Chung cư sinh tiến

Hệ chịu lực của nhà cao tầng là bộ phận chủ yếu của công trình nhận các loại tải trọng truyền chúng xuống móng và nền đất.. Hệ chịu lực của công trình nhà cao tầng nói chung được tạo thà

b _ 01 Bộ Khảo Sát Địa chất do Công ty Liên Hiệp Địa chất công trình Xây

Dựng và môi trường, khảo sát xây dựng lập tháng 11 năm 2004

Công trình chung cư Sinh Tiến 16 tầng được phân các công năng chính như sau:

- 1 Tầng hầm: Dùng làm nhà để xe ô tô, phòng thu rác, cửa hàng, siêu thị

- 1 Tầng trệt: Gồm hệ thống các cửa hàng, phòng kỹ thuật, siêu thị

- Các tầng từ tầng 4 đến 16: Dùng làm căn hộ ở, văn phòng

- Tầng mái: Dùng làm nơi bố trí và sửa chữa hệ thang máy kết hợp với bể nước mái

Tóm lại, chức năng chính của công trình dùng làm siêu thị, văn phòng, căn hộ…

2 GIẢI PHÁP KẾT CẤU CHO CÔNG TRÌNH

Các qui phạm và tiêu chuẩn để làm cơ sở cho việc thiết kế

* Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép TCVN 356 –2005

* Tiêu chuẩn thiết kế tải trọng và tác động TCVN 2737 - 1995

* Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình TCVN 45 - 1978

* Tiêu chuẩn thiết kế móng cọc TCVN 205 - 1998

* Tiêu chuẩn kỹ thuật thiết kế và thi công nhà cao tầng TCXD 1998 – 1997

* Nhà cao tầng – tiêu chuẩn thiết kế 195 – 1997

Giải pháp kết cấu cho công trình

Phân tích khái quát hệ chịu lực về NHÀ CAO TẦNG nói chung

Hệ chịu lực của nhà cao tầng là bộ phận chủ yếu của công trình nhận các loại tải trọng truyền chúng xuống móng và nền đất Hệ chịu lực của công trình nhà cao tầng nói chung được tạo thành từ các cấu kiện chịu lực chính là sàn, khung và vách cứng

• Hệ tường cứng chịu lực (Vách cứng): Cấu tạo chủ yếu trong hệ kết cấu công

trình chịu tải trọng ngang: gió, động đất Bố trí hệ tường cứng ngang và dọc theo chu vi thang máy tạo hệ lõi cùng chịu lực và chu vi công trình để có độ cứng chống xoắn tốt

Vách cứng là cấu kiện không thể thiếu trong kết cấu nhà cao tầng hiện nay Nó là cấu kiện thẳng đứng có thể chịu được các tải trọng ngang và đứng Đặc biệt là các tải trọng ngang xuất hiện trong các công trình nhà cao tầng với những lực ngang tác động rất lớn

Sự ổn định của công trình nhờ các vách cứng ngang và dọc Như vậy vách cứng được hiểu theo nghĩa là các tấm tường được thiết kế chịu tải trọng ngang

Thường nhà cao tầng dưới tác động của tải trọng ngang được xem như một thanh ngàm ở móng

Đồi với công trình chịu tải động đất: do lực động đất là lực khối tác động vào trọng tâm công trình theo phương ngang là chủ yếu nên bố trí vách cứng sao cho độ cứng theo 2 phương xấp xĩ bằng nhau và cấu tạo thêm hệ khung chịu tải đứng là hợp lý nhất

Hệ khung chịu lực : Được tạo thành từ các thanh đứng ( cột ) và ngang (

Dầm, sàn ) liên kết cứng tại chỗ giao nhau của chúng, các khung phẳng liên kết với nhau tạo thành khối khung không gian

Kết cấu cho công trình chung cư Sinh Tiến chịu tải động đât

Do công trình là dạng nhà cao tầng, có bước cột lớn, đồng thời để đảm bảo vẻ mỹ quan cho các căn hộ nên giải pháp kết cấu chính của công trình được chọn như sau :

 Kết cấu móng dùng hệ móng cọc nhồi đài băng hay bè, cọc có d=800mm

 Kết cấu sàn các tầng là sàn dầm BTCT dày 18 cm

 Kết cấu theo phương thẳng đứng hệ thống vách cứng và các cột vách, tạo hệ lưới đỡ bản sàn không dầm và được nằm ẩn tại các góc căn hộ

 Các hệ thống vách cứng và cột vách được ngàm vào hệ đài

Công trình có mặt bằng hình chữ nhật : A x B = 36.6 x 42.5 m, tỉ số A/B = 1,16 Chiều cao nhà tính từ mặt móng H = 69.9 m do đó ngoài tải đứng khá lớn, tải trọng ngang tác dụng lên công trình cũng rất lớn và ảnh hưởng nhiều đến độ bền và độ ổn định của ngôi nhà Từ đó ta thấy ngoài hệ khung chịu lực ta còn phải bố trí thêm hệ vách cứng để chịu tải trọng ngang

• Tải trọng ngang (chủ yếu xét tới do gió động ) do hệ vách cứng chịu Xét động đất tác dụng theo nhiều phương khác nhau nhưng ta chỉ xét theo 2 phương chính của công trình là đủ và do một số yêu cầu khi cấu tạo vách cứng ta bố trí vách cứng theo cả hai phương dọc và ngang công trình

Để hoàn thành được luận văn tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ về mọi mặt tinh thần và vật chất, cũng như chuyên môn của các thầy cô Do đó em viết lời cảm ơn này để cảm ơn tất cả những sự giúp đỡ mà em đã được nhận

Đầu tiên em xin chân thành cám ơn nhà trường và khoa kỹ thuật công trình đã tạo mọi điều kiện cho chúng em theo học đầy đủ các môn học của khoá học (2005 – 2010) Nhờ đó chúng em mới có đủ kiến thức để hoàn thành tốt bài luận văn tốt nghiệp của mình

Kế đến, em rất cám ơn cô BẠCH VŨ HOÀNG LAN đã tận tâm chỉ bảo em nhiều

điều bổ ích và đã giúp em làm tốt bài luận văn này Trong khoảng thời gian qua là khoảng thời gian có ý nghĩa nhất với em vì đã được làm việc chung với Cô, học hỏi được nhiều kinh nghiệm quý báu và củng cố lại kiến thức cho mình Một lần nữa em xin chân thành cám ơn Cô

Cuối lời, em chúc cho nhà trường luôn gặt hái được nhiều thành công Em xin chúc các thầy các cô ở khoa và đặc biệt Cô đã giúp em hoàn thành bài luận văn tốt nghiệp luôn khoẻ mạnh để truyền đạt những kinh nghiệm quý báo cho các khóa học sau này…!

TP.HCM, tháng 01 năm 2010

ÂU DƯƠNG HỮU

2 Tiêu Chuẩn Tải Trọng Và Tác Động TCVN 2737 : 1995

3 Nhà Cao Tầng – Công Tác Khảo Sát Địa Kĩ Thuật TCXD 194 : 1997

4 Kết Cấu Xây Dựng Và Nền – Nguyên Tắc Cơ Bản Về Tính Toán TCXD 40 : 1987

5 Nhà Cao Tầng – Thiết Kế Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép Toàn Khối TCXD 198 : 1997

6 Móng Cọc – Tiêu Chuẩn Thiết Kế TCXD 205 : 1998

7 Nhà Cao Tầng – Thiết Kế Cọc Khoan Nhồi TCXD 195 : 1997

8 Cọc Khoan Nhồi – Yêu Cầu Về Chất Lượng Thi Công TCXD 206 : 1998

9 Nền Các Công Trình Thủy Công – Tiêu Chuẩn Thiết Kế – TCVN 4253 –1985

10 Cọc Các Phương Pháp Thí Nghiệm Hiên Trường TCXD 88 : 1982

11 Nhà Cao Tầng – Công Tác Thử Tĩnh Và Kiểm Tra Chất Lượng Cọc Khoan Nhồi TCXD

196 : 1997

12 Nhà Cao Tầng – Thi Công Cọc Khoan Nhồi TCXD 197 : 1997

13 Sức Bền Vật Liệu (Tập I và II) – tác giả Lê Hoàng Tuấn – Bùi Công Thành –Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật

14 Sử Dụng SAP2000 Trong Tính Toán Kết Cấu – tác giả T.S Phạm Quang Nhật Cùng Nhóm Tác Giả Phân Viện Khoa Học Công Nghệ Giao Thông Vận Tải Phía Nam – Nhà Xuất Bản Đồng Nai

15 Hướng Dẫn Sử Dụng Các Chương Trình Tính Kết Cấu – tác giả Nguyễn Mạnh Yên (chủ biên) – Đào Tăng Kiệm – Nguyễn Xuân Thành – Ngô Đức Tuấn – Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật

16 Sàn Bê Tông Cốt Thép Toàn Khối – Bộ Môn Công Trình Bê Tông Cốt Thép Trường Đại Học Xây Dựng – Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật

17 Bêtông Cốt Thép Tập 1 (cấu kiện cơ bản) – Trường Đại Học Bách Khoa Bộ Môn Công Trình tác giả Th.S Võ Bá Tầm (Lưu hành nội bộ tài liệu tham khảo)

18 Bê Tông Cốt Thép Tập 2 (Phần kết cấu nhà cửa) – Trường Đại Học Bách Khoa Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng Bộ Môn Công Trình tác giả Th.S Võ Bá Tầm (Lưu hành nội bộ tài liệu tham khảo)

19 Tài Liệu Bê Tông III – Khoa Xây Dựng Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh (Bản viết tay của T.s Nguyễn Văn Hiệp)

20 Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép (phần cấu kiện cơ bản) – tác giả Ngô Thế Phong – Nguyễn Đình Cống – Nguyễn Xuân Liêm – Trịnh Kim Đạm – Nguyễn Phấn Tấn – Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật

21 Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép (phần kết cấu nhà cửa) – tác giả Nguyễn Đình Cồng – Ngô Thế Phong – Huỳnh Chánh Thiên – Nhà Xuất Bản Đại Và Trung Học Chuyên Nghiệp

22 Kết Cấu Bê Tông Cốt Thép (Phần kết cấu nhà cửa) – tác giả Ngô Thế Phong – Lý Trần Cường – Trinh Kim Đạm – Nguyễn Lê Ninh – Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật – Hà Nội – 1998

Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật – Hà Nội – 2000

25 Bài Tập Cơ Học Đất – Đỗ Bằng – Bùi Anh Định – Vũ Công Ngữ (chủ biên) – Nhà Xuất Bản Giáo Dục - 1997

26 Nền và Móng – Trường Đại Học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh – Bộ Môn Địa Cơ - Nền Móng (T.S Châu Ngọc Ẩn biên soạn – Lưu Hành Nội Bộ – Năm 2000)

27 Những Phương Phương Pháp Xây Dựng Công Trình Trên Nền Đất Yếu – tác giả Hoàng Văn Tân – Trần Đình Ngô – Phan Xuân Trường – Phạm Xuân – Nguyễn Hải – Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật

28 Một Số Vấn Đề Tính Toán Thiết Kế Thi Công Nền Móng Các Công Trình Nhà Cao Tầng – GS.TS Hoàng Văn Tân – Trường Đại Học Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh

29 Principles Of Foundation Engineering – Braja M Das

30 Hướng dẫn sử dụng Sap cơ bản và nâng cao – Bùi Đức Vinh

31 Nền móng Nhà Cao Tầng – TS Nguyễn Văn Quảng

32 Hướng dẫn sử dụng ETAB cho Nhà Cao Tầng – Cty CIC

33 Bài tập Động Lực Học công trình – PGS.TS Phạm Đình Ba

34 Nhà Cao Tầng chịu tác động của tải trọng ngang: Động đất – GS Mai Hà San_Hiệu trưởng Trường Đại Học Kiến Trúc TP.HCM

35 Đề cương tập huấn KHCN sau đại học về thiết kế Nhà Cao Tầng – Bộ Xây Dựng, viện khoa học công nghệ Xây Dựng – PGS.TS Nguyễn Bá Kế, PGS.TS Nguyễn Tiến Chương, GS.TSKH Nguyễn Đăng Bích

36 Kết cấu Nhà Cao Tầng – Suilơ

37 Thực hành thiết kế chống động đất cho công trình Xây Dựng – David Key

38 Động đất và lý thuyết kháng chấn – Phan Văn Cực

39 Kết cấu Bêtông cốt thép theo quy phạm Hoa Kỳ – TS Nguyễn Trung Hoà

40 Móng Nhà Cao Tầng _ GS.TS Nguyễn Văn Quảng

41 Dự thảo tiêu chuẩn xây dựng về thiết kế động đất năm 2005

42 Các biện pháp thi công Nhà Cao Tầng theo công nghệ hiện đại

43 Sổ tay thực hành tính toán kết cấu công trình - PGS.PTS Vũ Mạnh Hùng

CHƯƠNG 6 : TÍNH TOÁN PHẦN MÓNG

Hồ sơ khảo sát địa chất của công trình :

BẢNG CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA ĐẤT

Lớ

Chiều Dày (m)

W (%

Ghi chú: + Mực nước ngầm ổn định ở độ sâu 3.9 m so với mặt đất tự nhiên

+ Dung trọng đẩy nổi của các lớp đất dưới mực nước ngầm:

Lớp 3: dn = 0.982 T/m3Lớp 4: dn = 0.948 T/m3Lớp 5: dn = 0.981 T/m3Lớp 6: dn = 1.052 T/m3

PHƯƠNG ÁN 1 : SỬ DỤNG CỌC KHOAN NHỒI :

Chọn cọc khoan nhồi có d = 800 mm:

Cọc bêtông cốt thép tiết diện có đường kính d=800 mm thép dọc chịu lực AII

Căn cứ vào bê tông B25 , d = 0.8 m , M = 18.18 ( Tm ) chọn µ = 0.7%

As = 3920 mm2

Chiều dài cọc là 24.6 m

Cọc neo vào đài 1 đoạn 0,15 m

Đoạn thép neo vào đài sau khi đập đầu cọc là 0,8 m

Chiều sâu còn lại của cọc trong đất là lc = 23.8 m Theo TCTK móng cọc VN 20 TCVN 21_86

Sơ bộ chọn độ sâu chôn móng hmin =

Chọn độ chôn sâu của đáy đài h = 2.2m tính từ chân cột, chân vách (do có tính toán cọc chịu tải trọng ngang)

Tức độ sâu chôn móng -6.400 so với code 0.00

Làm lớp bê tông lót mác 100 dày 0,15 m

Đặc trưng vật liệu :

Bêtông cọc B25 có cường độ chịu nén Rb=14.5 Mpa Cốt thép AII có cường độ tính toán Rs = 280Mpa

I – Tính toán sức chịu tải của cọc khoan nhồi :

a- Xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo vật liệu :

Do cọc nhồi được thi công đổ bêtông tại chỗ vào các hố khoan, hố đào sẵn sau khi đã

đặt lượng cốt thép cần thiết vào hố khoan Việc kiểm soát điều kiện chất lượng bêtông khó khăn ,nên sức chịu tải của cọc nhồi không thể tính như cọc chế tạo sẵn mà có

khuynh hướng giảm đi

Pvl =Ru.Ab + Ran.Aa

Tham khảo phụ lục A TCXD 195-1997 tài liệu tham khảo [7]

Ru:cường độ tính toán của bêtông cọc nhồi

 Ru = R/4 Khi đổ bêtông trong hố khoan khô + không lớn hơn 7 Mpa

. < 28  Ran =

5 , 1

c

R

nhưng không lớn hơn 220 Mpa

Fc :Diện tích tiết diện ngang của cọc: Fc = 5024 cm2

Fa:Diện tích cốt thép dọc trong cọc: Dùng 16  18  Fa = 4072 mm2

Hàm lượng cốt thép µ = 0.7% > 0,65%

R: mác thiết kế của bê tông

Ru:cường độ tính toán của bêtông cọc nhồi Ru = 60 (kg/cm2)

Ra :Cường độ tính toán của thép Dùng thép AII Rct = 280 Mpa chọn Rct = 1800(Kg / cm2 )

Pv = 5024 x 60 + 40.72 x 1800 = 374 (T)

b – Xác định sức chịu tải của cọc theo cường độ đất nền :

Sức chịu tải cho phép : Qa=

s sp

p

Fs

Qs F

Q

 Trong đó :

*Qp = qpx Fc :khả năng chịu tải ở mũi

qp = c Nc + б’vp.Nq + γ’dp.Ny

c = 0,22 (t/m2 )

với (độ) = 30 tra bảng ta có Nq = 22,456; Nc = 37,572

c – là lực dính của đất ( T/m2)

б’vp : ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc

do trọng luộng bản thân của đất (T/m2)

γ’ : trọng lượng thể tích có hiệu của đất ở độ sâu mũi cọc : ( T/m2)

Nc, Nq Ny : hệ số sức chịu tải , phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất , Hình dạng mũi cọc và phương pháp thi công cọc

c = 0,24 (t/m2 )

với (độ) = 30 tra bảng ta có Nq = 22,456; Nc = 37,162 , Ny = 19.2

 qp = 952.505 (T/ m2)  Qp = qpx Fc = 478.78 (T)

Qs = fsx Fs : là tổng sức cắt giữa đất và mặt bên hông của cọc :

Công thức chung tính toán lực ma sát bên tác dụng lên cọc :

fsi = bti x Ksi.xtan(a) + Ca

với c là lực dính giũa đất và thân cọc : ( T/m2)

với cọc bê tông cốt thép ca = c

a : góc ma sát giữa cọc và đất nền: a = Ф góc ma sát trong của đất nền bti : là ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng do trọng lượng bản thân của đất nền :

Ksi : là hệ số áp lực ngang phụ thuộc vào loại đất và phương pháp hạ cọc Được xác định như sau : Ksi = (1 – sin ai )

lớp đất б'v б'h Ca Фa fsi li fsi.li

c – sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền :

( theo phụ lục A TCXD 205: 1998 )

Sức chịu tải cho phép của cọc khoan nhồi được xác định theo công thức :

Qtcđ m m q A [ R .p p  u (  m f lfi )]i i

trong đó :

m : hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất lấy = 1

mR : hệ số điều kiện làm việc của đất ở mũi cọc ( tra bảng A3 : TCXD 205: 1998 ) cọc không mở rộng đáy lấy mR = 1 :

mf : hệ số điều kiện làm việc của đất ở mặt bên của cọc phụ thuộc vào phương pháp khoan lỗ => mf = 0.7

Ap : diện tích của mũi cọc : Ap = 0.5024 m2

U : chu vi tiết diện ngang của cọc u = 2.513 m

li : chiều dày lớp đất thứ i ( được chia ) tiếp xúc với mặt bên của cọc ( li<2m)

fi : ma sát bên của lớp đất thứ i ở mặt bên của thân cọc T/m2 ( tra bảng A2 TCXD 205:1998)

Lớp đất cát qp được xác định theo công thức:

qb=0,75  ( '1d.Aok   1 .L.B ) ko

trong đó :

 ,  ,Aok, Bok: Hệ số không thứ nguyên, xác định II-6

phụ thuộc vào góc ma sát trong của lơp đất dưới mũi cọc

γi’ : trị tính toán của trọng lượng riêng thể tích đất ở dưới mũi cọc , có

kể đến sự đẩy nổi của nước : γ’ = 1.052 ( T/m2)

γi : trị tính toán trung bình của trọng lượng riêng thể tích đất ở trên mũi

cọc có kể đến sự đẩy nổi của nước

 = tb = =1,134 ( T/m3 )

d : đường kính cọc khoan nhồi d = 0.8m

l : chiều dài cọc khoan nhồi trong đất : l = 23.8m

0.66

12.5

1.93

0.66

18.5

1.92

0.16

30

1.96

VẬY: Từ các kết quả trên chọn: Qtk = min(Qđ, Pvl , Qtt) = 313.4 (T) để thiết kế

II – Tính móng cho vách cứng :

3 tổ hợp nội lực truyền xuống móng nguy hiểm nhất:

+ Tổ hợp 1: Nmax, Mxtu, Mytu, Qxtu, Qytu

+ Tổ hợp 2: |Mx|max, Ntu, Mytu, Qxtu, Qytu

+ Tổ hợp 3: |My|max, Ntu, Mxtu, Qxtu, Qytu

*Xác định số lượng cọc và sơ đồ bố trí cọc trong đài :

Xác định số lượng cọc trong đài móng:

+ Xác định khoảng các giữa các cọc : bằng 3 lần đường kính của cọc (3d) nếu bước cọc a<3d thì sẽ sinh ra hiệu ứng nhóm cọc làm giảm sức chịu tải của cọc trong nhóm

So với SCT của từng cọc và làm tăng độ lún của cọc :

+ Giả sử khoảng cách giũa các cọc là 3d ta có công thức tính áp lực tính toán do phản Lực đầu cọc tác dụng lên đáy đài như sau:

Ptt = = = 54.14(T/m2)

Trong đó:

Qa: sức chịu tải tính toán của cọc khoan nhồi

d; đường kính của cọc

+ Diện tích sơ bộ của đáy đài:

h : chiều cao đài h = 2m

tb : dung trọng trung bình của bê tông và đất

Trọng lượng sơ bộ của đài ;

Vậy chọn số cọc là 5 cọc :

*Xác định diện tích thực tế của đài cọc và sơ đồ bố trí cọc trong đài:

Vậy số lượng cọc đã chọn đã thỏa :

*Kiểm tra tải trọng dọc trục tác dụng lên từng nhóm cọc :

Tính với TH1 sau đó kiểm tra với TH2 Theo 6.16(7) công thức xác định tải trọng dọc trục lớn nhất và nhỏ nhất công trình tác dụng lên từng nhóm cọc như sau :

2 i

max

tt y i

1 n

2 i

max

tt x c

tt tt

max

x

x M

y

.y M n N P

Với h là chiều cao đài ; h = 2m

, : tọa độ cọc thứ i :

Thỏa mãn điều kiện :

Vậy với TH2 kết quả tính toán tương tự kết quả như sau:cũng thỏa mãn điều kiện như trên

*Tính toán lún cho móng cọc :

+ thực hiện tính lún cho móng cọc đài đơn bằng cách tính lún cho khối móng quy ước

Ta có công thức sau:

 = = 5.82o

A = a + 2.L.tg = 10.25 m

B = b + 2.L.tg = 8.05 m

Trong đó

hi: chiều dài cọc tiếp xúc trong lớp đất thứ i

i : góc ma sát trong của lớp đất thứ i

a: khoảng cách giữa 2 mép ngoài của cọc theo phương 1

b: khoảng cách giữa 2 mép ngoài của cọc theo phương 2

a = 4.8+2*(0.6/2) = 5.4m

b = 2.4+2*(0.8/2) = 3.2m

A, B là chiều dài và chiều rộng của đáy khối móng quy ước

L: chiều dài cọc

Khối móng quy ước được thể hiện trên hính :

Ta xác định chiều cao của khối móng quy ước :

H = 23.8 + 6.4 = 30.2 (m)

*Chuyển tải trọng về đáy khối móng quy ước :

+ Tải trọng thẳng đứng :

N = + + +

Trong đó :

: tải trọng tiêu chuẩn tại cao trình mặt đài : = 1006.23

: trọng lượng đài : = 6x4x2.5 = 120(t)

: trọng lượng của cọc = 5x0.5024x23.8x2.5 = 149.5 (T)

: trọng lượng đất trong khối móng quy ước được tính như sau :

: hệ số độ tin cậy : = 1.2

A,B,D : hệ số lay theo bảng 14 TCXD 45: 78 A,B,D = f(II) với II

Là góc ma sát trong của đất nền tại đáy khối móng quy ước

II = 30o => A = 1.15 ,B =5.59 , D = 7.95

Bm: cạnh ngắn của khối móng quy ước : Bm = 8.05m

Hm: chiều cao khối móng quy ước tính từ đáy móng quy ước tới MDTN

Hm = 30.2 m

CII: giá trị tính toán lực dính đơn vị của đất nền dưới đáy móng quy ước :

CII = 0.24 (T/m2)

ho = h – htd chiều sâu tầng ham Tầng ham có bề rộng > 20 m ho = 0

II: dung trọng( đẩy nổi ) đất nền nền dưới đáy móng quy ước II = 1.052 ( T/m3)

’II : giá trị trung bình ( theo từng lớp ) của trọng lượng thể tích đất từ đáy khối móng quy ước đi lên II = 1.134 (T/m3)

*Tính toán độ lún cho khối móng quy ước :

+ Dùng phương pháp cộng lún từng lớp :

+ Áp lực bản thân của đất nền tại đáy móng quy ước :

Độ lún : S = x hi =

(

S = 0.011m = 1.1cm < 8cm

Vậy móng thỏa mãn điều kiện về lún :

*Tính toán cọc chịu tải trọng ngang và cốt thép trong cọc :

Tải trọng tác dụng lên đầu cọc :

Tải trọng ngang tác dụng lên đầu cọc gồm có : ,

= = 0.06 (T)

= = 7.64 (T)

Kiểm tra chuyển vị ngang đầu cọc và dóc xoay theo mô hình nền Winkler :

Công thức kiểm tra :

H , M : giá trị tính toán của lực cắt và momen ở đầu cọc:

: chiều cao tự do của cọc trong xây doing dân dụng lay lo = 0

Ho : giá trị lực cắt tại mỗi đầu cọc : Hox = = 0.06 (T)

Hoy = = 7.46(T)

Mo : giá trị momen tại mỗi đầu cọc : Mo = Mng + HLo => Mo = Mng

Mng : giá trị momen ngàm tại vị trí cọc và đài :

Theo phương x đầu cọc xem là ngàm : = -

Theo phương y đầu cọc xem là tự do : =

b K

b c

Trong đó : Ao,Bo,Co : hệ số không thứ nguyên lay theo bảng G2[7] phụ

Thuộc vào chiều dài quy đổi (Le)

Với : Le : chiều sâu tính đổi của phần cọc trong đất Le = L

L : chiều sâu mũi cọc tính từ đáy đài

K : hệ số tỉ lệ , phụ thuộc vào loại đấy xung quanh cọc và đặc trưng của nó Được xác định theo bảng G1[7] Khi tính toán cọc chịu lực ngang cọc chỉ làm việc Với đoạn cọc có chiều dài tính từ đáy đài chiều sâu ảnh hưởng của nền đất Khi cọc chịu lực ngang được lay như sau :

= 2(d+1) = 2(0.8+1) = 3.6 m

Chiều sâu ảnh hưởng được thể hiện trên hình vẽ :

Tra bảng có được K = 400(T/m2) :

: chiều rộng quy ước của cọc được lay như sau :

Khi d 0.8 m thì = d + 1m

Khi d 0.8 m thì = 1.5d + 0.5m

Vậy d= 0.8m => = 1.8m

: modun đàn hồi của bê tông cọc khi nén và kéo : = 3 (T/m2)

I : momen quán tính của tiết diện cọc ; I = 0.02 m4

Do Hox = 0.06 và = -0.07 nhỏ nên ta có thể bỏ qua :

Chuyển vị ngang của đầu cọc :

n = yo = Ho HH + Mo HM = 7.64 x 5.78x10-4 + 0x1.58x10-4 = 0.00442 m < 1cm Vậy cọc thỏa mãn điều kiện chuyển vị ngang đầu cọc ;

Góc xoay  = + + = = Ho MH + Mo MM = 1.21x10-3 ( rad )

*Xác định áp lực tính toán , momen uốn lực cắt và lực dọc trong tiết diện cọc :

Áp lực tính toán momem uốn Mx , lực cắt Qz và lực dọc Nz trong tiết

Diện cọc được xác định như sau :

I E

H C

I E

M B

A y z K

b bd o b

bd o bd

o c

H

 D3

Qz = bd3EbI yoA4 – bd2 Eb I o B4 + bdMoC4 + HoD4

Nz = N

Trong đó : A1 ,B1,C1,D1, A3 ,B3,C3,D3, A4 ,B4,C4,D4 : hệ số tra bảng G3[7]

chiều sâu tính đổi = z

z chiều sâu thực tế vị trí tiết diện cọc trong đất tính theo trạng thái giới hạn thứ 1

Kết quả tính toán Mz , Qy được trình bày trong bảng sau :

Kiểm tra cốt thép dọc:

*Kiểm tra độ ổn định của đất nền xung quanh cọc khi chịu áp lực ngang :

Điều kiện không phá hỏng khi chịu áp lực ngang :

v p

M M n

M M





=1.03

Với : n : hệ số lay bằng 2.5

Mdh : momen tải trọng thường xuyên Mdh = -0.346

M : momen tải trọng tạm thời M = 18.18

 = 0.6 với cọc khoan nhồi

Lớp đất thứ 4 có  = 12.5o  = 1.93(T/m3) C = 0.66

Vậy ta có ; nên nền đất xung quanh cọc không bị phá hoại khi chịu áp lực

ngang

II – Tính toán cọc khoan nhồi :

Kiểm tra chọc thủng cho đài cọc ;

+ Vẽ lăng thể chọc thủng với góc mở 45o

+ Xác định kích thuoc lăng thể chọc thủng :

Chiều cao đài : hd = 2m => ho = 2 – 0.2 =1.8 m

Chiều dài lăng thể chọc thủng :

Lt = bc + 2ho = 300 + 2x1800 = 3900mm

Lăng thể chọc thủng bao trùm ngoài trục các cọc nên không có hiện tượng choc Thủng của cột nên đài cọc :

*Tính toán cốt thép cho đài cọc :

+ chiều cao đài cọc :

+ Chọn 30  22 ( As = 11403 mm2 ) bố trí cho đáy đài :

+Chiều dài một thanh thép là :

+ Chọn 19  22 ( As = 7221 mm2 ) bố trí cho đáy đài :

+Chiều dài một thanh thép là :

l = 6 – 2x0.035 = 5.93 ( m )

+ Khoảng cách bố trí thép chịu lực là :

b = 4 – 2x0.035 = 3.93 ( m )

+ Bước cốt thép :

a = 3930/(19 – 1 ) = 200 ( mm )

+ Thép trung gian bố trí 12 a 200

+ Thép trên đỉnh đài được bố trí để chống lại sự biến dạng co ngót của bê tông

Được bố trí theo cấu tạo là 12 a 200 :

III - Tính móng cho cột :

Chọn cọc khoan nhồi có d = 800 mm:

Cọc bêtông cốt thép tiết diện có đường kính d=800 mm thép dọc chịu lực AII

Căn cứ vào bê tông B25 , d = 0.8 m , M = 18.18 ( Tm ) chọn µ = 0.7%

As = 3920 mm2

Chiều dài cọc là 24.6 m

Cọc neo vào đài 1 đoạn 0,15 m

Đoạn thép neo vào đài sau khi đập đầu cọc là 0,8 m

Chiều sâu còn lại của cọc trong đất là lc = 23.8 m Theo TCTK móng cọc VN 20 TCVN 21_86

Sơ bộ chọn độ sâu chôn móng hmin =

Chọn độ chôn sâu của đáy đài h = 2.2m tính từ chân cột, chân vách (do có tính toán cọc chịu tải trọng ngang)

Tức độ sâu chôn móng -6.400 so với code 0.00

Làm lớp bê tông lót mác 100 dày 0,15 m

Đặc trưng vật liệu :

Bêtông cọc B25 có cường độ chịu nén Rb=14.5 Mpa Cốt thép AII có cường độ tính toán Rs = 280Mpa

I – Tính toán sức chịu tải của cọc khoan nhồi :

a- Xác định sức chịu tải của cọc khoan nhồi theo vật liệu :

Do cọc nhồi được thi công đổ bêtông tại chỗ vào các hố khoan, hố đào sẵn sau khi đã đặt lượng cốt thép cần thiết vào hố khoan Việc kiểm soát điều kiện chất lượng bêtông khó khăn ,nên sức chịu tải của cọc nhồi không thể tính như cọc chế tạo sẵn mà có khuynh hướng giảm đi

Pvl =Ru.Ab + Ran.Aa

Tham khảo phụ lục A TCXD 195-1997 tài liệu tham khảo [7]

Ru:cường độ tính toán của bêtông cọc nhồi

 Ru = R/4 Khi đổ bêtông trong hố khoan khô + không lớn hơn 7 Mpa

. < 28  Ran =

5 , 1

c

R

nhưng không lớn hơn 220 Mpa

Fc :Diện tích tiết diện ngang của cọc: Fc = 5024 cm2

Fa:Diện tích cốt thép dọc trong cọc: Dùng 16  18  Fa = 4072 cm2 Hàm lượng cốt thép µ = 0.7% > 0,65%

R: mác thiết kế của bê tông

Ru:cường độ tính toán của bêtông cọc nhồi Ru = 60 (kg/cm2)

Ra :Cường độ tính toán của thép Dùng thép AII Rct = 280 M

Pv = 5024 x 60 + 40.72 x 1800 = 374 (T)

b – Xác định sức chịu tải của cọc theo cường độ đất nền :

Sức chịu tải cho phép : Qa=

s sp

p

Fs

Qs F

Q

 Trong đó :

*Qp = qpx Fc :khả năng chịu tải ở mũi

qp = c Nc + б’vp.Nq + γ’dp.Ny

c = 0,22 (t/m2 )

với (độ) = 30 tra bảng ta có Nq = 22,456; Nc = 37,572

c – là lực dính của đất ( T/m2)

б’vp : ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc

do trọng luộng bản thân của đất (T/m2)

γ’ : trọng lượng thể tích có hiệu của đất ở độ sâu mũi cọc : ( T/m2)

Nc, Nq Ny : hệ số sức chịu tải , phụ thuộc vào góc ma sát trong của đất , Hình dạng mũi cọc và phương pháp thi công cọc

c = 0,24 (t/m2 )

với (độ) = 30 tra bảng ta có Nq = 22,456; Nc = 37,162 , Ny = 19.2

 qp = 952.505 (T/ m2)  Qp = qpx Fc = 478.78 (T)

Qs = fsx Fs : là tổng sức cắt giữa đất và mặt bên hông của cọc :

Công thức chung tính toán lực ma sát bên tác dụng lên cọc :

fsi = bti x Ksi.xtan(a) + Ca

với c là lực dính giũa đất và thân cọc : ( T/m2)

với cọc bê tông cốt thép ca = c

a : góc ma sát giữa cọc và đất nền: a = Ф góc ma sát trong của đất nền bti : là ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng do trọng lượng bản thân của đất nền :

Ksi : là hệ số áp lực ngang phụ thuộc vào loại đất và phương pháp hạ cọc Được xác định như sau : Ksi = (1 – sin ai )

c – sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền :

( theo phụ lục A TCXD 205: 1998 )

Sức chịu tải cho phép của cọc khoan nhồi được xác định theo công thức :

Qtcđ m m q A [ R .p p u (  m f lfi )]i i

trong đó :

m : hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất lấy = 1

mR : hệ số điều kiện làm việc của đất ở mũi cọc ( tra bảng A3 : TCXD 205: 1998 ) cọc không mở rộng đáy lấy mR = 1 :

mf : hệ số điều kiện làm việc của đất ở mặt bên của cọc phụ thuộc vào phương pháp khoam lỗ => mf = 0.7

Ap : diện tích của mũi cọc : Ap = 0.5024 m2

U : chu vi tiết diện ngang của cọc u = 2.513 m

li : chiều dày lớp đất thứ i ( được chia ) tiếp xúc với mặt bên của cọc ( li<2m)

fi : ma sát bên của lớp đất thứ i ở mặt bên của thân cọc T/m2 ( tra bảng A2 TCXD 205:1998)

Lớp đất cát qp được xác định theo công thức:

qb=0,75  ( '1d.Aok   1 .L.B ) ko

trong đó :

 ,  ,Aok, Bok: Hệ số không thứ nguyên, xác định II-6

phụ thuộc vào góc ma sát trong của lơp đất dưới mũi cọc

γi’ : trị tính toán của trọng lượng riêng thể tích đất ở dưới mũi cọc , có

kể đến sự đẩy nổi của nước : γ’ = 1.052 ( T/m2)

γi : trị tính toán trung bình của trọng lượng riêng thể tích đất ở trên mũi

cọc có kể đến sự đẩy nổi của nước

d : đường kính cọc khoan nhồi d = 0.8m

l : chiều dài cọc khoan nhồi trong đất : l = 23.8m

0.66

12.5

1.93

0.66

18.5

1.92

0.16

30

1.96

Qtc = 222.068 0.503 + 130.142 2.513 = 438.75 (T)

Với hệ số làm việc k = 1.4

 Qtt = 313.4 ( T)

VẬY: Từ các kết quả trên chọn: Qtk = min(Qđ, Pvl , Qtt) = 313.4 (T) để thiết kế

*Xác định số lượng cọc và sơ đồ bố trí cọc trong đài :

Xác định số lượng cọc trong đài móng:

+ Xác định khoảng các giữa các cọc : bằng 3 lần đường kính của cọc (3d) nếu bước cọc a<3d thì sẽ sinh ra hiệu ứng nhóm cọc làm giảm sức chịu tải của cọc trong nhóm

So với SCT của từng cọc và làm tăng độ lún của cọc :

+ Giả sử khoảng cách giũa các cọc là 3d ta có công thức tính áp lực tính toán do phản Lực đầu cọc tác dụng lên đáy đài như sau:

Ptt = = = 54.14(T/m2)

Trong đó:

Qa: sức chịu tải tính toán của cọc khoan nhồi

d; đường kính của cọc

+ Diện tích sơ bộ của đáy đài:

h : chiều cao đài h = 2m

tb : dung trọng trung bình của bê tông và đất

Trọng lượng sơ bộ của đài ;

= 1.1  h =119.02(T)

Số lượng cọc sơ bộ được xác định theo công thức sau:

= =3.84 ( cọc )

Do chịu tải lệnh tâm nên: = k = 3.84 1.3 = 4.99 ( cọc )

Vậy chọn số cọc là 4 cọc :

*Xác định diện tích thực tế của đài cọc và sơ đồ bố trí cọc trong đài:

Vậy số lượng cọc đã chọn đã thỏa :

*Kiểm tra tải trọng dọc trục tác dụng lên từng nhóm cọc :

Tính với TH1 sau đó kiểm tra với TH2 Theo 6.16(7) công thức xác định tải trọng dọc trục lớn nhất và nhỏ nhất công trình tác dụng lên từng nhóm cọc như sau :

2 i

max

tt y i

1 n

2 i

max

tt x c

tt tt

max

x

x M

y

.y M n

N P

Với h là chiều cao đài ; h = 2m

, : tọa độ cọc thứ i :

Thỏa mãn điều kiện :

Vậy với TH2 kết quả tính toán tương tự kết quả như sau:cũng thỏa mãn điều kiện như trên

*Tính toán lún cho móng cọc :

+ thực hiện tính lún cho móng cọc đài đơn bằng cách tính lún cho khối móng quy ước

Ta có công thức sau:

hi: chiều dài cọc tiếp xúc trong lớp đất thứ i

i : góc ma sát trong của lớp đất thứ i

a: khoảng cách giữa 2 mép ngoài của cọc theo phương 1

b: khoảng cách giữa 2 mép ngoài của cọc theo phương 2

a = 4.8+2*(0.6/2) = 4.1m

b = 2.4+2*(0.8/2) = 3.2m

A, B là chiều dài và chiều rộng của đáy khối móng quy ước

L: chiều dài cọc

Khối móng quy ước được thể hiện trên hính :

Ta xác định chiều cao của khối móng quy ước :

H = 23.8 + 6.4 = 30.2 (m)

*Chuyển tải trọng về đáy khối móng quy ước :

+ Tải trọng thẳng đứng :

N = + + +

Trong đó :

: tải trọng tiêu chuẩn tại cao trình mặt đài : = 986.55(T)

: trọng lượng đài : = 5x4x2.5 = 100(t)

: trọng lượng của cọc = 4x0.5024x23.8x2.5 = 119.57 (T)

: trọng luong đất trong khối móng quy ước được tính như sau :

m1 , m2 : hệ số điều kiện làm việc của đất nền và công trình m1= m2 = 1.4

: hệ số độ tin cậy : = 1.2

A,B,D : hệ số lay theo bảng 14 TCXD 45: 78 A,B,D = f(II) với II

Là góc ma sát trong của đất nền tại đáy khối móng quy ước

II = 30o => A = 1.15 ,B =5.59 , D = 7.95

Bm: cạnh ngắn của khối móng quy ước : Bm = 8.05m

Hm: chiều cao khối móng quy ước tính từ đáy móng quy ước tới MDTN

II: dung trọng( đẩy nổi ) đất nền nền dưới đáy móng quy ước II = 1.052 ( T/m3) ’II : giá trị trung bình ( theo từng lớp ) của trọng lượng thể tích đất từ đáy khối móng quy ước đi lên II = 1.134 (T/m3)

Rm = (1.15x8.05x1.052 + 5.59x30.2x1.134 + 7.95x0.24 ) = 336.12(T/m2) Kiểm tra điều kiện :

= 56.66 < 1.2RM = 1.2x336.12 = 403.34 (T/m2)

= 49.79 < RM = 336.12 (T/m2)

*Tính toán độ lún cho khối móng quy ước :

+ Dùng phương pháp cộng lún từng tầng :

+ Áp lực bản than của đất nền tại đáy móng quy ước :

Độ lún : S = x hi

S = 0.016m = 1.6cm < 8cm

Vậy móng thỏa mãn điều kiện về lún :

*Tính toán cọc chịu tải trọng ngang và cốt thép trong cọc :

Tải trọng tác dụng lên đầu cọc :

Tải trọng ngang tác dụng lên đầu cọc gồm có : ,

= = 3.115 (T)