đồ án mong khoan nhoi

Xác định sơ bộ số lượng cọc và bố trí cọc cho móng M1: Lấy nội lực cột C2 để thiết kế móng 1... Kiểm tra khả năng chịu tải của nhóm cọc : Với E: hiệu ứng nhóm được xác định theo công thứ

Chương VII: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU

Dựa vào kết quả thí nghiệm, quyết định lấy giá trị địa chất của HK3 để thiết kếmóng

Bềdàylớp(m)

Các chỉ tiêu cơ lýDung

trọng tựnhiên

γw

(kN/m3)

ĐộsệtB

Lực kếtdính C(kN/m2)

Gócnội

ma sátφ

Hệ sốnénlún a 1- 2

Hệsốrỗngbanđầue

TrịsốSPT

đất Mô tả

Độsâuđáylớp(m)

Bềdàylớp(m)

Các chỉ tiêu cơ lýDung

trọng tựnhiên

γw

(kN/m3)

ĐộsệtB

Lực kếtdính C(kN/m2)

Gócnội

ma sátφ

Hệ sốnénlún a 1- 2

Hệsốrỗngbanđầue

TrịsốSPT

7.1.2: Mặt cắt hố khoan

7.2: Kết cấu cọc khoan nhồi:

Công trình có 1 tầng hầm, nằm ở cao độ -3.05m Ta thiết kế mặt trên dầm gân trùngvới mặt sàn tầng hầm, tại cao trình -30.5m so với cao trình mặt đất ±0.000m,

Dựa vào điều kiện địa chất chọn độ sâu hạ cọc là -70m, chiều cao của đài móng chọn sơ bộ 2m

vậy chiều dài làm việc của cọc là 64.95m , cọc được chôn vào đài 0.1m

Vậy tổng chiều dài của cọc là 65.05m

Chọn cọc đường kính D = 1,2m

Cọc chịu tải trọng ngang hàm lượng cốt thép theo cấu tạo (0.4-0.65%)

2 c

Tính toán sức chịu tải của cọc: Khả năng chịu tải của cọc khoan nhồi dựa theo tiêu chuẩn

TCXDVN 205 – 1998 “Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế” và TCXDVN 195 – 1997 “Nhà cao tầng – Thiết kế cọc khoan nhồi”

7.2.1: Sức chịu tải cho phép của cọc theo vật liệu (TCXD205 - 1998):

Khả năng chịu tải của cọc theo vật liệu được xác định theo công thức sau:

;4

Rmin

= : Đối với cọc đổ bê tông trong lỗ khoan khô

R là mác thiết kế của bê tông cọc (MPa): R = 30 (MPa)

Vậy Ru = 6 (MPa) = 6000 (kPa)

• A là diện tích tiết diện cọc

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

(MPa)220

;1.5

Rmin

;1.5

Rmin

= : Đối với cốt thép lớn hơn Φ28mm

Rc là giới hạn chảy của cốt thép (MPa): Rc = 365 (MPa)

Vậy Ran = 220 (MPa) = 220000 (kPa)

• As là diện tích tiết diện cốt thép dọc

Vậy khả năng chịu tải của cọc theo vật liệu:

P = [6 x (3.14*12002/4 – 6081.8) + 220 x 6081.8)/1000] = 8084 (kN).

7.2.2: Sức chịu tải theo đất nền

• Phương pháp dựa theo các chỉ tiêu cơ lý của đất nền (theo SNIP 2.20.03.05) phụ lục A (205-1998)

Sức chịu tải của cọc đơn được dùng là: a tc

at

Q Q K

=

Trong đó

Kat – hệ số an toàn được lấy ( khi xét đến hiệu ứng của nhóm) là:

Kat = 1,4 cho móng trên 21 cọc

Kat = 1,55 cho móng từ 11 đến 21 cọc

Kat = 1,65 cho móng từ 6 đến 10 cọc

Kat = 1,75 cho móng có dưới 6 cọc

Qtc – xác định gồm 2 thành phần là khả năng chịu mũi và khả năng bám trượt bênhông

mR – hệ số điều kiện làm việc tại mũi cọc

mR = 0,7 – đối với sét

mR = 1 – đối với cát

mf – hệ số điều kiện làm việc của đất ở mặt bên của cọc

mf = 0,6 cho cọc khoan nhồi đổ bêtông dưới bùn bentonite

qm – khả năng chịu tải mũi cọc

fsi – khả năng bám trượt xung quanh cọc

Độ sâu

h (m)

