Thuyết minh tính toán móng

Vậy: Nền đất khá tốt, trạng thái dẻo, nửa rắn, chặt vừa, hệ số nén lún khá bé, ít lún, tải trọng không quá lớn, nên có khả năng dùng nền thiên nhiên làm nền móng cho công trình mà không

CHƯƠNG VTHIẾT KẾ MĨNG CỌC ÉP BTCT

I ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT.

- Tiết diện cột:

+ Cột biên : (350x800)mm.

+ Cột giữa : (350x800)mm.

- Tải trọng tính tốn và các chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất

14

25

15 17

21 23 19

37 35 33 31 29 27

38 36 34

30 32

22

26 28 24

18 20 16

-4,80m

9 11 13

ĐỘ SÂ U m

7

12

8 10 6

4 5

2 3

0 1

ẩm tựnhiênW(%)

Giớihạnnhão(Wnh%)

Giớihạndẽo(Wd%)

Gócnội masát(độ)

Lựcdínhđơn vị(kg/cm2)

II ĐÁNH GIÁ SƠ BỘ ĐIỆU KIỆN NỀN ĐẤT

Lớp 1: Đây là lớp Á cát có chiều dày h=4,80m, ta dùng đặc trưng độ sệt B để đánh giá

666,01824

1822w

Ta thấy 0,5B0,6660,75, đất ở trạng thái dẽo

Xác định độ bảo hoà nước: (G1)

85,0688,0

67,2

%22

Ta thấy G1=0,85>0,8 đất ở trạng thái bảo hoà

Lớp 2: Đây là lớp đất cát hạt vừa, ta dùng hệ số rỗng tự nhiên để đánh giá trạng thái

của đất

665,0191

,1

)20.01,01(65,21)01,

Ta thấy: 0,55< e = 0,665 < 0,7 cát ở trạng thái chặt vừa

Lớp 3: Đây là lớp Á sét có chiều dày h=6m, ta dùng đặc trưng độ sệt B để đánh giá

566,01430

1423w

Ta thấy 0,5B0,5660,75 đất ở trạng thái dẽo

Xác định độ bảo hoà nước: (G3)

89,068

,0

65,2

%23

Ta thấy G1= 0,89>0,8 đất ở trạng thái bảo hoà

Lớp 4: Đây là lớp sét có chiều dày h=15m (chưa kết thúc ở độ sâu thăm dò 38,5m), ta dùng đặc trưng độ sệt B để đánh giá

444,01735

1725w

Ta thấy 0,25B0,4440,5 đất ở trạng thái dẽo cứng

Xác định độ bảo hoà nước: (G4)

93,0728,0

71,2

%25

Vậy: Nền đất khá tốt, trạng thái dẻo, nửa rắn, chặt vừa, hệ số nén lún khá bé, ít lún, tải trọng không quá lớn, nên có khả năng dùng nền thiên nhiên làm nền móng cho công trình mà không cần dùng các biện pháp gia cố nền.

III CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÓNG.

Theo bảng chỉ tiêu cơ lý của đất có lớp 3 là cát hạt trung chặt vừa là lớp đất tốt Với quy mô và tải trọng công trình như vậy giải pháp móng sâu (móng cọc) là hợp lýhơn cả Mũi cọc sẽ được ngàm vào lớp đất thứ 3 Theo các điều kiện địa chất ở trên vàkhả năng thi công hiện nay ta có thể sử dụng phương án móng cọc khoan nhồi hoặcmóng cọc ép

- Nhược điểm: Của cọc ép trước là kích thước và sức chịu tải của cọc bị hạn chế

do tiết diện cọc, chiều dài cọc không có khả năng mở rộng và phát triển do thiết bị thicông cọc bị hạn chế hơn so với các công nghệ khác, thời gian thi công kéo dài, hay gặp

độ chối giả khi đóng

2 Phương án cọc khoan nhồi:

Cọc nhồi có các ưu, nhược điểm sau:

- Ưu điểm: Có thể đạt đến chiều sâu hàng trăm mét (không hạn chế như cọc ép),

do đó phát huy được triệt để đường kính cọc và chiều dài cọc Có khả năng tiếp thu tảitrọng lớn Có khả năng xuyên qua các lớp đất cứng Đường kính cọc lớn làm tăng độcứng ngang của công trình Cọc nhồi khắc phục được các nhược điểm như tiếng ồn,chấn động ảnh hưởng đến công trình xung quanh, chịu được tải trọng lớn ít làm rungđộng nền đất

- Nhược điểm:

- Giá thành móng cọc khoan nhồi tương đối cao

- Công nghệ thi công cọc đòi hỏi kỹ thuật cao, các chuyên gia có kinh nghiệm

- Biện pháp kiểm tra chất lượng bê tông cọc thường phức tạp, tốn kém Khi xuyênqua các vùng có hang hốc Kas-tơ hoặc đá nẻ phải dùng ống vách để lại sau khi đổ bêtông, do đó giá thành sẽ rất cao.

