Chuong VIII tinh phan ngam OK

Chỉ tiêu cơ lý của nên đất: Nền đất trong phạm vi hố khoan gồm 6 lớp trình bày ở bảng sau, có độ sâu z tính từ mặt đất tự nhiên.. Phân tích, lựa chọn phơng án móng: - Từ kết quả phân tíc

Trang 1

ỏCh ơng VIIi:

thiết kế phần ngầm

- *

-I Chỉ tiêu cơ lý của nền đất, phân tích lựa chọn phơng án móng:

1 Chỉ tiêu cơ lý của nên đất:

Nền đất trong phạm vi hố khoan gồm 6 lớp trình bày ở bảng sau, có

độ sâu z tính từ mặt đất tự nhiên

(m) (m) (T/m3 ) (daN/cm 2 ) () (daN/cm2 ) (T/m3 )

1 Sét pha cát dẻo chảy -1.78 1.78 2 0.10 10 40 3

3 Sét pha cát chặt vừa 15.2

-8 5.50 1.80 0.15

1

4 Cát (mịn, hạt trung)chặt vừa 27.2

-8

12.0

5 Cát hạt trung rất chặt

-47.2 8

20.0

2 Phân tích, lựa chọn phơng án móng:

- Từ kết quả phân tích địa chất công trình, ta thấy rằng các lớp

đất trên yếu, không làm nền tốt khi công trình có quy mô và tải trọng lớn, chỉ có lớp thứ 6 là lớp cuội sỏi có chiều dày không kết thúc tại đáy hố khoan là lớp có khả năng làm nền tốt cho công trình

- Với điều kiện quy mô và tải trọng lớn nhu với công trình này, giải pháp móng cọc là phù hợp hơn cả

- Có nhiều cách hạ cọc đang đợc sử dụng nh: đóng cọc, ép cọc, cọc khoan nhồi, Sau đây ta sẽ phân tích từng loại cọc để lựa chọn phơng án thích hợp nhất:

Đóng cọc: trong điều kiện công trình thi công trong thành phố, xung quanh giáp nhà dân thì việc đóng cọc chắc chắn sẽ vấp phải sự phản đối của dân quanh khu vực công trình, do đó phơng án này không thể sử dụng đợc

ép cọc: do công trình chịu tải trọng lớn, nên cọc cần phải có kích thớc và sức chịu tải lớn(nếu không số cọc sẽ rất nhiều), do đo

số lợng đối trọng cần thiết phục vụ cho việc ép cọc sẽ rất lớn Nền

đất lớp mặt của công trình lại là đất yếu,mặt bằng thi công không rộng rãi, do đó việc sử dụng phơng pháp ép cọc cũng không phải là cách tốt nhất

SVTH: Chu Hải Ninh - 47XD2 GVHD: ThS.GVC Đinh Chính Đạo

89

Trang 2

-Hai cách hạ cọc nói trên đều có thể làm các công trình bên cạnh bị nghiêng, lệch do nền đất bị nén chặt

Cọc khoan nhồi: Cọc khoan nhồi có nhiều u điểm so với các phơng pháp trên: đảm bảo an toàn cho các công trình lân cận, trong quá trình thi công dễ dàng điều chỉnh các thông số của cọc(nhất là chiều sâu chôn cọc) cho phù hợp với điều kiện địa chất thực tế, độ lún nhỏ(gần nh không lún), sức chịu tải lớn,

Kết luận: chọn phơng án cọc khoan nhồi với mũi cọc cắm vào lớp 6

một đoạn 5m(do yêu cầu kháng chấn)

II Tính toán móng cọc khoan nhồi:

Tính toán móng cọc theo TCXD 205-1998 và TCXD 195-1997

Vật liệu làm cọc:

- Bê tông mác 300#, có R 130(daN/cm2) 1300(T/m2)

- Cốt thép chịu lực nhóm AII, có R 2800(daN/cm2) 28000(T/m2)

