Đồ án nền móng TÍNH MÓNG KHOAN NHỒI TCVN10304

Chiều cao đài cọc được chọn dựa trên sự tính toán đủ khả năng chịu lực và khả năng chống chọc thủng của đài.. N : hệ số sức chịu tải của đất dưới mũi cọc c : lực dính của đất dưới mũi cọ

CHƯƠNG 9: THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI 9.1 Số liệu địa chất công trình

Hình 9.1 Mặt cắt địa chất

Bảng 9.1 : Bảng thống kê chỉ tiêu cơ lý đất nền.

Độ ẩm W(%)

Độ bảo hoà

G

Độ rộng n

Hệ số rỗng

e o

giới hạn chảy

W I (%)

giới hạn dẻo

W p (%)

Chỉ số dẻo

I p

Độ sệt B

Góc

ma sát (o)

Góc ma sát

Lực dính (KPa)

Hình 9.3 : Mặt bằng truyền tải sàn tầng hầm

Chọn hệ đà kiềng có kích thước giống hệ dầm tầng 2:

Móng trục 2C có tổng trọng lượng sàn, đà kiềng tầng hầm truyền vào

 |N|max, Mxtương ứng, My tương ứng, Qx tương ứng, Qy tương ứng

 |Mx| max, N tương ứng, My tương ứng, Qx tương ứng, Qy tương ứng

 |My|max , N tương ứng, Mxtương ứng, Qx tương ứng, Qy tương ứng

 |Qx|max, N tương ứng, Mxtương ứng, My tương ứng, Qy tương ứng

 |Qy|max, N tương ứng, Mxtương ứng, My tương ứng, Qx tương ứng

Sau đã chọn được các tổ hợp nguy hiểm ta chọn ra các tổ hợp lực cho ứng suất lớn nhất tại chân cột và dùng tổ hợp lực đó để tính móng

y y x

x

W

W W

M F

F: diện tích cột

W x: Moment chống uốn theo phương X của tiết diện ngang cổ cột

W y: Moment chống uốn theo phương Y của tiết diện ngang cổ cột

- Đối với cột trục 2-A và 2-E: có tiết diện cột là 400x700mm

Bảng 9.4: Kết quả nội lực nguy hiểm cho móng.

 Chọn các móng để tính toán: ta có khung truc 2 đối xứng qua trục C2.

+ So sánh móng 2A và móng 2E:

2E 2A 2E

Bảng 9.6 Tải trọng tiêu chuẩn

Bê tông B30 Rb = 17MPa, Rbt = 1.2MPa

- Thép chịu lực AII  ≥10: Rs = 280MPa

- Thép đai nhóm AI, Rsw = 175MPa

9.3.2 Độ sâu đặc móng

Do công trình có 1 tầng hầm, cao trình sàn tầng hầm là -1.5m nên chiều sâu

chôn đài dựa trên cao trình sàn tầng hầm Do đó, chọn cao trình mặt đài trùng với

cao trình sàn tầng hầm h = 1.5m

Cọc dài 24m, đoạn đập đầu cọc ngàm vào đài h = 900mm.

Chiều cao đài cọc được chọn dựa trên sự tính toán đủ khả năng chịu lực và khả năng chống chọc thủng của đài Giả thiết chiều cao đài cọc Hđ = 1.5m

Chiều sâu đặt đài móng (chưa kể bê tông lót): 3.0m (từ mặt đất tự nhiên)

Dùng |Q tt | max = 12.75kN để kiểm tra đều kiện cân bằng áp lực ngang đáy đài theo

công thức thực nghiệm sau:

B

Q tg

h H

tb

tt m

H m: chiều sâu chôn móng từ cốt tự nhiên -3.0m

 : Góc ma sát trong của đất từ đáy đài trở lên

 : dung trọng của đất kể từ đáy đài trở lên mặt đất

B đ: cạnh của đáy đài theo phương vuông góc với tải ngang H

Giả thiết bề rộng của móng theo phương vuông góc với Q có kích thước B = 2.5m,

- Chọn chiều dài cọc là 27m, đoạn đập đầu cọc ngàm vào dài là 700mm

- Hàm lượng cốt thép dọc trong cọc không nhỏ hơn   0 4 %  0 65 %

9.4 Tính toán sức chịu tải của cọc đơn.

9.4.1 Sức chịu tải của cọc theo cường độ vật liệu Pvl

P R A R A

R : mác bê tông thiết kế ( cấp độ bền của bê tông).