- Ma sát bên thân cọc có phần giảm đi đáng kể so với cọc đóng và cọc ép do côngnghệ khoan tạo lỗ

- Chất lượng cọc chịu ảnh hưởng nhiều của quá trình thi công cọc

- Khi thi công, công trình kém sạch sẽ khô ráo

 Kết luận: Lựa chọn giải pháp cọc ép trước hay cọc khoan nhồi cho công trình cần

dựa trên việc so sánh các chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật thực tế của các phương án Tuy nhiên trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp, dựa vào tải trọng tác dụng lên công trình, dựa vào điều kiện địa chất công trình, dựa vào các phân tích trên, phương án cọc ép trước

3 Sơ bộ chọn kích thước đài.

Chọn chiều sâu chôn đài hm=2,35m

Bề rộng đài b = 1,8 m

m tg

6,1.93,1

867,9)

2

2145

(

0 0

=1: Hệ số uốn dọc tính theo móng cọc đài thấp

m=0,9: Hệ số điều kiện làm việc phụ thuộc vào số lượng cọc trong đài (dự kiến 6 cọc)

Pvl =1.0,9.1450.1225= 159,8 (T)

b Theo điều kiện đất nền:

Pđn m.(m R.R.F um f.f si.l i)

m: hệ số làm việc của cọc trong đất, vì mũi cọc tựa lên lớp đất sét (m=1)

mr: hệ số điều kiện làm việc của đất ở mũi mr = 0,76

mfi: hệ số làm việc của đất ở xung quanh cọc, đối với đất sét lấy bằng 0,9

R: cường độ tính toán của đất ở mũi cọc R=f (B, Hđ)

Để xác định fi: Ta chia nền đất theo suốt

chiều dài thân cọc ra thành từng lớp phân tố có chiều dày 2m

Lớp

đất C.dày lớpđất (m)

Chiều dàyl.đ phân tố(li)m

Chiều sâut.b (Zi)m Trạng tháicủa đất fi (T/m2) fi.li(T.m)

il 71,07 /

)

(54,8907,71.9,0.4,1

74,114

T F

P s

Với: Fs=1,4 đối với cọc chịu nén

Fs= 2,5 đối với cọc chịu kéo

5 Tính toán số lượng cọc trong đài.

Số lượng cọc cần thiết:

5,582

6,455.1

6 Tính toán và kiểm tra móng cọc đài thấp.

Ở đây toàn bộ cọc trong đài chỉ có cọc thẳng đứng và móng chịu tải trọng lệch tâm theo một phương nên ta kiễm tra tải trọng tác dụng lên cọc dựa vào giả thiết sức chịu tải của một cọc đơn bằng sức chịu tải của mỗi cọc trong đài

Tính Pmax và Pmin :

)05,1.(

4

05,1.58,446

6,455

2 2

N P

i

tt đ c

tt đ

0)(31,65)

05,1.(

4

05,1.58,446

6,455

N

P

i

tt đ c

tt đ

Trong đó:

x1= x3= x4=x6= 1,05m

x2=x5= 0 và xmax= 1,05m Không có cọc nào chịu kéo Do đó không cần kiểm tra cọc chịu kéo

Pmax= 86,54(T) < Pđn = 114,74 (T)

Pmin= 65,31 (T) >0

Vậy: Tải trọng tác dụng lên cọc nhỏ hơn sức chịu tải của cọc Đạt yêu cầu về chịu lực

7 Kiểm tra cường độ của đất nền dưới mũi cọc.

a Điều kiện: max <1,2.Rtc và tb tc  Rtc

Để kiểm tra cường độ của nền đất tại mũi cọc ta xem cọc, đài cọc và đất xung quanh cọc làm thành móng khối quy ước Móng khối quy ước được xác định như hình vẽ

tb

l l

21,910

4,19

)4,3.156.188.282.21(

)4,3.96,16.94,18.91,14,3.93,1

)/(12,154)2,3.65,507,2.8,20.05,396,1.12,5.5,0.(

293,44315,

- Tải trọng của đất tính từ đáy đài đến đầu cọc.

