CHƯƠNG III MÓNG CỌC KHOAN NHỒI
3.1 TÍNH TOÁN MÓNG THEO PHƯƠNG PHÁP MÓNG CỌC
- Vật liệu sử dụng
Bêtông B25: Rb = 14.5 MPa. Rbt = 1.05 Mpa
Thép CIII: R Rs sc 365MPa, Rsw 356MPa. 3.1.1 Chọn kích thước cọc và tính toán cốt thép cho cọc:
- Sơ bộ chọn đường kính cọc D = 0.8 (m).
- Diện tích cọc : Ab =
2 2
3.14 0.8
0.5024
4 4
D x
(m2)
- Diện tích thép: AS = 0.5%Ab = 0.5% x 0.5024 = 0.0025 m2 = 2500 mm2 Chọn 1018 (As = 2543.4 mm2)
- Chiều dài cọc 35m
- Chiều dài cọc tính toán phải trừ ra 100(mm) cọc ngàm vào đế đài và 500(mm) đập đầu cọc.
- Chiều dài làm việc thực sự của cọc : Lc = 35 – 0.1 -0.5 = 34.4 (m) 3.1.2 Chọn sơ bộ độ sâu đặt đài cọc và chiều dày đài:
- Chiều cao đài móng:
hđ = 2 x D + (0.1 0.15) = 2 x 0.8 + (0.1 0.15) = (1.7 1.75) m Chọn hđ = 2.4 m
Vậy chiều sâu chôn móng : h = 3 m
3.1.3 Tính toán sức chịu tải của cọc: TCXDVN 205 – 1998 : 3.1.3.1 Sức chịu tải của cọc theo độ bền vật liệu:
- Do cọc nhồi đƣợc thi công đổ bê tông tại chỗ vào các hố khoan. hố đào sẵn sau khi đã đặt lƣợng cốt thép cần thiết vào hố khoan. Việc kiểm sốt điều kiện chất lƣợng bê tông khó khăn. nên sức chịu tải của cọc nhồi không thể tính như cọc chế tạo sẵn mà có khuynh hướng giảm đi.
- Theo TCXD 195-1997:
Qvl = Ru .Ab + Rst.As Trong đó:
R : Cường độ tính toán của bê tông cọc khoan nhồi.
/ 4.5 60 / 2
Ru R daN cm khi đổ bê tông dưới nước hoặc dưới bùn.
R – mác thiết kế của bêtông (B25 tương đương Mac 350)
=> 350 77.78( / 2) 4.5 4.5
u
R R daN cm =>
60( / 2) Ru daN cm
Rst : cường độ tính toán của thép.
Ab : Diện tích tiết diện ngang của bê tông cọc (Ab=0.5024 m2)
As :Diện tích tiết diện ngang của cốt thép dọc.(As=0.0025 m2)
Qvl = 60 x 0.5024x104 + 3650 x 0.0025x104 = 392690 daN = 392.69 (T)
= 3926.9 (kN)
3.1.3.2 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất nền:
(Phụ lục A –TCXDVN 205 – 1998 ) - Sức chịu tải cho phép của cọc đơn theo đất nền đƣợc tính:
tc a(dn)
tc
Q Q
k - Hệ số an toàn ktcđƣợc lấy sơ bộ: ktc=1.4
- Sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc ma sát thi công bằng phương pháp đóng có cạnh cọc đến 0.8(m) chịu tải trọng nén đƣợc tính :
tc R p p f si i
Q m(m .q .A u m .f .l )
Trong đó các số liệu đƣợc lấy theo TCVN 205-98:
m: hệ số điều kiện làm việc m=1
mR: hệ số điều kiện làm việc của đất nền dưới mũi cọc mR =1 mf :Hệ số điều kiện làm việc của đất nền xung quanh cọc u : Chu vi cọc: u= D3.14 0.8 2.512( )m
Ap : Diện tích ngang cọc ; Ap=0.5024 m2
li: Chiều dày lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc.( li2m)
fsi: Cường độ tiêu chuẩn của ma sát thành lớp đất thứ i với bề mặt xung quanh cọc. (T/m2)
qp: cường độ của đất dưới mũi cọc (T/m2) qp tra bảng => qp = 390 (T/m2)
Lớp
đất Lớp
phân tố Zi (m) li(m) B(IL) mf fi (T/m2) f.li.fi (T)
1 1 1 2 0.88 0.7 0.32 2.512 1.125
2 2 2.3 0.6 1.07 0.7 0.43 2.512 0.454
3
3 3.6 2 - 0.7 3.68 2.512 12.942
4 5.6 2 - 0.7 4.12 2.512 14.489
5 7.6 2 - 0.7 4.36 2.512 15.333
6 9.35 1.5 - 0.7 4.535 2.512 11.962
4
7 11.1 2 - 0.7 4.71 2.512 16.564
8 13.1 2 - 0.7 4.91 2.512 17.267
9 15.1 2 - 0.7 5.11 2.512 17.971
10 17.1 2 - 0.7 5.31 2.512 18.674
11 19.1 2 - 0.7 5.51 2.512 19.378
12 21.1 2 - 0.7 5.71 2.512 20.081
13 23.1 2 - 0.7 5.91 2.512 20.784
14 25.1 2 - 0.7 6.11 2.512 21.488
15 27.1 2 - 0.7 6.31 2.512 22.191
16 28.25 0.3 - 0.7 6.425 2.512 3.389
5
17 29.4 2 - 0.7 9.216 2.512 32.411
18 31.4 2 - 0.7 9.496 2.512 33.396
19 33.4 2 - 0.7 9.762 2.512 34.898
20 35.4 1.8 - 0.7 9.932 2.512 31.43
Tổng 333.797
Qtc = 1(1x390x0.5024 + 333.797) = 529.733 (T)
- Vậy sức chịu tải cho phép của cọc theo chỉ tiêu cơ lý đất nền:
Qa = 529.733 1.4
tc tc
Q
k 376.24 (T) = 3783.8 (kN)
3.1.3.3 Sức chịu tải của cọc theo chi tiêu cường độ của đất nền : (Phụ lục B – TCXDVN 205 - 1998 ).
Sức chịu tải cho phép của cọc tính theo công thức :
1 S P
a
S P
Q Q
Q FS FS Trong đó:
+ Qs : Sức chịu tải cực hạn do ma sát bên.
+ QP : Sức chịu tải cực hạn do sức chống dưới mũi cọc.
+ FSs : Hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên. lấy bằng 1.5 ÷ 2.0
+ FSP : Hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc. lấy bằng 2.0 ÷ 3.0
a. Tính toán sức chịu tải cực hạn do ma sát bên tác dụng lên cọc :
n
S Si i
i
Q u f .l
- Với fSi: lực ma sát đơn vị ở giữa lớp đất thứ I tác dụng lên cọc fsi = ’h x tgφ+ ca
Trong đó :
+ Ca : lực dính giữa thân cọc và đất.
+ φa=0.7φ. với φ góc ma sát giữa cọc và đất nền.
+ Cai =0.7 C. với C là lực dính của đất nền
+ ’h: ứng suất hữu hiệu giữa lớp đất thứ i theo phương vuông góc với mặt bên cọc . (’h=’v x ks)
+ ’v: ứng suất hữu hiệu giữa lớp đất thứ i theo phương thẳng đứng (’v=dn x hi)
+ KS :hệ số áp lực ngang trong đất. KS 1 sin Kết quả xác định sức chịu tải cực hạn do ma sát bên:
Lớp
đất Độ sâu trung
bình (m)
li
(m) φa ca
(T/m2)
ks (1- sin)
dn (T/m3)
’v (T/m2)
’h (T/m2)
fsi=
’htgφa+ ca
1 1 2 5o22’ 0.798 0.866 0.775 0.775 0.671 0.861 2 2.3 0.6 4o43’ 0.721 0.882 0.737 1.771 1.562 0.849 3 6.35 7.5 8o15’ 0.133 0.796 0.904 5.382 4.284 0.754 4 19.25 18.3 20o16’ 0.175 0.516 0.996 17.886 9.229 3.583
Vậy Qs = 2.512 x (0.861x2 + 0.849x0.6 + 0.754x7.5 +3.583x18.3 + 6.107x5.8) = 273.5 (T)
b. Tính toán sức chịu tải cực hạn do sức chống dưới mũi cọc :
p p p
Q A .q Trong đó:
+ Ap – diện tích tiết diện mũi cọc : Ap=0.5024 m2
+ qp : Cường độ đất nền dưới mũi cọc theo Terzaghi (đối với cọc tròn)
1.3 , 0.3
P c vp q
q cN N dN
+ c : lực dính đất nền dưới mũi cọc. c=0.37 T/m2 + d : đường kính cọc. d = 0.8m
+ 'V – ứng suất theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc do trọng lƣợng bản thân đất. T/m2.
’v = 0.775x2 + 0.737x0.6 + 0.904x7.5 + 0.996x18.3 + 1.094x5.8
= 33.344 T/m2
+ : trọng lƣợng thể tích của đất ở độ sâu mũi cọc : = dn = 1.094 T/m3.
Nc. Nq. N – hệ số sức chịu tải. phụ thuộc vào ma sát trong của đất
= 31o50’=> Nc =43.432 ; Nq = 2
978 ,
27 =13.989 ; N= 19.7
=>qp =1.3x0.37x43.432 + 33.344x13.989 + 0.3x1.094x0.8x19.7 = 492.5 (T/m2)
Qp = Ap.qp = 0.5024 x 492.5 = 247.4 (T)
Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền : Qa = 273, 5 247, 4
2 3
s p
s p
Q Q
FS FS 219.2 (T) = 2192 (kN) KẾT LUẬN: Khả năng chịu tải của cọc đơn (giá trị thiết kế):
QTK = Min(3926.2 ; 3783.3 ; 2192)
=> QTK = 2192 (kN)