thuyế minh nền móng cọc nhồi Đồ Án Thiết kế chung cư phú cường

PHẦN VII PHƯƠNG ÁN 2 : MÓNG CỌCKHOAN NHỒI Theo nội lực chân cột giải ra ta có tải trọng chân cột có lực nén lớn nhất tại các chân cột theo bảng dưới đây: Nút M1 : tại chân phần tử COT1 t

PHẦN VII PHƯƠNG ÁN 2 : MÓNG CỌC

KHOAN NHỒI

Theo nội lực chân cột giải ra ta có tải trọng chân cột có lực nén lớn nhất tại các chân cột theo bảng dưới đây:

Nút M1 : tại chân phần tử COT1 trục E

Nút M2 : tại chân phần tử COT2 trục E

Nút M3 : tại chân phần tử COT3 trục E

Nút M4 : tại chân phần tử COT4 trục E

Nút M5 : tại chân phần tử COT(B)1 trục B

Nút M6 : tại chân phần tử COT(B)2 trục B

Nút M7: tại chân phần tử COT(B)3 trục B

Nút M8 : tại chân phần tử COT(B)4 trục B

BẢNG NỘI LỰC TRƯỜNG HỢP Nmax TẠI CÁC CHÂN CỘT.

Nút T/H Tải U3(P max ) U1(Q max x) U2(Q max y) R1(M tư x) R2(M tư y)

ta phân các loại móng sau đây:

Móng M1: tại các nút chân cột: NUT M2

Móng M2: tại các nút chân cột: NUT M3 + NUT M6

Móng M3: tại các nút chân cột: NUT M1 + NUT M4 + NUT M7.

Móng M4: tại các nút chân cột: NUT M5 + NUT M8.

I- CHỌN LOẠI CỌC VÀ CHIỀU DÀI CỌC :

Đường kính cọc : D = 0,6 m

Sơ bộ chọn đài cọc cao hđ = 1(m)

Chọn 2 loại cọc có chiều dài khác nhau:

Cọc 1:

Chiều dài cọc : L=23,950 ( m) tính từ mép dưới đài cọc đến mũi cọc Cọc hạ xuống code -28,350 (m) kể từ cốt 0.000 Sử dụng cho móng M1

Cọc 2:

Chiều dài cọc : L=21,950 ( m) tính từ mép dưới đài cọc đến mũi cọc Cọc hạ xuống code -26,350 (m) kể từ cốt 0.000 Sử dụng cho các móng còn lại.

II-TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC :

1) Xác định sức chịu tải của cọc theo điều kiện vật liệu :

300

= 5 4

R

kg/cm2 > 60 kg/cm2  Ru = 60 kg/cm2

- Fb : diện tích tiết diện cọc

Fb = 2 2 2827 cm 2

4

60 π 4

D π

2800 5

2) Xác định sức chịu tải của cọc theo cường độ đất nền :

(Theo Phụ lục B-TCXD 205-1998)

Sức chịu tải cho phép của cọc :

Qa =

p

p s

s

FS

Q + FS Q

Trong đó :

- Qs : sức chịu tải cực hạn ở phần thân cọc :

Qs = Asxfs

Với :

+ As : diện tích mặt bên thân cọc

+ fs : ma sát bên tác dụng lên thân cọc :

fs = ca + 'vKstga

* ca : lực dính giữa thân cọc và đất

* a : góc ma sát giữa cọc và đất nền

* 'v : ứng suất hữu hiệu theo phương đứng

* Ks : hệ số áp lực ngang, Ks = 1 - sin

- Qp : cường độ chịu tải cực hạn của mũi cọc được xác định theo:





N C

FS

Q + FS Q

- FSs : hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên, chọn FSs = 2

- FSp: hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc, chọn FSp = 2,5

a sức chịu tải của cọc1:

Tính Qs dựa vào các công thức trên lập bảng excel để tính:

Z(m)

Bề dày h i



n

1 i si

Q = 228,62 (T)

Tính Qp

 = 29,50 ; Tra bảng (Tra sách Nền Móng trang 174 của T.S Châu Ngọc Aån ; NXB

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM 2002)

