta có : Ntt = 212810 KG Rk= 10 KG/cm2 btb=2/2(bc+hc+Bđ+ Ld)=2/2(0.4+0.7+2.8+1) = 4.9 m ho = 0.58 m chọn ho = 1.05 m => hđ = 1.05 + 0.15 = 1.2 m Kiểm tra khả năng chịu tải của đất dưới cọc: Mômen xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại đế đài : Mtt = Mtto + Qtto.h = 10759 + 4010×1.2 = 15571 (KG.m) Tải trọng lớn nhất tác dụng lên cọc: Pttmax,min = Pmax = 107847 KG Pmin = 104963 KG - Trọng lượng tính toán của cọc : Pc =1.1×0.2826×2500×27.3 = 21216 (KG) Kiểm tra: Pmax = 107847 KG < Pvl = 246592 (KG) Pmax + Pc = 107847 + 21216 = 129063 ( KG) < Qu = 233910 (KG). Như vậy thoả mãn điều kiện áp lực lớn nhất truyền xuống cọc xa nhất tính từ tâm móng nhỏ hơn sức chịu tải cho phép và Pmin = 104963 KG > 0 nên không phải kiểm tra điều kiện chống nhổ cọc. Kiểm tra ổn định của khối móng khối qui ước dưới mũi cọc: Xác định kích thước khối móng qui ước: Góc ma sát trong trung bình của các lớp đất trong móng khối qui ước : = Trong đó : j2 = 80 ; l2 = 7.5m j3 = 8.30 ; l3 = 8.2m j4 = 15.4o ; l4 = 4.0m j5 = 120 ; l5 = 8.1m Þ - Chiều dài khối móng quy ước : - Chiều rộng khối móng quy ước : - Chiều cao móng khối quy ước: HM = 29.8( m) - Tính trọng lượng của móng khối qui ước: + Trọng lượng khối móng quy ước từ đế đài trở lên: Ntc1=LM×BM×h×= 6.6x4.8x2.5x2000 = 164736 KG Trọng lượng riêng trung bình của các lớp đất trong móng khối quy ước T/m3 Trọng lượng các lớp đất trong móng khối quy ước từ đáy đài đến đáy khối móng quy ước: = 689926 KG Trị tiêu chuẩn trọng lượng cọc dài 28m : 28×3.14×0.62/4×2500 = 19782 (KG) Tổng trọng lượng khối qui ước: = 977990 (KG) - Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối quy ước Ntc = Ntco + Ntcqu = 197410 + 977990 = 1175400 (KG) Mômen tiêu chuẩn ứng với trọng tâm móng khối quy ước là: ∑ Mtc = Mtco + Qtco × Hm = 10759 + 4010 × 29.8 = 130257 (KG.m) Độ lệch tâm : 0.11 (m) - Áp lực tiêu chuẩn ở đáy móng khối quy ước: = 37102 × (1±0.1) = 40812.2 (KG/m2) = 33391.8 (KG/m2) = 37102 (KG/m2) -Cường độ tính toán của đất ở đáy khối quy ước ( Tính theo trạng thái giới hạn thứ 2) = (1,1. A.BM.g II +1,1.B.HM + 3D.CII ) . Ở đây : - A, B, D : các hệ số tra bảng phụ thuộc j của đất nền dưới mũi cọc. - gtb : trọng lượng riêng trung bình của các lớp đất trong móng khối quy ước - g II : trọng lượng riêng của lớp đất mũi cọc tựa lên . - Lấy ktc = 1 vì các chỉ tiêu cơ lý lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp đối với đất. Tra bảng 3.1 sách hướng dẫn đồ án nền và móng của GSTS Nguyễn Văn Quảng ta có m1 = 1.2; m2 = 1,0 A,B,D : các hệ số tra bảng phụ thuộc g II của đất nền dưới mũi