Ran : cường độ tính toán của cốt thép xác định như sau:

+ Đối với cốt thép < d28mm, Ran = fc/1.5 nhưng không lớn hơn 220000kN/m2

.+ Đối với cốt thép > d28mm, Ran = fc/1.5 nhưng không lớn hơn 200000kN/m2

- Lấy theo phụ lục G mục G.1 công thức G.1 trong TCVN 10304:2014 “ Móng

cọc – Tiêu chuẩn thiết kế”.

dn

R q A u f l

Hình 9.5 : Mặt cắt chia các phân tố

Công thức xác định sức chịu tải cực hạn R c,u , tính bằng kN.

dn

R q A u f l

- Lấy theo phụ lục G mục G.1 công thức G.1 trong TCVN 10304:2014 “ Móng

cọc – Tiêu chuẩn thiết kế”.

Công thức xác định sức chịu tải cực hạn R c,u , tính bằng kN.

dn

R q A u f l

Trong đó:

u : chu vi tiết diện ngang cọc

l i : chiều dày lớp đất thứ i mà cọc đi qua.

f i : cường độ sức kháng trung bình ( ma sát đơn vị ) của lớp đất thứ i trên

thân cọc Lực ma sát đơn vị f i được xác định như sau: '

f c K  tan Với:

c ai : lực dính giữa thân cọc và lớp đất thứ i

φ ai : góc ma sát giữa thân cọc và lớp đất thứ i

K si: hệ số áp lực ngang của lớp đất thứ i K si K0  1 sin

σ’ vi : ứng suất hữu hiệu giữa lớp đất thứ i theo phương vuông góc với mặt

bên của cọc : σ’ vi =i i l với :

γi : dung trọng đất nền của lớp đất thứ i

nằm ở độ sâu 3m so với mặt đất tự nhiên vậy

Chiều dài đoạn cọc l i

Độ sâu trung bình

Z i

γ i

đẩy nổi

σ vi φ ai u c ai fi u f l i i

-2A 2 ÷ 2.2 1.8 0.5 1.75 4.72 13.15 3.03 2.513 8.8 9.46 11.89

Chiều dài đoạn cọc l i

Độ sâu trung bình

Z i

γ i

đẩy nổi

Ap : diện tích tiết diện ngang của mũi cọc

qb : cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc Lấy theo phụ lục G, mục G.2,

G.2.1, TCVN 10304:2014 “ Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế”.

N : hệ số sức chịu tải của đất dưới mũi cọc

c : lực dính của đất dưới mũi cọc

'

p

q : áp lực hiệu quả lớp phủ tại cao trình mũi cọc ( có trị số bằng ứng suất

pháp hiệu quả theo phương thẳng đứng do đất nền gây ra tại cao trình mũi cọc được tính như sau: q 'p h i i

Với :

γ

i

: dung trọng lớp đất thứ i

qkN/m 2

9.4.3.Tính sức chịu tải cho phép của cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất, đá R c ,d cli

Theo điều 7.1.11 TCVN 10304:2014 “ Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế “

- Cọc nằm trong móng hoặc cọc đơn chịu tải trọng dọc trục đều phải tính theosức chịu tải của đất nền với điều kiện

Đối với cọc chịu nén.

Nc,d : trị tính toán tải trọng nén tác dụng lên cọc

Rc,d : trị tính toán sức chịu tải trọng nén của cọc

Rc,k : trị tiêu chuẩn sức chịu tải trọng nén, được xác định từ các trị riêng sức chịu tải trọng nén cực hạn Rc,u ( lấy theo TCVN 10304:2014 “ Móng cọc – Tiêu

chuẩn thiết kế “ điều 7.2 Sức chịu tải của cọc theo các chỉ tiêu cơ lí đất, đá và điều

7.2.2 đối với các loại cọc treo, kể cả cọc ống có lõi đất hạ bằng phương pháp đóng

Móng có từ 6 đến 10 cọc 1.65Móng có từ 1 đến 5 cọc 1.75

 Sức chịu tải trong nén cực hạn theo chỉ tiêu cơ lý đất, đá

- Điều 7.2.3 TCVN 10304:2014 “ Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế “ sức chịu tải của cọc treo đóng hoặc ép nhồi, cọc khoan nhồi, và cọc ống nhồi bê tông

 Trong đó đối với :

- Điều 7.2.3.1 Sức chịu tải trọng nén Rc,u , tính bằng kN, của cọc đóng hoặc ép nhồi và cọc khoan nhồi mở hoặc không mở rộng mũi và cọc ống moi hết đất

và nhồi bê tông vào bên, được xác định theo công thức

- cq: hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc, trường hợp dùng phương pháp đổ bê tông dưới nước lấy cq 0 9. , đối với trụ đường dây tải điện trên

không ( lấy theo chỉ dẩn điều 14 của TCVN 10304:2014 “ Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế “), đối với các trường hợp khác lấy cq 1 0.

