DO AN NEN MONG ( MONG COC + MONG BANG)

+ Sức chịu tải của nhóm cọc: Do sự ảnh hưởng lẫn nhau của các cọc trong nhóm nên sức chịu tải của cọctrong nhóm sẽ khác với cọc đơn.. Kiểm tra tải trọng tác động lên các cọc trong móng c

PH N I THI T K MÓNG BĂNG Ầ Ế Ế

A- SỐ LIỆU TÍNH TOÁN

I MÔ TẢ CÁC LỚP ĐẤT

- CH1: Đất sét màu xám đến nâu đen, trạng thái dẻo mềm

- CH2: Lớp đất bùn sét, màu xám xanh, trạng thái nhão

II TÍNH CHẤT ĐẶC TRƯNG CỦA CÁC LỚP ĐẤT.

Trọng lượng riêng ướt 1.747 1.535 1.860 1.859 1.859

2 Mặt cắt địa chất.

Hình 2.1.Mặt cắt địa chất.

3

CH1 CH2

B - THIẾT KẾ

Thông số thiết kế móng băng

- Thép A-II: Ra= 210 Mpa

Móng chịu tác dụng dưới chân cột C2, C6, C6, C2

= 1.(0,1936x1,2x7,47 + 1,7748x1,2x17,47 + 4,217x27,5)

= 154,9 (KN/m2)

 Ptc < Rtc (thỏa)

3 Kiểm tra độ lún tại tâm móng

Ứng suất ( áp lực) gây lún tại đáy móng

 S= 0,854cm  Sgh=8cm ( thỏa điều kiện độ lún tại tâm móng).

Biểu đồ Momen Móng băng trục 1

Suy ra: A

s1 =0,7*A

s =0,7*12,73 =8,9 (cm

2)Chọn 5ϕ16a200 có As = 10,05 cm2

+ Thép trong bản cách móng

Còn 30% còn lại ta đặt theo cấu tạo ϕ12a200 để đặt trong cánh móng

- Tính cốt thép theo phương ngang (B), xem như ngàm tại mép cột, tính trên1

mét dài

- Pnet =∑Ntt/F =

3 Kiểm tra độ lún tại tâm móng

- Ứng suất ( áp lực) gây lún tại đáy móng

CH1 0,48 1,44 1,2 0,477 3,32 3,26 3,01 6,9 0,8661 0,8458 0,0053

0,06 1,5 1,25 0,419 2,90 3,31 3,29 6,4 0,8645 0,8482 0,00052

Bảng tính lún móng băng trục 2

Biểu đồ Momen.Móng băng trục 2

Suy ra: A

s1 =0,7*A

s =0,7*15,98 =11,18 (cm

2)Chọn 5ϕ18a có As = 12,72 cm2

+ Thép trong bản cách móng

Còn 30% còn lại ta đặt theo cấu tạo ϕ12a200 để đặt trong cánh móng

- Tính cốt thép theo phương ngang (B), xem như ngàm tại mép cột, tính trên1

mét dài

- Pnet =∑Ntt/F =-

- Vậy ta chọn thép theo cấu tạo ϕ12a200 đặt ở trong móng theo phương dọc của móng Do diện tích cốt thép quá nhỏ.

3 Kiểm tra độ lún tại tâm móng

- Ứng suất ( áp lực) gây lún tại đáy móng

Biểu đồ Momen.Móng băng trục 3

Suy ra: A

s1 =0,7*A

s =0,7*17,13 =11,991 (cm

2)Chọn 5ϕ18a200 có As = 12,72 cm2

+ Thép trong bản cách móng

Còn 30% còn lại ta đặt theo cấu tạo ϕ12a200 để đặt trong cánh móng

- Tính cốt thép theo phương ngang (B), xem như ngàm tại mép cột, tính trên 1 mét dài

- Pnet =∑Ntt/F =-

- Vậy ta chọn thép theo cấu tạo ϕ12a200 đặt ở trong móng theo phương dọc của móng Do diện tích cốt thép quá nhỏ (4)