cọc Lớp đất dưới mũi cọc có j = 12o Þ A =0.23; B = 1.91; D = 4.42 : trọng lượng riêng trung bình củacác lớp đất trong móng khối quy ước T/m3 =(x hi )/hm = 0.78 T/m3 . ctc = c4tc = 0.23 T/m2 Rtc = 1.2 x (1.1x0.23x4.6x0.894 + 1.1x1.91x29.8x0.78 + 3x4.42x0.23) Rtc = 63.5 T/m2= 63500 KG/m2 Vậy : = 40812.2 KG/m2 < 1,2 Rtc= 76200 KG/m2 = 37102 KG/m2 < Rtc = 63500 KG/m2 Áp lực dưới đáy móng đã được thỏa. Áp lực bản thân tại đáy khối quy ước : sbt=gitcxhi = 7.5x0.493+8.2x0.834+4.0x0.932+8.1x0.894 =21.5 T/m2 = 21500 KG/m2 Ứng suất gây lún ở đáy khối quy ước : = 37102 – 21500 = 15602 KG/m2 Chia đất nền dưới đáy khối móng quy ước thành các lớp bằng nhau và bằng Điểm Độ sâu Z(m) LM/BM 2z/BM Ko szigl sbt 0 0 1.4 0 1 18091 21500 1 0.96 1.4 0.4 0.96 17367 22050 2 1.92 1.4 0.8 0.82 14835 22600 3 2.88 1.4 1.2 0.63 11397 23150 4 3.84 1.4 1.6 0.48 8684 23700 5 4.8 1.4 2 0.37 6694 24250 6 5.76 1.4 2.4 0.28 5065 24800 7 6.72 1.4 2.8 0.22 3980 25350 8 7.68 1.4 3.2 0.18 3256 25900 9 8.64 1.4 3.6 0.15 2714 26450 10 9.6 1.4 4 0.12 2171 27000 11 10.56 1.4 4.4 0.09 1628 27550 Giới hạn nền tại điểm có độ sâu 5.76m kể từ đáy móng khối quy ước vì : Độ lún của nền : = 0.03 m = 3 cm. Tra bảng 3.5 (bảng 16 TCXD 45 – 38) đối với khung nhà bê tông cốt thép có tường chèn được : Sgh = 8 cm Ta có : S1 < Sgh Vậy móng 1 thỏa điều kiện về lún lệch. Kiểm tra điều kiện chọc thủng của đài cọc: SƠ ĐỒ HÌNH THÁP CHỌC THỦNG MÓNG 1 - Chiều cao đài hđ = 1.2 m - Chiều cao làm việc của đài: ho = hđ – 0.15 = 1.05 (m) Ta có tiết diện đáy lăng thể chọc thủng: Ld= 0.7+2×1.05 = 2.8 m Bd= 0.4+2×1.05 = 2.5 m Khoảng cách lớn nhất giữa các trục cọc : Lmax = 1.8 m Vì cọc nằm trong phạm vi đáy tháp chọc thủng 45o nên không cần kiểm tra chọc thủng đài cọc. MÓNG M2: Xác định kích thước đài cọc và số lượng cọc : Khi khoảng cách trung bình giữa các cọc là 3d , thì áp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc tác dụng lên đế đài là: == 115824/1.82 = 35748 KG/m2 Diện tích sơ bộ của đế đài: Trong đó: Fsb : diện tích sơ bộ của đế đài : lực dọc tính toán h: chiều sâu đặt đài (kể cả phần đất đắp thêm) n: hệ số vượt tải n =1.1 : trị trung bình của trọng lượng riêng đài cọc và đất trên đài cọc - Trọng lượng đài và đất trên đài : Ntttb = n.Ftb.h.γtb = 1.1×12.34×2.5×2000 = 67870 (KG) - Xác định số lượng cọc : (cọc) => chọn 4 cọc bố trí như hình vẽ (theo điều kiện chuyển vị ngang đầu cọc), khoảng cách giữa các cọc là 3d = 1.8m ,khoảng cách từ tim cọc biên đến mép đài là 0.7d ta lấy chẵn bằng 0.50m. MÓNG M2 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc : - Diện tích thực của đế đài là : Fđ = 2.8 × 2.8 = 7.84 m2 - Trọng lượng thực tế đài và đất trên đài : Ntttb = n.Ftb.h.