Tính toán chi tiết về sức chịu tải của cọc, kết cấu của cọ và có các tài liệu liên quan để tham khảo. công thức vẫn chứng rõ ràng. cách tính đúng với các công thức mà đề cho. các bạn chỉ vận dụng tham khảo là sử dụng được. Trong quá trình học thường các bạn gặp nhiều rắc rối khi làm đồ án, đây mình giúp các bạn nắm được và hiểu rõ
Trang 1GVHD: TS.LÊ TRỌNG NGHĨA
PHẦN II : THIẾT KẾ MÓNG CỌC
B – THIẾT KẾ MÓNG CỌC
B1 DỮ LIỆU TÍNH TOÁN CHO MÓNG CỌC
Sớ liệu tải trọng
)(459
)(312
)(4925
KN H
KNm M
KN N
tt tt tt
=
=
=
B2 TÍNH TOÁN MÓNG CỌC
I/ Chọn chiều sâu chơn đài :
- Chọn chiều sâu chơn đài Df = 2.0 m
II/ Chọn các thơng sớ cho cọc
1/ Chọn vật liệu làm cọc
- Chọn hệ sớ điều kiện làm việc của bêtơng γb =0,9
- Móng được đút bằng bêtơng B20 (M250) có R bt =0,9MPa (cường đợ chịu kéo của bêtơng); R b =11,5MPa ( cường đợ chịu nén của bêtơng); mođun đàn hời
Eb = 26,5.103Mpa
- Cớt thép trong móng loại CII,A-II có cường đợ chịu kéo cớt thép dọc
Rs = 280 Mpa
- Cớt thép trong móng loại CI,A-II có cường đợ chịu kéo cớt thép đai Rs = 225 Mpa
- Hệ sớ vượt tải n = 1.15
- Chọn chiều dày lớp bêtơng bảo vệ móng a = 0.15 m
2/ Chọn sơ bợ kích thước cọc và đoạn cọc
2.1/ Chọn chiều dài đoạn cọc L c
- Dựa vào thí nghiệm SPT ta chọn chiều dài đoạn cọc trong đất là 25 m đoạn neovà đập đầu cọc là 0,5 m
chọn Lc = 25,5 m ( gờm 3 đoạn, mỗi đoạn 8,5 m )
2.2/ Chọn cọc tiết diện vuơng 40 x 40 (cm)
- Diện tích tiết diện ngang cọc Ap = 0.4 x 0.4 = 0.16 m2
- Chu vi tiết diện ngang cọc u = 4 x 0.4 = 1.6 m
2.3/ Chọn cường đợ bêtơng
- Chọn bêtơng B20 (M2500 Rb = 11,5MPa , Rbt = 0,9 MPa)
2.4/ Chọn cớt thép làm cọc
- Chọn thép AII : Rs = Rsc = 280 MPa
- Chọn 8φ16 ( Fa = 16,09 cm2) , cớt đai φ6
III/ Xác định sức chịu tải của cọc
1/ Sức chịu tải của cọc theo vật liệu
Trang 2GVHD: TS.LÊ TRỌNG NGHĨA
As = 16,09 (cm2)
Ap = 40 x 40 = 1600 (cm2)
Ab = Ap - As = 1600 – 16,09 =1583,91 (cm2)
- Khi thi cơng đóng (ép) cọc: l o =ν ×l =2×8,5=17(m)
- Khi cọc làm việc trong đất: l o =ν×l =0,7×20,4=14,28(m)
=> chọn lo = 17 (m)
5,424,0
0028,10016
,00000288
,0028
1028010
09,16105,111091,1583(908,
2/ Sức chịu tải của cọc theo đất nền
2.1/ Dựa vào các đặt trưng cơ học của nền đất
- Sức chịu tải cực hạn của cọc Qu
Qu = Qs + Qp
Qs : thành phần chịu tải do ma sát
Qp : thành phần chịu mũi
- Sức chịu tải cho phép
u a
Q Q FS
u : chu vi tiết diện ngang cọc
li : chiều dài đoạn cọc trong lớp đất i
fsi : ma sát đơn vị trung bình đoạn cọc trong lớp đất i
ϕ : góc ma sát trong và lực dính lớp đất i
OCR : tỷ sớ cớ kết trước
Trang 3GVHD: TS.LÊ TRỌNG NGHĨA
* Đoạn 1: Cọc nằm trong lớp đất số 2: l1 = 18,6 m
)/(366,672
6,1868,48,068,42,089,8132,
8,101,94,1968,42,089,8132,
8,398,88,101,94,1968,42,089,8132,
m KN
m KN
24);
/(3,0
)/(89,8
)/(32,18
2
3 '
γ
' 2
3 '
3
304);
/(3,7
)/(68,4
)/(45,14
o
t
m KN c
m KN
m KN
γ
o
t
m KN c
m KN
m KN
13);
/(9,14
)/(98,8
)/(82,18
2
3 '
γ
o
t
m KN c
m KN
m KN
26);
/(7,2
)/(26,9
)/(58,18
2
3 '
γ
o
t
m KN c
m KN
m KN
25);
/(7,2
)/(01,9
)/(42,18
2
3 '
γ
Trang 4GVHD: TS.LÊ TRỌNG NGHĨA
2
8.026,98,398,88,101,94,1968,42,089,8132,18
21,14
085,2726
γ
ϕ
N N
N q
c o
c = 2,7 KN/m2
q : ứng suất có hiệu do trọng lượng bản thân đất nền gây ra tại mũi cọc
i i
q=σ' =∑γ ×
)/(64,168
8,026,98,398,88,101,94,1968,42,089,8132,18
2
m KN
=
×+
×+
×+
×+
×+
×
=
)/(841,25127
,114,026,921,1464,168085,277,
505,1173
2.2/ Dựa vào đặc trưng vật lý của nền đất
* Sức chịu tải của cọc đóng ép
/(532
m KN m
T q
catvua
m Z
Trang 5GVHD: TS.LÊ TRỌNG NGHĨA
Lớp đất Trạng thái Z i (m) l i (m) f si
4,04,04,04,05320
,1
Với: ktc = 1,4÷1,75 hệ sớ tin cậy
=> Sức chịu tải cho phép của cọc
)(753,586)975
;753,586
;2063min(
IV Chọn sớ lượng cọc và bớ trí cọc
1/ Chọn sớ lượng cọc
1,10753,586
49253
N k
k =1,2÷1,4 hệ sớ xét đến trọng lượng bản thân của đài và đất trên đài,moment
Chọn np = 12 cọc ( bớ trí 3 hàng mỗi hàng 4 cọc )
2/ Chọn tiết diện cột
Chọn tiết diện cho cợt
)(51,0105,11
49252
,12
3/ Bớ trí cọc
- Chọn bớ trí cọc như hình vẽ, khoảng cách giữa các cọc là 4d = 1,6 m
- Khoảng cách từ mép đài đến tim cọc biên là d = 0,4 m
Trang 6GVHD: TS.LÊ TRỌNG NGHĨA
V/ Kiểm tra sức chịu tải cọc:
- Lực tác dụng lên cọc thứ i:
i i
tt dy i
i
tt dx p
tt d
x
M y y
M n
γ : dung trọng trung bình bêtơng và đất
2/ Tởng momen tính toán tác dụng lên đáy đài:
)(2,6798,0459312
0
KNm h
H M M
M
tt x
tt y
=
×+
=
=
3/ Khoảng cách từ tâm cọc tới trọng tâm đáy đài
)(4,26
)(8,02
)(8,02
)(4,26
12 8 4
11 7 3
10 6 2
9 5 1
m d
x x
x
m d
x x
x
m d
x x
x
m d
x x
4
2 3
2 2
2 1
2,67912
6,5686
9 5
5/ Lực tác dụng lên cọc sớ 2,6,10:
Trang 7GVHD: TS.LÊ TRỌNG NGHĨA
)(73,4598,04,38
2,67912
6,5686
10 6
6/ Lực tác dụng lên cọc sớ 3,7,11:
)(03,4888,04,38
2,67912
6,5686
11 7
7/ Lực tác dụng lên cọc sớ 3,7,11:
)(33,5164,24,38
2,67912
6,5686
12 8
)(753,586)
(33,516
9 5 1 min
12 8 4 max
P P P P
KN Q
KN P
P P P
i
a i
=> Thỏa mãn khả năng chịu lực của cọc đơn
8/ Kiểm tra sức chịu tải của nhóm cọc:
a p
Q hom =η× ×
Với η là hệ sớ nhóm
n m
n m
n m
×
×
×
−+
1 θ
η
Trong đó :
m = 3 : sớ hàng cọc
n = 4 : sớ cọc trong 1 hàng
036,146,1
4,
θ
779,04
390
4)13()14(3036,14
,58612779,0
- Điều kiện chịu tải của nhóm cọc:
)(5485)
(6,5686
Q
N tt an
=> khơng thỏa điều kiện chịu tải
=> Tăng sớ cọc lên 16 cọc, bớ trí 4 hàng mỗi hang 4 cọc; khoảng cách giữa các cọc là 4d =1,6m
* Kiểm tra lại sức chịu tải của cọc và nhóm cọc:
- Sức chịu tải của cọc dơn:
0
KNm h
H M
M
M
tt x
=
×+
=
=
Trang 8GVHD: TS.LÊ TRỌNG NGHĨA
)(4,26
)(8,02
)(8,02
)(4,26
16 12 8
4
15 11 7
3
14 10 6
2
13 9 5
1
m d
x x
x
x
m d
x x
x
x
m d
x x
x
x
m d
x x
4
2 3
2 2
2 1
2,67916
24,5991
13 9 5
- Lực tác dụng lên cọc 2,6,10,14:
)(84,3638,02,51
2,67916
24,5991
14 10 6
- Lực tác dụng lên cọc 3,7,11,15:
)(065,3858,02,51
2,67916
24,5991
15 11 7
- Lực tác dụng lên cọc 4,8,12,16:
)(29,4064,22,51
2,67916
24,5991
16 12 8
)(753,586)
(29,406
13 9 5 1
min
16 12 8 4 max
KN P
P P P
P
KN Q
KN P
P P P
p
i
a i
Trang 9GVHD: TS.LÊ TRỌNG NGHĨA
cọc đơn thỏa điều kiện chịu tải
- Sức chịu tải của nhóm cọc:
np = 16 cọc; Qa = 586,753 (KN); m = 4; n = 4
036,146,1
4,
θ
766,04
490
4)14()14(4036,14
=> thỏa điều kiện chịu tải của nhóm cọc
VI/ Tính kích thước đáy móng qui ước và kiểm tra
- Xác định kích thước móng khới qui ước:
o
13
3 =ϕ
o
26
4 =ϕ
Trang 10GVHD: TS.LÊ TRỌNG NGHĨA
=+
++
×+
×+
×+
l
l
ϕϕ
4
956,78
,08,38,16,1822,
×+
tb
tc
tc tc
R P
P
R P
0
2,1
3661,4
8415,026
D B
A o
ϕ
Với : m1 = m2 = ktc =1
)/(64,
- Dung trọng trung bình của móng khới qui ước:
(1,2 19,4 1,8 3,8 0,8)
8,026,98,398,88,101,94,1968,42,089,8132,18
++++
×+
×+
×+
×+
×+
tb
l
h
γγ
= 6,25 (KN/m3)
- Thể tích đài cọc:
( )3
1,258,06,56,
h L B
V dai = × × = × × =
- Thể tích cọc:
( )3
644,04,025
A L n
V coc = p× p × p = × × × =
- Thể tích đất:
(V V ) 6,94 6,94 27 (25,1 64) 1211,32( )m3
L F
V dat = qu× − dai + coc = × × − + =
- Trọng lượng đất trên khới móng qui ước:
( )KN V
tb dat dat = ×γ =1211,32×6,25=7570,75
- Trọng lượng Bê tong:
Q bt = dai + coc ×γbt = 25,1+64 ×25=2227,5
* Kiểm tra điều kiện ổn định của đất nền dưới đáy móng khới qui ước:
Trang 11GVHD: TS.LÊ TRỌNG NGHĨA
- Tổng tải trọng móng khới qui ước:
( )KN n
Q Q N
N tc tt dat bt
15,1
5,222775
,7570
=++
=
n
H n
M
tt x
tt tc
15,1
45915,1
312
=+
×+
=+
×+
2 min
max
/1,76
/54,45594
,694,6
105696
94,694,6
83,128026
m KN
m KN L
B
M F
N P
qu qu
tc qu qu
tc tc
82,26594,694,6
83,12802
m KN F
N P
qu
tc qu tc
2 2
max
/82,265
0/
1,76
/8144,970012,8092,12,1/
54,455
m KN P
m KN P
m KN R
m KN P
tc
tb
tc
tc tc
=> thỏa điều kiện về ổn định
Vậy đất dưới mũi cọc đảm bảo điều kiện ổn định
* Kiểm tra lún khới móng qui ước:
- Ứng suất đáy móng tại tâm đáy:
Để xác định ứng suất gây lún tại tâm đáy móng, ta có :
18,9764,16882,
D P
/82,265
m KN D
m KN P
vp f
- Tính lún : ta dùng phương pháp cợng lún từng lớp phân tớ
Chọn mẫu đất tính lún :
- Chọn mẫu 3-27 ( đợ sâu 27,5 – 28,0 m) tính lún từ 27,0 => 29,0 m
Trang 12GVHD: TS.LÊ TRỌNG NGHĨA
- Chọn mẫu 2-29 ( đợ sâu 29,5 – 30,0 m ) tính lún từ 29,0 => 33,0 m
- Chọn mẫu 1-33 ( đợ sâu 33,5 – 40,0 m ) tính lún từ 33 => 36 m
- Tính lún cho lớp phân tớ thứ nhất: h1 = 2 m
Z1 = 1 m
2
226,98,026,98,398,88,101,94,1968,42,089,8132,18
,094,61
194,6
94,6
B Z B
L k
=
=
=
2 21
2 '
1 11
/421,256521,789,177
/9,177
m KN P
m KN
6543,0
21
11
e e
=> Đợ lún lớp phân tớ thứ nhất:
( )m h
e
e e
6543,01
6411,06543,0
1 11
21 11
σ'
vi
KN/m2
l/b(m) (m)z/b k0i σgli
Trang 13GVHD: TS.LÊ TRỌNG NGHĨA
- Sau khi phân chia tới lớp phân tớ thứ 4 ta có :
14
/1,16822,375
⇒Vậy ta có bài toán thỏa mãn về điều kiện lún
VII/ Kiểm tra điều kiện xuyên thủng của đài:
*Xác định vị trí cọc (nằm trong phần chớng xuyên hay xuyên thủng)
Trang 14GVHD: TS.LÊ TRỌNG NGHĨA
* Lực xuyên thủng:
P xt = ∑Pi net ×Ap
Trong đó:
Pi(net): phản lực rịng đầu cọc
Ao: phần diện tích cọc ngoài tháp xuyên
Ap: diện tích tiết diện ngang cọc
tt tt
dy
M N
p i
M N
P net P net P net xSi dan
p i
M N
P net P net P net xi dan
Ta thấy Pxt < Pcx => chiều cao h đã chọn thỏa điều kiện chớng xuyên
VIII/ Xác định nội lực và tính toán cớt thép trong đài:
Trang 15GVHD: TS.LÊ TRỌNG NGHĨA
1/ Xác định bớ trí cớt thép theo phương dài của đài cọc:
P : Phản lực rịng của cợt lên đài
ri : khoảng cách từ điểm đặt lực đến mép cợt
Ta có:
( ) ( )m r
r r
r
m r
r r
r
025,2
425,0
16 12 8
4
15 11 7
Trang 16GVHD: TS.LÊ TRỌNG NGHĨA
1 1
95,0102809,0
5,32929
,
M A
O S
53,137
⇒Vậy chọn 37 thanh φ22
n
b
1501
37
20056001
1002
Vậy chọn thép φ22@150 để bớ trí thép theo phương cạnh dài của đài cọc
2/ Xác định bớ trí cớt thép theo phương ngắn của đài cọc:
P : Phản lực rịng của cợt lên đài
ri : khoảng cách từ điểm đặt lực đến mép cợt
Ta có:
( ) ( )m r
r r
r
m r
r r
r
05,2
450,0
8 7 6
5
4 3 2
2 2
95,0102809,0
125,30789
,
M A
O S
Trang 17GVHD: TS.LÊ TRỌNG NGHĨA
⇒Sớ thanh thép
8,338,3
6,128
A
Vậy chọn 34 thanh φ22
=> Khỏang cách thanh
mm n
L
64,1631
34
20056001
1002
Vậy chọn thép φ22@160 để bớ trí thép theo phương cạnh ngắn của đài cọc
IX/ Kiểm tra cọc khi vận chuyển và thi cơng cọc:
- Khi vận chuyển cọc bằng hai neo đặt sẵn trên thân cọc, do tác dụng của trọng lượng bản thân cọc, trên tiết diện cọc sẽ có thớ chịu nén và chịu kéo Do đó để tiết diện bê tơng cớt thép làm việc có lợi nhất thì ta phải tìm vị trí đặt neo sao cho moment chịu kéo và nén bằng nhau
- Sơ đờ tính:
Sơ đờ vận chuyển cọc dùng 2 móc cẩu
