THIẾT KẾ MÓNG LÕI THANG CÔNG TRÌNH NHÀ CHUNG CƯ 15 TẦNG

Bài tập mẫu phần Nền móng nhà cao tầng ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MÓNG LÕI THANG CÔNG TRÌNH NHÀ CHUNG CƯ 15 TẦNG.Thể hiện chi tiết, cụ thể các bước tính toán để thiết kế móng lõi thang máy của 1 công trình điển hình

ĐỀ TÀI :

THIẾT KẾ MÓNG LÕI THANG CHO CÔNG TRÌNH NHÀ CHUNG CƯ 15 TẦNG

 ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH :

Mực nước ngầm ở độ sâu 4.5m so với mặt đất tự nhiên Từ mặt đất tự nhiên đến chiều sâu khảo

sát là 60m , bao gồm 7 lớp tuần tự như sau:

 Lớp đất 3: là lớp cat mịn lẫn bột, ít sét màu xám – trạng thái rời, có bề dày 4 m với các tính

chất cơ lý đặc trưng sau :

 Lớp đất 5: là lớp cát mịn lẫn bột màu nâu vàng – trạng thái chặt vừa, có bề dày 6 m với các

tính chất cơ lý đặc trưng sau :

 Lớp đất 7: là lớp cát mịn lẫn bột màu vàng – trạng thái chặt, có bề dày 30m với các tính chất cơ

BẢNG TỔNG HỢP ĐỊA CHẤT

Lớp

đất Tên đất

Chiều dày (m)

 = 10.03 KN/m 3 S

 = 10.1 KN/m 3 S

 = 9.9 KN/m 3 S

-4.500m

 CHỌN KÍCH THƯỚC, VẬT LIỆU, CHIỀU SÂU CHÔN CỌC

- Chọn cọc dài L = 40m ; đường kính 1m; mũi cọc ngàm vào lớp đất 7, cọc ngàm vào đài ở độ sâu 4.5m Vậy mũi cọc ở độ sâu 44.5m so với mặt đất tự nhiên

I TÍNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC :

1) Sức chịu tải của cọc theo vật liệu :

Sức chịu tải theo vật liệu của cọc tính theo TCXD 205 – 1998

Pvl = RuAb+RanAaTrong đó :

- Ab : là diện tích tiết diện cọc có trừ phần cốt thép, (m2)

- Ru : cường tính toán của bêtông cọc khoan nhồi

- Ran : cường tính toán của cốt thép cọc khoan nhồi

- Aa : là diện tích cốt thép dọc trong cọc, (m2)

 Chọn Bê Tông : B22.5 ( M300) => Rs = 28.9 MPa ( Rs cường độ trung bình của mẫu thử bêtông)

 Thép CII => Rc = 300 MPa ( Rc Giới hạn chảy của thép )

 Đường kính cọc : D = 1m =>

21

0.4% 0.65%

0.4% 0.65% 0.7854 1031.4 51.1

 Đối với cốt thép nhỏ hơn  28:

300200

1.5 1.5220

c an

an an

Trong đó : m - hệ số điều kiện làm việc của cọc, cọc khoan nhồi, cọc ép lấy m=1

m R, mf - Lần lượt là hệ số điều kiện làm việc của đất được kể đến một các độc

lập với nhau khi tính toán sức chịu tải của cọc dưới mũi cọc và ở mặt bên cọc ( Bảng A.3 phụ lục A ) lấy m R 1,m f 1

qp và f - Cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc và mặt bên cọc (kN/m2) : s

Cách xác định q p đối với cọc khoan nhồi

+ Trường hợp mũi cọc cấm vào đất dính ( đất sét ) tra bảng A.7 phụ lục

A TCVN 205-1998 + Trường hợp mũi cọc cấm vào đất rời ( đất cát ) q p được tính theo

 , 0

k

A , 0

k

B - Hệ số lấy theo bảng A.6-phụ lục A

Với =310 tra bảng A.6  0

L- Chiều dài cọc(m) : L=40(m)

d - Đường kính của cọc nhồi: p d =1(m) p

 q p0.75 0.21 10.48 1 34.6 0.63 10.26 40 64      2663KN

Ap - Diện tích mũi cọc : Ap= 0.7854 (m2)

u - Chu vi ngoài của cọc : u = 3.14 (m)

mf - Hệ số điều kiện làm việc của đất ở mặt bên của cọc lấy theo bảng A5-phụ

Vậy Q tc m m q F( R p pu cm f l f si i) 1 1 2663 0.785 3.14 1613.8      7157KN

7157 4617

1.55

tc a tc

Q Q k

FS FS

Trong đó : Q s A f s s - Thành phần chịu tải do ma sát hong của cọc

Q p A q p p - Thành phần chịu tải của mũi cọc

FS - Hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên lấy bằng 1.5-2 s

FS - Hệ số an toàn sức chịu tải của mũi cọc lấy bằng 2-3 p

 Sức chịu tải của mũi cọc :