Bề dày (m) z (m) Cấu tạo

Độ sệt B

Khả năng chịu tải cho phép sử dụng hệ số an toàn:

Hệ số an toàn = 3 cho mũi

Nc , Nq , Nγ – các hệ số tra biểu đồ theo góc ma sát ϕ

γ’ – ứng suất bản thân đất tại mũi cọc có xét đẩy nổi

C(kN/m2) φo fs

→ Qs = 18590.6 kN

→ Sức chịu tải cọc đơn được dùng là:

Qa = Qm/3 + Qs/2 = 3838.1/3 + 18590.6/2 =10574.7kN

 Sức chịu tải cọc đơn sử dụng :

Qa = min(Qa-A, Qa-B) =min(4845.9; 10574.7) kN

Chọn Q tk =4800kN 7.3 Thiết Kế Móng Cọc khoan nhồi:

Từ kết quả giải nội lực khung, ta tính số lượng cọc theo công thức:

Và kiểm tra hiệu ứng nhóm cọc, ta chọn sơ bộ số cọc như dưới đây :

N(kN) móngtên nc

C1(Nmax) 3425.27 M1 2C2(Nmax) 3424.08 M1 2C3(Nmax) 3405.72 M1 2C4(Nmax) 3498.38 M1 2C5(Nmax) 7446.71 M2 4C6(Nmax) 7222.37 M2 4C7(Nmax) 7456.96 M2 4C8(Nmax) 7148.33 M2 4C9(Nmax) 7339.71 M2 4C10(Nmax) 5704.83 M3 2C11(Nmax) 7330.07 M2 4C12(Nmax) 5609.67 M3 2PIER3+C13+C14(Nmax) 50589 M4 25

7.3.1 thiết kế móng M1:

1 Xác định sơ bộ số lượng cọc và bố trí cọc cho móng M1:

Lấy nội lực cột C2 để thiết kế móng 1

Bđ=2.4 (m) Lđ=4.6 (m)Chọn chiều cao đài theo điều kiện tuyệt đối cứng:

d c 0

d c 0

Pmax= 1960.1 kN Pmin= 1811.6 kN

d Kiểm tra khả năng chịu tải của nhóm cọc :

Với E: hiệu ứng nhóm được xác định theo công thức:

• e: khoảng cách của cọc

• n: số hàng

• m: số cọc của mỗi hàng

• Pc: tải trọng sử dụng thiết kế

Kiểm tra điều kiện sử dụng cọc có xét đến hiệu ứng nhóm :

Pmax ≤ PcxE

Pmax = 1960≤4800x0.841=4036.8(KN) => thõa điều kiện

Khả năng chịu tải của nhóm cọc :

4 Kiểm tra ổn định dưới mũi cọc:

(Tải trọng dùng Ntc, Mtc)

tt daydai tc

tt

x

tt y tc

Với γtb=7.9 (KN/m3) (được tính bằng cách lấy trung bình của các lớp đất.)

• Tải trọng tác dụng xuống mũi cọc bây giờ là:

Ntc+Wqum= 3279.8+50929=54209(KN)

c Độ lệch tâm tại mũi cọc:

tc y

- Với γ’II:là dung trọng của đất ở dưới mũi cọc có tính đến đẩy nổi.

γ’I:là dung trọng trung bình của đất từ mũi cọc trở lên có tính đến đẩy nổi

3 II

3 I

(lấy dung trọng đẩy nổi của lớp 4- lớp đất đang tính lún.)

- Ứng suất gây lún tại mũi cọc lấy theo ứng suất trung bình:

gl tbi i 0

- Theo TCVN 45-1978 độ lún phải thỏa yêu cầu S ≤ Sgh=8 (cm)

- Theo số liệu địa chất, modun biến dạng của đất nền ở lớp đất thứ 4 là E0 =

6 Tính toán kết cấu đài móng :

- Tải trọng sử dụng là tải trọng tính toán: Ntt, Mtt

- Cột C5 có tiết diện 550 x 550 (mm)

- Chọn chiều cao đài: hđ = 2.1(m)

- Cốt thép được tính theo phương cạnh dài (phương L) dựa trên nguyên tắc ngàm tại châncột Xác định cọc ngoài chân cột ngàm và cánh tay đòn để tính moment :

- Mx2=ΣPi×ai=(P2x0.825 =1960.1x0.825= 1617(KN.m)

- Diên tích cốt thép đài được xác định theo công thức:

- Tính toán cọc như cấu kiện chịu uốn: có tiết diện là Bđ xLđxhđ

- Chọn a = 5(cm) nên suy ra ho= hđ – a = 210- 5-10= 195 (cm) (trừ 10cm phần cọc ngàmvào đài)

Bố trí Ø16a200 (As=24.11cm2) trên suốt bề rộng đài.

6.3.2 Thiết kế móng M2:

1 Xác định sơ bộ số lượng cọc và bố trí cọc cho móng M2:

Lấy nội lực cột C7 để thiết kế móng 2

Chiều cao đài được chọn theo điều kiện tuyệt đối cứng: với Lđ=4.6 (m);

Bđ=4.6 (m) (đáy tháp xuyên thủng có kích thước như trên):

d c 0

d c 0

- Tải trọng tác dụng lên đầu cọc bây giờ là:

Pmax= 2066.049 kN Pmin= 1884.451 kN

d Kiểm tra khả năng chịu tải của nhóm cọc :

Với E: hiệu ứng nhóm được xác định theo công thức:

x

tt y tc

- Kích thước đài qui đổi :

L’ = Lđ – D = 4.6 – 1.2 = 3.4 (m)B’ = Bđ – D = 4.6 – 1.2 = 3.4 (m)

- Góc ma sát trung bình :

1 1 2 2 3 3 4 4 5 6 6 tb

Với γtb=7.9 (KN/m3) (dung trọng đẩy nổi của các lớp đất đã tính ở trên.)

• Tải trọng tác dụng xuống mũi cọc bây giờ là:

Ntc+Wqum= 6870+66734.5 = 73604.5(KN)

c Độ lệch tâm tại mũi cọc:

tc y

y 2 x

- Với γ’II:là dung trọng của đất ở dưới mũi cọc có tính đến đẩy nổi

γ’I:là dung trọng trung bình của đất từ mũi cọc trở lên có tính đến đẩy nổi

3 II

3 I

- Vị trí ngừng tính lún thõa mãn điều kiện :

σngl ≤ 0.2xσnbt ngay tại vị trí mũi cọc đã thỏa mãn đk này

- Ứng suất gây lún trung bình:

gl gl

gl i 1 itbi

- Theo TCVN 45-1978 độ lún phải thỏa yêu cầu S ≤ Sgh=8 (cm)

- Theo số liệu địa chất, modun biến dạng của đất nền ở lớp đất thứ 6 là E0 =

5 Tính toán kết cấu đài móng :

- Tải trọng sử dụng là tải trọng tính toán: Ntt, Mtt

- Cột C5 có tiết diện 600x600 (mm)

- Chọn chiều cao đài: hđ = 2.1 (m)

- Cốt thép được tính theo 2 phương dựa trên nguyên tắc ngàm tại chân cột Xác định cáccọc ngoài chân cột ngàm và cánh tay đòn để tính moment :

- Diên tích cốt thép đài được xác định theo công thức:

- Tính toán cọc như cấu kiện chịu uốn: có tiết diện là Bđ xLđxhđ

- Chọn a = 5(cm) nên suy ra ho= hđ – a = 210- 5-10= 195 (cm).(trừ đoạn cọc ngàm vào đài)

- Áp dụng công thức tính toán : do moment theo 2 phương gần bằng nhau nên ta tính thép cho phương có moment lớn hơn và bố trí cho phương còn lại

Nội lực của hệ này được xuất từ mô hình etabs sau khi đã giải xong, bằng cách gomtòan bộ các vách và 2 cột C13, C14 vào thành 1 nhóm

1 Xác định sơ bộ số lượng cọc và bố trí cọc cho móng M3:

Nội lực được xuất từ etabs, chọn tổ hợp có P lớn nhất để thiết kế, các giá trị M và Htương ứng:

Ntt= 67340 (KN)

Mx= 15506(KN.m)

My= 16060(KN.m)

Hx=853.4 k(N)

+ Khai báo tiết diện Đài móng:

+ Vẽ đài móng và định vị các cọc: sau khi tiến hành mô hình và chạy thử, sau đó kiểm tra phản lực đầu cọc, quyết định chọn số cọc n=25cọc, khoảng cách giữa 2 cọc là 2.4m kích thước đài 12mx12m vị trí cọc đặt như sau:

+ Gán liên kết lò xo cho đầu cọc:

- sau khi chạy mô hình, phản lực đầu cọc tại từng cọc như sau:

Căn cứ vào bảng giá trị phản lực đầu cọc xuất ra từ safe Ta có

Pmax= 4855kN sấp sỉ Qtk=4800kN

Pmin= 4188kN>0

Thỏa điều kiện

2 Kiểm tra khả năng chịu cắt do 1 hàng cọc biên gây ra :

Với phương án bố trí cọc như trên, tòan bộ hang cọc biên nằm trong vùng chịu tải trọng đứng do vách và cột truyền xuống, nên không cần kiểm tra khả năng chống cắt

3 Kiểm tra ổn định dưới mũi cọc: (tính tóan với tải trọng tiêu chuẩn

tt daydai tc

tt

x

tt y tc y

M 18819.25

M = = =16343.6kN.m1.15 1.15

- Góc ma sát trung bình :

1 1 2 2 3 3 4 4 5 6 6 tb

• Tải trọng tác dụng xuống mũi cọc bây giờ là:

Ntc+Wqum= 61687+180431 = 242118 (KN)

c Độ lệch tâm tại mũi cọc:

tc y

- Với γ’II:là dung trọng của đất ở dưới mũi cọc có tính đến đẩy nổi

γ’I:là dung trọng trung bình của đất từ mũi cọc trở lên có tính đến đẩy nổi

3 II

3 I

- Ứng suất gây lún tại mũi cọc lấy theo ứng suất trung bình:

- Vị trí ngừng tính lún thõa mãn điều kiện :

σngl ≤ 0.2xσnbt ngay tại vị trí mũi cọc đã thỏa mãn đk này

- Ứng suất gây lún trung bình:

gl gl

gl i 1 itbi

- Theo TCVN 45-1978 độ lún phải thỏa yêu cầu S ≤ Sgh=8 (cm)

- Theo số liệu địa chất, modun biến dạng của đất nền ở lớp đất thứ 6 là E0 =

5 Tính toán kết cấu đài móng :

Sau khi mô hình hoàn tất, ta tiến hành các bước sau:

+ Chia dải moment cho đài móng để xuất nội lực trong đài:

+Chạy mô hình, moment tìm được trong đài như sau: (2 dải biên rộng 0.9m.10 dải giữa 1m

Theo phương y (layer A):

Theo phương x (layer B):

Từ biểu đồ moment, ta lấy giá trị moment của dải có giá trị lớn nhất để tính thép cho cả đài theo phương tương ứng

- Diên tích cốt thép đài được xác định theo công thức sau:

- Tính toán cọc như cấu kiện chịu uốn: có tiết diện là Bđ xLđxhđ.(do khi mô hình ta chọn

bề rộng dải moment là 1m, nên khi tính thép , ta lấy Bđ=1m)

- Chọn a = 8(cm) nên suy ra ho= hđ – a = 250- 8-10= 232 (cm).(trừ đoạn cọc ngàm vào đài)

- Áp dụng công thức tính toán : tính điển hình cho moment âm theo phương y Mmax2703kN.m

= Vật Liệu sử dụng bê tong B25, thép AIII

Bảng tính toán thép cho đài theo hai phương.(bao gồm thớ trên và thớ dưới 2 phương của đài)