- Cốt thép chịu lực nhóm AI, có R 1800(daN/cm2)

ad Chọn sơ bộ đờng kính cọc 1,2m, thép đai 10a200, thép dọc 3028, F 184,8(cm2)

=> 100% 1,63(%)

11304

8 ,

184



Sơ bộ chọn chiều cao đài là 1,8m, mặt đài nằm cách cốt 0,0 một

đoạn 6,4m hay 5,7m kể từ mặt đất tự nhiên Đáy đài nằm dới mặt

đất tự nhiên 7,5m

Cọc ngàm vào lớp 6 một đoạn 5m=>chiều dài cọc là 47,28+5-7,5=44,78(m)

1 Xác định sức chịu tải của cọc, chọn sơ bộ số lợng cọc:

1.1 Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc:

- Sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc đợc xác định theo công thức:

a a b u

Trong đó :

Fb - Diện tích tiết diện của bê tông, Fb = 1,13(m2)

Fa - Diện tích tiết diện của cốt thép dọc, Fa = 184,8(cm2)

Ru - Cờng độ tính toán của bê tông cọc nhồi, với cọc đổ trong dung dịch sét:

) cm / daN ( 60 ) cm / daN ( 89 , 28 5 , 4

130 5

, 4

R

Ru - Cờng độ tính toán của cốt thép, với thép ≤28mm:

) cm / daN ( 67 , 1866 5

, 1

2800 5

, 1

R

Vậy, có:

90

Trang 3

-28,89.1,13.10 1866,67.184,8 671,42(T) 1000

1

1.2 Xác định sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tiêu chuẩn:

1.2.1 Theo công thức của Meyerhof:

s th 2 p 1

Trong đó:

K1 - hệ số lấy bằng 120 cho cọc khoan nhồi

N - chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d dới mũi cọc và 4d trên mũi cọc

62

N 

Ap - diện tích tiết diện mũi cọc, Ap=1,13(m2)

K2 - hệ số lấy bằng 1 cho cọc khoan nhồi

Nth - chỉ số SPT trung bình dọc thân cọc trong phạm vi lớp

đất rời

09 , 31 28

, 39

62 5 31 20 22 12 12 28 , 2

As - diện tích mặt bên cọc trong phạm vi lớp đất rời,

As = 3,14.1,2.39,28 = 148(m2) Vậy:

) T ( 8 , 1300 )

kN ( 13008 148

09 , 31 1 13 , 1 62 120

Sức chịu tải tính toán với hệ số an toàn bằng 2:

) T ( 4 , 650 2

8 , 1300

Qa  

1.2.2 Theo công thức của Nhật Bản:

 N A (0,2N L cL ) d

3

1

Qa   h p  s s  c  Trong đó:

 - hệ số lấy bằng 15 với cọc nhồi

Nh - chỉ số SPT của đất dới mũi cọc

Ns - chỉ số SPT của lớp cát bên thân cọc

Ap - diện tích tiết diện mũi cọc, Ap = 0,502(m2)

Ls - chiều dài đoạn cọc nằm trong đất cát

Lc - chiều dài đoạn cọc nằm trong đất sét

c - lực dính của đất sét bên thân cọc

Vậy:

)

T

(

46

,

667

2 , 1 14 , 3 )

5 , 5 5 , 1 5 62 2 , 0 20 31 2 , 0 12 22 2 , 0 28 , 2 12 2 , 0 ( 13 , 1 62

15

3

1

Qa







1

.1.2.3 Theo phơng pháp thống kê:





m( R F u l )

Qu 1 i 2 i i Trong đó:

91

Trang 4

-m - hệ số điều kiện là-m việc lấy bằng 1.

