Đồ án Móng cọc Đại học Công nghệ DHQG

MỤC LỤC MỤC LỤC 2 ĐỀ BÀI 3 I LỰA CHỌN CHIỀU SÂU ĐÁY ĐÀI, CHIỀU DÀI CỌC, KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN CỌC 6 1 1 Đài cọc 6 1 2 Cọc đúc sẵn 6 1 3 Chiều sâu đáy đài 6 1 4 Chọn tiết diện cọc 6 II DỰ BÁO SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC ĐƠN 7 2 1 Sức chịu tải của cọc theo đất nền 7 2 2 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu 8 III XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG VÀ BỐ TRÍ CỌC 9 3 1 Sơ bộ lựa chọn số lượng cọc 9 3 2 Xác định kích thước tiết diện cột 9 IV KIỂM TRA SỨC CHỊU TẢI CỦA MÓNG CỌC 10 V Tính toán và kiểm tra sức chịu tải của nền đất.

MỤC LỤC

MỤC LỤC 2

ĐỀ BÀI 3

I LỰA CHỌN CHIỀU SÂU ĐÁY ĐÀI, CHIỀU DÀI CỌC, KÍCH THƯỚC TIẾT DIỆN CỌC 6

1.1 Đài cọc 6

1.2 Cọc đúc sẵn 6

1.3 Chiều sâu đáy đài 6

1.4 Chọn tiết diện cọc 6

II DỰ BÁO SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC ĐƠN 7

2.1 Sức chịu tải của cọc theo đất nền 7

2.2 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu 8

III XÁC ĐỊNH SỐ LƯỢNG VÀ BỐ TRÍ CỌC 9

3.1 Sơ bộ lựa chọn số lượng cọc 9

3.2 Xác định kích thước tiết diện cột: 9

IV KIỂM TRA SỨC CHỊU TẢI CỦA MÓNG CỌC 10

V Tính toán và kiểm tra sức chịu tải của nền đất dưới mũi cọc 11

VI.XÁC ĐỊNH ĐỘ LÚN CỦA MÓNG CỌC 13

VII.TÍNH TOÁN, CẤU TẠO CHI TIẾT CỌC ĐẢM BẢO ĐIỀU KIỆN AN TOÀN VẬN CHUYỂN VÀ THI CÔNG 14

7.1 Đối với loại cọc dài 8m 15

7.2 Đối với loại cọc dài 7m 17

VIII.TÍNH TOÁN VÀ CẤU TẠO CHI TIẾT ĐÀI MÓNG 20

8.1 Kiểm tra đâm thủng 20

8.2 Tính toán cường độ trên tiết diện thẳng đứng – Tính cốt thép đai 23

ĐỀ BÀI

1 Yêu cầu

Thiết kế móng cọc đài thấp bê tông cốt thép (BTCT) dưới chân cột có các tải trọngtheo số liệu trong mục 2 và điều kiện nền đất được cho trong mục 3 Biết cọc sẽ được thi công theo phương pháp ép, yêu cầu:

- Lựa chọn chiều sâu đáy đài, chiều dài cọc, kích thước tiết diện cọc;

- Dự báo sức chịu tải của cọc đơn;

- Xác định số lượng cọc và bố trí cọc;

- Kiểm tra sức chịu tải của cọc trong móng;

- Tính toán kiểm tra sức chịu tải của nền đất dưới mũi cọc;

- Tính toán và kiểm tra độ lún của móng cọc (cho phép độ lún của móng cọc là 8cm);

- Tính toán, cấu tạo chi tiết cọc đảm bảo điều kiện an toàn vận chuyển và thi công;

- Tính toán và cấu tạo chi tiết đài móng;

Đồ án được trình bày gồm hai phần: Quyển thuyết minh tính toán (A4) và bản vẽ cấu tạo chi tiết cọc và đài móng (A3)

3 Số liệu địa chất

Laye

r Sức chịu tải quy ước q

c (kG/cm 2 ) Modul tổng biến dạng E (kG/cm 2 )

4 Trụ địa chất

- Khu vực xây dựng đất nền gồm 7 lớp:

+ Lớp 1: cát bụi dày, 4,7m yếu;

+ Lớp 2: đất sét có tính dẻo thấp khá yếu, chiều dày

1,8m;

+ Lớp 3: bụi, chiều dày 5,6m, yếu;

+ Lớp 4: cát sét, chiều dày 8,4m, khá yếu;

+ Lớp 5a: đất sét có tính dẻo cao, chiều dày 7,9m, khá

tốt;

+ Lớp 5b: đất sét cứng, chiều dày 2,6m, tốt;

+ Lớp 6: đất sét cứng, chiều dày 6,3m, rất tốt

- Dùng phương pháp cọc đài thấp Đài được đặt vào lớp

1, mũi cọc hạ sâu xuống lớp 6 khoảng 1m

TIẾT DIỆN CỌC.

1.1 Đài cọc

- Bê tông: B20 có Rb  11.5 MPa (1150 T/m ), R2 bt  0.9 MPa (= 90 T/m )2

Hình 1 Trụ địa chất

- Cốt thép: thép chịu lực trong đài là thép loại AII có Ra  280 MPa (= 28000 T/m )2

- Bê tông lót: Bê tông B15

- Đài liên kết ngàm với cột và cọc Thép của cọc neo trong đài chọn là 40 cm và đầu

cọc trong đài 10 cm

1.2 Cọc đúc sẵn

- Hạ cọc bằng phương pháp ép cọc.

- Cọc đóng: theo Meyerhoff lấy α = 2 kPa, β = 400 kPa.

- Bê tông: B25; Rb 14,5 MPa (= 1450 T/m ), R2 bt 1, 05 MPa

- Cốt thép: Thép chịu lực AII có Ra  280 MPa (= 28000 T/m )2 , đai cọc AI (

2

Ra  225 MPa = 22500 T/m )

1.3 Chiều sâu đáy đài

- Chọn chiều sâu chôn móng 1,5m.

1.4 Chọn tiết diện cọc

- Chọn tiết diện cọc 35 x 35 (cm)

- Thép dọc chịu lực: 4 16AII (lấy theo cấu tạo)

- Chiều dài cọc: chọn chiều sâu cọc hạ vào lớp 6 khoảng 1m (chưa kể mũi cọc)

 Chiều dài cọc ( chưa kể mũi cọc):

(4,7 1,8 5,6 8, 4 7,9 2,6 1 0,5) 1,5 31( )

c

Chiều dài tính toán: Lc      lc L 31 0,5 30,5  m

 Cọc được chia thành 4 đoạn cọc đúc sẵn gồm 3 đoạn dài 8m và 1 đoạn dài 7m.Được nối với nhau bằng phương pháp hàn nối bản mã

2.1 Sức chịu tải của cọc theo đất nền

Bảng 1: Dự báo dựa vào kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT

+ Diện tích tiết diện cọc: Fc  0,35 0,35 0,1225( )   m2

+ Chu vi thiết diện cọc: uc  0,35 4 1, 4   m

+ Sức kháng giới hạn của đất tại mũi cọc:

Với Fs là hệ số an toàn tối thiểu chọn bằng 2,5

2.2 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu

- Sức chịu tải cho phép của cọc theo vật liệu:

III.2 Xác định kích thước tiết diện cột:

Diện tích cần thiết của tiết diện cột:

2 0

3

4000(1,1 1,5) (1,1 1,5) (0,3 0, 4)( )

14,5 10

tt c

IV KIỂM TRA SỨC CHỊU TẢI CỦA MÓNG CỌC

Giả thiết đài cứng tuyệt đối và đất nền dưới đài cọc không tham gia chịu lực, tải trọngtác dụng lên đầu cọc được tính theo công thức sau:

Kết quả xác định tải trọng lên đầu cọc trong bảng sau:

 Cọc đảm bảo sức chịu tải Số lượng cọc và bố trí là hợp lý

V Tính toán và kiểm tra sức chịu tải của nền đất dưới mũi cọc

Xác định kích thước của khối móng quy ước (móng tương đương)

- Giả thiết coi hệ móng là khối quy ước như hình:

- Góc ma sát trung bình của đất trên chiều dài

làm việc của cọc:

0 1

1

13,86

n

i i i

tb n

i i

h h

- Lc:Chiều dài làm việc của cọc (từ đáy đến mũi cọc) Lc=30,5m

- b,l là kích thước theo hai hướng của hình bao ngoài của các hàng cọc biên.6.2 Sức chịu tải của đất nền dưới mũi cọc

- Trọng lượng riêng của các lớp trên đáy móng:

3 1

1

.18( / )

n

i i i

tb n

i i

h

kN m h

Áp dụng vào công thức (5.8) ta tính được:

2

1

3, 065 0,83 19,8 5, 2 1 5, 24 32 18 30,5 1,17 14, 24 15,82

23274

2,5

u a

 E0, là modun biến dạng và hệ số poisson của lớp đất dưới mũi cọc;

 Bqư là chiều rộng của khối móng quy ước;

 Zi là chiều sâu từng lớp đất đang xét

  là hệ số xác định theo công thức :

2 0 0

211

0.00221

=>Thoả mãn

Vậy độ lún của móng cọc đáp ứng thoả mãn yêu cầu kĩ thuật

TOÀN VẬN CHUYỂN VÀ THI CÔNG.