γtb = 1.1×7.84×2.5×2000 = 43120 (KG) Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài là : Ntt = Ntto + Ntttb = 373410 + 43120 = 416530 (KG) Xác định chiều cao đài : kiểm tra độ sâu chôn móng - đã kiểm tra ở phần trên. tính độ cao làm việc đài : ho ta có : Ntt = 416530 KG Rk= 10 KG/cm2 btb=2/2(bc+hc+Bđ+ Ld)=2/2(0.5+0.8+2.8+2.8) = 6.9 m ho = 0.81 m chọn ho = 1.05 m => hđ = 1.05 + 0.15 = 1.2 m Kiểm tra khả năng chịu tải của đất dưới cọc: Mômen xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại đế đài : Mtt = Mtto + Qtto.h = 15343 + 4563×1.2 = 20819 (KG.m) Tải trọng lớn nhất tác dụng lên cọc: Pttmax,min = Pmax = 106061 (KG) Pmin = 102205 (KG) - Trọng lượng tính toán của cọc : Pc =1.1×0.2826×2500×27.3 = 21216 (KG) Kiểm tra: Pmax = 106061 (KG) < Pvl = 246592 (KG) Pmax + Pc = 106061 + 21216 = 127277 ( KG) < Qu = 233910 (KG). Như vậy thoả mãn điều kiện áp lực lớn nhất truyền xuống cọc xa nhất tính từ tâm móng nhỏ hơn sức chịu tải cho phép và Pmin = 102205 KG > 0 nên không phải kiểm tra điều kiện chống nhổ cọc. Kiểm tra ổn định của khối móng khối qui ước dưới mũi cọc: Tương tự như đối với móng M1: Ta có móng M2 thỏa điều kiện về lún lệch. Kiểm tra điều kiện chọc thủng của đài cọc: SƠ ĐỒ HÌNH THÁP CHỌC THỦNG MÓNG 2 - Chiều cao đài hđ = 1.2 m - Chiều cao làm việc của đài: ho = hđ – 0.15 = 1.05 (m) Ta có tiết diện đáy lăng thể chọc thủng: Ld= 0.8+2×1.05 = 2.9 m Bd= 0.5+2×1.05 = 2.6 m Khoảng cách lớn nhất giữa các trục cọc : Lmax = 1.8 m Vì cọc nằm trong phạm vi đáy tháp chọc thủng 45o nên không cần kiểm tra chọc thủng đài cọc. MÓNG M3: Xác định kích thước đài cọc và số lượng cọc : Khi khoảng cách trung bình giữa các cọc là 3d , thì áp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc tác dụng lên đế đài là: == 115824/1.82 = 35748 KG/m2 Diện tích sơ bộ của đế đài: Trong đó: Fsb : diện tích sơ bộ của đế đài : lực dọc tính toán h: chiều sâu đặt đài (kể cả phần đất đắp thêm) n: hệ số vượt tải n =1.1 : trị trung bình của trọng lượng riêng đài cọc và đất trên đài cọc - Trọng lượng đài và đất trên đài : Ntttb = n.Ftb.h.γtb = 1.1×21.42×2.5×2000 = 117810 (KG) - Xác định số lượng cọc : (cọc) => chọn 6 cọc bố trí như hình vẽ (theo điều kiện chuyển vị ngang đầu cọc), khoảng cách giữa các cọc là 3d = 1.8m ,khoảng cách từ tim cọc biên đến mép đài là 0.7d ta lấy chẵn bằng 0.50m. MÓNG M3 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc : - Diện tích thực của đế đài là : Fđ = 2.8 × 4.6 = 12.88 m2 - Trọng lượng thực tế đài và đất trên đài : Ntttb = n.Ftb.h.