PH N II THI T K MÓNG C C ÉP Ầ Ế Ế Ọ

I TÍNH TOÁN SỨC CHỊU TẢI CHO CỌC ĐƠN

1 Thông số thiết kế cọc

- Bê tông B30: Rb = 170 (kG/cm2), Rbt = 12 (kG/cm2);

- Cốt thép chịu lực ( thép dọc) loại AII: Rs = 2800 (kG/cm2);

- Cốt đai (thép ngang) loại AI: Rsw = 1750 (kG/cm2);

- Theo tài liệu thống kê địa chất công trình dự kiến đặt cọc vào lớp đất CH3 là lớp đấtsét màu xám nâu đến nâu vàng, trạng thái nửa cứng, có chiều dày 12.5m, vị trí xuất hiện

ở độ sâu -19m ÷ -31.5m

- Dự kiến:

+ Sử dụng cọc BTCT: (30x30)cm;

+ Chiều dài cọc : 21m ( gồm 2 đoạn cọc: L = 11,7m(có mũi cọc) và L = 9,3m);

+ Chiều sâu đặt đài tại cao trình : -1,5m

+ Cột (40 x50)cm

- Dựa vào sơ đồ cẩu cọc khi vận chuyển, sắp xếp cọc trong bãi, cẩu cọc khi ép để tínhcốt thép trong cọc Tải trọng tác dụng lên cọc chủ yếu là trọng lượng bản thân cọc

17

* Tải tác dụng lên cọc:

Trong đó:

Qtt là tải trọng tính toán tác dụng lên cọc

Fbt là diện tích tiết diện ngang của cọc

Giá trị moment tại gối

Hình 2.1: Biểu đồ moment khi cẩu cọc

 Khi lắp cọc

Giá trị moment

Hình 2.2: Biểu đồ moment khi lắp cọc

Để đảm bảo khả năng chịu lực của cọc trong quá trình cẩu lắp

Giá trị moment tại gối

Hình 2.1: Biểu đồ moment khi cẩu cọc

 Khi lắp cọc

Giá trị moment

19

Hình 2.2: Biểu đồ moment khi lắp cọc

Để đảm bảo khả năng chịu lực của cọc trong quá trình cẩu lắp

 min <  < max (thỏa yêu cầu về hàm lượng)

* Khi M = 1.37 (T.m)

Thoả điều kiện bố trí cốt đơn

* Diện tích cốt thép

(cm2) Chọn thép 2Φ22 (As = 7.6 cm2)

* Kiểm tra hàm lượng cốt thép

Chọn móc cẩu có đường kính Φ16, thép CII, As = 2.01 cm2

* Tính toán chiều dài đoạn neo của móc cẩu

Lực kéo mà một thanh thép phải chịu là:

T = = 2164 (kG) = 2.164 (T)

- Chiều dài đoạn neo:

21

lneo = (cm)

lneo ≥ 30Φ = 30 x 1.6 = 48 (cm) Chọn lneo = 50 (cm)

 Đoạn cọc dài 9.3m

Trọng lượng cọc: P = Qtt x L = 0.37 x 9.3 = 3.441 (T) = 3441 (kG)Lực kéo tối đa mà cốt thép móc cẩu chịu được phải lớn hơn P

Chọn móc cẩu có đường kính Φ14, thép CII, As = 1.54 (cm2)

* Tính toán chiều dài đoạn neo của móc cẩu

Lực kéo mà một thanh thép phải chịu là:

T = = 1720 (kG) = 1.72 (T)

- Chiều dài đoạn neo:

lneo ≥ 30Φ = 30 x 1.6 = 48 (cm) Chọn lneo = 50 (cm)

3 Tính toán sức chịu tải của cọc

Cọc bê tông cốt thép chế tạo sẵn tiết diện đặc sức chịu tải của cọc theovật liệu được tính theo công thức sau:

P vl =  (R n A p + R a A a )

Trong đó:

Ap=30x30=900cm2: diện tích tiết diện ngang của cọc

Aa= 7.63x2=15.26: diện tích tiết diện ngang cốt thép trong cọc

Rn= 17(kG/cm2): cường độ chịu nén cho phép của bê tông

Ra= (2800kG/cm2): cường độ chịu nén hay kéo cho phép của thép

 : hệ số ảnh hưởng của uốn dọc phụ thuộc vào độ mảnh

r : bán kính của cọc tròn hoặc cạnh cọc vuông,

d : bề rộng của tiết diện chữ nhật,

l0 = v.l :chiều dài tính toán của cọc, l là chiều dài thực của cọc và v là hệ số

phụ thuộc liên kết của hai đầu cọc lấy theo hình sau:

v=2 : Đầu cọc ngàm trong đài và mũi cọc nằm trong đất mềm

v=0,7: Đầu cọc ngàm trong đài và mũi cọc tựa trong đất cứng hoặc đá

v=0,5 : Đầu cọc ngàm trong đài và mũi cọc ngàm trong đá

Ta chọn =0,7 = 0.7x 21 = 14.7m = 49 =0.86

 P vl =  (R n A p + R a A a )

= 0.86(170x900 + 2800x15.26) =168326 (kG) = 168,4 (T)

4 Sức chịu tải dọc trục của cọc theo đất nền

4.1 Sức chịu tải cho phép của cọc đơn theo chỉ tiêu cơ lí đất nền ( TCXD 205 -1998)

23

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

mR = 0,7 (bảng A.3 trang 75-GT.NMCT-ThS Phan Quốc Cường)

mf = 0,9 (bảng A.3 trang 75-GT.NMCT-ThS Phan Quốc Cường)

qp=886,9 (T/m2): sức chống của đất ở mũi cọc (tra bảng A.1 trang 73) ( lớpCH3 đất sét có độ sệt IL=0,095 và độ sâu mũi cọc 21,6m)

Ap=0,3 x 0,3 = 0,9 (m2): diện tích tiết diện ngang của cọc

FSs : hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên; 1,5  2,0 (lấy=2)

FSp hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc; 2,0  3,0 (lấy=3)

As: Diện tích xung quanh cọc nằm trong đấtAp: Diện tích mũi cọc

 Thành phần chịu tải do ma sát xung quanh cọc Q s

*Lớp CH1 :(l i = 1,5m) tại đáy đài so với mặt đất tự nhiên

Ap là diện tích mặt cắt ngang của mũi cọc (m2)

qp là cường độ của đất dưới mũi cọc (T/m2)

Trong đó:

c: lực dính đơn vị của lớp đất chứa mũi cọc (T/m2)

: ứng suất hữu hiệu trong đất theo phương đứng (T/m2)

dp: cạnh cọc ( đường kính cọc)

: trọng lượng thể tích của đất ở độ sâu mũi cọc (T/m3)

Nc, Nq, Nγ : hệ số chịu tải phụ thuộc vào góc ma sát trong của lớp đất dưới mũi cọc, tra bảng 1.22 “giá trị các hệ số sức chịu tải của Vesic (1973)” trang 67 Sách Nền Móng của Châu Ngọc Ẩn, ta đươc:

Theo vesic các hệ số sức chịu tải tra bảng ta có:

4 Chọn sức chịu tải thiết kế cọc đơn

Sức chịu tải thiết kế của cọc đơn được chọn như sau:

n = 1,1: hệ số vượt tải.

γtb = 2,2 T/m2: trọng lượng riêng trung bình giữa đất và móng

h = 1,5m : độ sâu chôn đài

Qa : Sức chịu tải cho phép của một cọc ( Qa = 69,2 T)

ΣNtt: Tổng tải trọng thẳng đứng tác dụng tại đáy đài cọc (T)

- Khoảng cách từ tâm cọc biên đến mép đài d=0,3m

29

+ Sức chịu tải của nhóm cọc:

Do sự ảnh hưởng lẫn nhau của các cọc trong nhóm nên sức chịu tải của cọctrong nhóm sẽ khác với cọc đơn

