Đồ Án Nền Móng thiết kế móng cọc

Taïi thôøi ñieåm khaûo saùt (thaùng 02 naêm 2003), möïc nöôùc ngaàm khoâng xuaát hieän trong hoá khoan. Ñòa chaát coâng trình ñöôïc khoan thaêm doø vaø khaûo saùt nhö sau :Lôùp 1 Ñaát caùt san laáp goàm Beà daøy taïi H = 0.7mNaèm töø maët ñaát töï nhieân saâu töø 1.35m ñeán . Lôùp 2 (Seùt xaùm traéng, ñoám naâu, traïng thaùi deûo meàm) : Naèm töø maët ñaát töï nhieân saâu töø –2.05 ñeán –8.05  –8.20 mMaøu xaùm traéng, ñoám naâu, traïng thaùi deûo meàm. Lôùp 3 (Seùt pha, traïng thaùi deûo meàm): Coù ñoä saâu töø –8.05  –8.20 m ñeán –10.25  –10.75 m Lôùp 4 (Seùt xaùm traéng, traïng thaùi deûo cöùng): Coù ñoä saâu töø –10.25  –10.75 m ñeán –12.85  –26.10 m Ñaát coù maøu xaùm traéng, traïng thaùi deûo cöùng.Lôùp 5 (Seùt pha naâu loang vaøng, traïng thaùi deûo):Coù ñoä saâu töø – 12.85  –13.45 m ñeán – 25.75  –26.10 mÑaát coù maøu naâu loang vaøng, traïng thaùi deûo.Lôùp 6 (Caùt trung coù laãn saïn, soûi, traïng thaùi chaët vöøa):Coù ñoä saâu töø – 25.75  –26.10 m ñeán Caùt trung ôû traïng thaùi chaët vöøa.(chöa keát thuùc trong phaïm vi hoá khoan) Möïc nöôùc ngaàm khoâng xuaát hieän trong loã khoan.BAÛNG CHÆ TIEÂU CÔ LYÙ:LôùpTeân ñaátBeà daøy(m)tn(Tm3)h(Tm3)W(%)Δ(Tm3)N30()qc(Tm2)CII(Tm2)BE(Tm2)1Caùt san laáp0.72Seùt6.02.001.6123.982.73712o10’122.232.070.538613Seùt pha2.21.971.6122.212.71911o45’129.601.760.526234Seùt2.62.031.6423.442.741418o06’238.003.370.407805Caùt pha12.92.041.6920.662.671723o50’566.001.040.307366Caùt haït trung laãn saïn >18.42.041.7318.052.662031o11’1297.600.341561 6.2.Khaùi quaùt vaø choïn phöông aùn moùng6.2.1. Moät soá khaùi quaùt veà vieäc söû duïng taàng haàm:Trong nhaø cao taàng vai troø cuûa moùng raát quan troïng, moùng chòu löïc ñöùng vaø chòu löïc ngang. Moùng phaûi oån ñònh thì keát caáu beân treân môùi oån ñònh. Ñeå oån ñònh moùng ngöôøi ta thöôøng choân moùng vôùi ñoä saâu: .vôùi H: chieàøu cao cuûa coâng trình.Vôùi ñoä saâu ñoù tuøy theo chieàu cao nhaø maø coù theå taïo ra 1 hay 2 taàng haàm vôùi chöùc naêng söû duïng ngoaøi taàng kyû thuaät coøn coù theå coù caùc chöùc naêng khaùc. Thoâng thöôøng ngöôøi ta caáu taïo saøn taàng haàm. Vì saøn taàng haàm ngang maët moùng giuùp oån ñònh cho moùng choáng laïi löïc taùc ñoäng ngang raát lôùn.Saøn taàng haàm luoân ñöôïc lieân keát vôùi heä daàm taàng haàm. Do heä coù ñoä cöùng raát lôùn giuùp cho moùng choáng laïi taùc ñoäng theo 2 phöông. Daàm taàng haàm luoân laø 1 keát caáu maïnh coù theå coù chieàu cao . Vôùi L: nhòp keát caáu.Vôùi coâng trình thieát keá coù khaû naêng chòu gioù ñoäng goàm : 14 taàng ñieån hình, 1 taàng kyõ thuaät vaø 1 taàng maùi thì döï kieán boá trí 1 taàng haàm. Nhaèm muïc ñích oån ñònh moùng.Söï phaù hoaïi moùng coâng trình ít xaûy ra nhöng thöôøng noù bò phaù hoaïi do neàn ñaát. Söï phaù hoaïi do bò laät vì söï ñaåy leân ít khi xaûy ra, ít hôn nhieàu so vôùi caùc tính toaùn döï kieán. Ñieàu naøy coù theå laø do ñoä cöùng giaûm ñaùng keå cuøng vôùi söï ñaåy leân laøm giaûm löïc do gia toác neàn gaây ra.Khi coù ñoäng ñaát xaûy ra, do aûnh höôûng cuûa soùng ñòa chaán coù theå thay ñoåi theo nhieàu phöông khaùc nhau. Neàn ñaát bò caùc löïc keùo, neùn caét xoaén taùc duïng neân coù theå bò maát oån ñònh.Söï töông taùc cuûa keát caáu vaø neàn ñaát thuoäc 2 daïng. Daïng thöù 1 : coâng trình ñöôïc coi laø nheï so vôùi khoái löôïng cuûa ñaát neàn vaø töông ñoái meàm deûo neân vieäc xaây coâng trình treân neàn khoâng laøm aûnh höôûng lôùn tôùi dao ñoäng cuûa beà maët ñaát neàn. Tuy vaäy do tính meàm cuïc boä cuûa ñaát neàn saùt moùng coâng trình coù theå laøm thay ñoåi öùng xöû cuûa coâng trình.Taùc ñoäng cuûa tính meàm cuïc boä laø laøm thay ñoåi caùc daïng dao ñoäng, laøm giaûm taàn soá dao ñoäng rieâng vaø laøm taêng ñoä giaûm chaán do coù tieâu hao naêng löôïng trong vuøng ñaát xung quanh. Maëc duø coù theå laøm taêng öùng xöû nhöng noùi chung noù laøm giaûm löïc caét neàn. So vôùi moùng ñôn, moùng coïc noùi chung ít aûnh höôûng ñeán daïng dao ñoäng vaø taàn soáâ nhöng hieäu quaû giaûm chaán thì thaáp hôn.Daïng thöù 2 cuûa töông taùc naøy laø xem keát caáu laø khoái lôùn vaø cöùng. Luùc naøy thì töông taùc coù aûnh höôûng tôùi dao ñoäng beà maët cuûa khoái ñaát döôùi moùng vaø laân caän moùng. Moâ phoûng keát caáu caàn phaûi keát hôïp vôùi caùc lôùp ñaát neàn xuoáng tôùi neàn ñaù goác. Kieåu phaân tích naøy raát phöùc taïp vaø chuyeân saâu neân chæ duøng cho keát caáu quan troïng vaø khoái raát lôùn: loø phaûn öùng haït nhaân.