γtb = 1.1×12.88×2.5×2000 = 70840 (KG) Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài là : Ntt = Ntto + Ntttb = 647800 + 70840 = 718640 (KG) Xác định chiều cao đài : kiểm tra độ sâu chôn móng - đã kiểm tra ở phần trên. tính độ cao làm việc đài : ho ta có : Ntt = 718640 KG Rk= 10 KG/cm2 btb=2/2(bc+hc+Bđ+ Ld)=2/2(0.55+0.8+4.6+2.8) = 8.75 m ho = 1.09 m chọn ho = 1.35 m => hđ = 1.35 + 0.15 = 1.5 m Kiểm tra khả năng chịu tải của đất dưới cọc: Mômen xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại đế đài : Mtt = Mtto + Qtto.h = 17328 + 9350 × 1.5 = 31353 (KG.m) Tải trọng lớn nhất tác dụng lên cọc: Pttmax,min = Pmax = 125579 KG Pmin = 113967 KG - Trọng lượng tính toán của cọc : Pc =1.1×0.2826×2500×27.3 = 21216 (KG) Kiểm tra: Pmax = 125579 (KG) < Pvl = 246592 (KG) Pmax + Pc = 125579 + 21216 = 146795 ( KG) < Qu = 233910 (KG). Như vậy thoả mãn điều kiện áp lực lớn nhất truyền xuống cọc xa nhất tính từ tâm móng nhỏ hơn sức chịu tải cho phép và Pmin = 113967 KG > 0 nên không phải kiểm tra điều kiện chống nhổ cọc. Kiểm tra ổn định của khối móng khối qui ước dưới mũi cọc: Tương tự như đối với móng M1: Ta có móng M2 thỏa điều kiện về lún lệch. Kiểm tra điều kiện chọc thủng của đài cọc: SƠ ĐỒ HÌNH THÁP CHỌC THỦNG MÓNG 3 Chiều cao đài hđ = 1.5 m - Chiều cao làm việc của đài: ho = hđ – 0.15 = 1.35 (m) Ta có tiết diện đáy lăng thể chọc thủng: Ld= 0.8+2×1.35 = 3.5 m Bd= 0.55+2×1.35 = 3.25 m Khoảng cách lớn nhất giữa các trục cọc : Lmax = 3.6 m Với phương cạnh ngắn cọc nằm trong phạm vi đáy tháp chọc thủng 45o nên không cần kiểm tra chọc thủng đài cọc. Ta chỉ kiểm tra điều kiện chọc thủng của móng M3 theo phương cạnh dài: Điều kiện : ho Trong đó : Chiều cao làm việc của đài móng ho = 1.35 m Nct : Lực gây đâm thủng bằng tổng phản lực các đầu cọc nằm ngoài tháp chọc thủng ở một phía của đài cọc (Đối với móng lệch tâm thì tính cho phía có phản lực lớn nhất). Ta có : Nct = 2×PM3max = 2 × 129891 = 259782 (KG) Rk= 10 KG/cm2 btb=2/2(bc+hc+Bđ+ Ld)=2/2(0.55+0.8+2.8+4.6) = 8.75 m => 1.35 m > = 0.4 m Vậy chọn chiều cao đài cọc hđ = 1.5 m là thỏa mãn yêu cầu về chọc thủng.MÓNG M4: Xác định kích thước đài cọc và số lượng cọc : Khi khoảng cách trung bình giữa các cọc là 3d , thì áp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc tác dụng lên đế đài là: == 115824/1.82 = 35748 KG/m2 Diện tích sơ bộ của đế đài: Trong đó: Fsb : diện tích sơ bộ của đế đài : lực dọc tính toán h: chiều sâu đặt đài (kể cả phần đất đắp thêm) n: hệ số vượt tải n =1.1 : trị trung bình của trọng lượng riêng đài cọc và đất trên đài cọc - Trọng lượng đài và đất trên đài : Ntttb = n.Ftb.h.