Công thức Converse - Labarre:

Qnhóm = .n.Qtk=0,727 x 6 x 69,2=302T

Trong đó:

 –Hệ số nhóm;

n – Số lượng cọc trong đài;

Qtk – Sức chịu tải thiết kế;

 Q nhóm  N tt  302 (T) > 250,6 (T)

 Thỏa điều kiện sức chịu tải của nhóm

2 Kiểm tra tải trọng tác động lên các cọc trong móng cọc.

xmax: Khoảng cách từ trục chính y đến trục của cọc chịu nén ngoài cùng

xmin: Khoảng cách từ trục chính y đến trục của cọc chịu kéo ngoài cùng

Kiểm tra với lực N tt = 240 T; M tt = 15 Tm; H tt = 5 T

- Trọng lượng thực tế của đài cọc và đất trên đài (gồm cả lớp đất đắp)

Ndtt = nxFdhγtb = 1,1x(2,4x1,5)x1,5x2,2= 13,068 T

- Tổng tải trọng công trình tác dụng tại trọng tâm hệ thống cọc

ΣN = Ntt + Ndtt = 240 + 13,068 = 253,068T

- Số lượng cọc trong đài: n = 6

- Tổng moment tính toán đối với trục chính y đi qua trọng tâm của hệ thống cọc:

- Chiều cao đài cọc Hđài = 0,8m và lực dọc tại trọng tâm hệ thống cọc nên:

=> Thỏa điều kiện an toàn cho các cọc trong móng cọc.

Pmin =36,9 (T) > 0 => không có cọc nào trong hệ thống chịu kéo => khôngcần kiểm tra điều kiện cọc bị nhổ

3 Tính toán đài cọc

+ Kiểm tra móng cọc đài thấp

33

Móng cọc được xem là móng cọc đài thấp khi tải trọng ngang hoàn toàn do các lớp đất từ đáy đài trở lên tiếp nhận (tức là tổng lực ngang nhỏ hơn trị số áp lực đất bị động

Ep), vì vậy điều kiện để tính toán theo sơ đồ móng cọc đài thấp: h ≥ 0.7hmin

Chọn chiều cao đài hđ =0.8h0=hđ-a=0,8-0,1=0,7 sau đó kiểm tra

Theo điều kiện chọc thủng

Pxt  Pcx

- Pxt=Pi=253,14T (Lực chọc thủng, tổng phản lực các cọc nằm ngoài tháp chọc thủng)

Pxt =  phản lực của những cọc nằm ngoài tháp xuyên thủng.

Pcx = 0,75 Rk Stháp xuyên ; (Rk – cường độ chịu kéo của bê tông.)

35

4 5

Pi – Phản lực đầu cọc thứ i tác dụng lên đáy đài;

ri – Khỏang cách từ mặt ngàm I-I đến tim cọc thứ i;

- Mô ment quay quanh mặt ngàm II-II:

MII = Pi.r’i

M(4,5,6)=(47,5+42,17+36,9).0,25=31,6 (T.m)

Chọn 16a175 (9c)

Trong đó:

Pi – Phản lực đầu cọc thứ i tác dụng lên đáy đài;

r’i – Khỏang cách từ mặt ngàm II-II đến tim cọc thứ i;

5 Tính lún cho móng cọc

a Xác định móng khối qui ước

Để kiểm tra cường độ đất nền tại mũi cọc, ta xem đài cọc, cọc và phần đất giữa các cọc là một khối móng quy ước Móng khối quy ước này có chiều sâu đặt móng bằng khoãng cách từ mặt đất đến cao trình mũi cọc

Df: Chiều sâu chôn đài

α: góc mở rộng so với trục thẳng đứng kể từ mép ngoài của hàng cọc biên, theo quy định

37

Fqu: diện tích móng khối quy ước

Rtc: áp lực tiêu chuẩn nền tại đáy móng quy ước

σmax,σmin: ứng suất dưới đáy móng quy ước

Kiểm tra đối với nội lực N tt = 240T, M tt = =15T.m, H tt = 5 T

- Trọng lượng đài cọc và đất trên đài (kể cả lớp đất đắp)