1 - hệ số điều kiện làm việc của đất dới mũi cọc, lấy bằng 1

2 - hệ số điều kiện làm việc ở mặt bên cọc, lấy bằng 0,6 do

đổ bê tông trong dung dịch sét

Ri - cờng độ chịu tải của đất dới mũi cọc

) LB dA

( 75 , 0

k 2

0 k 1

Với cọc có L/d=44,78/1,2=37,31 và =42°=> A0 163

77

,

0



 , 0,17

) m / T ( 8 ,

1



) m / T ( 803 , 1 78

, 44

5 8 , 1 20 82 , 1 12 78 , 1 5 , 5 8 , 1 28 , 2 78 ,



Vậy: R 0,75.0,17(1,8.1,2.163 0,77.1,803.44,78.260) 2105,78(T/m2)

Không kể đến ma sát bên thân cọc, có:

) m / T ( 53 , 2379 13

, 1 78 , 2105 1 1 F R m

i 1

Sức chịu tải tính toán của cọc với hệ số an toàn bằng 2:

) T ( 76 , 1189 2

53 , 2379

Sức chịu tải tính toán của cọc lấy bằng giá trị nhỏ nhất trong các giá trị tính đợc ở trên hay Qa 650,4(T)

1.3 Chọn sơ bộ số lợng cọc:

1.3.1 Chọn sơ bộ số cọc dới cột đơn:

- Tải trọng tính toán:

Móng cọc dới cột C1:

M = 412,77(Tm)

N = 1553,44(T)

Q = 47,74(T) Móng cọc dới cột C2:

M = 576,35(Tm)

N =1760,9(T)

Q = 48,7(T)

- Tải trọng tiêu chuẩn:

Với hệ số vợt tải trung bình 1,15

Mc = 358,93(Tm)

Nc = 1350,82(T) Móng cọc dới cột C2:

Mc = 501,17(Tm)

Nc = 1531,22(T)

- Xác định số lợng cọc:

34 , 3 4 , 650

44 , 1553

4 , 1

n  (cọc), vậy, chọn 4 cọc bố trí dới cột C1

92

Trang 5

5400

30500

1000 8500

1000 9500

1000 8500

1000

500 9500

10500

30500

500 9500

D

C

B

A

79 , 3 4 , 650

9 , 1760 4 , 1

n  (cọc), vậy, chọn 4 cọc bố trí dới cột C2

Sơ đồ bố trí cọc trong đài nh hình vẽ

Sơ đồ bố trí cọc trong đài

Kiểm tra điều kiện tính toán theo sơ đồ móng cọc đài thấp:

) m ( 946 , 0 h

7 , 0 ) m ( 352 , 1 4 , 5 78 , 1

7 , 46 2

28 45 tg b

H 2

45

tg













Độ chôn sâu đáy đài là 1,8m>0,946m=> thỏa mãn điều kiện tính

toán theo sơ đồ móng cọc đài thấp

1.3.2 Chọn sơ bộ số cọc dới lõi thang máy:

Tổng lực nén ở chân của lõi thang máy vào khoảng 14456(T) Do

móng chịu tải lệch tâm nên chọn số cọc là:

) cọc ( 34 , 33 4 , 650

14456

5 , 1

Chọn n = 36 cọc bố trí dới khu vực lõi thang máy

Vậy, bố trí tất cả 84 cọc khoan nhồi

Từ đây, các tính toán của ta tiến hành với móng dới cọc C2

93

Trang 6

5

6

4

3

2

-2,48

-10,48

-15,98

-27,98

-47,98

-0,700

16860

-8,20 -6,40

8°8'

4063 5400

8°8' Mặt bằng móng

2 Kiểm tra móng cọc theo điều kiện cờng độ:

Cạnh của cọc vuông có diện tích tơng đơng với cọc nhồi là:

) m ( 063 , 1 4

2

,

1

14

,

3

a

2



94

Trang 7

-Sơ đồ xác định kích thớc khối móng quy ớc

Tính kích thớc khối móng quy ớc:

6 5 4

1 3

6 6 5 5 4 4 3 3

1

2

tb

H H H H

H H

H

























' 32 32 78

, 44

5 42 20 35 12 32 5 , 5 18

28

,

2



=> 88'

4





Cạnh đáy khối móng quy ớc: a4,0632.44,78.tg(88')16,86(m)

Trọng lợng tiêu chuẩn của khối móng quy ớc tính theo công thức:

c 5

3

P  



Trong đó:

Pi - Trọng lợng lớp đất thứ i (đã trừ đi phần đất bị cọc chiếm chỗ)

Pc - Trọng lợng cọc

Xét lớp 2:

16,86 1,13.5.2,28.1,78 1130,71(T)

Xét lớp 3:

95

Trang 8

-16,86 1,13.5.5,5.1,8 2758,24(T)

Xét lớp 4:

16,86 1,13.5.12.1,78 5951,1(T)

Xét lớp 5:

16,86 1,13.5.20.1,82 10141,39(T)

Xét lớp 6:

16,86 1,13.5.5.1,8 2507,49(T)

Vậy:PMqu1130,712758,245951,110141,392507,495.126,523121,43(T) Tổng lực nén tiêu chuẩn tại đáy khối móng quy ớc là:

) T ( 65 , 24652 43

, 23121 22

, 1531 P

N

Giá trị Mômen tại đáy khối móng quy ớc:

) Tm ( 17 , 501

Mtc Giá trị ứng suất cực trị tại đáy khối móng quy ớc:

M

tc

M min max,

W

M F

P





 Trong đó:

FM - diện tích đáy móng quy ớc FM=16,86.16,86=284,26(m2)

WM - tính bởi công thức 798,77(m)

6

86 , 16

3

Vậy, có:

) m / T ( 63 , 0 73 , 86 77 , 798

17 , 501 26

, 284

65 ,

min



) m / T ( 36 , 87 63 , 0 73 ,



) m / T ( 1 , 86 63 , 0 73 ,



) m / T ( 73 ,

tb

 Tính toán khả năng chịu tải của đất dới khối móng quy ớc:

) DC Bq

Ab ( m

0

Trong đó:

m - hệ số điều kiện làm việc lấy bằng 1

Với lớp 6 có =42, tra bảng đợc các giá trị A, B, D nh sau: A=2,87; B=12,5; D=12,77

Ctc=0

b=18,16(m)

=1,8(T/m3)

) m

/

T

(

32

,

84

78 , 44

8 , 1 5 82 , 1 20 78 , 1 12 8 , 1 5 , 5 78 , 1 28 , 2 )

78 , 44 2 ( )

L

h

(

q

2

tb d

0













Vậy:

) m / T ( 1 , 1141 )

32 , 84 5 , 12 8 , 1 86 , 16 87 , 2 (

1

96

Trang 9

-P max

900

Dễ thấy rằng điều kiện cờng độ thỏa mãn:

) m / T ( 32 , 1369 R

2 , 1 ) m / T ( 36 ,



) m / T ( 1 , 1141 R

) m / T ( 73 ,



3 Kiểm tra móng cọc theo điều kiện biến dạng:

Tính ứng suất bản thân:

) m / T ( 61 , 80 8 , 1 5 82 , 1 20 78 , 1 12 78 , 1 5 , 5 78

,

1

28

,



Tính ứng suất gây lún tại đáy khối móng quy ớc:

) m / T ( 12 , 6 61 , 80 73 ,

bt tb



) m / T ( 06 , 8 61 , 80 1 , 0 1

, 0 ) m / T

(

12

,

bt

2

lún theo quy phạm, móng cọc coi nh không bị lún

4 Tính toán kiểm tra đài cọc:

Tính toán kiểm tra đài cọc bao gồm tính đài cọc chịu uốn và kiểm tra chọc thủng đài cọc

4.1 Tính đài cọc chịu uốn:

Sơ đồ tính đài là đài ngàm vào cột Giá trị Mômen uốn tính toán tại vị trí ngàm là:

) Tm ( 27 , 1030 9

, 0 37 , 572 2

Sơ đồ tính đài chịu uốn

Chọn a=17(cm)=> chiều cao làm việc: h0=180-157=163(cm) Diện tích cốt thép cần bố trí là:

) cm ( 82 , 250 163 9 , 0 2800

103027000 h

R

M

0

a



Fa=254,52(cm2), bố trí đều theo 2 phơng

97

Trang 10

- 3 0a150 1

2

5400

Sơ đồ bố trí thép đài

4.2 Kiểm tra chọc thủng đài cọc:

4.2.1 Kiểm tra chọc thủng do cột:

Sơ đồ tính toán chọc thủng nh hình vẽ

369 3691200

Sơ đồ kiểm tra chọc thủng đài

Điều kiện cờng độ:

P    Trong đó:

C1 = C2 = 0,369(m)

98

Trang 11

-2 42 , 4 369 , 0

63 , 1 C

h0





354 , 3 2 1 5 , 1 C

h 1 5

,

2 0 2













Vế trái: P 1760,9(T)

Vế phải: 2.3,354(1,2+0,369).1,63.134 = 2298,84(T)

Vậy, vế phải > vế trái => điều kiện cờng độ đợc thỏa mãn

4.2.2 Kiểm tra chọc thủng do cọc ở góc:

tb 0

kh b R 75 , 0

P  Trong đó:

C1 = C2 = 0,369(m)

b1 = b2 = 1,731(m)

Vế trái: PPmax572,37(T)

Vế phải: 0,75.3,354.134.1,63.[2(0,369+1,731)+2.1,063] = 3475,73(T)

4.3 Kiểm tra điều kiện phá hoại trên tiết diện nghiêng:

k

0R bh

Q  Trong đó:

565 , 1 2 1 7 , 0 C

h 1 7 ,

2









b = 5,4(m)

Vế trái: Q 1760,9(T)

Vế phải: 1,565.5,4.1,63.134 = 1845,87(T)

5 Cấu tạo giằng móng và đài cọc:

5.1 Giằng móng:

Kích thớc giằng móng chọn b.h = 400.800(mm) Hàm lợng cốt thép 0,4% Diện tích cốt thép cần là:

Fa = 40.80.0,004 = 12,8(cm2) Chọn cốt thép dọc 618, Fa = 15,27(cm2), cốt thép đai 6a250 Bố trí nh hình vẽ (trang sau)

5.2 Đài cọc:

Ngoài lớp thép ở đáy đài theo tính toán, ta bố trí thêm các lớp thép cấu tạo 12a600 ở vị trí 1/3 và 2/3 chiều cao đài

Lớp thép sát mặt đài bố trí nh lớp đáy đài, duy có phần giao với giằng móng thì không bố trí thép đài

Ngoài ra, còn bố trí các cốt cấu tạo theo phơng đứng 12a600

99

Trang 12

12a600

3

12a600

5

12a600

4

0a150

Cốt thép đài cọc dới chân cột đơn đợc thể hiện trên hình vẽ (trang sau)

400

3  18 1

1

2  12 2

 6a250 3

 6a250 4

Bố trí cốt thép giằng móng

Bố trí cốt thép đài móng

III Thiết kế tờng vây:

1 Lựa chọn phơng pháp thiết kế:

Phơng pháp Sachipana (Nhật Bản) thiết kế tờng vây:

Nội dung phơng pháp:

Dùng 2 phơng trình cân bằng tĩnh:

Do Y 0, nên:

100

Trang 13

-x

N i

N 1

N k

q

wx+v A

áp lực n ớ c đất

áp lực đất chủ động

2 m m

1 k

m k 0

2

k

0

2

1 x N x

h h

2

1

N          (1)

Thay (1) vào công thức M A 0, đợc (2):