γtb = 1.1×22.3×2.5×2000 = 122650 (KG) - Xác định số lượng cọc : (cọc) => chọn 9 cọc bố trí như hình vẽ (theo điều kiện chuyển vị ngang đầu cọc), khoảng cách giữa các cọc là 3d = 1.8m ,khoảng cách từ tim cọc biên đến mép đài là 0.7d ta lấy chẵn bằng 0.50m. MÓNG M4 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc : - Diện tích thực của đế đài là : Fđ = 4.6 × 4.6 = 21.16 m2 - Trọng lượng thực tế đài và đất trên đài : Ntttb = n.Ftb.h.γtb = 1.1×21.16×2.5×2000 = 116380 (KG) Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài là : Ntt = Ntto + Ntttb = 977310 + 116380 = 1093690 (KG) Xác định chiều cao đài : kiểm tra độ sâu chôn móng - đã kiểm tra ở phần trên. tính độ cao làm việc đài : ho ta có : Ntt = 1093690 (KG) Rk= 10 KG/cm2 btb=2/2(bc+hc+Bđ+ Ld)=2/2(0.6+0.9+4.6+4.6) = 10.7 m ho = 1.36 m chọn ho = 1.45 m => hđ = 1.45 + 0.15 = 1.6 m Kiểm tra khả năng chịu tải của đất dưới cọc: Mômen xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện các cọc tại đế đài : Mtt = Mtto + Qtto.h = 18909 + 6734 × 1.6 = 29683 (KG.m) Tải trọng lớn nhất tác dụng lên cọc: Pttmax,min = Pmax = 127017 KG Pmin = 116025 KG - Trọng lượng tính toán của cọc : Pc =1.1×0.2826×2500×27.3 = 21216 (KG) Kiểm tra: Pmax = 127017 (KG) < Pvl = 246592 (KG) Pmax + Pc = 127017 + 21216 = 148233 ( KG) < Qu = 233910 (KG). Như vậy thoả mãn điều kiện áp lực lớn nhất truyền xuống cọc xa nhất tính từ tâm móng nhỏ hơn sức chịu tải cho phép và Pmin = 116025 KG > 0 nên không phải kiểm tra điều kiện chống nhổ cọc. Kiểm tra ổn định của khối móng khối qui ước dưới mũi cọc: Tương tự như đối với móng M1: Ta có móng M2 thỏa điều kiện về lún lệch. Kiểm tra điều kiện chọc thủng của đài cọc: SƠ ĐỒ HÌNH THÁP CHỌC THỦNG MÓNG 4 Chiều cao đài hđ = 1.6 m - Chiều cao làm việc của đài: ho = hđ – 0.15 = 1.45 (m) Ta có tiết diện đáy lăng thể chọc thủng: Ld= 0.9+2×1.45 = 3.8 m Bd= 0.6+2×1.45 = 3.5 m Khoảng cách lớn nhất giữa các trục cọc : Lmax = 3.6 m Ta kiểm tra điều kiện chọc thủng của móng M4 theo phương cạnh ngắn cổ cột: Điều kiện : ho Trong đó : Chiều cao làm việc của đài móng ho = 1.45 m Nct : Lực gây đâm thủng bằng tổng phản lực các đầu cọc nằm ngoài tháp chọc thủng ở một phía của đài cọc (Đối với móng lệch tâm thì tính cho phía có phản lực lớn nhất). Ta có : Nct = 3×PM4max = 3 × 140299 = 420897 (KG) Rk= 10 KG/cm2 btb=2/2(bc+hc+Bđ+ Ld)=2/2(0.6+0.9+4.6+4.6) = 10.7 m => 1.45 m > = 0.53 m Vậy chọn chiều cao đài cọc hđ = 1.6 m là thỏa mãn yêu cầu về chọc thủng. TÍNH CỐT THÉP CHO ĐÀI CỌC : Số liệu tính toán : Bêtông mác 300 Rn = 130 (KG/cm2) ; thép CII Ra = 2600 (KG/cm2) Xem đài cọc như một dầm công xôn bị ngàm và tiết diện đi qua mép cột và bị uốn bởi các phản lực đầu cọc : Moment quay quanh mặt ngàm I-I: Trong đó: ri là khoảng cách từ mép cột(mặt ngàm I-I) tới trục cọc thứ i. Pi : Phản lực đầu cọc thứ i tác dụng lên đáy đài . Moment quay quanh mặt ngàm II-II: Trong đó: r’i là khoảng cách từ mép cột(mặt ngàm II-II) tới trục cọc thứ i. Pi : Phản lực đầu cọc thứ i tác dụng lên đáy đài . Ta tính được diện tích cốt thép : SƠ ĐỒ TÍNH THÉP MÓNG 1 SƠ ĐỒ TÍNH THÉP MÓNG 2 SƠ ĐỒ TÍNH THÉP MÓNG 3 SƠ ĐỒ TÍNH THÉP MÓNG 4 Đài cọc Pmax (T) Pmin (T) ho(m) MI(Tm) Fa Đường kính Fachọn Hàm lượng (cm2) số lượng Ф(mm) (cm2) µ(%) M1 107.847 104.963 1.05 18 12 36.20 0.22 M2 106.061 102.205 1.05 109.13 44.40 18 20 56.56 0.27 M3 125.579 113.967 1.35 363.69 110.12 30 22 114.03 0.29 M4 127.017 116.025 1.45 568.21 167.46 30 28 184.74 0.42 Bảng tính thép theo phương X Đài cọc Pmax (T) Pmin (T) ho(m) MII(Tm) Fa Đường kính Fachọn Hàm lượng (cm2) số lượng Ф(mm) (cm2) µ(%) M1 107.847 104.963 1.05 59.315 24.14 10 20 31.42 0.24 M2 106.061 102.205 1.05 141.87 57.74 18 22 68.42 0.37 M3 125.579 113.967 1.35 374.55 115.09 24 25 117.82 0.32 M4 127.017 116.025 1.45 631.35 186.07 38 25 186.54 0.44 Bảng tính thép theo phương Y TÀI LIỆU THAM KHẢO + THẦY VÕ BÁ TẦM - KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP (TẬP 1,2,3)–NXB ĐHQG. + GS. TS. NGÔ THẾ PHONG, GS. TS. NGUYỄN ĐÌNH CỐNG - KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP (TẬP 1,2,3)– NXB KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT. + GS. TS. NGUYỄN ĐÌNH CỐNG – SÀN SƯỜN BÊ TÔNG TOÀN KHỐI. – NXB XÂY DỰNG. + TS. TRỊNH KIM ĐẠM, TS. LÊ BÁ HUẾ - KHUNG BÊ TÔNG CỐT THÉP–NXB KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT. + PGS. PTS. VŨ MẠNH HÙNG – SỔ TAY THỰC HÀNH KẾT CẤU CÔNG TRÌNH. – NXB XÂY DỰNG. + GS. TS. LỀU THỌ TRÌNH- CƠ HỌC KẾT CẤU – NXB GIÁO DỤC. + GS. TS. VŨ CÔNG NGỮ - CƠ HỌC ĐẤT – NXB GIÁO DỤC. + GS.TS. NGUYỄN VĂN QUẢNG – NỀN MÓNG NHÀ CAO TẦNG. + GS.TS. NGUYỄN VĂN QUẢNG, KS NGUYỄN HỮU KHÁNG - HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN NỀN VÀ MÓNG- NXB XÂY DỰNG. + TIÊU CHUẨN XÂY DỰNG -THIẾT KẾ KẾT CẤU BÊ TÔNG VÀ BÊ TÔNG CỐT THÉP- NXB XÂY DỰNG NĂM 1999. + TẢI TRỌNG VÀ TÁC ĐỘNG –TCVN 2737-1995 NHÀ XUẤT BẢN XÂY DỰNG NĂM 2002. + THS.BÙI ĐỨC TIỄN – CẨM NANG KẾT CẤU XÂY DỰNG - NXB XÂY DỰNG - NĂM 1999. + ỨNG DỤNG TIN HỌC TRONG TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ KẾT CẤU CÔNG TRÌNH CỦA THẠC SĨ HỒ ĐÌNH THÁI HÒA.