CHƯƠNG 6 : THIẾT KẾ MÓNG KHUNG TRỤC 3

6.1 Khảo sát địa chất :

2 Sét xám trắng đốm nâu trạng thái dẻo mềm

1Cát san lấp

3

Sét pha trạng thái dẻo mềm

4

Sét xám trắng dẻo cứng

-2 0

γ (T/m ) 3

= 1.61 h

W = 23.98 %

∆ (T/m ) 3

= 2.73

ϕ = 12 10' 0 (T/m ) 2

q = 122.23 c (T/m ) 2

q = 566.00 c (T/m )2

C = 1.04 II

N = 17 30 B = 0.30 (T/m ) 2

E = 736

γ tn = 2.04 (T/m )3

γ (T/m ) 3

= 1.73 h

W = 18.05 %

∆ = 2.66 (T/m )3

ϕ = 31 11 ' 0 (T/m ) 2

q = 1297.0 c (T/m ) 2

C = 0.34

N = 20 30 (T/m ) 2

E = 1561

Tại thời điểm khảo sát (tháng 02 năm 2003), mực nước ngầm không xuất hiện trong hố khoan Địa chất công trình được khoan thăm dò và khảo sát như sau :

Lớp 1 Đất cát san lấp gồm Bề dày tại H = 0.7m

- Nằm từ mặt đất tự nhiên sâu từ -1.35m đến −2.05m

Lớp 2 (Sét xám trắng, đốm nâu, trạng thái dẻo mềm) :

- Nằm từ mặt đất tự nhiên sâu từ –2.05 đến –8.05 ÷ –8.20 m

- Màu xám trắng, đốm nâu, trạng thái dẻo mềm

Lớp 3 (Sét pha, trạng thái dẻo mềm):

- Có độ sâu từ –8.05 ÷ –8.20 m đến –10.25 ÷ –10.75 m

Lớp 4 (Sét xám trắng, trạng thái dẻo cứng):

- Có độ sâu từ –10.25 ÷ –10.75 m đến –12.85 ÷ –26.10 m

- Đất có màu xám trắng, trạng thái dẻo cứng

Lớp 5 (Sét pha nâu loang vàng, trạng thái dẻo):

- Có độ sâu từ – 12.85 ÷ –13.45 m đến – 25.75 ÷ –26.10 m

- Đất có màu nâu loang vàng, trạng thái dẻo

Lớp 6 (Cát trung có lẫn sạn, sỏi, trạng thái chặt vừa):

- Có độ sâu từ – 25.75 ÷ –26.10 m đến −40,0m

- Cát trung ở trạng thái chặt vừa

(chưa kết thúc trong phạm vi hố khoan)

Mực nước ngầm không xuất hiện trong lỗ khoan.

BẢNG CHỈ TIÊU CƠ LY Ù:

Lớ

p Tên đất

Bềdày(m)

-2 Sét 6.0 2.00 1.61 23.98 2.73 7 12o10’ 122.23 2.07 0.53 861

3 Sét pha 2.2 1.97 1.61 22.21 2.71 9 11o45’ 129.60 1.76 0.52 623

4 Sét 2.6 2.03 1.64 23.44 2.74 14 18o06’ 238.00 3.37 0.40 780

5 Cát pha 12.9 2.04 1.69 20.66 2.67 17 23o50’ 566.00 1.04 0.30 7366

Cát hạt

trung lẫn

sạn

>18.4 2.04 1.73 18.05 2.66 20 31o11’ 1297.60 0.34 - 1561

6.2 Khái quát và chọn phương án móng

6.2.1 Một số khái quát về việc sử dụng tầng hầm:

 Trong nhà cao tầng vai trò của móng rất quan trọng, móng chịu lực đứng và chịulực ngang Móng phải ổn định thì kết cấu bên trên mới ổn định Để ổn địnhmóng người ta thường chôn móng với độ sâu: 12 151 ÷ 1 ÷H với H: chiềøu cao củacông trình

 Với độ sâu đó tùy theo chiều cao nhà mà có thể tạo ra 1 hay 2 tầng hầm vớichức năng sử dụng ngoài tầng kỷ thuật còn có thể có các chức năng khác.Thông thường người ta cấu tạo sàn tầng hầm Vì sàn tầng hầm ngang mặt mónggiúp ổn định cho móng chống lại lực tác động ngang rất lớn

 Sàn tầng hầm luôn được liên kết với hệ dầm tầng hầm Do hệ có độ cứng rấtlớn giúp cho móng chống lại tác động theo 2 phương Dầm tầng hầm luôn là 1kết cấu mạnh có thể có chiều cao 1 1÷ L

8 10

  Với L: nhịp kết cấu

 Với công trình thiết kế có khả năng chịu gió động gồm : 14 tầng điểnhình, 1 tầng kỹ thuật và 1 tầng mái thì dự kiến bố trí 1 tầng hầm Nhằm mụcđích ổn định móng

 Sự phá hoại móng công trình ít xảy ra nhưng thường nó bị phá hoại do nền đất.Sự phá hoại do bị lật vì sự đẩy lên ít khi xảy ra, ít hơn nhiều so với các tính toándự kiến Điều này có thể là do độ cứng giảm đáng kể cùng với sự đẩy lên làmgiảm lực do gia tốc nền gây ra

 Khi có động đất xảy ra, do ảnh hưởng của sóng địa chấn có thể thay đổi theonhiều phương khác nhau Nền đất bị các lực kéo, nén cắt xoắn tác dụng nên cóthể bị mất ổn định

 Sự tương tác của kết cấu và nền đất thuộc 2 dạng Dạng thứ 1 : công trình đượccoi là nhẹ so với khối lượng của đất nền và tương đối mềm dẻo nên việc xâycông trình trên nền không làm ảnh hưởng lớn tới dao động của bề mặt đất nền.Tuy vậy do tính mềm cục bộ của đất nền sát móng công trình có thể làm thayđổi ứng xử của công trình

 Tác động của tính mềm cục bộ là làm thay đổi các dạng dao động, làm giảmtần số dao động riêng và làm tăng độ giảm chấn do có tiêu hao năng lượngtrong vùng đất xung quanh Mặc dù có thể làm tăng ứng xử nhưng nói chung nólàm giảm lực cắt nền So với móng đơn, móng cọc nói chung ít ảnh hưởng đếndạng dao động và tần sốâ nhưng hiệu quả giảm chấn thì thấp hơn

 Dạng thứ 2 của tương tác này là xem kết cấu là khối lớn và cứng Lúc này thìtương tác có ảnh hưởng tới dao động bề mặt của khối đất dưới móng và lân cậnmóng Mô phỏng kết cấu cần phải kết hợp với các lớp đất nền xuống tới nền đágốc Kiểu phân tích này rất phức tạp và chuyên sâu nên chỉ dùng cho kết cấuquan trọng và khối rất lớn: lò phản ứng hạt nhân

6.2.2 Một số vai trò của tầng hầm:

a Về mặt nền móng :

Ta thấy nhà nhiều tầng thường có tải trọng rất lớn ở chân cột, chân vách Nógây ra áp lực rất lớn lên nền và móng Vì vậy, khi làm tầng hầm ta đã giảm tảicho móng vì một lượng đất khá lớn trên móng đã được lấy đi Hơn nữa, khi cótầng hầm thì móng được đưa xuống khá sâu, móng có thể đặt vào nền đất tốt,cường độ của nền tăng lên (Khi ta cho đất thời gian chịu lực) Thêm vào đó tầnghầm sâu nếu nằm dưới mực nước ngầm, nước ngầm sẽ đẩy nổi công trình lên theođịnh luật Acsimet như thế nó sẽ giảm tải cho móng công trình và đồng thời cũnggiảm lún cho công trình

Đối với nhà nhiều tầng không có tầng hầm, độ sâu ngàm vào đất là nông (từ 3m), độ ổn định của công trình không cao do trọng tâm của công trình ở trên cao.Khi nhà có tầng hầm, trọng tâm của công trình sẽ được hạ thấp làm tăng tính ổnđịnh tổng thể của công trình Hơn nữa, tường, cột, dầm sàn của tầng sẽ làm tăngđộ ngàm của công trình vào đất, tăng khả năng chịu lực ngang như gió, bão, lụtđộng đất

2-6.2.3 – Xác định phương án móng:

o Từ kết quả địa chất ta thấy rằng: Cấu trúc địa tầng của khu vực thay đổimạnh, khá phức tạp và không đồng đều Hai lớp đất bên trên (lớp 2 và 3) lànhững lớp đất yếu và có chiều dày tương đối lớn Chỉ có lớp đất thứ 4 tươngđối tốt nhưng lại là lớp đất sét trạng thái dẻo cứng nhưng chiều dày lớp nàytương đối nhỏ nên không thuận tiện cho việc tiếp nhận tải trọng công trình.Lớp thứ 5 là lớp cát pha trạng thái vừa có chiều dày tương đối lớn và cũng làlớp đất yếâu nên không đặt mũi cọc tại lớp này Mặt khác giải pháp móngnông đặt trực tiếp trên nền thiên nhiên ở đây không được xét tới vì chắcchắn độ lún sẽ vượt giới hạn cho phép Giải pháp móng nông chỉ có thể hiệuquả khi nền đất được gia cố bằng các phương án đệm cát, cọc cát…

o Lớp đất thứ 6 là lớp đất cát trạng thái chặt vừa rất tốt và có môđun biếndạng lớn nên thuận tiện cho việc tiếp thu tải trọng công trình Vì vậy, giải

pháp móng ở đây là móng sâu tryền tải công trình xuống lớp đất 6 Với

công trình 14 tầng này ta có thể sử dụng 2 phương án : phương án 1 móng cọc ép và phương án 2 là móng cọc khoan nhồi

Đối với đồ án này em được giao nhiệm tính toán móng cho khung trục 3gồm 1 móng dưới chân cột và một móng dưới chân vách cứng với 2 phương ánmóng cọc ép và cọc khoan nhồi

Nội lực tại chân vách ( vách PW72,PW71 )

Tầng Vách Tổ hợp Vị trí N(T) M(Tm) Q™

Nhận xét : Với 3 tổ hợp được chọn từ kết quả nội lực ở trên ta chọn tổ hợp COMB1

Nội lực tại chân cột M1 (cột trục A.D)

V3 (t)

Nhận xét : Ta thấy tại chân cột(vị trí mặt cắt 0)Với 3 tổ hợp được chọn từ kết quả nội

y max

Xác định tải trọng truyền xuống từng móng :

Vì trong quá trình giải khung đà kiềng, sàn tầng hầm đã được nhập vào mô hình nên để tăng khả năng nguy hiểm cho khung ta không tính tường xây trên đà kiềng truyền vào khung Vì thế, khi tính móng ta cộng thêm tải trọng tường này vào phần lực dọc N

6.3.1 Móng M1 dưới chân cột trục A.D :

- Tải do tường tầng hầm bằng bêtông (dày 15cm):

+ Theo phương vuông góc mặt phẳng khung:

G = bt x ht x γ x n x L

= 0.15 x 1.35 x 2.5 x 1.1 x 9 92+ = 5T

Vậy lực dọc tác dụng vào móng:

N= 1194.3 + 5 = 1199.3 T -> Lấy N = 1200 T để tính toán Tải trọng của khung truyền xuống móng (tải trọng tác dụng vào khung là tải tínhtoán nên để khi tính toán móng cọc ở trạng thái giới hạn II ta chia cho hệ số vượt tải n=1.2)

Nội lực N(T) Mx (Tm) My (Tm) Qx(T) Qy(T)Trị tính toán 1200 0.088 2.53 2.76 0.02

6.3.2 Móng M2 dưới vách cứng trục BB1 và B3C :

Tải trọng của khung truyền uống móng này:

-

móng:

N M Q

6.4 TÍNH TOÁN CỤ THỂ TỪNG PHƯƠNG ÁN MÓNG :

6.4.1 PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC ÉP

I Sơ lược về phương án móng sử dụng :

Ưu điềm :

 Khả năng chịu lực tương đối lớn, có khả năng cắm sâu vào lớp đất tốt

 Thi công dễ dàng không đòi hỏi kỹ thuật cao

 Không gây chấn động làm phá hoại vùng đất xung quanh cọc và không ảnh hưởng đến công trình xung quanh

 Các đoạn cọc được chế tạo tại chổ hay mua từ các đơn vị sản xuất nên dễ dàng kiểm tra được chất lượng cọc

Nhược điềm :

 Đối với những công trình chịu tải lớn thì số lượng cọc tăng lên hoặc phảităng kích thước cọc dẫn đến chi phí thi công đài cọc tăng lên hoặc tiết diện cọc quá lớn không thể ép xuống được

 Quá trình ép cọc thường xảy ra sự cố gặp các lớp đất cứng, đá cuội hay đụng phải các tảng đá mồ côi mà trong khi khoan địa chất không phát hiện được Các sự cố thường gặp khi ép cọc như : cọc bị chối khi chưa

Nội lực N(T) Mx (Tm) Qy(T)Trị tính toán 1551 11.76 18.34Trị tiêu

 Quá trình thi công kéo dài do thời gian dịch chuyển bệ ép tốn nhiều thời gian.

 Không kiểm soát được sự làm việc các mối nối

MB bố trí móng

II Tính toán móng M1 dưới chân cột trục A.D

II.1 Chọn loại cọc và chiều sâu đặt mũi cọc:

Việc thiết kế, thi công và nghiệm thu móng cọc ép BTCT theo hệ thống các tiêuchuẩn, quy phạm sau:

TCXD 205:1998 Móng cọc - Tiêu chuẩn thiết kế

TCXD 286:2003 Đóng và ép cọc - Tiêu chuẩn thi công và nghiệm thu

TCXD 88:1992 Cọc - Phương pháp thí nghiệm hiện trường

TCXD 269:2002 Cọc - Phương pháp thí nghiệm bằng tải trọng tĩnh ép dọc trục

TCXD 2737-1995 Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế

+ Với phương án móng đã chọn như trên ta đặt mũi cọc tại lớp đất 6 Chọn cọc dài 24 m (gồm 3 đoạn dài 8m ) + Cọc đặc có tiết diện vuông 350x350

- Bêtông mác #300 (R n = 130 daN/cm 2 ), (R k = 10 daN/cm 2 )

- Thép chủ 8φ16 (nhóm AIII, R a = 3650 daN/cm 2 )_Fa = 16,08 cm 2

- Thép đai φ6a150 (nhóm AI, R ađ = 2100 daN/cm 2 )

- Lưới thép đầu cọc dùng φ6a50

+ Sơ bộ chọn đài cọc cao 1.5 m, Bêtông đài mác 300 Độ sâu đặt đáy đài kểtừ mặt đất tự nhiên: hdd = 2.75 m (vì tầng hầm cách mặt đất tự nhiên 1.25 m).

+ Đoạn bêtông đầu cọc là 600mm ( đập vỡ đầu cọc ) và cọc ngàm sâu vàođài 100mm

Kiểm tra độ sâu đặt đáy đài và chiều cao đài cọc:

• Đối với móng cọc đài thấp, tải trọng ngang hoàn toàn do các lớp đất từ đáy đài trở lên tiếp nhận Vì vậy, độ sâu đặt đáy đài phải thoả mãn điều kiện đặt tải ngang và áp lực bị động của đất:

tt 0

Với: ϕ và γ’: Góc ma sát trong và dung trọng tự nhiên của đất từ đáy đài trở

lên, chính là lớp đất 2 (sét dẻo mềm)

Vậy ta chọn chiều sâu chôn đài cọc h= 2.75m (so với mặt đất tựnhiên)>

hmin=0.8 m là hợp lý (đài cọc được đặt ở cao trình ngang với mặt sàn tầng hầm).Vậy đài cọc sơ bộ được chọn như trên

Với độ sâu đặt đáy đài như trên, tải trọng ngang đã tự cân bằng với áp lực bịđộng của đất

II.2 Xác định sức chịu tải của cọc :

a Theo độ bền của vật liệu làm cọc:

Sức chịu tải tính toán theo vật liệu của cọc được tính theo công thức sau:

Q= ϕ (R F + R F)

- ϕ: Hệ số uốn dọc của cọc phụ thuộc vào độ mảnh của cọc Xác định

ϕ theo công thức thực nghiệm ( dùng được khi 14 <λ ≤104)

- Rn: Cường độ chịu nén của bêtông M300 Rn = 130 daN/cm2

- Fb: Diện tích mặt cắt ngang của cọc

- Ra: Cường độ tính toán của thép AIII Ra = 3650 daN/cm2

- Fa: Diện tích tiết diện ngang cốt dọc Fa = 16.08 cm2

→ Pvl = 0.885x(130×35x35 + 3650×16.08) = 192878daN= 192.88 T

b Theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền( TCXD 205-1998):

Công thức xác định sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc theo đất nền như sau:

Qtc = m(U∑ mf .ƒsi .li + mR.AP.qP) Trong đó:

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

- mR : hệ số xét đến lớp đất bên dưới mũi cọc với lớp đất cát hạt trung

thì mR = 1.2

- mf : Hệ số ma sát giũa cọc và đất mf = 1( cọc ép )

- Ap : diện tích ngang của cọc Ap = 0.35x0.35 = 0.1225(m2)

- U: Chu vi thân cọc; U = 0.35 x 4 = 1.4 m

- li : Chiều dày lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc

- fsi: Cường độ tiêu chuẩn của ma sát thành lớp đất thứ i với bề mặt xung

quanh cọc, được tính toán bằng cách tra Bảng A.2, TCXD205:1998 Chia đất nền thành các lớp đất đồng nhất như hình vẽ(Chiều dày mỗi lớp lấy ≤ 2m) Ở đây Zi và H lấy từ cốt thiên nhiên:

- qP : cường độ đất nền mũi cọc xác định bằng cách tra bảng A.2 TCXD

205:1998 Tại độ sâu Z =26.05 (m) đất cát hạt trung lẫn sạn sỏi (tra

Bảng A2 TCXD 205:1998) thì cường độ tính toán của đất nền dưới mũi

cọc là q p = 528.4 (T/m 2

)

Lớp đất Lớp đất li(m) Zi(m) IL fsi(T/m2) li.fsi(T/m)

2 Sét xámtrắng 1.55 3.625 0.53 1.89 2.93

a tc

Q

k

c Theo chỉ tiêu cường độ đất nền:(TCXD 205-1998)

Sức chịu tải cực hạn của cọc :

li – chiều dày lớp đất mà cọc đi qua

αi - Hệ số phụ thuộc vào loại đất, loại cọc

qci - Sức cản mũi xuyên của lớp đất thứ i

qsi - Lực ma sát thành đơn vị của cọc ở lớp đất thứ i, có chiều dày l

k - Hệ số mang tải,phụ thuộc loại đất và loại cọc, tra bảng k= 0.5

qc - Sức kháng xuyên trung bình lấy tại 3d = 3x0.35 = 1.05m trên và

dưới cọc (vì cọc cắm vào lớp cát hạt trung lẫn sỏi 1 đoạn l = 2.35m >3d nên trong phạm vi trên và dưới mũi cọc đều là lớp đất cát hạt trung do đó tra bảng được

AP – diện tích tiết diện ngang ở cọc AP = 0.35x0.35 = 0.1225(m2)

So sánh sức chịu tải của cọc trong 3 trường hợp ta chọn sức chịu tải

nhỏ nhất của cọc chính là sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ

II.3 Xác định số lượng cọc trong đài :

- Ta có áp lực tính toán do phản lực đầu cọc tác dụng lên đáy đài :

ptt = a

Q 142.13(3d) = (3x0.35) = 128.9 (T)

- Diện tích sơ bộ của đáy đài:

Fsb =

tt o tt tb

- Số lượng cọc sơ bộ được xác định theo công thức (6 – 16) trang

66 NỀN MÓNG và TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG của GS.TSKH NGVĂN QUẢNG:

nc =

sb 0

tt d

X = d/2 ÷ d/3 = 125(mm)Diện tích đài cọc : Fđ = 2.8x3.9 = 10.92 m2

X y

II.4 Kiểm tra việc thiết kế móng cọc :

II.4.1 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc theo điều kiện chịu nhổ:

Hiệu ứng nhóm cọc lên sức chịu tải của cọc là do sự ảnh hưởng lẫn nhau của các cọc trong nhóm nên sức chịu tải của cọc trong nhóm sẽ nhỏ hơn so với cọc đơn

Hiệu ứng nhóm cọc η được xác định theo công thức của Converse-Labarre :

Trong đó n1 – số hàng cọc trong nhóm

n2 – số cọc trong một hàng

d – cạnh cọc

s – khoảng cách giữa hai tim cọc

0.35 17.6501.1

d arctg arctg s

Ta kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc với tổng lực dọc tính toán

mômen theo hai phương (Mx.My) lực ngang theo hai phương (Qx.Qy)Điều kiện kiểm tra : max

x y - khoảng cách tính từ trục của hàng cọc biên đến trục đi

qua trọng trục X, Y của đài x nmax =1.10m.ymaxn =1.65m

xi.yi – khoảng cách tính từ trục của hàng cọc thứ i đến trục đi qua trọng tâm đài

Vậy cọc thoả mản điều kiện chịu nhổ

II.4.2 Kiểm tra ổn định nền : ( theo đk biến dạng – TTGH II)

Xác định góc truyền lực α = ϕ4tb

ϕtb – góc ma sát trung bình của các lớp đất

Σ Ntt

Σ Mtcmq

Σ Ntcmq

Tải tiêu chuẩn tác dụng lên khối móng quy ước

+ Trọng lượng bản thân đài Gđ = 2.5x1.5x2.8x3.9 = 40.95(T)+ Trọng lượng của đất trong khối móng quy ước(không kể trọng lượng của cọc)

G2 = (Fmq – n.Ap)∑γi i h = (54.46 – 12x0.1225)(3.15 x 2.0 + 2.2x1.97 + 2.6x2.03 + 12.9x2.04 + 2.35x2.04) =2491 (T)+ Trọng lượng bản thân cọc

max 3617.2 66.42

54.46

mq tb

mq

N p

max

3617.2 57.11 2.53 67.25 /54.46 72.16 62.17

tc tc tb

m m

Với : m1.m2 = 1 – hệ số điều kiện làm việc của nền đất và điều kiện làm

việc của công trình tác động qua lại của đất nền

Ktc – hệ số độ tin cậy (Ktc = 1 : đặc trưng tính toán lấy trực tiếp từ thí nghiệm)

γ - dung trọng lớp đất từ đáy khối móng qui ước trở xuống

γ* - dung trọng các lớp đất từ đáy khối móng qui ước trở lên

A.B.D – hệ số phụ thuộc vào góc ma sát trong nền (Đáy móng quy uớcnằm ở lớp đất thứ 6 có ϕ = 31.180 tra bảng 1.21 trang 53 Giáo trình nền móng(Châu Ngọc Aån) ta có A = 1.21, B = 5.97;D = 8.25

γ = 2.04 (T/m3)

C = 0.34 (T/m2)

b = Bmq = 6.85 (m) *

II.4.3 Kiểm tra lún trong móng cọc :

- Ta có thể tính toán độ lún của nền theo quan niệm nền biến dạng tuyến tính

- Tính độ lún của móng cọc trong trường hợp này như độ lún của khối móng quyước trên nền thiên nhiên.

Lớpđất

= (3.425 x3.975)m Xét 1 điểm thuộc trục qua tâm móng, có độ sâu z kể từ đáy móng:

- Xét 1 điểm thuộc trục qua tâm móng, có độ sâu z kể từ đáy móng:

+ Ứng suất do tải trọng ngoài gây ra:

l

) + Ứng suất do trọng lượng bản thân đất gây ra:

σbt = 47.02 + 2.04zBảng phân bố ứng suất dưới đáy khối móng qui ước

Điểm z mq

mq

L B

-8.05 -10.25

= 18.07

gl ( T/m )2

= 17.62

gl ( T/m )2

= 14.52

gl ( T/m )2

= 12.07

gl ( T/m )2

= 9.9

bt ( T/m )2

= 47.02

bt ( T/m )2

= 49.06

bt ( T/m )2

= 51.1

bt ( T/m )2

= 53.14

bt ( T/m )2

= 55.18

bt ( T/m )2

tố

Chiều dàylớp(cm)

σgl (T/m2)

σgl trung bình

(T/m2)

E(T/m2) β Si(cm)

1 100 0.93

18.0718.07 17.85

17.6217.62 16.07

14.5214.52 13.30

12.0712.07 10.99

i tbi

i oi

h E

σ = − − : ứng suất trung bình do tải trọng ngoài gây ra tại giữa lớp đất đang xét

hi= 1.0 m = 100 cm

Eoi: Module tổng biến dạng được lấy từ thí nghiệm nén lún không nở hông

ở lớp đất 6 có Eo= 1561T/m2

βi=0.8: hệ số không thứ nguyên để hiệu chỉnh cho sơ đồ tính toán đã đơn giản hóa lấy cho mọi trường hợp

S=ΣSi=3.92 < Sgh=8cm (nền móng thỏa yêu cầu về biến dạng)

II.4.4 Tính toán và bố trí cốt thép cho đài cọc :

II.4.4.1 Kiểm tra điều kiện xuyên thủng :

45° 45°

1100 1100 1100 3900 I

I

1100 1100 1100 300 300

Tháp xuyên thủng bao trùm lên các đầu cọc do đó đài không bị đâm thủng

I.4.4.2 Tính toán cốt thép đài cọc :

Xem đài cọc làm việc như 1 conson ngàm tại mép cột chịu tác động thẳng đứng từ cột

+ Cốt thép theo mặt ngàm I-I

- Lực nén lên các cọc :

M I = ∑P r i i = 104.42x2x1.25 + 104.13x1.25 + 104.17x2x0.15 + 103.88x0.15 = 438.04 Tm

- Diện tích cốt thép theo phương cạnh dài :

2

438.04 1000 95.250.9 0.9 1.4 3650

- Chiều dài mỗi thanh : lth = l – 2x50 = 3900 – 100 = 3800= 3.8 (m)

+ Cốt thép theo mặt ngàm II-II

- Lực nén lên các cọc :

- Chiều dài mỗi thanh : lth = b – 2x50 = 2800 – 100 = 2700= 2.7 (m)

II.5 Kiểm tra cọc trong quá trình vận chuyển cầu lắp :

700 1000

l=8m 0.207l=1.656m0.207l=1.656m

a Cường độ cọc khi vận chuyển:

Moment uốn lớn nhất tại điểm giữa cọc và móc cẩu:

bh R

= 1.89 cm2<16,08 cm2 (8φ16)

Như vậy cọc đảm bảo không bị phá hoại trong quá trình vận chuyển cẩu lắp.

c Kiểm tra lực cẩu móc cẩu:

Chọn thép móc cẩu là AIII 1φ18 có Fa = 2.545 cm2

Kiểm tra khả năng chịu lực của móc cẩu:

+ Khả năng chịu lực kéo của thép móc cẩu:

Nk = Ra.Fa = 3650 x2.545 = 9289 daN = 9.2 T + Tải trọng cọc tác dụng vào móc cẩu:

N = ql2 = 0.3675 82 × = 1.47 T

Ta thấy khả năng chịu lực của thép móc cẩu lớn hơn tải trọng tác dụng vào móc cẩu

→ Dùng móc cẩu loại thép AIII φ18 thì móc cẩu đủ khả năng chịu lực

d Kiểm tra cọc theo điều kiện chịu tải trọng ngang : Đối với móng cọc ép thì tải trọng do cầu lắp rất lớn so với tải trọng do tải trọng ngang gây ra do đó ta không cần kiểm tra cọc chịu tải trọng ngang

III TÍNH TOÁN MÓNG M2 DƯỚI CHÂN VÁCH TRỤC BB1 – B3C:

sâu đặt mũi cọc : (tương tự móng M1)

III.2 Xác định sức chịu tải của cọc : (tương tự móng M1)

III.3 Xác định số lượng cọc trong đài :

- Ta có áp lực tính toán do phản lực đầu cọc tác dụng lên đáy đài :

ptt = a

Q 142.13(3d) = (3x0.35) = 128.9 (T)

- Diện tích sơ bộ của đáy đài:

Fsb =

tt o tt tb

- Số lượng cọc sơ bộ được xác định theo công thức (6 – 16) trang

66 NỀN MÓNG và TẦNG HẦM NHÀ CAO TẦNG của GS.TSKH NGVĂN QUẢNG:

nc =

sb 0

tt d

P

+

=1551 76.35128.9+ = 12.62 cọc-> Chọn 14 cọc

Bố trí cọc trong đài với khoảng cách giữa các cọc

S = 3d÷6d = 1.05÷2.1 (m)=1.1(m)Khoảng cách giữa mép cọc hàng biên đến mép đài :

X = d/2 ÷ d/3 = 125(mm)Diện tích đài cọc : Fđ = 2.8x5.0= 14.0 m2

III.4 Kiểm tra việc thiết kế móng cọc :

III.4.1 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc theo điều kiện chịu nhổ:

Hiệu ứng nhóm cọc lên sức chịu tải của cọc là do sự ảnh hưởng lẫn nhau của các cọc trong nhóm nên sức chịu tải của cọc trong nhóm sẽ nhỏ hơn so với cọc đơn

Hiệu ứng nhóm cọc η được xác định theo công thức của Converse-Labarre :

Trong đó : n1 – số hàng cọc trong nhóm

n2 – số cọc trong một hàng

d – cạnh cọc

s – khoảng cách giữa hai tim cọc

0.35 17.6501.1

d arctg arctg s

Ta kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc với tổng lực dọc tính toán

mômen theo hai phương (Mx.My) lực ngang theo hai phương (Qx.Qy)Điều kiện kiểm tra : max

- ΣNtt= 1551 + 57.75 = 1608.75 T

- ΣMxtt= 11.76 + 18.34x1.5 = 39.27 TmTải trọng tác dụng lên cọc được xác định theo công thức :

i

x n tt

y - khoảng cách tính từ trục của hàng cọc chịu nén lớn nhất

đến trục đi qua trọng tâm đài y nmax =2.2m

yi – khoảng cách tính từ trục của hàng cọc thứ i đến trục đi qua trọng tâm đài

Vậy cọc thoả mản điều kiện chịu nhổ

III.4.2 Kiểm tra ổn định nền :

Xác định góc truyền lực α = ϕ4tb

ϕtb – góc ma sát trung bình của các lớp đất

=21.20

=> 21.20 5.30

4

+ Trọng lượng bản thân đài Gđ = 2.5x1.5x2.8x5.0= 52.5(T)+ Trọng lượng của đất trong khối móng quy ước(không kể trọng lượng của cọc)

G2 = (Fmq – n.Ap)∑γi i h = (62 – 12x0.1225)(3.15 x 2.0 + 2.2x1.97 + 2.6x2.03 + 12.9x2.04 + 2.35x2.04) =2846.24 (T)+ Trọng lượng bản thân cọc

G3 = 2.5x23.2x0.1225x14 = 99.47 (T) => ΣNtc

mq = 1293 + 52.5 + 2846.24 + 99.47 = 4291.21 (T)

Σ Mxmqtc= 9.8 + 15.28x(1.6+23.2) = 388.74 Tm+ Ứng suất tại đáy khối móng quy ước :

max 4291.21 69.21

62

mq tb

mq

N p

tc tc tb

m m

Với m1.m2 = 1 – hệ số điều kiện làm việc của nền đất và điều kiện làm

việc của công trình tác động qua lại của đất nền

Ktc – hệ số độ tin cậy (Ktc = 1 : đặc trưng tính toán lấy trực tiếp từ thí nghiệm)

γ - dung trọng lớp đất từ đáy khối móng qui ước trở xuống

γ* - dung trọng các lớp đất từ đáy khối móng qui ước trở lênA.B.D – hệ số phụ thuộc vào góc ma sát trong nền (Đáy móng quy uớcnằm ở lớp đất thứ 6 có ϕ = 31.180 tra bảng 1.21 trang 53 Giáo trình nền móng(Châu Ngọc Aån) ta được A = 1.21,B = 5.97 ;D = 8.25

γ = 2.04 (T/m3)

C = 0.34 (T/m2)

b = Bmq = 6.85 (m) ∑γi i*h =3.15x2.0 + 2.2x1.97 +2.6x2.03 +12.9x2.04+2.35x2.04

III.4.3 Kiểm tra lún trong móng cọc :

- Ta có thể tính toán độ lún của nền theo quan niệm nền biến dạng tuyến tính

- Tính độ lún của móng cọc trong trường hợp này như độ lún của khối móng quyước trên nền thiên nhiên

= (3.425 x 4.525)m Xét 1 điểm thuộc trụcqua tâm móng có độ sâu z kể từ đáy móng:

- Xét 1 điểm thuộc trục qua tâm móng có độ sâu z kể từ đáy móng:

+ Ứng suất do tải trọng ngoài gây ra:

l

) + Ứng suất do trọng lượng bản thân đất gây ra:

σbt = 47.02 + 2.04 zBảng phân bố ứng suất dưới đáy khối móng qui ước

ĐIỂM z mq

mq

L B

-8.05 -10.25

gl ( T/m )

bt ( T/m )

2

= 59.26

Bảng tính lún cho móng

Lơp đất phân tốLớp Chiều dày lớp

21.62 21.62

17.93 17.93

15.16 15.16

12.6 12.6

i tbi

i oi

h E

Eoi: Module tổng biến dạng được lấy từ thí nghiệm nén lún không nở hông

ở lớp đất 6 có Eo= 1561T/m2

βi=0.8: hệ số không thứ nguyên để hiệu chỉnh cho sơ đồ tính toán đã đơn giản hóa lấy cho mọi trường hợp

III.4.4 Tính toán và bố trí cốt thép cho đài cọc :

III.4.4.1 Kiểm tra điều kiện xuyên thủng :

Tháp xuyên thủng bao trùm lên các đầu cọc do đó đài không bị đâm thủng

III.4.4.2 Tính toán cốt thép đài cọc :

Xem đài cọc làm việc như 1 conson ngàm tại mép cột chịu tác động thẳng đứng từ cột

+ Cốt thép theo mặt ngàm I-I

- Lực nén lên các cọc :

- Chiều dài mỗi thanh : lth = l – 2x50 = 3900 – 100 = 3800= 3.8 (m)

+ Cốt thép theo mặt ngàm II-II

1100 1100 1100 1100 300 300