Đồ án nền móng công trình giao thông (dành cho ngành giao thông)

Đây là đồ án môn học Nền móng dành cho sinh viên ngành cầu đường. Được trình bày chi tiết và logic từ thuyết minh đến bản vẽ. Trong bài làm chỉ tập trung chủ yếu vào móng cọc (đài thấp và đài cao). Phần bản vẽ: https://bit.ly/38oicOS Tài liệu này hy vọng có thể giúp các bạn hiểu hơn về cách trình bày và thứ tự tính toán, kiểm toán móng cọc và giúp bạn đạt được điểm cao trong môn học và hiểu hơn về kiến thức nền móng và cách tra tiêu chuẩn.

Trang 1

MỤC LỤC

ĐỀ BÀI ĐỒ ÁN NỀN MÓNG 4

CHƯƠNG I: THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT 5

1 Cơ sở lý thuyết 5

1.1 Xử lí thống kê địa chất để tính toán công trình 5

1.2 Phân chia lớp đất 5

1.2.1 Thống kê các chỉ tiêu vật lí (chỉ tiêu đơn): (γw, γ’ ) 5

1.2.3 Thống kê các chỉ tiêu cường độ (chỉ tiêu kép c, φ) 8

2 Thống kê địa chất móng cọc 9

2.1 Lớp dất A 9

2.2 Lớp đất 1 9

2.2.1 Dung trọng tự nhiên 10

2.2.2 Dung trọng đẩy nổi 10

2.2.3 Độ sệt B 10

2.2.4 Độ rỗng e theo cấp áp lực 11

2.2.5 Lực dính c và góc ma sát trong φ 11

2.3 Lớp đất 2 12

2.3.3 Độ sệt B 14

2.3.5 Lực dính c và góc ma sát trong φ 15

2.4 Lớp đất 3 16

2.4.3 Độ sệt B 18

2.4.5 Lực dính c và góc ma sát trong φ 21

Trang 2

2.5 Tổng kết thống kê địa chất móng cọc 25

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG CỌC ĐÀI THẤP 26

1 Thông số thiết kế 26

1.1 Thông số địa chất 26

1.2 Thông số vật liệu sử dụng 26

2 Tính toán móng cọc 27

2.1 Xác định chiều sâu đặt đài móng và kích thước cọc 27

2.1.1 Xác định chiều sâu đặt đài móng 27

2.1.2 Xác định kích thước cọc 27

2.2 Tính sức chịu tải của cọc 28

2.2.1 Sức chịu tải theo vật liệu làm cọc 28

2.2.2 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất 29

2.2.3 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền 30

2.2.4 Sức chịu tải của cọc theo thí nghiệm SPT 32

2.2.5 Xác định sức chịu tải thiết kế 34

2.3 Xác định số lượng và bố trí cọc 34

3 Kiểm tra móng cọc 35

3.1 Kiểm tra khả năng chịu tải thiết kế của cọc 35

3.2 Xác định kích thước móng khối quy ước 36

3.3 Kiểm tra điều kiện ổn định nền 38

3.4 Kiểm tra điều kiện biến dạng lún 40

3.5 Kiểm tra điều kiện chống xuyên thủng 43

3.6 Tính toán cốt thép đài cọc 44

3.6.1 Tính toán cốt thép theo phương cạnh I-I 45

3.6.2 Tính toán cốt thép theo phương cạnh II-II 46

3.7 Kiểm tra cọc theo điều kiện cẩu lắp và dựng cọc 46

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG CỌC ĐÀI CAO 50

1 Thông số thiết kế 50

Trang 3

1.1 Thông số địa chất 50

1.2 Thông số vật liệu sử dụng 50

2 Tính toán móng cọc 51

2.1 Xác định kích thước cọc 51

2.2 Tính sức chịu tải của cọc 52

2.2.1 Sức chịu tải theo vật liệu làm cọc 52

2.2.2 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lí của đất nền 53

2.2.3 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền 54

2.2.4 Sức chịu tải của cọc theo thí nghiệm SPT 56

2.2.5 Xác định sức chịu tải thiết kế 58

2.3 Xác định số lượng và bố trí cọc 58

3 Kiểm tra móng cọc 59

3.1 Kiểm tra khả năng chịu tải thiết kế của cọc 59

3.2 Xác định kích thước móng khối quy ước 60

3.3 Kiểm tra điều kiện ổn định nền 62

3.4 Kiểm tra điều kiện biến dạng lún 63

3.5 Kiểm tra điều kiện chống xuyên thủng 66

3.6 Tính toán cốt thép đài cọc 66

3.6.1 Tính toán cốt thép theo phương cạnh I-I 67

3.6.2 Tính toán cốt thép theo phương cạnh II-II 68

3.7 Kiểm tra cọc chịu tải trọng ngang bằng phần mềm FB-Multipier 68

3.7.1 Tổng quan về phần mềm 68

3.7.2 Kiểm tra cọc chịu tải trọng ngang 68

TÀI LIỆU THAM KHẢO 81

Trang 4

ĐỀ BÀI ĐỒ ÁN NỀN MÓNG

Mã đề Nội lực tính toán móng cọc

1-B Loại móng cọc H (kN) P (kN) M (kN.m)

ĐC Móng sâu Đài thấp 232.87 1419.38 182.47

Trang 5

CHƯƠNG I: THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT (Dựa theo tiêu chuẩn thống kê TCVN 9153-2012 và TCVN 9362-2012)

1 Cơ sở lý thuyết

1.1 Xử lí thống kê địa chất để tính toán công trình

- Hồ sơ khảo sát địa chất phục vụ thiết kế nền móng có số lượng mẫu trong một lớp đất lớn Vấn đề đặt ra là phải chọn được chỉ tiêu đại diện cho nền

- Ban đầu khi khoan lấy mẫu dựa vào sự quan sát thay đổi màu, thành phần, kích thước hạt

mà ta phân chia thành từng lớp đất

- Theo TCVN 9362-2012, đất với độ dày nhất định được gọi là một lớp địa chất công trình khi tập hợp các giá trị có đặc trưng cơ lý của nó phải có hệ số biến động v đủ nhỏ ( v = 𝜎

Ᾱ )

- Vì vậy, ta phải loại trừ những mẫu có số liệu chênh lệch với giá trị trung bình lớn cho một đơn nguyên địa chất

- Do đó, thống kê địa chất là một việc làm hết sức quan trọng trong tính toán nền móng

1.2 Phân chia lớp đất

1.2.1 Thống kê các chỉ tiêu vật lí (chỉ tiêu đơn): (γ w, γ ’ )

Bước 1: Tập hợp số liệu của các chỉ tiêu ở từng lớp đất của hố khoan

Bước 2: Tính giá trị trung bình của các chỉ tiêu:

n i

i 1

AA

n

=

Với:

- Ai : là giá trị riêng của đặc trưng thí nghiệm riêng trong từng lớp đất

- n : là số mẫu thí nghiệm của đại lượng A trong cùng lớp đất

Bước 3: Xác định hệ số biến động v =

A



- Điều kiện: ν ≤ [ν]

Bảng I.1 Bảng tra các giá trị [ν]

Đặc trưng của đất Hệ số biến động [ν]

Trang 6

Cường độ nén một trục 0.40

Bước 4: Loại bỏ sai số thô nếu hệ số biến động không thỏa

Loại bỏ giá trị sai lệch quá lớn Ai trong thí nghiệm ra khỏi tập hợp khi:

|A − Ai| ≥ V σcm

Σcm= √1

n ∑n (A − Ai)2

i=1 , nếu số lượng mẫu thí nghiệm n ≤ 25

Σcm = σ, nếu số lượng mẫu thí nghiệm n > 25

Với σcm là ước lượng độ lệch

Bảng I.2: Bảng tra các giá trị của V

Giá trị chuẩn số V

Số lần xác định n

Giá trị chuẩn số V

Trang 7

i=1 , cho chỉ tiêu kép như c, φ,…

Bước 5: Tính giá trị tiêu chuẩn Atc cho mỗi lớp đất:

- Sau khi loại bỏ các giá trị sai số thô (nếu có), ta được tập hợp mới của đại lượng A (đại lượng vật lý)

- Khi đó, giá trị tiêu chuẩn của đại lượng A là: 𝐴 =∑𝑛𝑖=1𝐴𝑖

𝑛 với n là số lượng mẫu của cùng lớp đất sau khi đã loại bỏ sai số thô do quá trình thí nghiệm

Bước 6: Tính toán giá trị tính toán Att cho mỗi lớp đất:

Att = Atc (1 ± ρ) Đối với cường độ nén một trục Rc (Qc) và dung trọng γ:

ρ =tα ν

√n Trong đó:

tα : hệ số phụ thuộc vào độ tin cậy α = 0.95 (TTGH I); α = 0.85 (TTGH II) và số bậc tự do

Bảng I.3: bảng tra hệ số t α

Số bậc tự do (n-1) đối

với Rn và γ (n-2) đối với c và φ

Hệ số tα ứng với xác suất tin cậy α

1.89 1.64 1.53 1.48

2.92 2.35 2.13 2.01

4.87 3.45 3.02 2.74

6.96 4.54 3.75 3.36

1.44 1.41 1.40 1.38 1.37

1.94 1.90 1.86 1.83 1.81

2.63 2.54 2.49 2.44 2.40

3.14 3.00 2.90 2.82 2.76

Trang 8

1.36 1.35 1.34 1.34

1.78 1.77 1.76 1.75

2.33 2.30 2.28 2.27

2.68 2.65 2.62 2.60

1.34 1.33 1.33 1.33 1.32

1.75 1.74 1.73 1.73 1.72

2.26 2.25 2.24 2.23 2.22

2.58 2.57 2.55 2.54 2.53

1.32 1.31 1.30 1.30

1.71 1.70 1.68 1.67

2.19 2.17 2.14 2.12

2.49 2.46 2.42 2.39

Bước 7: Trình bày kết quả

- Các đặc trưng tính toán theo TTGH I và TTGH II có giá trị nằm trong một khoảng Att =

Atc± ΔA

- Tùy theo trường hợp thiết kế cụ thể mà ta lấy dấu (+) hoặc (-) để đảm bảo an toàn hơn

- Khi tính toán nền theo cường độ và ổn định thì ta lấy các đặc trưng tính toán TTGH I (nằm trong khoảng lớn hơn α = 0.95)

- Khi tính toán nền theo biến dạng thì ta lấy các đặc trưng tính toán TTGH II (nằm trong khoảng lớn hơn α = 0.85)

1.2.3 Thống kê các chỉ tiêu cường độ (chỉ tiêu kép c, φ)

Bước 1: Tính các giá trị tiêu chuẩn ctc, φtc, có 2 phương pháp

Trang 9

Trước khi tính toán phải tiến hành loại bỏ các sai số thô ra khỏi tập hợp thí nghiệm Trình tự tiến hành giống như 4 bước đầu tiên trong trình tự thống kê chỉ tiêu vật lí

Cách 1: Phương pháp bình phương cực tiểu: τ = σ Tanφ + c

𝐜𝐭𝐜 = 1

Δ(∑ni=1τi ∑ni=1σi2− ∑ni=1σi ∑ni=1τi σi) và

𝐭𝐚𝐧 𝛗𝐭𝐜 = 1

Δ(n ∑ni=1τi σi− ∑𝑛𝑖=1𝜏𝑖 ∑𝑛𝑖=1𝜎𝑖) Trong đó:

Cách 2: Dùng hàm LINEST trong Excel để thống kê

Bước 2: Tính toán giá trị tính toán ctt, φtt cho mỗi lớp đất

Att = Atc (1±ρ)

Bước 3: Trình bày kết quả

- Các đặc trưng tính toán theo TTGH I và TTGH II có giá trị nằm trong một khoảng 𝐴𝑡𝑡 =

𝐴𝑡𝑐± 𝛥𝐴

- Tùy theo trường hợp thiết kế cụ thể mà ta lấy dấu (+) hoặc (-) để đảm bảo an toàn hơn

- Khi tính toán nền theo cường độ và ổn định thì ta lấy các đặc trưng tính toán TTGH I (nằm trong khoảng lớn hơn α = 0.95)

- Khi tính toán nền theo biến dạng thì ta lấy các đặc trưng tính toán TTGH II (nằm trong khoảng lớn hơn α = 0.85)

2 Thống kê địa chất móng cọc

- Công trình: DELTA RIVER TOWER

- Địa điểm: Số 2 Tôn Đức Thắng – Quận 1 – TP.HCM

- Hố khoan khảo sát: HK2

- Chiều sâu kết thúc: 100 m

- Mực nước ngầm: -1.4 m

2.1 Lớp dất A

- Chiều sâu lớp: 0.00 – 1.30 m

- Độ dày lớp: 1.30 m

- Mô tả đất: Đất đá san lấp lẫn xà bần

- Kết quả thí nghiệm: Không có mẫu thí nghiệm

2.2 Lớp đất 1

- Chiều sâu lớp: 1.30 – 4.80 m

Trang 10

- Độ dày lớp: 3.50 m

- Mô tả đất: Bụi hữu cơ lẫn cát, xám xanh đen, trạng thái chảy

- Số mẫu: 2 mẫu

- Số hiệu mẫu: UD – 1, UD – 2

- Độ sâu mẫu: UD – 1 ( 2 – 2.6 m), UD – 2 ( 4 – 4.6 m)

2.2.1 Dung trọng tự nhiên

❖ Giá trị tiêu chuẩn

Số hiệu

Độ sâu mẫu (m) γ (kN/m 3 ) ǀ γ i -γ tb ǀ

2.2.2 Dung trọng đẩy nổi

Số hiệu

Độ sâu mẫu (m) γ sub (kN/m 3 ) ǀ γ isub -γ tbsub ǀ

(kN/m 3 )

(γ isub -γ tbsub ) 2

Ghi chú

Trang 11

Số hiệu

Độ sâu mẫu (m) B |B tb -B i | (B tb -B i ) 2

Trung bình 1.05

2.2.4 Độ rỗng e theo cấp áp lực

Số hiệu Độ sâu

mẫu (m) e 25 e 50 e 100 e 200

2.2.5 Lực dính c và góc ma sát trong φ

Kiểm tra:

tan φtc = 0.081

σtan φtan φ tc = 0.061 < 0.3 → Thỏa

❖ Giá trị tính toán

+ Đối với lực dính c:

Giá trị góc ma sát trong φ° và lực dính c (kN/m 2 )

Trang 12

+ Đối với góc ma sát trong  :

- Chiều sâu lớp: 4.80 – 15.00 m

- Độ dày lớp: 10.20 m

- Mô tả đất: Cát pha sét, vàng ,kết cấu rời rạc

+ Phân loại đất theo cỡ hạt: Trọng lượng các hạt lớn hơn 0.25mm chiếm 64.54% > 50% => Cát thô vừa

+ Phân loại trạng thái đất: có số búa SPT N < 10 => Trạng thái xốp (rời rạc)

- Số mẫu: 5 mẫu

- Số hiệu mẫu: UD – 3, UD – 4, UD – 5, UD – 6, UD – 7

mẫu (m)

γ (kN/m 3 )

ǀ γ i -γ tb ǀ (kN/m 3 ) (γ i -γ tb ) 2 Ghi

v = σ

γ(𝑡𝑏)=

0.1519.32= 0.008 < [v] = 0.05 (thỏa)

Trang 13

Giá trị tiêu chuẩn: 𝛄𝐭𝐜 = 𝛄𝐭𝐛= 𝟏𝟗 𝟑𝟐 (𝐤𝐍/𝐦𝟑)

Giá trị tính toán: γtt= γtc(1 ± ρ) với ρ = tα

mẫu (m)

γ sub (kN/m 3 )

ǀ γ isub -γ subtb ǀ (kN/m 3 )

(γ isub -γ subtb ) 2 (kN/m 3 )

Ghi chú

v = σ

𝛄𝐭𝐛𝐬𝐮𝐛 =

0.1799.98 = 0.018 < [v] = 0.05 (thỏa)

Giá trị tiêu chuẩn:

𝛄𝐭𝐜(𝑠𝑢𝑏) = 𝛄𝐭𝐛𝐬𝐮𝐛 = 𝟗 𝟗𝟖 (𝐤𝐍/𝐦𝟑)

√n v

Trang 14

v = σ

B(𝑡𝑏)=

0.070.634= 0.11 < [v] = 0.15 (thỏa)

Số hiệu Độ sâu mẫu

Trang 15

Kiểm tra thống kê

STT Số hiệu mẫu Độ sâu mẫu

Trang 16

𝛎𝐜 = 𝛔𝐜

𝐜𝐭𝐜 = 2.328

13.32= 0.175 < [𝜈] = 0.3 (Thỏa điều kiện)

- Chiều sâu lớp: 15.00 – 37.80 m

- Độ dày lớp: 22.80 m

- Mô tả đất: Cát pha sét, bụi, nâu vàng, kết cấu chặt vừa

+ Phân loại đất theo cỡ hạt: Trọng lượng các hạt lớn hơn 0.25mm chiếm 78.24% > 50% => Cát thô vừa

+ Phân loại trạng thái đất: có số búa SPT 10 < N < 30 => trạng thái chặt vừa

- Số mẫu: 11 mẫu

- Số hiệu mẫu: UD – 8, UD – 9, UD – 10, UD – 11, UD – 12, UD – 13, UD – 14, UD – 15,

UD – 16, UD – 17, UD – 18

Trang 17

mẫu (m)

γ (kN/m 3 )

ǀ γ i -γ tb ǀ (kN/m 3 ) (γ i -γ tb ) 2 Ghi

v = σ

γ(𝑡𝑏)=

0.39419.9 = 0.02 < [v] = 0.05 (thỏa)

Giá trị tiêu chuẩn:

𝛄𝐭𝐜 = 𝛄𝐭𝐛= 𝟏𝟗 𝟗 (𝐤𝐍/𝐦𝟑)

Trang 18

(m)

γ sub (kN/m 3 )

ǀ γ isub -γ subtb ǀ (kN/m 3 )

(γ isub -γ subtb ) 2 (kN/m 3 )

Ghi chú

v = σ

𝛄𝐭𝐛𝐬𝐮𝐛 =

0.40310.45= 0.038 < [v] = 0.05 (thỏa)

Giá trị tiêu chuẩn:

𝛄𝐭𝐜(𝑠𝑢𝑏) = 𝛄𝐭𝐛𝐬𝐮𝐛 = 𝟏𝟎 𝟒𝟓 (𝐤𝐍/𝐦𝟑)

Trang 19

Số hiệu Độ sâu mẫu (m) B ǀ B i - B tb ǀ (B i - B tb ) 2

v = σ

B(𝑡𝑏)=

0.0940.366= 0.25 > [v] = 0.15 (không thỏa)

=> Tiến hành loại bỏ mẫu theo công thức sai số thô: |A − Ai| ≥ V σcm

=> Không loại được mẫu theo sai số thô nên ta tiến hành loại mẫu xa giá trị trung bình nhất

=> Loại mẫu UD – 10 ta có bảng số liệu độ sệt:

(m) B ǀ B i - B tb ǀ (B i - B tb ) 2 Ghi chú

Trang 20

v = σ

B(𝑡𝑏)=

0.0650.345= 0.18 > [v] = 0.15 (không thỏa)

=> Tiến hành loại bỏ mẫu theo công thức sai số thô: |A − Ai| ≥ V σcm

=> Loại mẫu UD – 13 ta có bảng giá trị chính xác về độ sệt:

mẫu (m) B ǀ B i - B tb ǀ (B i - B tb ) 2 Ghi chú

Trang 21

v = σ

B(𝑡𝑏)=

0.0380.328= 0.11 < [v] = 0.15 (thỏa)

2.4.5 Lực dính c và góc ma sát trong φ

Trang 22

STT Số hiệu

mẫu

Độ sâu mẫu(m)

(𝝉i – 𝝉 t ) 2 (𝒌𝑷𝒂)

Ghi chú

Trang 23

Tổng 1046.80 1128.43

Ước lượng độ lệch trung bình:

11128.43 10.622

Trang 24

𝛎𝐜 = 𝛔𝐜

𝐜𝐭𝐜 = 2.2

9.13 = 0.241 < [𝜈] = 0.3 (Thỏa điều kiện)

Trang 25

2.5 Tổng kết thống kê địa chất móng cọc

BẢNG TỔNG KẾT THỐNG KÊ ĐỊA CHẤT MÓNG CỌC

Lớp Bề dày

lớp (m) Giá trị

γ tn (kN/m 3 )

γ đn (kN/m 3 )

Hệ số rỗng e ứng với từng cấp tải P

Mô tả đất Cát thô vừa pha sét, vàng ,kết cấu rời rạc

Mô tả đất Cát thô vừa pha sét, bụi, nâu vàng, kết cấu chặt vừa

Trang 26

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÓNG CỌC ĐÀI THẤP

1 Thông số thiết kế

1.1 Thông số địa chất

- Địa chất móng cọc: DCMC-DC09

- Mực nước ngầm có cao độ −1.4 m so với mặt đất tự nhiên

- Hệ số vượt tải n = 1.15

Bảng giá trị nội lực móng

Bảng giá trị địa chất

Lớp Mô tả Độ sâu

A Đất đá san lấp lẫn

1

Bụi hữu cơ lẫn

cát, xám xanh

đen, trạng thái

1.2 Thông số vật liệu sử dụng

- Bê tông có cấp độ bền B25:

Trang 27

2 Tính toán móng cọc

2.1 Xác định chiều sâu đặt đài móng và kích thước cọc

2.1.1 Xác định chiều sâu đặt đài móng

- Chọn chiều sâu đặt móng theo điều kiện cần bằng của tải trọng ngang, áp lực chủ động và áp lực bị động

- Chọn sơ bộ bề rộng đài móng: Bd = 2m

- Chọn chiều sâu đặt đài nằm trong lớp 1:

tt f

Trong đó: = 16.3 (kN/m3) là dung trọng đất nằm trên đài móng

= 4 37  là góc ma sát trong của đất trên đáy đài

2.1.2 Xác định kích thước cọc

- Trong các lớp đất, ta có lớp đất 3 có góc ma sát trong  =22 50 và chiều dày lớp lớn nhất

- Ở độ sâu -21 m chỉ số SPT của địa chất > 10 (đối với đất cát) nên đạt yêu cầu để cắm mũi cọc

- Chọn cọc thiết kế là cọc vuông cạnh D = 300 mm

- Chọn chiều dài cọc L = 21 (m), gồm 2 đoạn: 1 đoạn dài 10 m, 1 đoạn dài 11 m

- Thép để làm cọc chọn 4 16 có As = 8.04 cm2

- Chọn chiều dài cọc ngàm vào đài là 100 (mm), đập bỏ một phần đầu cọc để neo thép vào đài là 500 (mm) → Tổng chiều dài cọc neo vào đài là 600 mm

- Chiều dài làm việc của cọc: Lc = L – 0.6 = 21 – 0.6 = 20.4 m

- Chiều sâu mũi cọc: Zm = Lc + Df = 20.4 + 2.5 = 22.9 m (Mũi cọc được cắm đến lớp đất có chỉ số SPT = 17)

- Ta có sơ đồ chiều sâu cọc:

Trang 28

2.2 Tính sức chịu tải của cọc

2.2.1 Sức chịu tải theo vật liệu làm cọc

- Diện tích cọc Acoc = b h =0.3 0.3 =0.09m2

- Diện tích thép trong cọc As = 8.04 cm2

- Diện tích bê tông trong cọc: Ab =Acoc−Athep =0.09 8.04 10−  −4 =0.089m2

- Sức chịu tải của vật liệu được xác định theo công thức:

Q = (R A +R A )

Trong đó: Rb =14.5MPa là cường dộ chịu nén tính toán của bê tông;

Rs =280MPa là cường độ chịu nén tính toán của thép;

As là tổng diện tích cốt thép trong cọc;

Trang 29

Ab =0.089m2 là diện tích tiết diện ngang của bê tông thân cọc;

 là hệ số uốn dọc tính theo công thức:

1.028 0.0000288 0.0016

 = −  − , với  là độ mảnh của cọc

Sơ đồ tính sức chịu tải của cọc theo vật liệu

- Trường hợp 1: Sức chịu tải của vật liệu làm cọc khi thi công

Chiều dài đoạn cọc dài 11 m để tính toán

- Trường hợp 2: Sức chịu tải của vật liệu làm cọc khi làm việc

Chiều dài đoạn cọc tính toán

2.2.2 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất

- Theo TCVN 10304-2014, ta có sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất nền:

R =  ( q A +u f l )

Trong đó: c là hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất,  =c 1;

qb là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc Tra theo Bảng 2 TCVN

10304-2014, với chiều sâu cọc là 22.9 m, cát thô vừa, trạng thái chặt vừa, ta có qb = 5032 kN/m2

u là chu vi tiết tiết diện ngang thân cọc, u = 0.3 4 1.2 = m;

fi là cường độ sức kháng trung bình của lớp đất thứ “i” trên thân cọc, lấy theo Bảng 3 TCVN 10304-2014;

Trang 30

Ab là diện tích cọc tựa lên đất, Ab = 0.3 0.3 =0.09m2

li là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất thứ “i”;

 và cq cf tương ứng là các hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi và trên thân cọc có xét đến ảnh hưởng cửa phương pháp hạ cọc đến sức kháng của đất Tra bảng 4 TCVN 10304-2014 →  =cq 1.1(hạ cọc bằng phương pháp ép vào cát hạt vừa có kết cấu chặt vừa) và  =cf 1 (đối với đất cát)

Bảng tính sức chịu tải của cọc theo đất nền

Lớp Loại đất Bề dày

(m)

l i (m)

Độ sâu trung bình Z tbi (m)

f i (kN/m 2 ) γ f l cf i i (kN/m)

3 Cát thô vừa, kết

cấu chặt vừa 7.9

2.2.3 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ của đất nền

- Công thức xác định sức chịu tải cực hạn theo TCVN 10304-2014:

R =Q +Q =q A +uf l

Trong đó: Qb là sức kháng của đất dưới mũi cọc (kN);

Qf là sức kháng của đất trên thân cọc (kN);

Ab là diện tích tiết diện ngang mũi cọc, Ab = 0.09 m2;

u là chu vi tiết diện ngang cọc (m);

qb là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc (kPa), qb =cNc+ vpNq

Với: c là lực dính của đất dưới mũi cọc, c = 9.13 (kN/m2);

 là ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại mũi cọc do trọng lượng bản thân; vp  =vp 1.3 18 0.1 16.3 3.4 6.65 10.2 9.98 7.9 10.45 +  +  +  +  =231.99 kN/m2

Nc, Nq là hệ số sức chịu tải phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất, hình dạng mũi cọc và phương pháp thi công Tra theo lời giải Terzaghi

Vậy với  =22 50 →Nq =8.66 và Nc =18.1

Trang 31

cu,i là cường độ sức kháng không thoát nước của lớp đất dính thứ i, cu,i=6.25Nc,i

với: Nc,i là SPT trung bình trong lớp đất dính

 là hệ số phụ thuộc vào đặc điểm lớp đất nằm trên lớp dính, loại cọc và phương pháp hạ cọc, cố kết của đất trong quá trình thi công và phương pháp xác định cu Khi không đầy đủ những thông tin này có thể tra biểu đồ hình G.1 – biểu đồ xác định hệ số  TCVN 10304 –

ki là hệ số áp lực ngang của lớp đất thứ “i” lên cọc, với đất rời ki = 1 sin− i;

 là ứng suất hiệu quả theo phương thẳng đứng trung bình trong lớp đất thứ “i” (kN/mv,zi 2);  là góc ma sát giữa đất và cọc, đối với cọc bê tông a ,i  lấy bằng góc ma sát trong của a ,iđất i;

calà lực dính giữa thân cọc và đất, với cọc bê tông cốt thép ca = c

Trang 32

Kết quả tính toán:

Lớp l i (m) Z tbi (m) i k i

c (kN/m 2 )

v,zi

 (kN/m 2 )

f i (kN/m 2 )

f i l i (kN/m)

2.2.4 Sức chịu tải của cọc theo thí nghiệm SPT

- Theo công thức của viện kiến trúc Nhật Bản (1988), sức chịu tải cực hạn của cọc:

R =q A +u f l +f l

Trong đó:

qb là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc được xác định như sau:

Khi mũi cọc nằm trong đất rời qb = 300Np cho cọc đóng (ép)

Khi mũi cọc nằm trong đất dính qb = 9cu cho cọc đóng

Đối với cọc đóng, cường độ sức kháng trung bình trên đoạn cọc nằm trong lớp đất rời thứ “i”

là fs,i 10Ns,i

3

= và cường độ sức kháng trên đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ “i” là

f =  f c

Trong đó:  là hệ số điều chỉnh cho cọc đóng, phụ thuộc vào tỷ lệ giữa sức kháng cắt p

không thoát nước của lớp đất dính cu và trị số trung bình của ứng suất pháp hiệu quả thẳng đứng, xác định theo biểu đồ xác định hệ số  p

fL là hệ số điều chỉnh theo độ mảnh h/d của cọc đóng, xác định theo biểu đồ xác định hệ số  p

Np là chỉ số SPT trung bình trong khoảng 1d dưới và 4d trên mũi cọc;

cu là cường độ sức kháng cắt không thoát nước của đất dính, cu,i = 6.25Nc,i;

Nc,i là chỉ số SPT trong đất dính thứ “i”;

Ns,i là chỉ số SPT trung bình trong lớp đất rời thứ “i”;

Trang 33

lc,i là chiều dài đoạn cọc nằm trong lớp đất dính thứ “i”;

u là chu vi tiết diện ngang cọc;

d là đường kính tiết diện cọc tròn, hoặc cánh tiết diện cọc vuông

Biểu đồ xác định hệ số α P và f L

- Sức kháng mũi cọc: q Ab b =300N Ap b =300 18 0.09  =486 kN

- Sức kháng thành cọc trong đất:

Đối với cọc đi qua lớp đất dính:

Trang 34

- Vậy sức chịu tải theo thí nghiệm SPT:

Rc,u3=q Ab b +u (f lc,i c,i+f ls,i s,i)=486 1.2 (5.56 3.5 685.44)+   + =1331.88 kN

2.2.5 Xác định sức chịu tải thiết kế

- Sức chịu tải thiết kế:

Rc,k =min(Rc,u1, Rc,u 2, Rc,u3)=min(1243.13,1182.602,1331.88) 1182.602= kN < Qvl =

0 là hệ số điều kiện làm việc, bằng 1 với cọc đơn và 1.15 đối với nhiều cọc;

n là hệ số tầm quan trọng của công trình, lấy bằng 1.2, 1.15, 1.1 tương ứng với tầm quan trọng của công trình cấp I, II, III;

k trong trường hợp cọc treo chịu tải trọng nén trong móng cọc đài thấp có đáy đài nằm trên lớp đất biến dạng lớn, cũng như cọc treo hay cọc chống chịu tải trong kéo trong bất cứ trường hợp móng cọc đài cao hay đài thấp trị số k lấy phụ thuộc vào số lượng cọc trong móng Dự tính số lượng cọc từ 1 đến 5 cọc → =k 1.75

2.3 Xác định số lượng và bố trí cọc

- Xác định số lượng cọc:

Trong đó: k là hệ số kể đến mô men, k 1.2 1.5= 

N là trọng lượng sơ bộ của đài cọc và đất trên đáy đài ttd

Nttd =nA hd  =tb 1.1 1.5 22.5 20 143.55 = kN

với: Ad là diện tích đài;

n = 1.1 là hệ số vượt tải

h là chiều sâu đặt đáy đài

tb là trọng lượng thể tích bình quân của đài và đất trên đài, lấy  =tb 20kN/m3

nc 1.5 1419.38 143.55 3.5

675.77

+

- Bố trí cọc:

Bố trí cọc xếp theo sơ đồ hình vuông

Khoảng cách giữa các tim cọc tối thiểu: S = 3d = 3 0.3 0.9 = m

Khoảng cách từ mép đài đến cọc là 1d = 0.3 m

Trang 35

- Chọn kích thước cột:

Chọn bc = hc = Fc =0.31 0.36 m Vậy chọn kích thước cột là bchc =0.35 0.35 m

Sơ đồ bố trí cọc:

- Vậy chọn sơ bộ kích thước đài móng: BdLdhd =1.5 1.5 0.7  m

3 Kiểm tra móng cọc

3.1 Kiểm tra khả năng chịu tải thiết kế của cọc

- Móng chịu lực lệch tâm, tải tác dụng lễn mỗi cọc trong nhóm không đều nhàu và được xác định theo công thức:

tt tt

tt

y x

n là số lượng cọc trong móng;

xi, yi là tọa độ cọc thứ i so với hệ trục đi qua trọng tâm của nhóm cọc (m);

M , Mttx tty là tổng mô men quay quanh trục x va y tính đến đáy đài (kNm);

Ntt là tổng tải trọng thẳng đứng tính đến đáy đài (kN)

- Tổng tải trọng ở đáy đài:

Ntt =Ntt0 +  tb Df =Fd 1419.38 22 2.5 1.5+   2 =1543.13kN

Mtty =Mtt0 +H h0tt d =182.47 232.87 0.7+  =345.48kNm

Trang 36

Lực tác dụng lên cọc

- Tính phản lực đầu cọc:

n1, n2 là số hàng cọc và số cọc mỗi hàng Ta có n1 = 2, n2 = 2

(deg) arctg d arctg 0.3 18.43

Với: d là đường kính cọc, d = 0.3 m

s là khoảng cách giữa 2 tim cọc, s = 0.9 m

→ Thỏa điều kiện sức chịu tải nhóm cọc

3.2 Xác định kích thước móng khối quy ước

Trang 37

Df =Df +Lc =2.5 20.4+ =22.9m

- Bề rộng và chiều dài của móng khối tương đương được tính bằng cách mở rộng từ mép

ngoài của hàng cọc ngoài cùng về phía các góc mở tb



Trong đó:

 là góc ma sát trong của đất ở lớp i mà cọc đi qua; i

li là chiều dài đoạn cọc qua lớp i mà cọc đi qua

Trang 38

- Kích thước tiết diện của móng khối qui ước:

3.3 Kiểm tra điều kiện ổn định nền

- Sức chịu tải tiêu chuẩn của nền đất dưới đáy móng khối quy ước (TCVN 9362-2012):

Trang 39

ktc là hệ số độ tin cậy, ktc = 1;

Xét lớp đất 3 (dưới đáy móng) là cát thô vừa trạng thái chặt vừa, theo TCVN 9362 - 2012 ta lấy m1 = 1.4

Vì không có công trình cụ thể nên ta lấy m2 theo giá trị nhỏ nhất trong TCVN 9362-2012

 =II 10.45kN/m3 là trọng lượng thể tích dưới đáy móng khối quy ước

 =22 50 tra bảng 14 TCVN 9362-2012 được A = 0.65, B = 3.62, D = 6.21

N là lực dọc do kết cấu bên trên tác dụng xuống móng; tc0

Ntc0qulà trọng lượng móng khối quy ước (bao gồm đài, đất trên đài, cọc và đất nền xung

quanh cọc trong phạm vi móng khối quy ước;

tc tc

M , M là tổng mô men quay quanh trục x, y tính đến mặt phẳng mũi cọc;

F là diện tích móng khối quy ước qu

W , W là mô men kháng uốn của móng khối quy ước theo phương trục x và y x y

Ta có:

Mtcyqu =Mtc+Q htc d =158.67 202.5 0.7+  =300.42kNm

Trọng lượng của móng khối quy ước:

Trọng lượng cọc: Wqu (coc) =nVcoc = bt 4 0.3220.4 25 183.6 = kN

Trang 40

Trọng lượng đài: Wqu (dai) =Vdai =bt 1.520.7 25 =39.375kN

Trọng lượng đất nền:

tt 0qu tc

- Vậy cọc thỏa điều kiện ổn định nền

3.4 Kiểm tra điều kiện biến dạng lún

- Để tính lún ta chia các lớp đất thành những lớp phân tố có độ dày đủ nhỏ để tính toán chính xác đảm bảo sự biến dạng trong đất nền và lực tác dụng là quan hệ tuyến tính Các lớp phân tố như vậy phải đạt đủ những yêu cầu sau:

+ Mỗi phân tố phải nằm hoàn toàn trong cùng một lớp đất

+ Mỗi phân tố phải nằm hoàn toàn trên hoặc hoàn toàn dưới mực nước ngầm

+ Chia các lớp phân tố càng nhỏ độ chính xác sẽ càng cao

+ Chiều dày lớp phân tố thỏa: hi =(0.2 0.4)B qu =(0.2 0.4) 4.36  =0.872 1.744 m

- Vị trí ngừng tính lún có    bt 10 gl

- Áp lực gây lún tại tâm đáy móng:

tc

P D 275.26 10.13 22.9 43.28

Định dạng
Số trang	81
Dung lượng	2,44 MB