tính móng cọc ép BTCT - móng D3, D4

tính móng cọc ép BTCT - móng D3, D4

Chương 7: TÍNH MÓNG CỌC ÉP BTCT-MĨNG D3, D4

  

Để công trình tồn tại và sử dụng một cách bình thường thì không những cáckết cấu bên trên phải đủ độ bền, ổn định mà bản thân nền và móng công trình phảiổn định, có độ bền cần thiết và biến dạng nằm trong phạm vi giới hạn cho phép

Nền là chiều dày các lớp đất đá trực tiếp chịu tải trọng của công trình domóng truyền xuống

Móng là phần dưới đất của công trình làm nhiệm vụ truyền tải trọng củacông trình xuống nền

Thiết kế nền móng là một công việc phức tạp vì nó liên quan đến đặcđiểm của công trình thiết kế, nền móng công trình lân cận, điều kiện địa chất côngtrình, địa chất thuỷ văn của khu đất xây dựng

Trong thực tiễn, phần nhiều các công trình bị sự cố là do sai sót trong côngtác nền và móng gây ra

Nhiệm vụ của người thiết kế là phải lựa chọn được phương án nền móngđảm bảo các yêu cầu kỹ thuật, khả thi, kinh tế nhất

Căn cứ vào nội lực truyền xuống móng có được khi giải khung ta phânnhóm móng trên mặt bằng dựa trên cơ sở sau:khi tải trọng chênh lệch nhau khôngquá 10% thì xếp cùng một loại móng

Như vậy công trình trong Đồ án tốt nghiệp này sẽ có 7 loại móng Vì thờigian có hạn và do tính chất yêu cầu của Đồ án nên ta chỉ tính toán cho 2 móng tiêubiểu là M1, M4,

BẢNG SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT CƠNG TRÌNH

Dựa vào kết quả nội lực giải khung ta chọn ra tổ hợp nội lực nguy hiểmnhất để tính móng

Tải trọng truyền xuống móng:

Ntt = -668.550 (T)

Mtt = 44.600 (Tm)

Qtt = 13.169 (T)Lấy hệ số an toàn n=1.15

Ntc= 581.35 (T)

Mtc = 38.78 (Tm)

Qtc =11.45 ( T)

7.1.Chọn chiều sâu đặt đài cọc:

Chiều sâu đài cọc được chọn theo điều kiện cân bằng lực ngang với áp lực

bị động phía sau đài cọc:



2dn

 0.857(T/m3)

Q tt : lực ngang

b : bề rộng đài cọc

Tuy nhiên trong quá trình làm việc thành phần ma sát dưới đáy móng tiếpthu một phần lực ngang (khoảng 30%) nên chiều sâu đặt móng cần thiết là:

h  0.7hmin

Sơ bộchọn b = 3m

 hmin  tg(45 - 152.85)

3 857 0

169 13 2

7.2.Chọn kích thước cọc,vật liệu làm cọc:

Chọn cọc vuông kích thước 300x300 mm

Cọc được chế ngay tại công trường nên để cho việc sử dụng thép một cáchkinh tế ta chọn chiều dài mỗi đoạn cọc là 8m

Dự định thiết kế cọc gồm 3 đoạn  L = 3x8 = 24 m

Chọn đoạn neo vào đài 0.2m

Đoạn thép đầu cọc neo vào đài 30 = 30x0.02 = 0.6m (dự định dùng thép

- Khi cẩu cọc :

Ta tìm vị trí đặt móc cẩu cách chân cọc một khoảng a sao cho Mnhịp=Mgối Sau khi giải bài toán dầm đơn giản và cân bằng moment ta được a= 0.207L (Với L là chiều dài cọc)

Trọng lượng bản thân cọc :

q = nbh

=1.50.30.32500 = 337.5 (Kg/m)

Với : n=1.5 hệ số vượt tải kể đến khi vận chuyển cọc gặp đường xấu làm chấn động mạnh cọc và các sự cố khác ở công trường khi thi công cọc

=2500 KG/m3 – dung trọng của bêtông

Giá trị moment tại gối :

Trọng lượng bản thân cọc :

q = nbh

=1.10.30.32500 = 247.5(KG/m)

