FILE THUYẾT MINH MÓNG CỌC

THIẾT KẾ MÓNG CỌC Tải trọng Ntt kN Mtt kNm Htt kN Ntc kN Mtc kNm Htc kN  Thông số địa chất - Khu vực xây dựng có nền đất gồm 5 lớp + Đất đắp – cát sạn sõi lẫn đá dăm + Bùn sét – bùn sé

B THIẾT KẾ MÓNG CỌC

 Tải trọng

Ntt

(kN)

Mtt (kNm)

Htt (kN)

Ntc (kN)

Mtc (kNm)

Htc (kN)

 Thông số địa chất

- Khu vực xây dựng có nền đất gồm 5 lớp

+ Đất đắp – cát sạn sõi lẫn đá dăm

+ Bùn sét – bùn sét màu xám đen lẫn cát sạn, mùn thực vật

+ Sét – sét màu nâu vàng, nâu đỏ, lẫn ít dâm sạn laterite, trạng thái dẻo cứng đến nữa cứng

+ 3a sét–cát sét màu vàng nhạt dến nâu vàng, trạng thái dẻo dến nữa cứng

+ 3b sét–cát hạt trung thô màu xám trắng, xám vàng, nâu vàng trạng thái chặt vừa + 4a–sét màu xám xanh, xám vàng, nâu vàng, trạng thái cứng đén nữa cứng + 4b- sét cát màu xám vàng, nâu vàng, trạng thái nữa cứng đến cứng

+ 5- cát sét màu nâu vàng, nâu đỏ,trạng thái nữa cứng đến cứng

- MNN ở độ sâu 3m

- Chọn hố khoan 2 – số hiệu mẫu 02-10 để tiến hành tính toán và thiết kế móng cọc

(Kn/m3)

1 CHỌN CÁC THÔNG SỐ CHO ĐÀI VÀ CỌC

1.1 Vật liệu

- Đài cọc

 Bê tông B20

 Thép dọc CB300-V

 Thép đai CB300-T

- Cọc đúc sẵn

 Bê tông B20

 Thép CB300-V

1.2 Đài cọc

- Chọn lớp bê tông lót B15 dày 100mm

 Chọn sơ bộ kích thước đài

- Chọn bề rộng đài: b = 2 m

 Chiều sâu chôn đài D f

- Tính D f min: chiều sâu chôn móng yêu cầu nhỏ nhất

D f min=0,7 × tan(45o

2)×√2× H γ b =0,7 × tan(45o

2 )×√2× 338.25 20 ×2 =1.66 m

Trong đó:

+ H: lực ngang H = 338,25 KN

+ φ : Gốc ma sát trong

+ b : bề rộng đài chọn sơ bộ

+ γ : dung trọng tự nhiên γ=20 KN /m3

Như vậy chọn D f=2 m> Df min

1.3 Cọc

1.3.1 Chọn tiết diện cọc

- Chọn cọc có tiết diện vuông: 30 × 30 (cm)

- Chọn lớp bê tông bảo vệ cọc là 0.05 (m)

- Diện tích tiết diện ngang cọc:

Ap = 0.3 × 0.3 = 0.09 m2

- Cốt thép trong cọc : chọn 8ϕ20 có As = 2512 mm2 = 25.12 (cm2 )

- Chọn cốt đai ϕ6a200

- Kiểm tra hàm lượng cốt thép

A p=

25.12

1.3.2 Chọn độ sâu mũi cọc

 Cọc cắm xuyên qua qua lớp 3a và cắm vào 2-3m của lớp 3b

 Lc = 2 + 7.5 + 6.7 + 2.5 = 18.7 (m) (tính từ đáy đài)

Cọc ngàm vào đài:

a1 = 0.1 m

Phần cốt thép neo vào đài

a2 = (30÷40) ϕ = 0.6÷0.8 => chọn a2 = 0.7 m

Chiều dài thực của cọc

L = 18.7 + 0.1 + 0.7 = 19.5 m

Chọn cọc dài 20 m gồm 2 đoạn cọc, mỗi đoạn dài 10m

Chiều dài làm việc thực sự của cọc

Llv = 20 – 0.1 – 0.7 = 19.2 m

2 TÍNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC

2.1 Sức chịu tải vật liệu.

- Cọc đúc sẵn.

 Bê tông B20

 Thép CB300-V

(chọn cốt thép trong cọc 8ϕ20) => A s=25.12 cm2

 φ – Hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc

Trong đó:

λ= l0

d => {l0=v l=0.7 × 20=14 m(chọn v =0.7) d=0.3 m

bảng 4.3 /134

 λ=14

- Vậy sức chịu tải của cọc là.

Q Vl=φ(A S R S+A p R b)=0.89 ×(25.12 ×2600+900 ×115)

2.2 Sức chịu tải theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền

- Sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc đóng ép

Q tc=m(mR qp A p)+u ∑ (mf f si li)

Trong đó:

 m R , m f – hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi và trên thân cọc Chọn

phương pháp hạ cọc bằng búa cơ (dạng treo), búa hơi và búa dầu

 m R=m f=1 (bảng 4 tcvn 10304:2014)

 m = 1 hệ số điều kiện làm việc

 u = 0.3 × 4 = 1.2 (m)

 q p – sức chịu mũi đơn vị: {Z=20.7 m I L=0

 f si - ma sát đợn vị xung quanh cột

 Chia đất thành các lớp đất đồng nhất, mỗi lớp dày: li = 2 (m)

Tra bảng 2 TCVN 10304:2014 ta có

Lớp Mô tả đất dày lớp Chiều

đất (m)

l i

i

si (kN/m 2 ) f

si x li (kN/m)

1 IBùn sét

L = 1.69 2.5 0.52 4.54 5.0005.500 2.7510

L = 0.27 6.7

3 Cát sét 3a I

L = 0.21 7.5

Tổng

1042.640 8

∑ (m f f si l i)=10 42.6408(kN /m)

=m R q p A b+u ∑ (m f f si l i)=1× 12712× 0.09+1.2× 1042.6408=2395.24896 (kN )

 Sức chịu tải cho phép :

K tc=1.4 ÷ 1.75

 Chọn K tc=1.5

Qa=Q tc

2.3 Sức chịu tải theo đất nền

Q0=Q u

F s ;Q u=Q p+Q s

 Theo Terzaghi tính: Q p=A p × q p (TCVN 205:1998)

- Tại lớp 3b ta có:

+ Ap=0.09 m2

+ γ=19.12 (kN/m3)

+ c=[6.43 ;3.37 ;6.74]=¿c=3.37

+ φ=34 o 23 '=¿{N q=38.38

q p=1.3 ×c × Nc+q × N q+0.4 × γ × b × Nγ

Mà:

¿92 23.55 kN /m2

 Q p=0.09× 9223.55 kN /m2=830.12(kN )

 Tính Q s:

Qs=A s × f s{ f s=c a+k h ×σ v , × tan φ a

- Lớp bùn sét:

+ A s=2.5 ×0.3 × 4=3 m2

+ σ v ,=20 ×1.3+14.91 ×0.7 +14.91 ×2.5

2

)

+ f s=7.14 +(1−sin 3.10)×55.07 × tan 3.10

)

- Lớp sét 2:

+ A s=6.7 × 0.3× 4=8.04 m2

+ σ v ,

=γ × D f+γ × L

17.25× 2.1+7.25 ×4.6

2

)

)

- Lớp cát sét 3a:

2

)

- Lớp cát 3b:

2

)

Suy ra: Q s=Q1+Q2+Q3+Q4=1085.328

Ta có:

Q a min=Min{Q VL ,Q a , Q0}=Min{ 964.56; 1638.497; 1502.43}

¿>Chọn Q a min=964.56 (kN )để tính toán

3 CHỌN SỐ LƯỢNG CỌC VÀ BỐ TRÍ CỌC

3.1 Chọn số lượng cọc

- Xác định sơ bộ số lượng cọc trong móng

n p=k × N tt

3795

⟹Chọn np =6 cọc

k =1.2÷ 1.4 => Chọn k = 1.4

3.2 Bố trí cọc và chọn kích thước đài

3.2.1 Bố trí cọc

- Chọn khoảng cách từ mép dài đến mép cọc:

d

300

- Chọn khoảng cách từ tâm cọc này đến cọc khác trong khoảng 3d – 6d

+ khoảng cách từ tâm cọc này đến tâm cọc khác: 4 d=1200 m

3.2.2 Chọn kích thước đài.

- Theo cách bố trí cọc, ta chọn kích thước đài cọc.

- Chọn kích thước cột phía trên đài.

B c × L c=0 ,=0.6 m×0.6 m

- Chọn sơ bộ chiều cao đài móng h dựa vào điều kiện đáy tháp xuyên bao trùm lên

tất cả đầu cọc

{b c+2 ×h0≥ Y

l c+2× h0≥ X

 h0=MAX{Y −b c

1.2−0.6

2.4−0.6

Vậy chọn h d=1.2 m=¿h0=0.9 m

3.2.3 Kiểm tra tiết diện cọc.

Q tb=Q a

d2=

964.56

2

Q tb−γ¿× D f=

841.17

6 ×[10717.3−(20 ×1.3+14.91× 0.7)]

¿0.013(m2)<0,09(m2)

4 Kiểm tra sức chịu tải cọc đơn và nhóm cọc.

- Lực tác dụng lên nhóm cọc

P i=N d tt

n d ±

M dx tt

∑ y i2×|y i|± M dy

tt

∑x i2×|x i|

Do momen tác dụng lên đáy đài xoay quanh trục y và không có momen tác dụng quay xung quanh trục x nên ta chỉ xét đến M đy tt

Trong đó:

+ n d: số cọc trong móng n d=6

+ M dx tt , M dy tt , N d tt: tổng lực dọc và mômen tại trọng tâm nhóm cọc

N đ tt=N tt+γ tb D f F đ=3795+(22× 2)× (1.8× 3)=4032.6 kN

M đy tt

=M tt y

M đx tt=M x tt+H tt y h=0

+ x1=x4=−4 d=−1.2 m

+ x2=x5=0 m

+ x3=x6=4 d=1.2 m

∑x i2=5.76 m2

+ y1=y2=y3=2 d=0.6 m

+ y4=y5=y6=−2 d=−0.6 m

∑ y i2=2.16 m2

- Lực tác dụng lên cọc 1 và 4

1154.15

- Lực tác dụng lên cọc 2 và 5

P2,5=4032.6

1154.15

- Lực tác dụng lên cọc 3 và 6

P3,6=4032.6

1154.15 5.76 ×|1.2|=912.55 kN

- Điều kiện sức chịu tải của cọc đơnd

{P i max=912.55 kN ≤Q a=964.56 kN

- Điều kiện sức chịu tải của nhóm cọc

N đ tt ≤Q a nhóm

Q a nhóm=η n p Q a

+n p=6 – số lượng cọc

η=1−θ[m( n−1)+n(m−1) 90.m n ]

+ m = 2 – số hàng cọc

+ n = 3 – số cọc trong 1 hàng

s

+ d = 0.3 m – cạnh cọc

+ s = 4d = 1.2 m – khoảng cách 2 tim cọc

4 × 0.3=14 ° 2

'

⟹ η=0.818

⟹ N đ tt

=4032.6 kN ≤Q a nhóm=4734.06 kN =¿(thỏa)

5 Kiểm tra điều kiện xuyên thủng.

- Tính P cx:

P cx=0.75× R bt ×(4 b c+4 h0)× h0=0.75 × 0.9× 103× (4 × 0.6+ 4 ×0.9 )×1.35=5467.5(kN )

Trong đó:

+ bêtông B20

+ R bt=0.9 MPa

+ cột tiết diện 60×60 cm2

+ h0=0.9 m

- Tính P xt

Có 4 cọc nằm ngoài tháp xuyên thủng là cọc: 1, 3, 4, 6

P xt=P1+P3+P4+P6=2688.4 kN

 P cx>P xt => thoả điều kiện

6 Kiểm tra lún của móng cọc.

6.1 Xác định khối quy ước.

- Góc ma sát trong trung bình:

φ tb=∑ (φ i l i)

∑l i

φ i , l i – góc ma sát trong và chiều dày lớp đất thứ i Ta chọn giá trị φ i nhỏ nhất (vì cho ra móng khối nhỏ, độ lún lớn, bài toán an toàn hơn)

'

- Kích thước đáy móng khối quy ước:

{L qư=L '+2.( ∑l i) tan φ tb

19 ° 07 '

B qư=B '+2.( ∑l i) tan φ tb

19° 07 '

D f¿

- Trong đó: L ' , B ' là khoảng cách xa nhất của 2 biên của 2 cọc xa nhất

6.2 Kiểm tra điều kiện ổn định của nền đất dưới khối quy ước.

{ P tb

tc

≤ R tc

P max tc ≤1.2 R tc

P min tc ≥0

 Tính R tc

R tc

=m1 m2

k tc (A B qư γ +B D f

¿ γ¿

+c D)

+ R tc – sức chịu tải tiêu chuẩn của nền đất dưới móng khối quy ước

+ m1 m2

k tc =1 ; c = 6.74

+ φ=34 ° 22 ' ⟹{A=2.17 B=7.40

D=9.35

+

γ¿

3

+ γ=9.12 KN /m3: dung trong riêng của lớp đất 3b

¿1878.82(KN /m2)

 Tính Pmax ,min tc

P max ,min tc =N qư tc

F qư ±

6 M qư , x tc

B qư2 L qư ±

6 M qư , y tc

L qư2 B qư

Trong đó:

+ F qư – diện tích đáy móng khối quy ước

+ n = 1.15

+ Q m qư=F qư × γ tb × D¿f

=26.962 ×22 ×20.7=12273.94(kN )

+ N qư tc = N tt

1.15+Q m qư=3795

+ M qư tc

 P max tc

6739.152× 6 4.627× 5.8272=835 (kN )

 P min tc

6739.152 ×6 4.627 ×5.8272=320.25 (kN )

 P tb tc=P max tc

+P min tc

835+320.25

- So điều kiện:{P tb

tc ≤ R tc

≤¿577.5625 (kN )<1878.82 (kN )

P max tc ≤1.2 R tc

≤¿835 (kN )<2254.584 (kN )

P tc min=320.25 (kN )≥ 0

 Thoả diều kiện

6.3 Kiểm tra độ biến dạng của móng

 ứng suất gây lún

P gl=P tb tc

)

- Tính lún ở độ sâu 20.7 m, chia mỗi lớp là 1m

-k 0i phụ thuộc vào tỉ số b lvà z i

b

Bảng 1 Kết quả tính lún

SỐ

HIỆ

U

LỚP

H

i z gam ma Z/b L/b suất ứng

bản thân trung

ứng suất bản thân

suất ngoài trung bình

ứng suất ngoài

LỚP

3b

TT

10.5

m

1.66666 67

232.93 71

1.00 00

344.68 8

0.333333 333

238.56 36

244.19 01

0.74

27 300.3424

255.99 68

0.666666 667

249.81 66

255.44 31

0.39

64 196.311

136.62 52

261.06 96

266.69 61

0.22

37 106.8682

77.111 2

1.333333 333

272.32 26

277.94 91

0.13

91 62.5298

47.948 4

SỐ HIỆU

LỚP 3b TT

10.5m

249.8166 446.1276 0.579 0.555 0.0152 261.0696 367.9378 0.577 0.563 0.0089 272.3226 334.8524 0.576 0.567 0.0057

TỔNG S = 0.0513

 Thỏa mãn điều kiện độ độ lún

7 Tính toán kiểm tra cọc.

- Chiều dài mỗi cọc là 10 m

 Khi vận chuyển cọc:

- Khi vận chuyển cọc bằng hai neo có sẵn trên cọc, do tác dụng của trọng lượng bản thân, tiết diện cọc sẽ hình thành thớ chịu nén và chịu kéo Để an toàn, ta chọn vị trí đặt neo sao cho mômen kéo và nén bằng nhau như sơ đồ tính phía dưới

- Sơ đồ tính

- Tính toán cốt thép

 Trọng lượng bản thân cọc

 Mômen lớn nhất trên cọc

M max=0.0214 q L2

 Cốt thép tối thiểu trong cọc

Chọn bề dày lớp bê tông bảo vệ a = 4 cm ⟹ h0 = 30 – 4 = 26 cm

γ b R b b h02= 4.815 ×106

A s=ξ γ b R b b h0

0.02× 1× 11.5×300 ×260

2

Cốt thép chịu lực của cọc là 3ϕ20 (A s=942 mm2¿

 Vậy cọc đủ khả năng chịu tảikhi vận chuyển, cẩu lắp

 Trọng lượng cọc

Q=q × L=2.25 × 10=22.5 kN

 Diện tích tiết diện thép móc cẩu

A s=Q

R s=

22.5× 103

2

=> Vậy chọn thép móc cẩu là ϕ18 có Ath= 254.5 mm

 Khi thi công cọc:

- Khi dựng cọc thẳng đứng, ta buột dây vào một đầu cọc rồi kéo, do trọng lượng bản thân cọc, tiết diện cọc sẽ hình thành thớ chịu nén và kéo Tương tự như khi vận chuyển cọc, để an toàn, ta chọn vị trí đặt neo sao cho mômen kéo và nén bằng nhau Vị trí đặt neo được thể hiện trong sơ đồ dưới đây

- Sơ đồ tính

- Tính toán cốt thép

 Trọng lượng bản thân cọc: q=2.25 kN /m

 Mômen lớn nhất trên cọc

 Cốt thép tối thiểu trong cọc

γ b R b b h02= 15.3675 ×106

A s=ξ γ b R b b h0

0.068 ×1× 11.5×300 × 260

2

Cốt thép chịu lực của cọc là 3ϕ20 (A s=942 mm2¿

=> Vậy thép đã chọn thỏa mãn điều kiện chịu lực khi thi công cọc

8 Tính cốt thép.

 MẶT CẮT 1-1

M I −I=(P3+P6)×(X3,6−1

2b C)

 M I −I tt

- Diện tích cốt thép

0.9 R s h0=

2

- Chọn thép: Chọn ϕ32 có as = 804.2 mm2

 Số thanh thép:

n1=A s 1

a s =

9359.5

Chọn n1=12 thanh

 Khoảng cách giữa các thanh thép

Chọn a1=90 mm

=> Vậy thanh thép số 1 chọn ϕ32a90

 MẶT CẮT II-II

M II −II=(P1+P2+P3)×(Y1, 2,3−1

2b C)

M II −II tt =M II− II ×1.2=604.89 ×1.2=725.868(kN m)

- Diện tích cốt thép

A s 2= M2−2

0.9 R s h0=

2

- Chọn thép: Chọn ϕ18 có as = 254.5 mm2

 Số thanh thép

n2=A s 2

a s =

3466.67

Chọn n2=14 thanh

 Khoảng cách giữa các thanh thép

Chọn a2=200 mm

=> Vậy thanh thép số 2 chọn ϕ18a200

Lớp bê tông bảo vệ cốt thép = 0.15 cm