0 ) h 2

1 h ( h 2

1 N h

h

N

x h ) h

( x ) h

(

2

1

x

3

1

k 0 kk

2 k 0

1 k

kk

1

k

1 i ik

m kk k

0

2 m kk k

0

3

m





































Sơ đồ tính toán gần đúng theo phơng pháp Sachipana

Trình tự tính toán tờng trong quá trình thi công nh sau: đào đất

đến độ sâu -7,65m (kể từ mặt đất-cốt đáy bê tông lót đài), kết thúc đào đất và đặt hàng cọc chống thứ nhất Lấy k=1 để tính, ban đầu N1 lấy bằng 0 Từ (2) tính ra xm, sau đó thay vào công thức (1) tìm ra N1

Trong tính toán thực tế, sử dụng phơng pháp gần đúng với các giả

định nh phơng pháp Sachipana, nhng áp lực đất, nớc phía sau tờng thì lại khác, áp lực nớc bên dới mặt đào xem là giảm tới 0 Lực chống của đất ở bên bị động xem là đạt tới áp lực đất bị động, để phân biệt với phơng pháp Sachipana đã giảm đi phần áp lực tĩnh, lấy (wx+v) thay cho (x)

Căn cứ vào điều kiện cân bằng tĩnh, đa ra công thức tính Nk và

xm:

0 x ) x h

( 2

1 x h h

2

1 wx 2

1 vx N

N

k 0

2 m m

k

1

k























với  

2 m m

k 0

1 k

m

2 k 0 m

k

0

2

1 x h 2

1 N wx

2

1 h 2

1 x

h

101

Trang 14

-0 3

x )

x h

( 2

l 2

x

h

) x 3

h ( h 2

1 wx 6

1 vx 2

1 ) x h ( N ) x h ( N

M

2 m m k

0 m

k

0

m k 0 2 k 0

3 m

2 m m

kk k

1

k

A

























Thay công thức (3) vào và rút gọn ta đợc (4):

m kk k 0 k

0

2 m k 0 kk

kk k

0

3

2

1 v h x

h 3

1 xh 2

1 wh 2

1 v 2

1 h 2

1 x

)

w

(

3

1





























0 3

h h h 2

1 N h h

kk

2 k

1 k

13 i kk

1

k

1 i ik













Trong các công thức trên:

 - áp lực tĩnh chủ động tác dụng lên trên mỗi mét dài tờng (theo chiều cao tờng)

 - áp lực tĩnh của đất tác dụng lên trên mỗi mét dài theo chiều cao tờng

 - áp lực tĩnh của đất tác dụng lên trên mỗi mét dài theo chiều cao tờng

wx + v – trị số áp lực đất bị động

xm – chiều sâu tờng trong đất tối thiểu trong từng giai đoạn

đào đất

Do trong địa chất công trình không có nớc ngầm, nên =0

Tính áp lực đất theo lý thuyết Rankine, lấy dải 1m theo chiều dài thân tờng để tính

2 Tính toán lực dọc thanh chống, Mômen thân tờng:

Trong quá trình thi công và sử dụng, giả thiết áp lực lớn nhất phân

bố trên mặt đất là q=1T/m2

2.1 Tính áp lực đất chủ động theo lý thuyết Rankine:

- ở độ sâu z=-1,78(m):

) m / T ( 22 , 1 2

10 45 tg 1 2 2

10 45 tg ) 78 , 1 75

,

1

(

2 45 ctg 2 2 45 tg ) h q

(

p

2 2

2 78

,

1

cd































- ở độ sâu z=-2,2(m):

) m / T ( 49 , 1 2

28 45 tg 0 2 2

28 45 tg 42 , 0 78 ,

1

22

,

1

2 45 ctg 2 2 45 htg p

p

2 2

2 78

,

1

cd

8

,

3

2

cd































- ở độ sâu z=-7,65(m):

102

Định dạng
Số trang	18
Dung lượng	379,5 KB