Với : n=1.1 hệ số vượt tải kể đến khi dựng cọc (ít bị chấn động mạnh)

Khi dựng cọc ta có cọc một đầu tựa vào đất một đầu tựa vào dây cẩu.Ta chọnluôn móc khi cẩu cọc làm móc dựng cọc

Ta có sơ đồ tính như sau :

L 0.207L

0

M Fa

 =1.52 (cm2) < 216=4.02 (cm2)

Vậy chọn 4 16 (Fa =8.04cm2 ) để bố trí cho cọc (bố trí đối xứng để tránh trườnghợp lật cọc trong quá trình thi công và vận chuyển cọc

- Tính móc cẩu :

Trọng lượng cọc : P = 1.5*(337.58) = 4050 KG

Chọn móc cẩu 20, thép CII, ta có Fa=3.142 (cm2)

Lực kéo tối đa mà cốt thép chịu được : F = RaFa=28003.142=8800 (KG)

Ta có F=8.8 T > P=4.05 T , nên ta chọn 2 móc cẩu để bố trí

- Tính chiều dài đoạn neo của móc cẩu :

Lực kéo mà 1 thanh thép phải chịu là : T=4.05/2=2.025(T)

2 10

7.4.Tính sức chịu tải của cọc:

7.4.1.Theo vật liệu làm cọc:

 Qu = 0.86(1300x0.09 + 28000x8.04x10-4) = 120(T)

7.4.2.Theo đất nền:

7.4.2.1.Theo chỉ tiêu cơ lý:

Sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc đơn:

Qtc = m(mRqPAP + umffsili)

m: hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất lấy bằng 1

mR , mf : hệ số điều kiện làm việc của đất ở mũi và mặt bên cọc có kể đếnảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến sức chống tính toán của đất,xác định theobảng trang 20 (giáo trình NỀN MÓNG))

1 1

li:chiều dày của lớp thứ i (m)

CHIỀU DÀY(m) ĐSTB(m) (T/fsi m2)

u:chu vi cọc (m)

u=0.3*4=1.2 (m)

Sức chịu tải cho phép :

Qa =

tc

tc

K Q

Ktc :hệ số an toàn được lấy như sau:

Móng có trên 21 cọc Ktc = 1.4Móng có từ 11 20 cọc Ktc = 1.55Móng có từ 6  10 cọc Ktc = 1.65Móng có từ 1  5 cọc Ktc = 1.75

 Qtc = 1(1.1x339.2x0.09 + 1.2x1x102.56) = 156.65 (T)

Dự định móng có từ 11 20 cọc  Ktc = 1.55

Qa = 1Q.55tc

= 1561.55.65 = 101.07 (T)

7.4.2.2.Theo chỉ tiêu cường độ:

Theo chỉ tiêu cường độ ta có:

 =4.91 (Độ)Lớp đất 2:

2

 =13.8(Độ)Lớp đất 3:

3

 =26.53(Độ)Sức chịu tải cực hạn của cọc:

Qu = Qs + QP = Asfs + APqP

Với

fs = ca + '

h tgaca:lực dính giữa thân cọc và đất (T/m2),với cọc BTCT ca = c (lực dính củađất )

a :góc ma sát giữa cọc và đất,cọc BTCT lấy a =  (góc ma sát trong củađất nền)

'h :ứng suất hữu hiệu trong đất theo phương vuông góc với mặt bên cọc(T/m2) ta có

qP = c’Nc + '

vp Nq + dPN

Nc, Nq, N :hệ số sức chịu tải phụ thuộc vào ma sát trong của đất ,hình dạngmũi cọc, phương pháp thi công cọc tra bảng các hệ số sức chịu tải của Terzaghi.(công thức bán thực nghiệm được phát triển trên cơ sở các công thức sức chiụ tảicủa móng nông với sơ đồ trượt của đất dưới mũi cọc tương tự như sơ đồ trượt củađất dưới móng nông, các hệ số được thiết lập cho móng nông tiết diện tròn hoặcvuông)

'vp:ứng suất hữu hiệu theo phương đứng tại mũi cọc

 : dung trọng của đất ở độ sâu mũi cọc

Tính Qs:

Lớp 2: fs2 = 1.7 + 1.4tg13.8 0(1 – sin13.80)[0.835x(2*7.95/2)]

= 2.79 T/m2

Lớp 3: fs3= 0.24+1.4tg26.53 0(1–sin26.530)(17.25/2x0.84 + 7.95x0.835 ) = 7.61 T/m2

Nc = 28

Nq = 17.1N = 9.7

s

FS

Q FS

Q



FSs :hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên lấy bằng 2

FSP :hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc lấy bằng 3

 Qa = 136.032  293.54 = 77.86 (T)

7.7.Xác định số lượng cọc:

Từ kết quả tính sức chịu tải của cọc theo các chỉ tiêu ở mục trên ta chọn ragiá trị nhỏ nhất để thiết kế

1000 1350 350 100

x y

Khoảng cách giữa mép cọc hàng biên đến mép đài là 2d  d3

Chọn 0.2 m

Khoảng cách giữa các cọc từ 3d  6d Chọn 1m

Lớp bê tông lót phủ ra khỏi mép đài một đoạn là 100 mm

Bố trí cọc trên mặt bằng như hình trên

7.7.Kiểm tra móng cọc:

7.7.1.Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc:

Khi giải bài toán khung ta đã giả định mặt ngàm móng cacùh đáy tầng hầm 1.5m >0.7m(mặt ngàm móng tính toán).Thiên về an toàn ta coi các lưc Q,M,N đặt tại mặt móng cách đáy tầng hầm 0.7m

Điều kiện kiểm tra:

Qmax  Qn

Qmin  Qk

2 n i

y

x

M n

Qmin =  

n

2 n i

y

x x

M





Qmax, Qmin :tải trọng lớn nhất và nhỏ nhất tác dụng lên cọc (T)

Qn, Qk : sức chịu tải của cọc chịu nén và chịu kéo.(T)

Nd = N + Wđài + Wđất +Wcọc :tổng tải trọng tác dụng lên cọc (T)

n:số lượng cọc trong đài

My:tổng momen quay quanh trục y, tại đáy đài (Tm)

xmax

n , xmax

k :khoảng cách từ tâm móng đến cọc chịu nén, kéo max (m).xi:khoảng cách từ tâm móng đến cọc thứ i (m)

Trọng lượng của đài và đất trên đài:

W = Wđài + Wđất +Wcọc



= 48.61 (T)Qmax = 73.3 (T) < Qa = 77.86 (T)  Cọc thỏa khả năng chịu lực

Qmin = 48.61(T) > 0  cọc chịu nén

7.7.2.Kiểm tra ổn định nền dưới đáy móng khối qui ước:

Điều kiện kiểm tra:

23

25 17 53 26 95 5 6 14



x

Góc truyền lực :

4

47 23

Diện tích móng khối qui ước:

Fmq = AmqBmq = 8.5*7.5 = 63.75 m2Trọng lượng móng khối qui ước:

Wqu = Wcọc+WđấtDung trọng đẩy nổi trung bình của các lớp đất:

tb=0.844x7.9525.02.842x17.25 = 0.84 T/m3

Wqu=0.84*63.75*27.2+(1.5-0.84)*(3.7*2.7*1.3)+12*0.3*0.3*23.2*1.5 = 1397.6 (T)

Tổng lực đứng tiêu chuẩn tại đáy móng khối qui ước:

Ntc

dq= Wqu + Ntc = 1397.6 + 6681.15.55=1976.9 (T)Ứùng suất trung bình tiêu chuẩn tại đáy móng khối qui ước:

Ptc

75 63

9 1976

F

N

T/m2Ứng suất cực đại,cực tiểu tại đáy móng khối qui ước:

mq

tc y tc

tb tc

tb tc

6

5 8 5 7 6

2 2





mq

mq A B

m3

y

M =38.78+11.45*(23.2+1.3)=319.31 TmSuy ra:

Pmaxtc 34 5

3 90

31 319

Pmintc 27 5

3 90

31 319

Sức chịu tải TTGH II của đất nền:

Theo Tài liệu NỀN MÓNG của thầy Châu Ngọc Ẩn ta có:

1

m =1.2; m2=1.3:hệ số điều kiện làm việc

tc

k =1.1 HS độ tin cậy

A, B, D :hệ số tra bảng phụ thuộc vào II=26.53(độ)

A = 0.87; B = 4.51; D = 7.02b: bề rộng của móng khối qui ước

h, * :chiều dày và dung trọng lớp đất từ đáy móng khối qui ước trởlên.

C=C3II=0.032 lực dính đất nền lớp 3 ở TTGH II

RII=(1.2*1.3/1.1)(0.87x7.5x0.842+4.51*(1397.6/63.75) + 7.02x0.032 ) =148.13 T/m2

7.7.3.Kiểm tra lún:

Phần lún của móng cọc là độ lún của đất nằm dưới móng khối qui ước hayđộ lún của nền dưới mũi cọc

Ưùng suất gây lún:

P = Ptctbihi

= 31 – (0.8x1.591 +1.2*0.591+ 8x0.844 + 17.25x0.842) = 7.74 T/m 2Từ cố liệu thống kê ta có Biểu Đồ Cố Kết của lớp đất thứ 3

BIEU DO NEN CO KET Lop Dat

3

0.774

0.6 0.7 0.8

049.27





gl tb

bt tb





> 5 Vậy vùng nền sâu 5 + 27.25 = 32.25m kể từ mặt đất tự nhiên

0.66 6

0.00239 5

0.66 6

0.00179 7

P 1i

7.7.4.Kiểm tra đài cọc:

7.7.4.1.Kiểm tra xuyên thủng giữa cột và đài:

Từ cổ móng kẻ đường 450 xuống thì hình tháp xuyên thủng bao trùm lêncác cọc nên không cần kiểm tra xuyên thủng giữa cột với đài

7.7.4.2.Kiểm tra xuyên thủng giữa cọc và đài:

Ta chọn trường hợp nguy hiểm nhất là cọc nằm ngay tại góc đài để tínhxuyên thủng

Kẻ đường 450 từ mép cọc xuống đài

Ta có diện tích của hình tháp xuyên thủng là:

Điều kiện chống xuyên giữa cọc và đài thoả.

7.8.Tính toán, bố trí cốt thép trong đài:

Sơ đồ tính của đài là một console ngàm vào cột theo chu vi cột Ngoại lựclàm đài bị uốn là những phản lực đầu cọc

M = Pili

Pi :phản lực tại đầu cọc thứ i

li : khoảng cách từ cọc i đến vị trí ngàm

0

10 48 83 9

.

x h

0

10 5 44 9

.

x h

7.9.Kiểm tra cọc chịu tải trọng ngang:

Hệ số nền trung bình theo phương ngang:

2 23

25 17 650 95 5 650

i

i i

T/m4Momen quán tính tiết diện ngang cọc:

I = 4 4 0 00068 4

12

) 3 0 (

d



Độ cứng ngang của cọc:

57 0



I E

Kb

b c

Chiều dài tính đổi phần cọc trong đất:

le = bdLP = 0.72x23.2 = 16.7 m > 4

 A0 = 2.441

B0 = 1.621

C0 = 1.751

Các chuyển vị HH, HM, MM của cọc ở cao trình mặt đất do các ứng lực đơn

vị đặt tại cao trình này gây ra:

5 1957 )

72 0 (

1 1

3 0

x

A I

72 0 (

1 1

2 0

x

B I

1 1

x

C I

 T M0 = M - Hl0 = 1 1 0 7 2 9

12

6 44

*Momen max = 3.624 Tm, chọn a = 4 cm  h0 = 26cm

26 2800 9 0

10 624 3 9

0

5 0





x x

x h

R

M

Fa > Att = 4.022 cm Nên ta chọn lại thép cọc

Chọn lại :220 cho mỗi cạnh

*Tính cốt đai:

H = 1.1 T = 1100kG

k R nf Q

bh R

2

2 08

Chọn đai 8, n = 2, fd = 0.503 cm2

utt = x x x 0 8 * 2800x2x0 503 2793 5cm

) 1100 (

) 25 ( 30 10 8

2 2



) 25 ( 30 10 5 1 5