- Tải trọng phân bố theo chiều dài cọc:

tb c

q     F 

Trong đó:

- q là trọng lượng một mét dài cọc;

- bt là trọng lượng riêng của bê tông bt= 25kN/m3;

- Fc là diện tích tiết diện của cọc Fc=35×35=0,1225 m2;

 Với ƞ là hệ số làm việc động trong quá trình thi công vận chuyển:

 Khi ƞ =1,6 đối với vận chuyển cọc thì tải trọng phân bố là:

7.1 Đối với loại cọc dài 8m

Đoạn cọc dài 8m được bố trí 2 móc

Biểu đồ momen khi vận chuyển cọc

Chọn đoạn a sao cho M1 M1

Khi đó:

o Ld chiều dài đoạn cọc phân tích Ld = 8m;

o a khoảng cách từ đầu cọc đến vị trí móc cẩu

o Lđ chiều dài đoạn cọc phân tích Lđ=6m;

o b khoảng cách từ đầu cọc đến vị trí móc hoạt động

- Ta thấy M1+ < M2+ => Trị số momen dương lớn nhất M2 = 11,71(KNm)

 Dùng M2 để tính toán

- Lấy lớp bảo vệ của cọc là a’=3cm = 0.03m;

 Chiều cao làm việc của cốt thép: h0= 0.35 – 0.03=0.32m

Lượng cốt thép dọc trên một mặt của cọc phải thoả mãn điều kiện sau:

2 0

Cọc chịu lực kéo ở móc cẩu trong trường hợp cẩu lắp

- Lực kéo ở móc cẩu trong trường hợp cẩu lắp cọc:

Coi khi kéo chỉ thép chịu lực

- Lượng cốt thép của móc cẩu Thép (AI) cần thiết:

'

9,8

4,35 10 ( ) 0, 435225000

k a

Trong đó: Ra là cường độ chịu kéo của thép (AI) Ra =225MPa.

 Chọn thép móc cẩu ϕ12 có Fa=1,13cm2

7.2 Đối với loại cọc dài 7m

Đoạn cọc dài 7.2m bố trí 2 móc

Biểu đồ momen khi vận chuyển

Chọn a sao cho M1 M1=> a=0,207×L

o Lđ chiều dài đoạn cọc phân tích Lđ = 7,2m;

o a khoảng cách từ đầu cọc đến vị trí móc hoạt động

Biểu đồ momen khi cẩu lắp

o Lđ chiều dài đoạn cọc phân tích Lđ = 7m;

o b khoảng cách từ đầu cọc đến vị trí móc hoạt động

- Ta thấy trị số momen lớn nhất M2- = 9,1 (KNm)  Dùng để tính toán

- Lấy lớp bảo vệ của cọc là a’ = 3cm = 0,03m;

 Chiều cao làm việc của cốt thép: h0 = 0,35 – 0,03=0,32 m

- Lượng cốt thép dọc trên một mặt của cọc phải thoả mãn điều kiện sau:

00,9

a

a

M F



 Trong đó:

o Fa tổng diện tích các thanh cốt thép về một mặt ;

o M là momen uốn lớn nhất;

o h0 chiều cao làm việc của tiết diện cọc tính như dầm chịu uốn;

o Ra là cường độ chịu kéo của thép (-AII) Ra =280MPa

Khi đó ta có

2 0

Cọc chịu lực kéo ở móc cẩu trong trường hợp cẩu lắp

- Lực kéo ở móc cẩu trong trường hợp cẩu lắp cọc:

Coi khi kéo chỉ thép chịu lực

- Lượng cốt thép của móc cẩu Thép (-AI) cần thiết:

'

8,58

3.81 10 ( ) 0,381225000

k a a

8.1 Kiểm tra đâm thủng

Cọc đâm thủng đài theo dạng hình tháp do lực cắt

- Tác dụng tải trọng lên cọc:

i c

N P

 Pđt là lực đâm thủng bằng tổng hợp phản lực của cọc nằm ngoài phạm vicủa đáy tháp:

n





Với:

 N là tổng lực dọc ở cao trình đáy đài;

 n1 là tổng số cọc nằm ngoài phạm vi đáy hình tháp đâm thủng;

 nc là tổng số cọc ở dưới đáy đài

Từ công thức (8.3) ta thay số tính được:

1 4195,3 6

4195,3( )6

- Rbt là cường độ tính toán chịu kéo của bê tông Rbt=1,05 Mpa = 1050KN/m2;

- h0 là chiều cao làm việc của đài h0 =1,1m – 0,1m= 1m;

1 0

c

 Vậy chiều cao đài thoả mãn điều kiện đâm thủng.

Cọc chọc thủng đài theo tiết diện nghiêng

 Tính cường độ trên tiết diện nghiêng theo lực

+) c : hình chiếu của tiết diện nghiêng lên mặt bằng

Ta có: c = c1 = 0,475m < 0,6h0 = 0,54m

Khi đó:

P   P    kN

 P < [P]

 Đảm bảo điều kiện không chọc thủng theo thiết diện nghiêng

8.2 Tính toán cường độ trên tiết diện thẳng đứng – Tính cốt thép đai

Momen tại các mặt cắt I-I và II-II

- Trường hợp với Momen tại mép cột theo mặt cắt I-I ta có:

 

1 0

F

- Trường hợp với Momen tại mép cột theo mặt cắt II-II

Bố trí cốt thép trong đài (Thép cấu tạo bố trí thép φ10)

_Hết_