Q pA pq p A p( c N cvp' N q'.d p N)

Trong đó : Q - Sức chịu tải của mũi cọc p (KN/m2)

1 0.7854

' - Dung trọng đẩy nổi của đất tại mũi cọc , ' 10.26KN m/ 3

N N N c, q,  - Hệ số sức chịu tải phụ thuộc vào ma sát của đất, hình dạng mũi và

phương pháp thi công cọc Với 300 tra bảng các hệ số sức chịu tải của Vesic

thiết kết chúng ta nên sử dụng tiêu chuẩn có quy định về các hệ số này để tăng độ tin cậy trong tính toán.Ví dụ như Trong Eurocode 7 có quy định

BẢNG KẾT QUẢ MA SÁT MẶT BÊN CỌC

Lớp Độ sâu giữa lớp

Z (m)

L (m)

Q Q

Sưc chịu tải thiết kế : Qtk = min { PVL , PPhụlụcA , PPhụlụcB } = min { 5853 , 4617 , 6280 }

= 4617 (kN)

II MÔ HÌNH ETABS

III GÁN PIER CHO VÁCH LÕI THANG

Bước 1 : Chọn lõi thang cần tính móng ( không chọn các Spandrel)

Bước 2 :

Kết quả gán các Pier :

Sau đó ta tiến hành chạy chương trình Etabs để xuất nội lực sang Safe

LẤY TỔ HỢP NỘI LỰC CỦA PIER ĐỂ TÍNH MÓNG CỌC

- TA CHỌN TỔ HỢP NỘI LỰC PIER : P1 – STORY1 ĐỂ TÍNH

IV CHỌN SƠ BỘ SỐ CỌC VÀ DIỆN TÍCH ĐÀI CỌC

Nc = . 1.450372 15

4617

tt a

N

= > Chọn 24 cọc và bố trí như hình :

- Chọn chiều sâu chôn móng là hm= 4.5m so với cao độ tự nhiên

- Chiều rộng đài : b = 9.5 m

- Chiều cao đài : hđ = 2.5 m

- Kiểm tra điều kiện móng làm việc là móng cọc đài thấp ,

y i

x i i

M x

M y N

đủ độ cứng nên việc phân phối nội lực cho các cọc thực tế khác với tính toán Vì vậy cần phải

mô hình đài móng vào phần mền tính toán có xét đến độ cứng của đài để xem kết quả một các gần đúng nhất

 Kiểm tra sức chịu tải cọc đơn :

Pmax = 3314 kN

Pmin = 1601 kN

- Trọng lượng tính toán của cọc : Pcọc = 25*3.14*12/4*40 = 785 (kN)

=> Pmax + Pcọc = 3314+785 = 4099 (kN) < Qa = 4617 (kN) => OK

Pmin = 1601 > 0 : nên cọc không bị nhổ => OK

 Kiểm tra sức chịu tải của các cọc làm việc trong nhóm :

- Hệ số nhóm η được tính theo công thức Converse – Labarre :

=> Thõa điều kiện sức chịu tải của nhóm

 Chú ý : Bước này nên tính sơ bộ lúc chọn kích thước đài cọc và số cọc để bố trí cho phù

hợp, trong trường hợp này sức chịu tải nhóm cọc dư rất nhiều chúng ta có thể giảm số cọc để thiết kế được kinh tế nhất

- Dùng tải trọng tiêu chuẩn :

- Góc ma sát trong trung bình của các lớp đất mà cọc đi qua :

i

h h

 Trọng lượng móng khối qui ước:

Trọng lượng bản thân khối móng từ đáy đài trở lên :

1tc 1

N L B  h  =21.9x16.9x2.5x22 = 20356 (kN) Trọng lượng bản thân khối móng từ đáy đài đến đáy khối móng quy ước :

+ Diện tích không tính đến tiết diện cọc : S = 21.9 x 16.9 – 0.785 x 24 = 351 m2

M e N

M e N

2

tc tc

tc m tb

Trong đó : m1, m2 - Lần lượt là hệ số điều kiện làm việc của đất nền và hệ số điều kiện làm

việc của nhà, tra theo mục 4.6.10 TCVN-9362-2012, lấy m1=m2=1

k – Hệ số độ tin cậy lấy theo mục 4.6.11 TCVN-9362-2012, lấy k=1

b - Bề rộng khối móng quy ước : b=16.9 m

Trọng lượng riêng đẩy nổi trung bình của đất từ đáy khối quy ước trở lên :

Vậy đất nền dưới khối móng quy ước ổn định

VIII TÍNH LÚN CHO KHỐI MÓNG QUY ƯỚC :

- Áp lực bản thân đất nền ở đáy khối móng quy ước :

i i i n

i

E S

gl



(kN/m2) 0.2bt

Ưng suất gây lún giữa lớp gl tb

BIỂU ĐỒ PHÂN BỐ ỨNG SUẤT DƯỚI ĐÁY MŨI CỌC

n

i i i n

i

E S

S    = 3.43 (cm) < Sgh = 8 (cm)

- Chọn chiều cao đài theo điều kiện tuyệt đối cứng:

- Chọn ho = 2.35 (m) Chiều cao đài cọc chọn là h = 2.35 + 0.15 = 2.5 (m)

Khi đó tháp xuyên thủng bao trùm toàn bộ các cọc Không cần kiểm tra xuyên thủng

THÁP XUYÊN THỦNG

1 Theo phương ngắn :

 Dải 1: Tiết diện tính toán : bxh = 5000mmx2500mm

- Thép lớp trên : Mmin = 11824.6 (kNm)

2 Theo phương dài :

Tiết diện tính toán : bxh = 9500mmx2500mm

 Sơ đồ tính :

 Biểu đồ moment :

Ta chọn moment lớn nhất để tính thép :

P.Cạnh

ngắn

Max 881.3 5000 2500 150 2350 0.003 0.003 1448 Ø14a200 3848 Min 11825 5000 2500 150 2350 0.037 0.038 18338 Ø22a100 19007

XI TÍNH TOÁN THÉP ĐÀI VÀ KIỂM TRA PHẢN LỰC ĐẦU CỌC TRONG PHẦN

 Bước 3 :

Khai báo mô hình trong Safe v12

Mô hình mặt bằng trong Safe v12

 Khai báo vật liệu :

 Khai báo đài móng :

tb l

P P

S S

 Bước 4 :

Vẽ mô hình và gán cọc

 Bước 5 :

Chia dải Strips cho đài móng : dải theo phương A và phương B, mỗi dải có bề rộng 1.25m

 Theo dải A :

 Theo dải B :

 Bước 6 :

Chạy mô hình :

- Xuất mô hình biến dạng của móng

- Kiểm tra chuyển vị lớn nhất của cọc trong tất cả các combo

 ; với S’ = ún ax

2

S S

Ta tìm chuyển vị lớn nhất của cọc ở tất cả các combo :

Combo 1 : Smax = 0.0270 m Combo 2 : Smax = 0.0269 m

Combo 9 : Smax = 2.208e-8 m Combo 10 : Smax = 4.369e-8 m

Combo 11 : Smax = 5 818e-8 m Combo 12 : Smax = 5 114e-9 m

Combo 13 : Smax = 9.815e-9 m Combo 14 : Smax = 1.037e-7 m

Combo 15 : Smax = 1.104e-7 m Combo 16 : Smax = 0.0274 m

Combo 17 : Smax = 1.309e-7 m Combo 18 : Smax = 1.004e-8 m

 Khởi tạo Combo Envelope :

- Khi ta xuất nội lực tầng Base từ Etabs v9.7 sang Safe v12

- Safe v12 chỉ nhận được các Combo thành phần chứ không nhận Combo Envelope

 Chuyển vị lớn nhất của cọc ở Combo Envelope :

Kiểm tra phản lực đầu cọc

Ta xuất biểu đồ phản lực của cọc ở tất cả Combo hoặc Combo Envelop để kiểm tra sức chịu tải của cọc

 Combo 1 :

 Combo 2 :

 Combo 3 :

 Combo 4 :

 Combo 5 :

 Combo 6 :

 Combo 7 :

 Combo 8 :

 Combo 9 :

 Combo 10 :

 Combo 11 :

 Combo 12 :

 Combo 13 :

 Combo 14 :

 Combo 15 :

 Combo 16 :

 Combo 17 :

 Combo 18 :

Khởi tạo Combo Envelope :

- Khi ta xuất nội lực tầng Base từ Etabs v9.7 sang Safe v12

- Safe v12 chỉ nhận được các Combo thành phần chứ không nhận Combo Envelope

Phản lực đầu cọc ở Combo Envelope :

 Phản lực nhỏ nhất :

- Moment dương lớn nhất :

 Dải B : dải theo phương cạnh ngắn

- Moment âm lớn nhất :

- Moment dương lớn nhất :

XII TÍNH THÉP CHO ĐÀI MÓNG :

 Theo phương cạnh dài :

P.Cạnh

ngắn

Max 2287 1250 2500 150 2350 0.029 0.029 3499 0.12 Ø25a150 4091 Min 1139 1250 2500 150 2350 0.014 0.014 1689 0.06 Ø20a200 1963

XIII MẶT CẮT THÉP MÓNG :