- cq: hệ số điều kiện làm việc của đất trên thân cọc, phụ thuộc vào phương pháp tạo lỗ và điều kiện đổ bê tông ( lấy theo bảng 5 của TCVN 10304:2014

“ Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế “ )

- Ap: diện tích tiết diện ngang mũi cọc không mở rộng mũi cho phép lấy bằng diện tích tiết diện ngang của cọc

- u: chu vi tiết diên ngang thân cọc.

- li: chiều dài đoan cọc nằm trong lớp đất thứ i

- qp : cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc nhồi ( được lấy theo bảng 7,

TCVN 10304:2014 “ Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế “).

- fi : cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ i trên thân cọc ( được lấy

theo bảng 3, TCVN 10304:2014 “ Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế “).

Hình 9.6: Mặt cắt các phân tố đất.

Bảng 9.12: Sự làm việc của các phân tố đất

Lớp

đất Phân tố

Độ sâu lấy mẫu (m)

chiều dày lớp dất (m)

Chiều dài đoạn

cọc l i

Độ sâu

Các thông số khác tra bảng ta được số liệu bảng sau

Bảng 9.13 : Tính toán sức chịu tải tiêu chuẩn theo chỉ tiêu cơ lý

- Giả thiết chiều cao đài hđ = 1.5m.

- Để cọc ít ảnh hưởng lẫn nhau, có thể xem cọc là cọc đơn Vì vậy các cọc bố trí trên mặt bằng sao cho khoảng cách giữa các tim cọc tối thiểu 3d÷6d

- Khoảng cách từ mép ngoài cọc đến mép ngoài của đài là d/2÷d/3

Hình 9.7: Mặt bằng bố trí móng 6 cọc

9.4.3 Phản lực tác dụng lên đầu cọc.

Kiểm tra phản lực đầu cọc.

n: số lượng cọc trong đài

xi , yi: Khoảng cách từ trọng tâm cọc thứ i đến trục đi qua trọng tâm các cọc tại mặt phẳng đáy đài

tt x

Tải trọng tác dụng lên đầu cọc

 Trọng lượng bản thân đài.

kNm

tt x M

kNm

tt x H

kN

tt y H

Bảng 9.16: Tổng lực nén tính toán tác dụng lên đầu cọc

P

Trong đó:

A c: diện tích tiết diện cọc

l: chiều dài của cọc.

kN

tk a

Q

Kiểm tra cọc làm việc theo nhóm.

Thỏa điều kiện chịu tải của nhóm cọc

9.3.5 Kiểm tra ổn định của đất nền dưới đáy khối móng quy ước.

Điều kiền :

1 20

Xác định kích thước khối móng qui ước.

- Theo phụ lục C, điều C1, C2 TCVN 10304:2014 “ Móng cọc – Tiêu chuẩn

thiết kế ” chọn mô hình móng khối quy ước trong trường hợp cọc nằm trong

nền khi cọc xuyên qua các lớp đất yếu cắm vào tầng đất tốt

- Khối móng quy ước được xác định như hình sau

Hình 9.8 : Xác định khối móng quy ước ( nền không đồng nhất)

- Xác định bề rộng của móng quy ước.

tb

qu qu

N P

 : dung trọng trung bình từ đáy đài đến mũi cọc

qu

F : diện tích khối móng quy ước.

l : chiều dài cọc, tính từ đáy đài đến mũi cọc.

Bảng 9.19 : Dung trọng trung bình từ đáy đài dến mũi cọc.

qu

R : Sức chịu tải dưới khối móng quy ước

m 1 ,m 2 : hệ số điều kiện làm việc của nền đất và hệ số điều kiện làm việc của nhà hoặc công trình có tác dụng qua lại với nền, lấy theo điều 4.6.10 và theo bảng

15, TCVN 9326:2012,: Tiêu chuẩn thiết kề nền nhà và công trình”.

ktc =1.0 : hệ số tinh cậy lấy theo điều 4.6.11, TCVN 9326:2012,: Tiêu chuẩn thiết kề nền nhà và công trình”

 : dung trọng đất nền dưới mũi cọc

 : ứng suất gây lún tại điểm giữa của lớp phân tố thứ i.

h i : bề dày lớp phân tố thư i

Ei : Modun tổng biến dạng của lớp đất thứ i,

Dựa vào kết quả thí nghiệm đất từ hồ sơ địa chất ta xác định được modun biến dạngcủa từng lớp đất

Do áp lực dưới khối móng quy ước: P278 66 kN / m2 2 79 kG / cm2

Nên để đơn giản ta nội suy bậc 2 từ sơ đồ nén lún ứng với từng cấp tải ( quan hệ giữa cấp tải P và modun biến dạng E0 )

Bảng 9.23 : Kết quả thí nghiệm đất mẫu H4-12 độ sâu 24.3÷ 24.5m

Kết luận.

