bai tap mong coc nền móng

Đây là tài liệu của các bạn sinh viện hiện tại đang học tại Đại học Bách Khoa TP HCM. Đồng thời cũng là giáo án của giảng viên tại Đại học Bách Khoa. Nó sẽ rất hữu ích cho công việc học tập của các Bạn. Chúc Bạn thành công.

Trang 1

CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP Bài tập 1:

Cho một cọc BTCT có các thông số như sau:

 Tiết diện cọc 300mm x 300mm

 Bê tông cọc có cấp độ bền B20

 Cốt thép gồm 4 cây 18 loại CII

 Cọc dài 20m gồm 2 đoạn cọc 10m nối lại

 Đoạn đập đầu cọc và âm vào đài là 800 mm

Các lớp đất dưới cọc cho bởi hình vẽ sau:

2/ Tính sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền

3/ Tính sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền

4/ Tính sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tiêu chuẩn (SPT)

*Khi thi công ép cọc: l011 1l   1 10 10  m

*Khi cọc chịu tải trọng công trình: l022 2l   1 10 10  m

Với 2=0,5 (2 đầu ngàm)

l2=le=14,7m (xem bài tập 6 phần cọc chịu tải trọng ngang)

Trang 2

l r

Trang 3

Lớp đất Độ sâu

(m)

Độ sâu trung bình (m)

(kN/m2)

mffsili(kN)

s p

Q Q Q

 : ứng suất hữu hiệu giữa lớp đất thứ i theo phương thẳng đứng

k si  1 sini I: hệ số áp lực ngang của lớp đất thứ i Lập bảng tính toán như sau:

Lớp

đất Độ sâu (m)

Độ sâu giữa lớp (m)

li

(kN/m2) ksi fs fsliLớp 2 -2,8(-10) -6,4 7,2 10 7 62,4 0,8781 16,728 120,44

Trang 4

p p p

Q  A q

Với qp tính theo công thức của Terzaghi:

,1,3

s p

Q Q

FS FS

4/ Sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tiêu chuẩn (SPT):

Sức chịu tải cho phép của cọc theo công thức của Nhật Bản:

Cho các thông số của cọc và đất nền dưới cọc như bài tập 1

Và sức chịu tải của cọc: chọn giá trị nhỏ nhất là: Q a =594,7kN

Kích thước cột bcxhc=400mm x 600mm

Biết lực tính toán tác dụng lên móng cọc tại vị trí chân cột là:

Ntt =2400kN , M tt x =80kNm , M y tt =120kNm , H tt x =100kN , H tt y =70kN

Trang 5

1/ Xác định số lượng cọc trong đài, đường kính cọc là 0.3m

2/ Xác định cách bố trí cọc trong đài, cao trình đáy đài là -2.8m, chiều cao đài 0,65m 3/ Kiểm tra phản lực đầu cọc

4/ Kiểm tra sự làm việc của nhóm cọc

Chọn khoảng cách giữa các cọc phương x là 3d=0,9m

Chọn khoảng cách giữa các cọc phương y là 4d=1,2m

Khoảng cách giữa mép cọc tới mép ngoài của đài chọn là d/2=0,15m

Chọn cao trình đáy đài là -2.8m, chiều cao đài 0,65m

Ta được kết quả bố trí cọc như hình vẽ:

Trang 6

3/ Kiểm tra phản lực đầu cọc:

Chuyển các ngoại lực tác dụng về đáy đài tại trọng tâm nhóm cọc (trường hợp này trùng với trọng tâm đài):

Trọng lượng riêng trung bình của bê tông đài và đất phía trên đài: tb=22kN/m3

Trang 7

1 2 2 1

90

)1()1(1

n n

n n n n

Trang 8

Tính góc ma sát trung bình trong đoạn Ltb

0

5 14 7 30

23,312

Chiều cao khối móng quy ước: H qu L tbL D1 f 19,2 2,8 22  m

Diện tích móng khối qui ước : A qu =L qu B qu=18 m2

Khối lượng đất trong móng quy ước : Qđ=AquHiI = 18194= 3492 kN Khối lượng đất bị cọc, đài chiếm chỗ:

Qđc = nApHiI + Vđài = 6x0.09x194+(18x0,57+6x0,08)x1,8x2,4 = 151,2kN Khối lượng cọc và đài bê tông :

Qc = nApbtLc+Wđài = 60,092519,2+251,8x2,40,65= 329,4kN

Khối lượng tổng trên móng quy ước : Qqu = Qđ+Qc-Qđc= 3670,2 kN

Tải trọng qui về đáy móng khối qui ước :

ptctb= Ntcqu/ Aqu= 337,2 kN/m2

max min

qu xqu yqu tc

Trang 9

Với m1=m2=k=1 là hệ số điều kiện làm việc

’vp = DfII = 194 kN/m2 Mũi cọc tại lớp đất 4 có:II =300, cII = 7 kN/m2 ;II’= 10 kN/m3

Bước 2: Chia lớp phân tố:

Đất nền được chia thành các lớp đồng nhất với chiều dày thỏa điều kiện:

Phía dưới móng khối là lớp cát đồng nhất, chia thành từng lớp 0,5m

Bước 3,4,5: Xác định độ lún của từng lớp phân tố và tính tổng độ lún: Lưu ý z trong bảng 2.15 là độ sâu so với đáy móng khối qui ước

Đường cong nén lún: do các áp lực < 400 kN/m2, nên để đơn giản ta chỉ cần nội suy bậc 2 từ 3 cấp áp lực 100kPa, 200kPa, 400kPa

y = 0,0023x 2 - 0,02x + 0,5427

R² = 1 0,495

0,5 0,505 0,51 0,515 0,52 0,525 0,53

Trang 10

*Chọn chiều cao đài sơ bộ là 0,35m

Chọn a0=12cm, chiều cao làm việc của tiết diện đài h0=hđ-a=0,35-0,12=0,23m

Các cọc đều nằm ngoài đáy lớn của tháp xuyên 450

như hình vẽ:

Trang 11

Do đó tháp xuyên thủng có kích thước như sau:

Trang 12

Vậy thỏa điều kiện chống xuyên thủng đài cọc

Vậy chiều cao đài hợp lý chọn 0,65m

Trang 13

b b s

Trang 14

5 5

Xác định chuyển vị ngang y o và góc xoay o ở đầu cọc

Chuyển vị ngang của tiết diện cọc bởi lực đơn vị Ho=1 gây ra:

Ml I E

Hl l

y

b o b

o o

23

2 3

Ml I E

Hl

b o b

Trang 15

Áp lực z(kN/m2), mô men uốn M z(kNm) , lực cắt Qz trong các tiết diện cọc được tính theo công thức sau:

4 2

4 3

D H MC B

I E A

Iy E

Trang 19

M1 M1M1

L

Moment âm = qx2/2; Moment dương = q(l/2(l-2x))/2 – q(l/2)/2

Momen lớn nhất: M=0,0214qL2

Khi dựng cọc:

Bài toán tối ưu thì x=0,293L

Với moment dương = ql2/8*(l-2x/l-x)2

b b s

Trang 20

Vậy thép đã chọn trong cột là 218 mỗi phía (As=5,09cm2) là thỏa mãn

Thép móc cẩu, tính từ phản lực tại vị trí gối tựa

Fa=R/Rs với R là phản lực, còn Rs là cường độ thép =280MPa=280000kN/m2 Xét trường hợp cẩu dựng lắp cọc với x=0,207L

Thì phản lực tại gối = qL/1,586 = 3,375*10/1,586 =21,3 kN

Fa=21,3/280000= 0,76cm2 -> chọn thép phi16

CỌC KHOAN NHỒI Bài tập 1:

Cho cọc khoan nhồi có các thông số như sau:

 Đường kính cọc d=1m

 Bê tông cọc có cấp độ bền B25 (mác M350)

 Cốt thép: 16 cây 16 loại CII

 Cọc dài 45m

 Đoạn đập đầu cọc và âm vào đài là 800 mm

Các lớp đất dưới cọc cho bởi hình vẽ sau:

Trang 21

R u cường độ tính toán của bêtông cọc khoan nhồi, được xác định như sau:

Ru=R/4,5 khi đổ bêtông dưới nước hoặc dưới dung dịch sét, nhưng không lớn hơn 6000 kN/m2 (với R(kN/m2) là mác thiết kế của bê tông)

Ru=R/4,0 đối với cọc đổ bêtông trong lỗ khoan khô, nhưng không lớn hơn

7000 kN/m2

7778 /4,5

u

A s = 0,0032 m2: diện tích tiết diện ngang của cốt thép dọc trục trong cọc;

A b =0,7854-0,0032 =0,7822 m2:diện tích tiết diện ngang của bêtông trong cọc

R sn cường độ tính toán của cốt thép, xác định theo:

Đối với thép có  < 28 mm, R sn  f c/1,5 nhưng không lớn hơn 22 kN/cm2; Đối với thép có  >28 mm, R sn  f c/1,5 nhưng không lớn hơn 20 kN/cm2;

(f c giới hạn chảy của thép, kN/cm2)

Thép CII có giới hạn chảy f c = 30 kN/cm2

230

20 /1,5

sn

R   kN cm chọn Rsn=20kN/cm2= 200000 kN/m2

Sức chịu tải theo vật liệu: Qa(vl) = 60000,7822+2000000,0032=5333 kN

2/ Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền:

tc a

Trang 22

Đất nền phải chia thành các lớp nhỏ đồng chất dày không quá 2m

Lập bảng tính toán như sau:

(m)

(kN/m2)

mffsili(kN)

Trang 23

s p

Q Q Q

k si  1 sini I: hệ số áp lực ngang của lớp đất thứ i Lập bảng tính toán như sau:

Lớp

đất Độ sâu (m)

Độ sâu giữa lớp (m)

li

(kN/m2) ksi fs fsliLớp 2 -2,8-10 -6,4 7,2 8 7 62,4 0,8781 12,328 88,762

Trang 24

Vậy sức chịu tải cho phép 8450 2767 5147

p s a

s p

Q Q

FS FS

4/ Sức chịu tải của cọc theo kết quả xuyên tiêu chuẩn (SPT):

Sức chịu tải cọc nhồi trong đất dính và đất rời (TCXD 195 – 1997)

3/ Kiểm tra phản lực đầu cọc

Bài giải:

1/ Số lượng cọc trong đài:

15000

1,3 3, 795147

tt c

Chọn khoảng cách giữa các cọc phương x là 3d=3m

Chọn khoảng cách giữa các cọc phương y là 3d=3m

Trang 25

Khoảng cách giữa mép cọc tới mép ngoài của đài chọn là 0,3m

Chọn cao trình đáy đài là -2.8m, chiều cao đài 2m

Ta được kết quả bố trí cọc như hình vẽ:

Trang 26

Vậy tải trọng tác dụng vào các cọc đều thỏa: ax

1 2 2 1

90

)1()1(1

n n

n n n n

Trang 27

Chiều dài cọc tính từ đáy lớp đất yếu bùn sét: Ltb=44,2-7,2=37m

5 14 32 20

19, 237

Chiều cao khối móng quy ước: H qu L tbL D1 f 37 7,2 2,8 47   m

Diện tích móng khối qui ước : A qu =L qu B qu=104 m2

Khối lượng đất trong móng quy ước : Qđ=AquHiI = 104444= 46176 kN Khối lượng đất bị cọc, đài chiếm chỗ:

Qđc = nApHiI + Vđài = 4x0,785x444+(18x1,92+6x0,08)x4,6x4,6 = 2136kN Khối lượng cọc và đài bê tông :

Qc = nApbtLc+Wđài = 40,7852544,2+254,6x4,62= 4528kN

Khối lượng tổng trên móng quy ước : Qqu = Qđ+Qc-Qđc= 48568 kN

ptctb= Ntcqu/ Aqu= 592 kN/m2

max min

qu xqu yqu tc

Trang 28

Đường cong nén lún: do các áp lực nằm từ 400 kN/m2 đến 800 kN/m2, nên

để đơn giản ta chỉ cần nội suy tuyến tính từ 2 cấp áp lực 400kPa, 800kPa

y = -0,0032x + 0,513 R² = 1 0,486

0,488 0,49 0,492 0,494 0,496 0,498 0,5 0,502

Trang 29

*Ban đầu chọn sơ bộ chiều cao đài là 1m

Chọn a0=12cm, chiều cao làm việc của tiết diện đài h0=hđ-a=1-0,12=0,88m

Tháp xuyên 450 có đáy lớn bao phủ một phần cọc như hình vẽ:

Trang 30

*Chọn chiều cao đài là 2m

Chọn a0=12cm, chiều cao làm việc của tiết diện đài h0=hđ-a=2-0,12=1,88m Tháp xuyên 450 có đáy lớn bao phủ toàn bộ cọc như hình vẽ:

Trang 31

Trang 32

Tính thép đặt theo phương X: phản lực cọc 2 và 4 tạo momen uốn lớn nhất

b b s

Chọn 3325 rải với khoảng cách a=140mm (As= 162cm2)

Tính thép đặt theo phương Y: phản lực cọc 3 và 4 tạo ra momen xấp xỉ phương X

Vậy chọn thép tương tự thép phương X

Kết luận: bố trí thép 25a140 cho cả hai phương đài cọc

Bài tập 6:

Sử dụng các kết quả của bài tập 15 Yêu cầu kiểm tra cọc chịu tải ngang

Bài giải:

Ta kiểm tra cho trường hợp lực cắt tổng

Trang 33

Chiều rộng quy ước cọc: b c d 12m (vì d>0.8m)

Hệ số nền K= 5000 (kN/m2) ( Tra bảng 2.18)

Hệ số biến dạng:

5 5

5

2, 441 3,3 10 ( / )0,369 30 10 0, 049

Ml I E

Hl l

y

b o b

o o

23

2 3

Ml I E

Hl

b o b

Trang 34

4 2

4 3

D H MC B

I E A

Iy E

Trang 39

CỌC BARRETTE Bài tập 1:

Cho cọc barrette có các thông số như sau:

 Tiết diện cọc 600mm x 2800mm

 Bê tông cọc cấp độ bền B25 (mác M350)

 Cốt thép: 20a200 loại CII

 Cọc dài 45m

 Đoạn đập đầu cọc và âm vào đài:800 mm

Các lớp đất dưới cọc cho bởi hình vẽ bên:

Bài giải:

1/ Sức chịu tải của cọc theo độ bền vật liệu làm cọc:

Trang 40

( )

a vl u b sn s

Q R A R A

Trong đó:

R u cường độ tính toán của bêtông cọc khoan nhồi, được xác định như sau:

Ru=R/4,5 khi đổ bêtông dưới nước hoặc dưới dung dịch sét, nhưng không lớn hơn 6000 kN/m2 (với R(kN/m2) là mác thiết kế của bê tông)

Ru=R/4,0 đối với cọc đổ bêtông trong lỗ khoan khô, nhưng không lớn hơn

A s = 0,0094 m2: diện tích tiết diện ngang của cốt thép dọc trục trong cọc;

A b =1,68 - 0,0094 =1,6706 m2:diện tích tiết diện ngang của bêtông trong cọc

R sn cường độ tính toán của cốt thép, xác định theo:

Đối với thép có  < 28 mm, R sn  f c/1,5 nhưng không lớn hơn 22 kN/cm2; Đối với thép có  >28 mm, R sn  f c/1,5 nhưng không lớn hơn 20 kN/cm2;

(f c giới hạn chảy của thép, kN/cm2)

Thép CII có giới hạn chảy f c = 30 kN/cm2

230

20 /1,5

sn

R   kN cm chọn Rsn=20kN/cm2= 200000 kN/m2

Sức chịu tải theo vật liệu: Qa(vl) = 60001,6706+2000000,0094=11904 kN

2/ Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền:

tc a

Trang 41

, 2 18 8 6 5 8 32 10 2

9, 45 /47

Đất nền phải chia thành các lớp nhỏ đồng chất dày không quá 2m

Lập bảng tính toán như sau:

(m)

(kN/m2)

mffsili(kN)

Trang 42

s p

Q Q Q

k si   1 sini I: hệ số áp lực ngang của lớp đất thứ i Lập bảng tính toán như sau:

li

(kN/m2) ksi fs fsliLớp 2 -2,8-10 -6,4 7,2 8 7 62,4 0,8781 12,328 88,762

s p

Q Q

Trang 43

Sức chịu tải cọc nhồi trong đất dính và đất rời (TCXD 195 – 1997)

3/ Kiểm tra phản lực đầu cọc

Bài giải:

1/ Số lượng cọc trong đài:

15000

1,3 1, 7511120

tt c

Khoảng cách giữa mép cọc tới mép ngoài của đài chọn là 0,3m

Chọn cao trình đáy đài là -2.8m, chiều cao đài 1,5m

Ta có 2 kết quả bố trí cọc như hình vẽ:

Trang 44

Cách 1 Cách 2 Nhận thấy momen M tt y lớn hơn, do đó nên chọn cách nào có momen quán tính so với trục Y là lớn nhất

3

4 1

Trang 45

Vậy tải trọng tác dụng vào các cọc đều thỏa: ax

1 2 2 1

90

)1()1(1

n n

n n n n

Trang 46

Chiều dài cọc tính từ đáy lớp đất yếu bùn sét: Ltb=44,2-7,2=37m

5 14 32 20

19, 237

Chiều cao khối móng quy ước: H qu L tbL D1 f 37 7,2 2,8 47   m

Diện tích móng khối qui ước : A qu =L qu B qu=77,4 m2

Khối lượng đất trong móng quy ước : Qđ=AquHiI = 77,4444= 34366 kN Khối lượng đất bị cọc, đài chiếm chỗ:

Qđc = nApHiI + Vđài = 2x1,68x444+(18x1,42+6x0,08)x3x3,4 = 1757kN Khối lượng cọc và đài bê tông :

Qc = nApbtLc+Wđài = 21,682544,2+253,431,5= 4095kN

Khối lượng tổng trên móng quy ước : Qqu = Qđ+Qc-Qđc= 36704 kN

ptctb= Ntcqu/ Aqu= 643 kN/m2

max min

qu xqu yqu tc

Trang 47

Xác định sức chịu tải của đất nền theo trạng thái giới hạn II:

Đường cong nén lún: do các áp lực nằm từ 400 kN/m2 đến 800 kN/m2, nên

để đơn giản ta chỉ cần nội suy tuyến tính từ 2 cấp áp lực 400kPa, 800kPa

y = -0,0032x + 0,513 R² = 1 0,486

0,488 0,49 0,492 0,494 0,496 0,498 0,5 0,502

Trang 49

Trang 50

b b s

Chọn 23 cây 22 rải với khoảng cách a=150mm (As= 87,43cm2)

Tính thép đặt theo phương Y: đặt theo cấu tạo 14a200

5 3

Trang 51

6 2

Ml I E

Hl l

y

b o b

o o

23

2 3

Ml I E

Hl

b o b

4 2

4 3

D H MC B

I E A

Iy E

Trang 55

*Kiểm tra theo điều kiện tiết diện cọc chịu uốn:

Momen lớn nhất là M=247,7kNm , tiết diện bxh0=2,8m x 0,5m

0

24770

0, 0270,9 1, 45 280 50

b b s

x

Trang 56

Hệ số biến dạng:

5 5

Ml I E

Hl l

y

b o b

o o

23

2 3

Ml I E

Hl

b o b

Trang 60

*Kiểm tra theo điều kiện tiết diện cọc chịu uốn:

Momen lớn nhất là M=563,7kNm , tiết diện bxh0=0,6m x 2,7m

0

56370

0, 009880,9 1, 45 60 270

b b s

Vậy thép đã chọn là 3 cây trên cạnh 0,6m (20a200) có As=9,4cm2 là đủ chịu

*Kiểm tra ổn định nền đất quanh cọc:

Chọn áp lực ngang lớn nhất trong 2 phương để kiểm tra

Trang 61

Tại độ sâu z = 2,64m so với đáy đài hay -5,44m (ở lớp đất 2) zmax=26,48 kN/m2 ,

Trang 62

BÀI TẬP PHẦN MÓNG CỌC BÊ TÔNG CỐT THÉP

Bài 1:

Cho cọc bê tông cốt thép tiết diện 300mm x 300mm, sử dụng bê tông B25, thép gồm 4 cây 16 loại CII Cọc dài 30m gồm 3 đoạn nối lại, đoạn đập đầu cọc và ngàm vào đài là 800mm Chiều sâu đáy đài là Df=2m Các lớp địa chất như sau:

1/ Tính sức chịu tải của cọc theo độ bền vật liệu làm cọc

5/ Chọn chiều cao sơ bộ của đài cọc là 0,6m

Kích thước cột là bcxhc=350mm x 550mm Lực tính toán tác dụng lên cột:

Xác định móng khối qui ước và tính lún cho móng cọc

7/ Kiểm tra điều kiện chống xuyên thủng của đài cọc

8/ Tính toán cốt thép đài cọc

9/ Kiểm tra cọc chịu tải ngang (lấy hệ số nền K=8000 kN/m2)

10/Kiểm tra cọc theo điều kiện cẩu lắp

Đáp số: 1/ 1388kN 2/ 800kN 3/ 735kN 4/ 744 kN (công thức của Nhật)

5/ n=4, phương X: 4d, phương Y: 3d, Pmax=680kN, Pmin=279kN, Pnhom=2336kN 6/ Lqu=8,7m, Bqu=8,4m, pgl= 37kN, S=2,8cm

7/ Thỏa

8/ Phương X: 16a110, phương Y: 14a110

9/ Mmax=41,2kNm, Qmax=45kN, max=39,1kN/m2

Định dạng
Số trang	66
Dung lượng	1,95 MB