= Fqu.Df.γtb = 18,24 x 1,5 x 2,2 = 60,2 T

- Trọng lượng đất từ cao trình đáy đài đến mũi cọc:

= (Fqu – n.Fc)Σγihi = (18,24 – 6 x 0,32)x(0,561 x 7,1 + 0,919 x 10,4+0,908 x 2,6)

= 281,4T

- Trọng lượng cọc mà trong các lớp cọc đi qua

= n.Fc.L.γbt = 6 x (0,3 x 0,3) x 20,1 x 2,5 = 27,2T

- Trọng lượng móng khối quy ước

- Tổng tải trọng tác dụng tại cao trình đáy móng quy ước

- Tổng moment tác dụng tại trọng tâm đáy khối móng quy ước

σmin = 22,7 T/m2 < RII = 64,3 T/m2  (Thỏa điều kiện).

c Kiểm tra độ lún của đất nền dưới mũi cọc:

- Độ lún của móng được tính giống như độ lún của đất nền bình thường đặt trênnền đất tự nhiên nhưng áp lực gây lún được tính từ mặt phẳng đáy móng quy ước

-Điều kiện phải thỏa mãn: S ≤ Sgh

đường quan hệ: e-p của thí nghiệm cố kết.

S = ∑Si Với:

CH3 0.6 1.8 1.2 0,3814 5,17 19,62 19,35 25,9 0,689 0,678 0,0039

0.6 2.4 1.6 0,2578 3,5 20,16 19,89 24,23 0,688 0,681 0,00250.6 3 2 0,1826 2,47 20,7 20,43 23,42 0,687 0,686 0,00035

γtb = 2,2 T/m2: trọng lượng riêng trung bình giữa đất và móng.

h = 1,5m : độ sâu chôn đài

Qa : Sức chịu tải cho phép của một cọc ( Qa = 69,2 T)

ΣNtt: Tổng tải trọng thẳng đứng tác dụng tại đáy đài cọc (T)

ΣNtt = N0tt + Ndtt= 248+10,9=258,9 T

Ndtt = n.Fđ.h.γtb =1,1 x 3,03 x 1,5 x 2,2 =10,9 (T) (Trọng lượng của đài cọc và đấttrên đài (gồm cả lớp đất đắp))

- Khoảng cách từ tâm cọc biên đến mép đài d=0,3m

+ Sức chịu tải của nhóm cọc:

Do sự ảnh hưởng lẫn nhau của các cọc trong nhóm nên sức chịu tải của cọctrong nhóm sẽ khác với cọc đơn

Công thức Converse - Labarre:

s =3d=3 x0,3=0,9m– Khỏang cách giữa 2 cọc tính từ tâm

n – Số lượng cọc trong đài;

Qtk – Sức chịu tải thiết kế;

 Q nhóm  N tt  302 (T) > 258,9 (T)

 Thỏa điều kiện sức chịu tải của nhóm

2 Kiểm tra tải trọng tác động lên các cọc trong móng cọc.

Bảng tính sức chịu tải của từng cọc

- Điều kiện an toàn cho các cọc trong móng cọc như sau

xmax: Khoảng cách từ trục chính y đến trục của cọc chịu nén ngoài cùng

xmin: Khoảng cách từ trục chính y đến trục của cọc chịu kéo ngoài cùng

Kiểm tra với lực N tt = 248 T; M tt = 20 Tm; H tt = 6 T

- Trọng lượng thực tế của đài cọc và đất trên đài (gồm cả lớp đất đắp)

Ndtt = nxFdhγtb = 1,1x(2,4x1,5)x1,5x2,2= 13,068 T

- Tổng tải trọng công trình tác dụng tại trọng tâm hệ thống cọc

ΣN = N + Nd = 248 + 13,068 = 261,068T

- Số lượng cọc trong đài: n = 6

- Tổng moment tính toán đối với trục chính y đi qua trọng tâm của hệ thống cọc:

- Chiều cao đài cọc Hđài = 0,8m và lực dọc tại trọng tâm hệ thống cọc nên:

=> Thỏa điều kiện an toàn cho các cọc trong móng cọc.

Pmin =36,6 (T) > 0 => không có cọc nào trong hệ thống chịu kéo => khôngcần kiểm tra điều kiện cọc bị nhổ

3 Tính toán đài cọc

+ Kiểm tra móng cọc đài thấp

Móng cọc được xem là móng cọc đài thấp khi tải trọng ngang hoàn toàn do các lớp đất từ đáy đài trở lên tiếp nhận (tức là tổng lực ngang nhỏ hơn trị số áp lực đất bị động

Ep), vì vậy điều kiện để tính toán theo sơ đồ móng cọc đài thấp: h ≥ 0.7hmin

47

Chọn chiều cao đài hđ =0.8h0=hđ-a=0,8-0,1=0,7 sau đó kiểm tra.

Theo điều kiện chọc thủng

Pxt  Pcx

Pxt=Pi=261T ( 6 cọc nằm ngoài tháp xuyên thủng)

Pxt =  phản lực của những cọc nằm ngoài tháp xuyên thủng.

Pcx = 0,75 Rk Stháp xuyên ; (Rk – cường độ chịu kéo của bê tông.)

49

4 5

Pi – Phản lực đầu cọc thứ i tác dụng lên đáy đài;

ri – Khỏang cách từ mặt ngàm I-I đến tim cọc thứ i;

- Mô ment quay quanh mặt ngàm II-II:

MII = Pi.r’i

M(4,5,6)=(50,4+43,5+36,6).0,25=32,6 (T.m)

Chọn 16a160 (10c)

Trong đó:

Pi – Phản lực đầu cọc thứ i tác dụng lên đáy đài;

r’i – Khỏang cách từ mặt ngàm II-II đến tim cọc thứ i;

5 Tính lún cho móng cọc

a Xác định móng khối qui ước

Để kiểm tra cường độ đất nền tại mũi cọc, ta xem đài cọc, cọc và phần đất giữa các cọc là một khối móng quy ước Móng khối quy ước này có chiều sâu đặt móng bằng khoãng cách từ mặt đất đến cao trình mũi cọc

Df: Chiều sâu chôn đài

α: góc mở rộng so với trục thẳng đứng kể từ mép ngoài của hàng cọc biên, theo quy định

51

Fqu: diện tích móng khối quy ước

Rtc: áp lực tiêu chuẩn nền tại đáy móng quy ước

σmax,σmin: ứng suất dưới đáy móng quy ước

Kiểm tra đối với nội lực N tt = 240T, M tt = =15T.m, H tt = 5 T

- Trọng lượng đài cọc và đất trên đài (kể cả lớp đất đắp)

= Fqu.Df.γtb = 18,24 x 1,5 x 2,2 = 60,2 T

- Trọng lượng đất từ cao trình đáy đài đến mũi cọc:

= (Fqu – n.Fc)Σγihi = (18,24 – 6 x 0,32)x(0,561 x 7,1 + 0,919 x 10,4+0,908 x 2,6)

= 281,4T

- Trọng lượng cọc mà trong các lớp cọc đi qua

= n.Fc.L.γbt = 6 x (0,3 x 0,3) x 20,1 x 2,5 = 27,2T

- Trọng lượng móng khối quy ước

- Tổng tải trọng tác dụng tại cao trình đáy móng quy ước

- Tổng moment tác dụng tại trọng tâm đáy khối móng quy ước

σmin = 21,4 T/m2 < RII = 64,3 T/m2  (Thỏa điều kiện).

c Kiểm tra độ lún của đất nền dưới mũi cọc:

- Độ lún của móng được tính giống như độ lún của đất nền bình thường đặt trênnền đất tự nhiên nhưng áp lực gây lún được tính từ mặt phẳng đáy móng quy ước

-Điều kiện phải thỏa mãn: S ≤ Sgh