Sơ đờ lắp dựng cọc
- Cớt thép dọc trong cọc là: 8φ16 => As chọn =16,09 cm2
- Trọng lượng cọc phân bớ trên 1m dài cọc:
(KN m)
A k
q= d ×γbt × p =2×25×0,4×0,4=8 /
Với:
kđ = 1,5 – 2
Ap: diện tích tiết diện ngang cọc
- Khi vận chuyển cọc ta có:
Trang 18GVHD: TS.LÊ TRỌNG NGHĨA
Ta thấy M2 > M1 => dùng M2 = 24,854 (KNm) để kiểm tra cớt thép trong cọc
- Diện tích cớt thép:
4 3
35,0102809,0
854,249
,
M A
o S
=>Cớt thép đã chọn thỏa điều kiện vận chuyển và lắp dựng
* Tính thép móc cẩu để vận chuyển và lắp dựng cọc:
- Trọng lượng bản thân cọc
( )KN L
A
q= p×γbt× coc =0,4×0,4×25×8,5=34 Tại vị trì móc cẩu, móc cẩu chịu 1 lực P = q = 34 KN
Vì thép móc có 2 nhánh nên
2 2
3
607,07
,602802
1034
P A
Vậy ta chọn thép móc cẩu là φ14(As=1.54 cm2)
X/ Kiểm tra cọc khi cọc chịu tải trọng ngang
- Xác định chuyển vị ngang cọc do lực ngang dưới chân cọc gây ra nhằm đảm bảo thỏa điều kiện khớng chế của cơng trình về chuyển vị ngang Đờng thời xác định các biểu đờ moment, lực cắt, ứng suất nhằm kiểm tra cớt thép trong cọc đủ khả năng chịu lực hay khơng
- Từ lực ngang và moment tác dụng ở đầu cọc, ta phân tích chuyển vị ngang, moment và lực cắtdọc theo chiều dài cọc
- Moment quán tính tiết diện ngang của cọc:
Trang 19GVHD: TS.LÊ TRỌNG NGHĨA
( )4 3 4
4
10133,212
4,0
- Xác định hệ sớ nền theo phương ngang của cọc:
+ Lớp đất sớ 2: bùn sét lẫn ít hữu cơ
K1 = 2500 (KN/m4) + Lớp đất 3b: cát hạt mịn
K2 = 6500 (KN/m4) + Lớp đất sớ 4: sét lẫn bợt và ít cát
K3 = 6500 (KN/m4) + Lớp đất 5b: cát hạt vừa đến mịn
K4 =6500 (KN/m4)
=>
4 3 2 1
4 4 3 3 2 2 1 1
l l l l
l K l K l K l K l
l K
K
i
i i
+++
×+
×+
×+
8,065008
,365008
,165006
,182500
m KN
=+
++
×+
×+
×+
1,1
+ Chiều dài cọc qui đổi
4625,1425585,
621,1
441,2
O O O C B A
+ Xác định chuyển vị tại đầu cọc do các lực đơn vị
-Chuyển vị ngang đầu cọc do lực đơn vị Ho=1
J
E b y O bd
HH
3 3
5,56524585
,0
11
αδ
- Góc xoay đầu cọc do lực đơn vị M0=1 ; H0=1
E b y O bd
MH HM
110084,0621,15,56524585
,0
1
2 2
αδ
E b y O bd
mM
110053,0751,15,56524585
,0
1
αδ
+ Moment uớn và lực cắt của cọc tại cao trình ở đáy đài :
Trang 20GVHD: TS.LÊ TRỌNG NGHĨA
( )KN n
H H
=
+ Chuyển vị ngang y và góc xoay 0 ϕ0tại cao trình đáy đài
( )m M
H
y O = O×δHH + O×δHM =28,7×0,216×10− 3+51,07×0,084×10− 3 =0,0105
( )rad M
phụ thuợc vào z e =αbd z (tra bảng 4.3 SGK)
* Bảng tính giá trị áp lực ngang của cọc chịu tải ngang:
Trang 21GVHD: TS.LÊ TRỌNG NGHĨA
Trang 22GVHD: TS.LÊ TRỌNG NGHĨA
Trang 23GVHD: TS.LÊ TRỌNG NGHĨA
* Bảng giá trị moment dọc thân cọc:
Trang 24GVHD: TS.LÊ TRỌNG NGHĨA
35,0102809,0
05,799
,
M A
O S