LUẬN VĂN NGÀNH XÂY DỰNG - CHUYÊN ĐỀ MÓNG CỌC ÉP ppsx

PHƯƠNG ÁN I : MÓNG CỌC ÉP BTCTI/ KHÁI QUÁT VỀ CỌC ÉP : Cọc ép bê tông cốt thép được thiết kế chủ yếu cho các công trình dân dụng và công nghiệp.. Đối với việc xây dựng nhà cao tầng ở Thà

PHƯƠNG ÁN I : MÓNG CỌC ÉP BTCT

I/ KHÁI QUÁT VỀ CỌC ÉP :

Cọc ép bê tông cốt thép được thiết kế chủ yếu cho các công trình dân dụng và công nghiệp Đối với việc xây dựng nhà cao tầng ở Thành phố Hồ Chí Minh trong điều kiện xây chen, khả năng áp dụng cọc ép tương đối phổ biến Cọc ép có các ưu khuyết điểm sau:

+ Ưu điểm:

- Có khả năng chịu tải lớn, sức chịu tải của cọc ép với đường kính lớn và chiều sâu lớn có thể chịu tải hàng vài trăm tấn

- Không gây ảnh hưởng chấn động đối với các công trình xung quanh, thích hợp với việc xây chen ở các đô thị lớn, khắc phục các nhược điểm của cọc đóng khi thi công trong điều kiện này

- Giá thành rẻ so với phương án móng cọc khác

- Công nghệ thi công cọc không đòi hỏi kỹ thuật cao

+ Khuyết điểm:

- Cọc ép sử dụng lực ép tỉnh để ép cọc xuống đất ,do đó chỉ thi công được trong những loại đất như sét mềm,sét pha cát Đối với những loại đất như sét cứng, cát có chiều dày lớn thì không thể thi công được

II/ CHỌN VẬT LIỆU LÀM CỌC:

- Bê tông cọc và bêtông đài chọn Mác 250 ( Rn = 110 kg/cm2)

- Thép đài và cọc chọn loại AII  Ra= 2800 kg/cm2

- Chọn chiều sâu chôn móng hm = 2,0m  Như vậy móng sẽ đặt trực tiếp lên lớp đất thứ 1(sét pha trạng thái vừa)

III/ TÍNH TOÁN CÁC MÓNG:

MÓNG M2

1/ Tải Trọng :

2/ Chọn Vật Liệu Và Kích Thước CoÏc :

Chọn cọc có đường kính 25cm Mũi cọc cắm vào lớp đất thứ 4 (Cát trung trạng thái chặt vừa) là 1 m Chiều dài cọc chọn 18 m, ngàm cọc vào đài 10cm

Diện tích tiết diện ngang cọc:

Fb = 2525= 625 cm2=0,0625 m2

3/ Xác Định Sức Chịu Tải Của Cọc :

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

Pvl = km(Rn Fb + maFa Ra )

Pvl = 1,0(110625 + 28001,544 ) = 85998 Kg = 86 (T)

3.2/ Theo điều kiện đất nền :

Theo TCXD 205 – 1998

Qu = q p A p + q s A s

- q p (T/m2) : Cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc lấy theo yêu cầu (TCXD 205-1998)

- A p (m 2 ) : Diện tích mũi A p = F = 0,0625 m2

- u (m) : Chu vi tiết diện cọc u= 0,254= 1,0 m

 Sức chịu tải tính toán của đất dưới mũi cọc:

q p = ’ vp N q

- ’ vp ứng suất hữu hiệu tại độ sâu mũi cọc ’ vp = I hI

- I (T/m3) : Trọng lượng thể tích đất ở trên mũi cọc

- hI (m) : Chiều dày các lớp đất trên mũi cọc

’ vp = 1,88.1+(1,88-1)3+(1,78-1)10+(1,80-1)5+(1,91-1)1,0 = 16,4 (T/m2)

-20,0 m -14,0 m

-4,0 m

0,00 m

-1,0 m -2,0 m

1

2

3

4

-19,0 m

 C = 1,5 T/m2 ;

m3.

 C = 0 T/m2 ;

m3.

 C =0 T/m2 ;

m3.

 C = 3 T/m2 ;

m3.

Nq : Hệ số phụ thuột ’ = 0,751 + 100 Với 1 = 330  ’= 350 Tra bảng ta được Nq = 80

 qp = 80.16,4 = 1312 T/m2

Qp = qp Ap = 1312.0,0625 = 82 T

 Sức chịu tải tính toán của đất mặt bên cọc:

q s = fsi.lI Với fs = Ca + v.ks.tga

Trong đó :

a : Góc ma sát giữa đất và cọc ; a =  đất

Ca : Lực dính giữa đất và cọc , Ca = C đất v : Ứng suất theo phương thẳng đứng tại độ sâu giữa lớp đất

ks : Hệ số áp lực ngang trong đất ở trạng thái nghỉ ;lấy theo hình B.2

li : Chiều dày lớp đất thứ i

Ta có :

 fs1 = 2 + 3,0 0,88 ks.tg120 = 2 + 3,0.0,88.0,167 = 2 + 0,44 = 2,44 T/m2

 fs2 = 1,0 + ( 0,88.4 + 5.0,78 ) ks tg60 = 1,0 + 0,7 =1,7 T/m2

 fs3 = (0,88.4 +0,78.10 +0,80.2,5) ks tg260 = 3,65 T/m2

 fs4 = (0,88.4 + 0,78.10 + 0,80.5 + 0,91.0,5) ks tg330 = 4,7 T/m2

 qs = (2,44.2,0 + 1,7.10 + 3,65.5,0 + 4,7.1,0) = 45 T/m

 Qs = qs u =45.4.0,25 = 45 T

Sức chịu tải cực hạn của cọc:

Qu =Qp+Qs =82+45=127 T

Sức chịu tải tính toán của cọc:

P đn = Q a = Qu / (2,5 – 3 ) = 127/2,5 = 51 T

4/ Xác định số lượng cọc :

- Số lượng cọc sơ bộ :

n 

P



 =1,2  19251 = 4,5 (cọc)

 : Hệ số kể đến mô men lệch tâm

- Ta chọn số lượng cọc trong đài là 5 cọc Khoảng cách giữa các cọc là 3D

= 0,75 m

 Kích thước đài cọc là ab :

a= b = 0,75.1,41 + 0,25.2 = 1,56 m

 Chọn kích thướt đài cọc là 1,5m.1,5 m

- Chiều cao đài cọc sơ bộ : hđ  0,1+1,2520,35= 0,55 m  Chọn hđ = 0,6 m

5/ Kiểm tra lực tác dụng lên cọc :

- Mômen xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện tại đế đài :

Mtt = M + Q hm = 11 +3,50,6 = 13,1 Tm.

- Trọng lượng tính toán của đài và đất phủ trên đài :

Q = n Fđ tb hm = 1,11,51,52,22,0 = 10,9  11(T)

2 2

max min

max,

5 , 0 4

5 , 0 1 , 13 5

11 192





















i

tt

c

tt

x

x M n

Q P P

 Pmax = 42,15 T  42 T

Pmin = 39,05 T  39 T

* Kiểm tra:

Pmax + Pc = 42,0 + 3 = 45,0 T < [Pđn] = 51 T.

Pmin = 39,0 > 0  cọc không bị nhổ.

Pmax = 42,0 T < 57

5 , 1

86 5 ,

Pvl

T

Vì tải trọng tác dụng lên cọc nhỏ hơn sức chịu tải tính toán của cọc cho nên thiết kế cọc như trên là hợp lý Ta không cần kiểm tra điều kiện chống nhổ do Pmin >0

6/ Kiểm tra lực tác dụng lên nền đất :

6.1/ Xác định kích thước móng khối qui ước:

- Xét các lớp đất mà cọc xuyên qua:

Góc ma sát trong II (độ) 14o 8o 28o 35o

 Góc ma sát trong trung bình:

5 * 250* 250

2

1

1

2

1

1

1,0 m 1,50 m 450* 350

tb =  





0 , 18

247

i

i i

h

h



16,00

 = tb /4 = 16/4 = 4,0o

- Diện tích khối móng quy ước xác định như sau:

am = a1+ 2.l.tg

bm = b1+ 2.l.tg

Trong đó:

a1, b1 là khoảng cách giữa 2 mép ngoài của 2 cọc biên theo phương a,b

l: chiều dài cọc

am = 1,25 + 218tg(4,0) = 3,8 m

bm = 1,25 + 218tg(4,0) = 3,8 m  Fm = 3,83,8 = 14,44 m2

- Chiều cao móng khối quy ước: Hm = 18,0 + 2,0= 20,0 m

6.2/ Tính Trọng lượng của móng khối qui ước:

- Trọng lượng khối móng quy ước từ đế đài trở lên:

Q1 = Fm tb hm = 14,442,22,0 = 63,54 T

- Trọng lượng móng khối quy ước từ đáy đài trở xuống:

Q2 = ihi Fm = 1,92.2,0.3,8.3,8 + 1,82.10.3,8.3,8 + 1,84.5.3,8.3,8 + 1,95.1,0.3,8.3,8 = 479,3 (T)

-Tổng trọng lượng khối móng quy ước :

Qm = Q1 + Q2 = 63,54 + 479,3  543 T

Trọng lượng thể tích trung bình các lớp đất từ mũi cọc trở lên :

tb = F HQm

m m =14,4454320,0= 1,88 T/m3 6.3/ Áp lực tiêu chuẩn ở đáy móng khối quy ước:

tc

tc m

k

m m

 = ( Abm II +BHm tb +DC II )

- A, B, D : các hệ số tra bảng phụ thuộc  của đất nền dưới mũi cọc

- tb : trọng lượng riêng trung bình của các lớp đất trong móng khối quy ước

-  II : trọng lượng riêng của lớp đất mũi cọc tựa lên

- Lấy ktc = 1 ; m1 m2 = 1,0 ;

Lớp đất dưới mũi cọc có C= 0 ; tc = 30o  A =1,15; B = 5,59; D = 7,95

Vậy : Rmtc = 1,0(1,15 3,80,95 + 5,5920,00,88 + 0)

Rmtc = 102,5 T/m2  103 T/m2. 6.4/ Ứng suất tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước :

- Mômen ứng với trọng tâm móng khối quy ước là:

M tc M tc Q tcH m = 14 + 3,518 = 77 T.m

- Lực dọc tiêu chuẩn truyền xuống trọng tâm móng khối quy ước là:

Ptc = Ptc + Qm = 167 + 543 = 710 T -Độ lệch tâm :

e = 71077





tc

tc P

M

= 0,1(m)

 Ưùng suất tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước

) 8 , 3

1 , 0 6 1 ( 44 , 14

710 )

6 1 (

min

max,













m m

tc

a

e F

P



max = 57 T/m2

tb =(max +min )/2 = 49 T/m2 6.5/ Kiểm tra khả năng chịu tải của lớp đất đáy móng :

max = 57 T/m2 < 1,2Rtc = 1,2103 =124 T/m2

min = 41 T/m2 > 0

tb = 49 T/m2 < R=103 T/m2

Vậy đất nền bên dưới đảm bảo đủ khả năng tiếp nhận tải do cọc truyền xuống

7/ Kiểm tra độ lún của móng cọc :

- Ta sẽ dùng phương pháp cộng lún từng lớp

- Ứng suất bản thân của đất ở đáy khối móng quy ước:bt = hii = 18,0 T/m2

- Áp lực gây lún :

p = tb - bt = 49  18,0 = 31 T/m2 7.1/ Phân bố ứng suất trong nền đất:

- Ứng suất do đất nền: zđ = hii - Ứng suất do tải trọng: z = kopgl với











m

m

m b

a , b

Z 2

được tra bảng

- Chia đất dưới đáy móng khối quy ước thành nhiều lớp có chiều dày

hi = 0,4bm = 0,4 3,8 = 1,52 m)

Lớp Điểm Z (m) am/bm 2z/bm Ko z =kop (T/m2) đz (T/m 2)

4

 Nhận xét: tại độ sâu 8,4 m (kể từ đỉnh cọc) , ta có:

z = 2,38 < 0,2 zđ= 0,2  25,7 = 5,14 (T/m2 )

 Ta có thể dừng tại điểm 7

Khả năng chịu lực của lớp đất dưới mũi cọc:

 = 2,38 + 25,7 = 28,1 T/m2 < R

 Vậy đảm bảo sức chịu tải của đất dưới mũi cọc

7.2/ Tính lún theo phương pháp cộng lún từng lớp

- Độ lún tại tâm móng được tính theo công thức :

S = S i =0,8

oi i

gl zi

E

h

[ gl

zi

 là ứng suất gây lún ở chính giữa lớp phân tố thứ i]

S = 28 20 11 6 , 5 4 , 1 2 , 8 1 , 52

2600

8

,

0











 Móng M2 đảm bảo về độ lún

8/ Cấu tạo và tính toán đài cọc:

- Theo kết quả tính toán ở trên ta có :

Pmax = 42 T Pmin = 39 T

- Vì cọc nằm trong phạm vi đáy tháp chọc thủng nên không cần kiểm tra chọc thủng đài cọc hđ = 0,60 m  ho =hđ - 0,1 - 0,05 = 0,45 (m)

- Đài cọc vuông, cần tính thép 2 phương

2

tb 5

7 6 4 3 1

gl

- Khi tính toán momen ta xem như đài cọc là thanh ngàm tại mép cột và lực tác dụng chính là phản lực đầu cọc M = riPi

Trong đó ri là khoảng cách từ trục cọc thứ i (có phản lực là Pi) đến mép cột  MI-I = riPi =2(1,0/2 – 0,45/2)42 = 23,1 (Tm)

MII-II = ri  Pi =(39 + 42 )(1,0/2 – 0,35/2) = 26,3 (Tm)

* Tính toán diện tích thép:

Ta có diện tích cốt thép cho mỗi phương:

4 , 20 45 2800 9

, 0

2310000 9

, 0









o a

a R h

M

F (cm2)

Chọn 13 14 (Fa=20,02 cm2 ) Khoảng cách các thanh thép là 11 cm

Chọn 15 14 (Fa = 23,1 (cm2), khoảng cách giữa các thanh thép là 10 cm

9/Kiểm tra cọc khi vận chuyển và dựng lắp :

9.1/Kiểm tra cọc khi vận chuyển :

Xem cọc như dầm đơn giản chịu tải phân bố đều:

q=n.c.Fc = 1,1.2,5.0,25.0,25=0,2 T/m

Trong đó :

n : Hệ số vượt tải

c : Khối lượng riêng cọc

Fc : Diện tích tiết diện cọc

Mô men quán tính lớn nhất khi cẩu cọc :

L

6m

0,586L

3,52m 1,24m

M2=154kgm 0,6T

0,207L

q=0,2T/m

1,24m

M1=160kgm

0,6T 0,207L

M1 = 0,6.3,25/2 - 0,2.3.3/2 =0,16 (Tm)=160 (kgm).

M2 = 0,2.1,242/2 = 154 (kgm)

9.2/Kiểm tra cọc khi dựng cọc :

M3=0,22 Tm=220 (kgm)

M4 = 0,2.1,242/2 = 154 (kgm)

Chọn M=max (M1;M2;M3;M4) = 220 (kgm) để kiểm tra

 Kết quả tính toán so với ban đầu thoả mản

MÓNG M1

1/ Tải Trọng :

2/ Chọn vật liệu và kích thướt cọc :

Để tiện cho quá trình thi công ,ta chọn kích thướt và chiều dài cọc như móng M2.

6 m

6,0 m 4,76 m

0,44T

1,24 m

1,24 m

M4=154kgm

0,76T

q=0,2T/m

Tiết diện cọc là 25 25 cm Chiều dài cọc là 18 m , mũi cọc sẽ cắm xuống lớp đất cát trung 1m

 Sức chịu tải của cọc theo vật liệu là : Pvl = km(Rn Fb + maFa Ra ) =

1,0(110625 + 28001,544 ) = 85998 Kg  86 (T)

 Sức chịu tải của cọc theo đất nền là : P đn = Q a = Qu / (2,5 – 3 ) = 127/2,5 = 51 T

3/ Xác định số lượng cọc :

- Số lượng cọc sơ bộ :

P

 =1,2 

51

165 = 3,8 (cọc)

 Ta chọn số lượng cọc trong đài là 4 cọc Khoảng cách giữa các cọc là 3,5D

= 0,85 m

 Kích thước đài cọc là ab :

a = 0,85 + 0,25.2 = 1,35 m;

b = 0,85 + 0,25.2 = 1,35 m

- Chiều cao đài cọc sơ bộ : hđ  0,1+

2

35 , 0 1 ,

1 

= 0,475 m  Chọn hđ = 0,5 m

4/ Kiểm tra lực tác dụng lên cọc :

- Mômen xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện tại đế đài :

5/ Kiểm tra lực tác dụng lên cọc :

- Mômen xác định tương ứng với trọng tâm diện tích tiết diện tại đế đài :

1,35m 0,85m

4* 250* 250

350* 450

2

1

2 1

1 1

-2,0m

Mtt = M + Q hm = 11,6 +4,00, 5 = 13,6 Tm.

- Trọng lượng tính toán của đài và đất phủ trên đài :

Q = n Fđ tb hm = 1,11,251,252,02,0 = 6,7 (T)

2 2

max min

max,

425 , 0 4

425 , 0 6 , 13 4

7 , 6 165





















i

tt

c

tt

x

x M n

Q P P

 Pmax = 50 T

Pmin = 34 T

* Kiểm tra:

Pmax + Pc = 50 + 3 = 53 T  [Pđn] = 51 T.

Pmin = 34 > 0  cọc không bị nhổ.

Pmax = 50 T < 66

5 , 1

96 5 ,

Pvl

T

Vì tải trọng tác dụng lên cọc nhỏ hơn sức chịu tải tính toán của cọc cho nên thiết kế cọc như trên là hợp lý Ta không cần kiểm tra điều kiện chống nhổ do Pmin >0

6/ Kiểm tra lực tác dụng lên nền đất :

6.1/ Xác định kích thước móng khối qui ước:

- Xét các lớp đất mà cọc xuyên qua:

Góc ma sát trong II (độ) 14o 8o 28o 35o

 Góc ma sát trong trung bình:





0 , 18

292

i

i i

h

h



16o

 = tb /4 = 16/4 = 4,0o

- Diện tích khối móng quy ước xác định như sau:

am = a1+ 2.l.tg

bm = b1+ 2.l.tg

Trong đó:

a1, b1 là khoảng cách giữa 2 mép ngoài của 2 cọc biên theo phương a,b

l: chiều dài cọc

am = 1,1 + 218tg(4,0) = 3,6 m

bm = 1,1 + 218tg(4,0) = 3,6 m  Fm = 3,63,6 = 12,96 m2

6.2/ Tính Trọng lượng của móng khối qui ước:

- Trọng lượng khối móng quy ước từ đế đài trở lên:

Q1 = Fm tb hm = 12,962,02,0 = 51,84 T

- Trọng lượng móng khối quy ước từ đáy đài trở xuống:

Q2 = ihi Fm = 1,92.2,0.3,5.3,5 + 1,82.10.3,5.3,5 + 1,84.5.3,5.3,5 + 1,95.1,0.3,5.3,5 = 406,6 (T)

-Tổng trọng lượng khối móng quy ước :

Qm = Q1 + Q2 = 51,84 + 406,6= 458,7T

Trọng lượng thể tích trung bình các lớp đất từ mũi cọc trở lên :

tb = F HQm

m m =12,96458,720,0= 1,80 T/m3 6.3/ Áp lực tiêu chuẩn ở đáy móng khối quy ước:

tc

tc m

k

m m

 = ( Abm II +BHm tb +DC II )

- A, B, D : các hệ số tra bảng phụ thuộc  của đất nền dưới mũi cọc

- tb : trọng lượng riêng trung bình của các lớp đất trong móng khối quy ước

-  II : trọng lượng riêng của lớp đất mũi cọc tựa lên

- Lấy ktc = 1 ; m1 m2 = 1,0 ;

Lớp đất dưới mũi cọc có C= 0 ; tc = 30o  A =1,15; B = 5,59; D = 7,95

Vậy : Rmtc = 1,0(1,15 3,50,95 + 5,5920,00,80 + 0)

Rm = 92 T/m2 6.4/ Ứng suất tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước :

- Mômen ứng với trọng tâm móng khối quy ước là:

M tc M tc Q tcH m = 14 + 3,518 = 77 T.m

- Lực dọc tiêu chuẩn truyền xuống trọng tâm móng khối quy ước là:

Ptc = Ptc + Qm = 143 + 458,7 = 602 T -Độ lệch tâm :

e = 60277





tc

tc P

M

= 0,13(m)

 Ưùng suất tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước

) 6 , 3

13 , 0 6 1 ( 9 , 12

602 )

6 1 (

min

max,













m m

tc

a

e F

P



max = 60 T/m2

tb =(max +min )/2 = 49 T/m2 6.5/ Kiểm tra khả năng chịu tải của lớp đất đáy móng :

max = 60 T/m2 < 1,2Rtc = 1,292 =110 T/m2

min = 38 T/m2 > 0

tb = 49 T/m2 < R=92 T/m2

Vậy đất nền bên dưới đảm bảo đủ khả năng tiếp nhận tải do cọc truyền xuống

7/ Kiểm tra độ lún của móng cọc :

- Ta sẽ dùng phương pháp cộng lún từng lớp.

- Ứng suất bản thân của đất ở đáy khối móng quy ước:bt = hii = 18,0 T/m2

- Áp lực gây lún :

p = tb - bt = 49  18,0 = 31 T/m2 7.1/ Phân bố ứng suất trong nền đất:

- Ứng suất do đất nền: zđ = hii ; Ứng suất do tải trọng: z = kopgl với











m

m

m b

a , b

Z 2

được tra bảng

- Chia đất dưới đáy móng khối quy ước thành nhiều lớp có chiều dày

hi < 0,4bm = 0,4 3,6 = 1,44 m  chọn hi = 1,4 m)

Lớp Điểm Z (m) am/bm 2z/bm Ko z =kop (T/m2) đz (T/m 2)

4

 Nhận xét: tại độ sâu 8,4 m (kể từ đỉnh cọc) , ta có:

z = 2,4 < 0,2 zđ= 0,2  25,7 = 5,14 (T/m2 )

7 6 4 3

1 2

 Ta có thể dừng tại điểm 7.

Khả năng chịu lực của lớp đất dưới mũi cọc:

 = 2,4+ 25,7 = 28,1 T/m2 < R

 Vậy đảm bảo sức chịu tải của đất dưới mũi cọc

7.2/ Tính lún theo phương pháp cộng lún từng lớp

- Độ lún tại tâm móng được tính theo công thức:

S = S i =0,8

oi i

gl zi

E

h

[ gl

zi

 là ứng suất gây lún ở chính giữa lớp phân tố thứ i]

S = 28 19 , 4 11 6 , 5 4 , 2 3 , 0 1 , 4

2600

8

,

0











 Móng M1 đảm bảo về độ lún

8/ Cấu tạo và tính toán đài cọc:

- Theo kết quả tính toán ở trên ta có :

Pmax = 50 T Pmin = 34 T

- Vì cọc nằm trong phạm vi đáy tháp chọc thủng nên không cần kiểm tra chọc thủng đài cọc hđ = 0,5 m  ho =hđ - 0,1 - 0,05 = 0,35 (m)

- Khi tính toán momen ta xem như đài cọc là thanh ngàm tại mép cột và lực tác dụng chính là phản lực đầu cọc M = riPi

Trong đó ri là khoảng cách từ trục cọc thứ i (có phản lực là Pi) đến mép cột  MI-I = riPi =2(0,75/2 – 0,45/2)250 = 16,8 (Tm)

MII-II = ri  Pi = 2.42.(0,75/2 – 0,35/2)=17,24 (Tm)

* Tính toán diện tích thép:

Ta có diện tích cốt thép cho mỗi phương:

0 , 19 35 2800 9

, 0

1680000 9

,

0









o a

a R h

M

F (cm2)

Chọn 12 14 (Fa=18,48 cm2 ) Khoảng cách các thanh thép là 10 cm

55 , 19 35 2800 9

, 0

1724000 9

,



o a

à

h

R

M

Chọn 13 14 (Fa =20,0 (cm2), khoảng cách giưa các thanh thép là 9 cm

MÓNG M3

1/ Tải Trọng :