- FSs : hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên, chọn FSs = 2

- FSp: hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc, chọn FSp = 2,5

 Sức chịu tải cho phép của cọc :

Qa =

p

p s

s

FS

Q + FS Q

=228,62 177,39 185,3( )

Từ các giá trị sức chịu tải của cọc ở trên, ta chọn giá trị nhỏ nhất để thiết kế cọc

2

P TK1 = 185,3 (T).

b sức chịu tải của cọc2:

Tính Qs dựa vào các công thức trên lập bảng excel để tính:

Z(m)

Bề dày h i

- FSs : hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên, chọn FSs = 2

- FSp: hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc, chọn FSp = 2,5

 Sức chịu tải cho phép của cọc :

Qa =

p

p s

s

FS

Q + FS Q

=197,74 167,84 166,01( )

Từ các giá trị sức chịu tải của cọc ở trên, ta chọn giá trị nhỏ nhất để thiết kế :

III- TÍNH MÓNG M1:

Móng M1: tại các nút chân cột: NUT M2 Tính theo nội lực NUT M2

Sử dụng cọc 1

1) Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trong đài :

Lực nén lớn nhất truyến xuống móng N=290,065 (T) do tổ hợp 10 gây ra

Chọn sơ bộ số lượng cọc theo công thức sau:

Chọn k = 1,2 vì tính móng chịu Moment chỉ theo một phương

Vậy ta chọn số cọc là:

n = 2 cọc

Bố trí cọc trong đài:

Khoảng cách giữa các cọc : = 3d=1,8m

Khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng đến mép đài : = d=0,6m

Diện tích đài cọc Fđc = 4,2 (m2)

0.6m 3.0m

2) Kiểm tra lực đứng tác dụng lên cọc:

Trọng lượng tính toán của đài và đất trên đài:

Nđtt = 1,1.tb..h.F=1,1x2,5x1,150x1.4x3 =13,283 (T)Moment tính toán đến cốt đế đài:

Mtt = M0tt + Q0tt.hđTổng lực dọc tính toán đến cốt đế đài:

M0tt = -13,737(T.m).

Q0tt = -4,367(T)

Moment tính toán đến cốt đế đài :

Mtt = M0tt + Q0tt.hđ = 13,737 + 4,367.1= 18,140 (T.m)Tổng lực dọc tính toán đến cốt đế đài :

3) Kiểm tra sức chịu tải của đất nền :

a) Xác định kích thước móng khối qui ước :

Độ lún của nền móng cọc được xác định theo độ lún của nền khối móng qui ước có mặt cắt ABCD

1

n n 2

2 1 1

tb h h h

h

hh

b) Ứng suất dưới đáy móng khối qui ước :

Trọng lượng khối móng quy trong phạm vi các lớp có tính đến đẩy nổi:

- Tiết diện ngang của cọc :

hđ : chiều cao đài cọc

- Trọng lượng lớp đất tính theo công thức sau :

i

tc

d

N =Li (Lmqư.Bmqư – ncAc).i

i =w : nếu đất nằm trên mực nước ngầm

i =đn3 : nếu đất nằm dưới mực nước ngầm

Li : Chiều dài lớp đất thứ i

Từ đó ta lập bảng tính trọng lượng đất và đài như sau:

STT

Lớp đất

Chiều dày (m)

dung trọng

 (T/

m 3 )

Diện tích khối móng (m 2 )

Diện tích cọc chiếm chỗ(m 2 )

Trọng lượng (T) 0

trênđài 1.15 2.5 36.8896 0.565487 106.058

Trọng lượngTổng công(T): 1055.3592

Tổng trọng lượng tiêu chuẩn cọc và đài cọc tác dụng xuống khối móng quy ước là:

Chiều sâu từ mũi cọc đến mặt trên đài cọc là 24,95(m)

- Độ lệch tâm :

102,893

0, 0776( )

1325, 63

tc M

x  N tc  

- Ứng suất dưới đáy móng khối qui ước :

max,min

61

Chỉ số A,B,D – hệ số tra bảng 3.2 trang 27 sách HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN NỀN MÓNG

của Gs-Ts Nguyễn Văn Quảng – NXB XÂY DỰNG 1996

Đầu cọc tựa vào lớp đất cát mịn lẫn bột màu nâu vàng nhạt đến đỏ nhạt trạng tháichặt vừa có :

Chỉ số m1,m2 – hệ số tra bảng 3.2 trang 27 sách HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN NỀN MÓNG

của Gs-Ts Nguyễn Văn Quảng – NXB XÂY DỰNG 1996)

ktc : 1.0 – 1.1 (lấy ktc = 1.0, Vì các chỉ tiêu cơ lý được lấy theo số liệu thí nghiệmtrực tiếp đối với đất )

'

2,5 1,15 1,83 2,75 1,93 1 1,853 0,9 0,92 3,5

0,92 7,8 0,98 8

1,1851,5 2,35 1 0,9 3,5 7,8 8

tb  

   = 34,497-28,566=5,931 (T/m2)

- Ta chia lớp đất dưới đáy khối móng qui ước thành các lớp có bề dày

5,364/5=1,0728(m) để tính.Và ta tính lún bằng phương pháp tổng phân tố

Ta có : L/B = 7,164/5,364 = 1,3435

Tính lún theo đường cong e-p sau đây từ kết quả thí nghiệm cố kết consolidation test (xem phần địa chất).

(Tham khảo sách BÀI TẬP CƠ HỌC ĐẤT; Tg: Vũ công Ngữ ; NXB GIÁO DỤC)

Đường cong nén lún e-p

00.10.20.30.40.50.60.70.8

P1i : ứng suất bản thân trung bình tạigiữa phân lớp thứ i

P2i = P1i + ứng suất gây lún trung bình tại giữa phân lớp i:

i

h : chiều cao của từng lớp phân tố:

e1i : độ rỗng ứng với P1i

e2i : độ rỗng ứng với P2i

e1i , e2i : được nội suy từ đường cong nén lún e-p.

P 2i (T/m 2 ) e 1i e 2i

Si (m)

1 1.073 0.2 0.971 29.62 5.759 29.093 34.938 0.612 0.605 0.005

2 2.146 0.4 0.843 30.67 5 30.145 35.525 0.611 0.604 0.004Tắt lún ở điểm thứ 2:

Từ đó ta có độ lún tổng cộng S=0,009 (m) = 0,9 (cm)

S=0,9 (cm)< Sgh = 8 cm ( Tra bảng II.2 TCXD 205:1998)

Vậy độ lún của móng thoả yêu cầu độ lún cho phép

5b

MỰC NƯỚC NGẦM

5) Kiểm tra và tính toán đài cọc :

Bê tông Mác #300 ; thép AII có Ra = 2800 kg/m2

Chọn chiều cao đài h = 1.0 (m)

Chiều cao làm việc : h0 = h - 0.15m = 1.0 - 0.15= 0.85 m

Kiểm tra chọc thủng của cọc theo điều kiện chọc thủng của bê tông Kết quả tính toán ở đây được tham khảo: Sách KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP (phần cấu kiện

nhà cửa) tác giả: Ngô Thế Phong; NXB: KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT.)

Chương 5 Kết cấu móng bê tông cốt thép

a) Kiểm tra chọc thủng của cột :

b) Kiểm tra chọc thủng của cọc :

Chọn cọc có phản lực lớn nhất để kiểm tra : Pmax = 138,71 (T)

0.6m 0.3m

- Lực gây xuyên thủng : Pxt = Pmax = 159,65(T)

- Khả năng chống xuyên thủng :

Pcx = 0.75xRkxScx

Với : Scx là diện tích mặt tháp xuyên

 Scx = (0.6+1.2)*0.3=1.696

 Pcx = 0,75.x1,696.104 = 127,17 T > Pxt = Pmax = 159,65 (T)

Đài không xuyên thủng bởi cọc

c) Tính cốt thép và bố trí thép cho đài cọc :

Xem đài cọc như thanh consol ngàm tại mép cột và chịu tác dụng bởi các lực tập trung là các phản lực đầu cọc Để an toàn ta lấy giá trị Pmax tính cốt thép

- Moment tại ngàm :

MI =MII= PmaxL = 159,65( 0,9 – 0,72 ) =87,8076(Tm)

- Diện tích cốt thép :

Fa =

5

2 0

 Bố trí 925 với khoảng cách là 160mm

d) Kiểm tra va øtính cốt đai trong đài :

Xem như dầm đơn giản có nhịp L=1,8m ;tiết diện bh =(140100) cm

- Lực cắt : Qmax = Pmax =159,65 (T)

- Điều kiện để bê tông không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng :

k

R bh

cm Q

 Chọn cốt đai : 12 khoảng cách u = 150 (cm).

6) Tính cọc chịu tải ngang :

(Theo Phụ lục G-TCXD 205-1998)

Lực ngang lớn nhất Qmax ở chân cột là Qmax= 4,8592 (T) do tổ hợp 9 gây ra

a) Lực ngang tác dụng lên mỗi cọc :

Mỗi cọc chịu : H0 = max 4,8292

b K





Trong đó :

- K : hệ số tỉ lệ (T/m4), tra bảng G.1 : K = 400 T/m4(nền tại đầu cọc là cát nhỏ)

- bc : chiều rộng quy ước của cọc (m), bc = 1,5d + 0,5 =1,5 x 0,6+0,5 = 1,4 m

- Eb : môđun đàn hồi ban đầu của bê tông, Eb =2,9x106 T/m2(bê tông Mac 300)

- I : mô men quán tính tiết diện ngang của cọc :

Chiều sâu tính đổi của phần cọc trong đất :

 thỏa mãn về điều kiện chuyển vị ngang & góc xoay ở đầu cọc

+ Mô men thân cọc:

3

0 3 0 3 0 3

0

2 E Iy A E I B M C H D M

bd b

bd b

bd z

0

2 4 0

H C

I E

M B

A y z K

b bd b

bd bd

e bd z

+ ze : chiều sâu tính đổi vị trí tiết diện cọc theo công thức sau: ze = bd.z

+ Các giá trịA1, A3, A4, B1, B3, B4, C1, C3, C4, D1, D3, D4 tra trong bảng G3 của TCXD 205 : 1998 ( phụ thuộc vào ze)

KẾT QUẢ TÍNH TOÁN BẰNG EXCEL:

BẢNG TÍNH GIÁ TRỊ MÔMEN THÂN CỌC MÓNG M1:

7) Tính cốt thép trong cọc:

Mô ment lớn nhất trong cọc :

(Mz)maz= 3,764 (T.m)

Tiết diện tương đương:

h = F  0.2827 0,53 m h0=53-5=48 (cm)

Diện tích cốt thép :

Fa=

5 max

0

3,764 10

3,110.9 a 0,9 2800 48

* Tính chiều dài cốt thép trong cọc khoan nhồi

Mz = 0 tại z = 8,08 m (tính từ đáy đài)

Dự định cắt thép 2/3.lz=16 m (tính từ đáy đài)

Kiểm tra lực nén tại tiết diện cắt thép:

Pvl =602827=169620 (kG)=169,6(T) >PTK = 185,3

Thoả mãn chịu lực nén

Cốt đai trong cọc : dùng đai xoắn 8a200

IV- TÍNH MÓNG M2:

Móng M2: tại các nút chân cột: NUT M3 + NUT M6 Tính theo nội lực NUT M3 1) Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trong đài :

Lực nén lớn nhất truyến xuống móng N=250,12(T) do tổ hợp 10 gây ra

Chọn sơ bộ số lượng cọc theo công thức sau:

Chọn k = 1,3 vì tính móng chịu Moment chỉ theo một phương

Vậy ta chọn số cọc là:

n = 2 cọc

Bố trí cọc trong đài:

Khoảng cách giữa các cọc : = 3d=1,8m

Khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng đến mép đài : = d=0,6m

Diện tích đài cọc Fđc = 4,2 (m2)

0.6m 3.0m

2) Kiểm tra lực đứng tác dụng lên cọc:

Trọng lượng tính toán của đài và đất trên đài:

Nđtt = 1,1.tb..h.F=1,1x2,5x1,150x1.4x3 =13,283 (T)Moment tính toán đến cốt đế đài:

Mtt = M0tt + Q0tt.hđTổng lực dọc tính toán đến cốt đế đài:

3) Kiểm tra sức chịu tải của đất nền :

a) Xác định kích thước móng khối qui ước :

Độ lún của nền móng cọc được xác định theo độ lún của nền khối móng qui ước có mặt cắt ABCD

1

n n 2

2 1 1

tb h h h

h

hh

b) Ứng suất dưới đáy móng khối qui ước :

Trọng lượng khối móng quy trong phạm vi các lớp có tính đến đẩy nổi:

- Tiết diện ngang của cọc :

hđ : chiều cao đài cọc

- Trọng lượng lớp đất tính theo công thức sau :

tc

d

N =Li (Lmqư.Bmqư – ncAc).i

i =w : nếu đất nằm trên mực nước ngầm

i =đn3 : nếu đất nằm dưới mực nước ngầm

Li : Chiều dài lớp đất thứ i

Từ đó ta lập bảng tính trọng lượng đất và đài như sau:

STT

Lớp đất

Chiều dày (m)

dung trọng

 (T/

m 3 )

Diện tích khối móng (m 2 )

Diện tích cọc chiếm chỗ(m 2 )

Trọng lượng (T)

Chiều sâu từ mũi cọc đến mặt trên đài cọc là 22,95(m)

- Độ lệch tâm :

72,89

0, 0687( )

1061, 7

tc M

tc

     

Chỉ số A,B,D – hệ số tra bảng 3.2 trang 27 sách HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN NỀN MÓNG

của Gs-Ts Nguyễn Văn Quảng – NXB XÂY DỰNG 1996)

Đầu cọc tựa vào lớp đất cát mịn lẫn bột màu nâu vàng nhạt đến đỏ nhạt trạng tháichặt vừa có :

 = 29,50.Với :

bt

tc tb

gl

tb  

   = 32,917-26,67=6,247 T/m2

- Ta chia lớp đất dưới đáy khối móng qui ước thành các lớp có bề dày

4,85/5=0,97(m) để tính.Và ta tính lún bằng phương pháp tổng phân tố

P 2i (T/m 2 ) e 1i e 2i

Si (m)

1 0.97 0.2 0.971 27.62 6.066 27.145 33.302 0.614 0.607 0.004

2 1.94 0.4 0.846 28.57 5.285 28.095 33.771 0.613 0.606 0.004

Tắt lún ở điểm thứ 2:

Từ đó ta có độ lún tổng cộng S=0,008 (m) = 0,8 (cm)

S=0,8 (cm)< Sgh = 8 cm ( Tra bảng II.2 TCXD 205:1998)

Vậy độ lún của móng thoả yêu cầu độ lún cho phép

5) Kiểm tra và tính toán đài cọc :

Bê tông Mác #300 ; thép AII có Ra = 2800 kg/m2

Chọn chiều cao đài h = 1.0 (m)

Chiều cao làm việc : h0 = h - 0.15m = 1.0 - 0.15= 0.85 m

Kiểm tra chọc thủng của cọc theo điều kiện chọc thủng của bê tông Kết quả tính toán ở đây được tham khảo: Sách KẾT CẤU BÊ TÔNG CỐT THÉP (phần cấu kiệnnhà cửa) tác giả: NGÔ THẾ PHONG; NXB: KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT.)

Chương 5 Kết cấu móng bê tông cốt thép

a) Kiểm tra chọc thủng của cột :

b) Kiểm tra chọc thủng của cọc :

Chọn cọc có phản lực lớn nhất để kiểm tra : Pmax = 138,71 (T)

0.6m 0.3m

- Lực gây xuyên thủng : Pxt = Pmax = 138,71 (T)

- Khả năng chống xuyên thủng :

Pcx = 0.75xRkxScx

Với : Scx là diện tích mặt tháp xuyên

 Scx = (0.6+1.2)*0.3=1.696

 Pcx = 0,75.8,8.(100-15)x1,696 = 127,17 T > Pxt =119,39 T

Đài không xuyên thủng bởi cọc

c) Tính cốt thép và bố trí thép cho đài cọc :

Xem đài cọc như thanh consol ngàm tại mép cột và chịu tác dụng bởi các lực tập trung là các phản lực đầu cọc Để an toàn ta lấy giá trị Pmax tính cốt thép

- Moment tại ngàm :

83, 226 10

38,85 0,9 a 0.9 2800 85

 Bố trí 825 với khoảng cách là 180 cm

Lực cắt trong thân cọc rất nhỏ do đó thép đai lấy cấu tạo 8a200

d) Kiểm tra va øtính cốt đai trong đài :

Xem như dầm đơn giản có nhịp L=1,8m ;tiết diện bh =(140100)cm

- Lực cắt : Qmax = Pmax =138,71 (T)

- Điều kiện để bê tông không bị phá hoại trên tiết diện nghiêng :

k

R bh

cm Q

 Chọn cốt đai : 12 khoảng cách u = 200 (cm)

6) Tính cọc chịu tải ngang :

(Theo Phụ lục G-TCXD 205-1998)

Lực ngang lớn nhất Qmax ở chân cột là Qmax= 3,833 (T) do tổ hợp 16 gây ra

a) Lực ngang tác dụng lên mỗi cọc :

Mỗi cọc chịu : H0 = max 3,833

b K





Trong đó :

- K : hệ số tỉ lệ (T/m4), tra bảng G.1 : K = 400 T/m4(nền tại đầu cọc là cát nhỏ)

- bc : chiều rộng quy ước của cọc (m), bc = 1,5d + 0,5 =1,5 x 0,6+0,5 = 1,4 m

- Eb : môđun đàn hồi ban đầu của bê tông, Eb =2,9x106 T/m2(bê tông Mac 300)

- I : mô men quán tính tiết diện ngang của cọc :



c) Tính toán góc xoay và chuyển vị ngang đầu cọc :

Chiều sâu tính đổi của phần cọc trong đất :

 thỏa mãn về điều kiện chuyển vị ngang & góc xoay ở đầu cọc

+ Mô men thân cọc:

3

0 3 0 3 0 3

0

2 E Iy A E I B M C H D M

bd b

bd b

bd z

0

2 4 0

H C

I E

M B

A y z K

b bd b

bd bd

e bd

+ ze : chiều sâu tính đổi vị trí tiết diện cọc theo công thức sau: ze = bd.z

+ Các giá trịA1, A3, A4, B1, B3, B4, C1, C3, C4, D1, D3, D4 tra trong bảng G3 của TCXD 205 : 1998 ( phụ thuộc vào ze)

KẾT QUẢ TÍNH TOÁN BẰNG EXCEL:

BẢNG TÍNH GIÁ TRỊ MÔMEN THÂN CỌC MÓNG M2:

Mz (T.m) Z(m)

Mô ment lớn nhất trong cọc :

0

2,969 10

2, 4550.9 a 0,9 2800 48

* Tính chiều dài cốt thép trong cọc khoan nhồi

Mz = 0 tại z = 8,08 m (tính từ đáy đài)

Dự định cắt thép 2/3.lz=14 m (tính từ đáy đài)

Kiểm tra lực nén tại tiết diện cắt thép:

Pvl =602827=169620 (kG)=169,6(T) >PTK = 160,2Thoả mãn chịu lực nén

Cốt đai trong cọc : dùng đai xoắn 8a200.

V- TÍNH MÓNG M3:

Móng M3: tại các nút chân cột: NUT 1 + NUT 4 + NUT 7 Tính với nội lực tại

NUT1

1) Xác định số lượng cọc và bố trí cọc trong đài :

Lực nén lớn nhất truyến xuống móng N=214,016(T) do tổ hợp 25 gây ra

Chọn sơ bộ số lượng cọc theo công thức sau:

Chọn k = 1,3 vì tính móng chịu Moment chỉ theo một phương

Vậy ta chọn số cọc là:

n = 2 cọc

Bố trí cọc trong đài:

Khoảng cách giữa các cọc : = 3d=1,8m

Khoảng cách từ tim cọc ngoài cùng đến mép đài : = d=0,6m

Diện tích đài cọc Fđc = 4,2 (m2)

0.6m 3.0m