- Theo điều kiện tính lún ta có Ei > 5Mpa thì bt 5gl

- Tại điểm 2 : bt 245 22 kN / m2 5gl  5 44 78 223 9.  kN / m2

- Độ sâu tính toán dừng tại phân lớp 2 của lớp đất thứ 6:

- Độ lún của đất nền dưới khối móng qui ước là : S =0.563cm < S gh =8cm

- Theo bảng 16 TCVN 9362:2012 “ Tiêu chuẩn thiết kế nên nhà và công trình “

độ lún tuyệt đối Sgh = 8cm đối với khung bê tông cốt thép

→ Vậy độ lún của khối móng qui ước đảm bảo điều kiện độ lún tuyệt đối

Hình 9.9 : Biểu đồ ứng suất gây lún và ứng suất bản thân

9.3.5 Kiểm tra điều kiện chống xuyên thủng của đài.



Trong đó:

Pxt : lực gây ra xuyên thủng, bằng tổng tất cả các phản lực của đầu cọc nằm ngoài tháp xuyên.

Pxt : lực chống xuyên thủng

Hình 9.10 : Kiểm tra điều kiện xuyên thủng

Tính toán xuyên thủng cho đài cọc, dựa vào điều 6.2.5.4 TCVN 5574:2012 “ Kết

cấu bê tông và bê tong cốt thép – Tiêu chuẩn thiết kế “ thỏa mãng điều kiện

0

bt m

F R u h

Trong đó :

F : lực nén thủng, lấy bằng lực tác dụng lên tháp nén thủng trừ đi phần tải trọng chống lại nén thủng tác dụng vào đáy lớn hơn của tháp nén thủng ( lấy tại tại mặt phẳng đặt cốt thép chịu kéo.

α : hệ số lấy đối với

+ Bê tông nặng α = 1.0+ Bê tông hạt nhỏ α = 0.85+ Bê tông nhẹ α = 0.8

um : là giá trị trung bình của chu vi đáy trên và đáy dưới tháp nén thủng hình thành khi bị nén thủng, trong phạm vi chiều cao làm việc của tiết diện

- Các giá trị được tính như sau:

- Như đã học, đầu tiên ta khai báo hệ lưới, khoảng cách bước nhịp theo kích thước đã chọn, khai báo các loại vật liệu, tên cấu kiện và tiến hành vẽ ta được mô hình sau.

- Xem đài như một dãi bản làm việc như sàn ( phần từ shell ), đài có kích thước tiết diện (4x6.4x1.5)m

Hình 9.11 : Khai báo phần tử sàn

Hình 9.12 : Mô Hình không gian 3D đài cọc

- Tải tập trung tác dụng lên đài tương ứng với các phản lực đầu cọc đã có ở phần tính phản lực, lực tập trung này được gán tại vị trí nút, các vị trí cọc tương ứng với các phần tử tai nút đó được thể hiên như sau

Hình 9.13 : Mặc bằng vị trí cọc trong đài

Hình 9.14 : Phần tử nút tướng ứng với các cọc trong đài

- Để mô phỏng đài làm việc thực tế hơn đài liên kết với cột và được ngàm cứng phía trên cột

- Ở đây do đã tính trọng lượng bản thân đài và lực dọc của cột truyền xuống cho các đầu cọc đã tính ở phần trên nên xem như không có trọng lượng bản

Hình 9.15 : Phản lực đầu cọc dưới dạng lực tập trung

- Sau khi đã gán xong tiến hành chạy file lấy nội lực tính toán cốt thép

- Hệ trục tọa độ địa phương và cách biểu diễn momen uốn đối với phần tử shell trong Sap 2000 v12, ký hiệu về các trục tọa độ địa phương và momen uốn trong phần tử shell được quy định trong phần mềm Sap 2000 như sau

Hình 9.16 : Quy định về trục tọa độ địa phương và momen uốn

- Về màu sắc, trục 1 thể hiện bằng màu đỏ, trục 2 thể hiện bằng màu trắng,

và trục 3 thể hiện bằng màu xanh

- Đối với phần tử nằm ngang, theo mặc định trục 1 hướng theo trục X và trục

- M11 và M22 là 2 giá trị được sử dụng để tính toán cốt thép cho ô sàn

- Các vùng đậm trong biểu đồ momen thể hiện các vị trí có nội lực lớn Khi tính toán diện tích cốt thép sẽ đặt theo phương trục X, chúng ta sử dụng biểu đồ M11, ta so sánh các vị trí để lấy ra giá trị lớn nhất trong các giá trị đọc tại các điểm

- Tương tự khi tính toán diện tích cốt thép sẽ đặt theo trục Y (sử dụng M22)

Hình 9.17 : Biểu đồ momen M11 ( theo phương X )

3 0

4 909

m s s.chon

A

Hình 9.18 : Biểu đồ momen M22 ( theo phương Y )

3 0

4 909

m s s.chon

A