G2= tb’.Fqu.H

24,368

2.93,13,1.96,16.94,18.91

,

m T

5,130347

,

m T

qu tc

A

e F

G N

6

72 , 5

483 , 0 6 1 57

, 27

5 , 1303 47 ,

,385

8,20.15,1

867,915,1

767,30

đqu

tc

đqu

G N

H Q M N

 Vậy nền thỏa điều kiện chịu tải.(theo TTGH2)

e Kiểm tra độ lún của móng.

Điểm Độ sâu(m) Aqu/Bqu Z/b ko ko*σgl σbt(T/m2) Si (cm)

2 41,08T/m2

3 42,9T/m2

4 44,76 T/m2

5 46,6 T/m2

37,4 T/m2

5,33T/m2 6,99 T/m2 9,18T/m2 11,7 T/m2 13,64T/m2 14,1 T/m2

Độ lún ΣSi = 2,335cm

Thoã mãn điều kiện lún cho phép S = 2,4 cm < [Sgh] = 8 cm

Vậy đất nền thỏa mãn điều kiện lún cho phép

8 Tính toán và kiểm tra đài cọc.

a Xác định chiều cao đài theo điều kiện chọc thủng.

Điều kiện để cho móng không bị chọc thủng dưới tác dụng của phản lực đầu cọc nằm ngoài tháp chọc thủng thì tháp chọc thủng phải bao trùm tất cả các cọc trong đài.Lực chọc thủng tính toán bằng hiệu số giữa lực dọc tính toán và phản lực nền trong phạm vi đáy tháp chọc thủng

- Kiểm tra cột đâm thủng theo dạng hình tháp

Pđt Pcđt

Trong đó:

+Pđt : Lực đâm thủng bằng tổng phản lực của cọc nằm ngoài phạm vi tháp đâm thủng

.5,1

2 2

1 2

ac x bc: Kích thước tiết diện cột =0,35x0,8 (m)

c1,c2: Khoảng cách trên mặt bằng từ mép cột đến mép đáy tháp đâm thủng

c1 = c2 = 0,45 (m)

ho: Chiều cao làm việc của đài ho = 1,4-0,15 = 1,25 (m)

 Pcđt = 4,4.0,80,454,4.(0,350,45).0,85.9001014,75(T)

Vậy Pđt  Pcđt : chiều cao đài thoả mãn điền kiện chống đâm thủng

9 Tính toán và bố trí cốt thép cho đài:

C4

C6 C5

I

I

II II

Chọn 11ø20có As=34,54cm2

Khoảng cách giữa các cốt thép là a1= 150mm

10

1001600

42,85

3 0

cm m





chọn a2=200 (mm)

B THIẾT KẾ MÓNG M2:

Do hai trục này cách nhau 2,7 m là khá bé nên ta bố trí hai móng trên một đài cọc, tức

là ta thiết kế loại móng đôi

1 Tải trọng tác dụng:

Nội lực tại chân cột C2.

Nội lực Tính toán Tiêu chuẩn

Nội lực tại chân cột C3

Nội lực Tính toán Tiêu chuẩn

Tìm trọng tâm móng: Đối với tâm O.

Với N1, M1 : Là cặp nội lực tại cột B

N2tt, M2tt: Là cặp nội lực tại cột C

0

1tt x N tt yM tt M tt 

N

tt N

15,1

tt Q

Tổng hợp nội lực chân cột về trọng tâm N1&N2

2 Chọn vật liệu làm móng: Tương tự như móng M1

3 Chọn chiều sâu đặt đài: Tương tự như móng M1, ta cũng chọn chiều sâu chônđài là 2,35m

= 23,57 (kN)+ Lực dọc tính toán xác định đến đáy đài cọc:

Ntt = NTT + 0,5.G + G = 5566,1 + 0,5.487,5 + 23,57 = 5734,8 (kN)

m





Sơ bộ chọn kích thước đài: 2,65m x 4,75 m => Fđ = 12,5 m2

- Số lượng cọc được tính sơ bộ như sau:

6,11067.2,

5 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc:

n tt

x

x M n

N P

1 2

max max

k tt

x

x M n

N P

1 2

max min

Với: N tt: Tổng tải trọng thẳng đứng tác dụng tại đáy đài

M : Tổng mômen do tải trọng ngoài tác dụng so với trục trọng tâm của tiết diệncọc đi qua trọng tâm đáy đài: M Q TT.h đ = 23,8.1,25 = 29,75 (kN.m)

1,2.75,2912

6,11067

1,2.75,2912

6,11067

2





Ta có: Pmax = 926,55(kN) < Pgh = Pnén = 1303,5 (kN) nên thoả mãn điều kiện lực Pmax

truyền xuống cọc dãy biên

Pmin = 918,05 (kN) > 0 Không cần kiểm tra điều kiện cọc chịu kéo

b Trường hợp tải trọng ngang:

Điều kiện : tt H ngang

h

M Q

H  

 = 23,8 + 123,25,5 = 42,6 (kN)

n : Số lượng cọc trong đài

Giả thuyết tải trọng ngang phân bố đều và chuyển vị ngang đầu cọc ng = 1(cm) Tra bảng với loại đất đã cho và sử dụng cọc bê tông cốt thép 30x30(cm) ta có:

12

6,42

kN n

H tt







Vậy: Điều kiện được thỏa mãn

c Kiểm tra cường độ đất nền:

- Điều kiện kiểm tra: max ≤ 1,2Rtc

a: là khoảng cách xa nhất của hai mép ngoài cọc theo phương cạnh dài

b: là khoảng cách xa nhất của hai mép ngoài cọc theo phương cạnh ngắn

Ltb: chiều dài tiếp xúc cọc với đất kể từ đáy đài cọc

+ Xác định ứng suất trung bình tại đáy móng

76,110615

,

m T

21461

m kN

σmin = σtb -

qu

tc o W M

tc

m B

1,

m kN



σmin = 609,27 - 603,27( / )

3,70

1,

m kN

)4,3.96,16.94,18.91,14,3.93,1

)/(1551)

2,3.65,507,2.8,20.05,396,1.17,6.5,0.(

Nên nền đất đủ sức chịu tải

d Kiểm tra độ lún của móng.

2 39,67 T/m2

3 40,78 T/m2

4 41,94 T/m2

5 43,06 T/m2

37,45 T/m2

44,19 T/m2 16,042 T/m2

18,083T/m2 20,148 T/m2 21,709T/m2 23,29 T/m2 23,65T/m2 24,015 T/m2

45,31 T/m2 46,43 T/m2 47,56T/m2 48,68 T/m2 49,80 T/m2 50,92 T/m2

11,022 T/m2 12,343T/m2 14,192T/m2

7,42 T/m2 8,573T/m2 9,726 T/m2

Độ lún ΣSi = 0,0486m

Thỏa mãn điều kiện lún cho phép S = 4,86 cm < [Sgh] = 8 cm

Vậy đất nền thỏa mãn điều kiện lún cho phép

7 Kiểm tra xuyên thủng và tính cốt thép cho đài cọc:

a Tính toán và kiểm tra đài cọc theo điều kiện chọc thủng.

Điều kiện đảm bảo cho móng không bị chọc thủng dưới tác dụng của phản lực

đầu cọc nằm ngoài đáy tháp chọc thủng Thì tháp chọc thung phải bao trùm tất cả các cọc trong đài

Vẽ tháp chọc thủng của móng M2: Ta thấy tháp chọc thủng trùm ngoài hàng cọc ngoàicùng nên không cần kiểm tra điều kiện chọc thủng

Tính mômen và đặt thép cho đài:

- Tại mặt cắt A-A: Móng làm việc như console ngàm tại cạnh cột:

MA-A =(P1 + P2 + P3 + P4).ri

Với: r i 0,175 0,725m

2

5,03

10

- Tại mặt cắt B-B :Mômen tương ứng với mặt ngàm B-B:

Tính như dầm đơn giản chịu tải trọng tập trung là phản lực đầu các cọc được gối lênhai gối tựa là chân cột

- Tính phản lực lớn nhất ở đầu cọc:

7 , 0 3 1 , 2 3

1 , 2 75 , 29 12

7,0.75,2912

)7,0.(

75,2912

)8,1.(

75,2912

,0

2 2

0

max

h R

M A

Vị trí treo móc thích hợp khi vận chuyển a = 0,207.l = 0,207.10 = 2,07 m

Sơ đồ tính khi vận chuyển và bốc dở:

q = 3,375 KN/m

l

Sơ đồ tính của cọc khi vận chuyển và bốc dở.

Tải trọng khi vận chuyển được lấy bằng tải trọng bản thân nhân với hệ số động khi vậnchuyển và bốc dở: q = K.Fc.BT

Vậy cọc đủ khả năng chịu lực khi vận chuyển và bốc dở

b Khi treo lên giá búa:

Vị trí treo móc hợp lý khi treo cọc lên giá búa: b = 0,294.l = 0,294.10 = 2,94 (m)

Sơ đồ tính:

M = 0,043ql2

M = 0,043ql2

Sơ đồ tính của cọc khi treo lên giá búa.

Momen lớn nhất khi treo lên giá búa: