- Quan niệm cọc và đất giữa các cọc làm việc đồng thời như một khối móng đồng nhất đặt trên lớp đất bên dưới mũi cọc.
Hình 8.4. Khối móng quy ước.
Kích thước khối móng quy ước:
+ Chiều dài cọc tính từ đáy lớp đất yếu:
𝐿𝑡𝑏 = 47,5 − 14,6 = 32,9(𝑚).
+ Tính góc ma sát trung bình trong đoạn 𝐿𝑡𝑏:
𝜙𝑡𝑏 =10,9.12,93 + 7,7.20,8 + 4,8.30,23 + 4.12,23 + 2,5.31,45
32,9 = 17,4°
+ Chiều rộng móng quy ước theo phương x : 𝐵𝑞𝑢 = 𝐿1+ 2. 𝐿𝑡𝑏. 𝑡𝑎𝑛 (𝜙𝑡𝑏
⁄ ) = 4,0 + 2.32,9. 𝑡𝑎𝑛 (17,4° 44 ⁄ ) = 9(𝑚).
+ Chiều rộng móng quy ước theo phương y : 𝐿𝑞𝑢 = 𝐿2+ 2. 𝐿𝑡𝑏. 𝑡𝑎𝑛 (𝜙𝑡𝑏
⁄ ) = 4,0 + 2.32,9. 𝑡𝑎𝑛 (17,4° 44 ⁄ ) = 9(𝑚).
+ Moment chống uốn của móng khối quy ước:
𝑊𝑦 = 𝐿𝑞𝑢.𝐵𝑞𝑢2
6 = 9.92
6 = 121,5(𝑚3) 𝑊𝑥 = 𝐵𝑞𝑢.𝐿2𝑞𝑢
6 = 9.92
6 = 121,5(𝑚3) + Chiều cao của khối móng quy ước :
𝐻𝑞𝑢 = 47,5 − 2,5 = 45 (𝑚).
+ Diện tích móng khối quy ước :
𝐴𝑞𝑢 = 𝐿𝑞𝑢. 𝐵𝑞𝑢 = 9.9 = 81 (𝑚2).
Trọng lượng móng khối quy ước + Khối lượng đất trong móng quy ước:
𝑄𝑑 = 𝐴𝑞𝑢. ∑ 𝐻𝑖. 𝑦𝐼
𝑄𝑑 = 81. [12,1.4,29 + 10,9.8,77 + 7,7.8,97 + 4,8.9,33 + 3.10,25 + 4.8,88 + 2,5.9,93]
→ 𝑄𝑑 = 28548,5(𝑘𝑁) + Khối lượng đất bị cọc, đài chiếm chỗ:
𝑄𝑑𝑐= 𝑛. 𝐴𝑝. ∑ 𝐻𝑖. 𝑦𝐼+ 𝛾. 𝑉𝑑𝑎𝑖
𝑄𝑑𝑐 = 4.0,5024. [10,64.4,29 + 10,9.8,77 + 7,7.8,97 + 4,8.9,33 + 3.10,25 + 4.8,88 + 2,5.9,93] + 4,29.4.4.2 = 832,63(𝑘𝑁).
+ Khối lượng cọc và đài bê tông :
𝑄𝑐 = 𝑛. 𝐴𝑝. 𝛾𝑏𝑡. 𝐿𝑐 + 𝑊𝑑𝑎𝑖 = 4.0,5024.25.43 + 25.4.4.2 = 2960,32(𝑘𝑁).
+ Khối lượng tổng trên móng quy ước:
𝑄𝑞𝑢 = 𝑄𝑑+ 𝑄𝑐 − 𝑄𝑑𝑐 = 28548,5 + 2960,32 − 832,63 = 30676,19(𝑘𝑁).
Kiểm tra điều kiện làm việc đàn hồi của các lớp đất dưới móng khối quy ước : + Tải trọng quy về đáy móng khối quy ước:
𝑁𝑞𝑢𝑡𝑐 = 𝑁𝑑𝑎𝑖𝑡𝑐 + 𝑄𝑞𝑢 = 7937 + 30676,19 = 38613,19(𝑘𝑁).
∑ 𝑀𝑥𝑞𝑢𝑡𝑐 = 𝑀𝑥𝑡𝑡
1,15= 1,755
1,15 = 1,53(𝑘𝑁𝑚).
∑ 𝑀𝑦𝑞𝑢𝑡𝑐 = 𝑀𝑦𝑡𝑡
1,15= 44,1
1,15= 38,35(𝑘𝑁𝑚).
+ Ứng suất dưới đáy móng khối quy ước:
𝑝𝑡𝑏𝑡𝑐 = 𝑁𝑞𝑢𝑡𝑐
𝐴𝑞𝑢 = 38613,19
81 = 476,7(𝑘𝑁 𝑚⁄ 2)
𝑝𝑚𝑎𝑥𝑚𝑖𝑛 = 𝑁𝑞𝑢𝑡𝑐
𝐴𝑞𝑢±𝑀𝑥𝑞𝑢𝑡𝑐
𝑊𝑥 ±𝑀𝑦𝑞𝑢𝑡𝑐
𝑊𝑦 = 38613,19
81 ± 1,53
121,5±38,35 121,5
→ { 𝑝𝑚𝑎𝑥𝑡𝑐 = 477(𝑘𝑁 𝑚⁄ 2) 𝑝𝑚𝑖𝑛𝑡𝑐 = 476,38(𝑘𝑁 𝑚⁄ 2)
+ Sức chịu tải của đất nền theo trạng thái giới hạn thứ II xác định theo công thức sau: (theo QPXD 45-78):
𝑅𝑞𝑢𝐼𝐼 = 𝑚1. 𝑚2
𝑘𝑡𝑐 . (𝐴. 𝐵𝑞𝑢. 𝛾𝐼𝐼+ 𝐵. ℎ. 𝛾𝐼𝐼′ + 𝐷. 𝑐𝐼𝐼)
Lớp đất cọc tỳ vào là lớp đất 6 có : C = 11 (KN/m2); II = 9,93(KN/m3) ; =31,450
𝑘𝑡𝑐 :Hệ số độ tin cậy, 𝑘𝑡𝑐 = 1,0 vì các đặc trưng tính toán lấy trực tiếp từ các thí nghiệm (có khoan địa chất).
𝑚1 = 1.1 :Hệ số điều kiện làm việc của đất nền (đặt móng tại lớp đất số 6)- đối với đất cát pha lấy 𝑚1 = 1.1.
𝑚2 = 1.0 : Hệ số điều kiện làm việc của công trình tác động qua lại với đất nền, phụ thuộc vào tỷ lệ kích thước công trình L/H = 45/51.5 < 1.5,
'II 12, 6 4, 29 10,9 8, 77 7, 7 8,97 4,8 9,33 3 10, 25 4 8,88 2,5 9,93 45,5
' 3
II 7,8(KN/ m )
Với = 31,450 . Tra bảng 4.7 sách Cơ học đất của tác giả Châu Ngọc Ẩn ta có:
A = 1,284; B = 6,135; D = 8,384 𝑅𝑞𝑢𝐼𝐼 =1,1.1
1 . (1,284.9.9,93 + 6,135.45,5.7,8 + 8,384.11) = 2622,72(𝑘𝑁 𝑚⁄ 2) Kiểm tra điều kiện ổn định của đất nền:
𝑝𝑡𝑏𝑡𝑐 = 476,7(𝑘𝑁 𝑚⁄ 2) < 𝑅𝐼𝐼 = 2622,72(𝑘𝑁 𝑚⁄ 2).
𝑝𝑚𝑎𝑥𝑡𝑐 = 477(𝑘𝑁 𝑚⁄ 2) < 1,2. 𝑅𝐼𝐼 = 3147,26(𝑘𝑁 𝑚⁄ 2).
𝑝𝑚𝑖𝑛𝑡𝑐 = 476,38(𝑘𝑁 𝑚⁄ 2) > 0
→ Điều kiện ổn định của đất nền được thỏa mãn.
* Kết luận: Lớp đất dưới đáy móng có thể xem là làm việc đàn hồi và có thể tính toán được độ lún của nền theo quan niệm nền biến dạng tuyến tính. Trường hợp này nền từ chân cọc trở xuống có chiều dày tương đối lớn, đáy của khối móng quy ước có diện tích bé nên dùng mô hình nền là bán không gian biến dạng tuyến tính và tính độ lún của nền theo phương pháp cộng lún từng lớp.
8.8.5.2. Tính độ lún khối móng quy ước:
- Độ lún của móng cọc trong trường hợp này được xem độ lún của móng khối quy ước.
Bảng 8.6. Bảng tính ứng suất bản thân các lớp phân tố
Lớp đất Bề dày hi i Ứng suất bản thân
(m) (KN/m3) bti (KN / m )2
Lớp 1 12.6 4.29 54.054
Lớp 2 10.9 8.77 95.593
Lớp 3 7.7 8.97 69.069
Lớp 4 4.8 9.33 44.784
Lớp 4A 3 10.25 30.75
Lớp 5 4 8.88 35.52
Lớp 6 2.5 9.93 24.825
Lớp đất Bề dày hi i Ứng suất bản thân
(m) (KN/m3) bti (KN / m )2
' i.hi
354.595
- Ứng suất gây lún tại đáy khối móng quy ước:
𝜎𝑧=0𝑔𝑙 = 𝑝𝑡𝑏𝑡𝑐− 𝜎𝑏𝑡 = 476,7 − 354,6 = 122,1(𝑘𝑁 𝑚⁄ 2).
- Chia đất nền dưới đáy khối móng quy ước thành các lớp đồng nhất có chiều dày bằng nhau thỏa điều kiện:
ℎ𝑖 ≤ (0,4 − 0,6)𝐵𝑞𝑢 = (3,6 − 5,4)(𝑚).
- Phía dưới móng khối là lớp đất cát pha nên chia thành từng lớp dày 2m.
- Xét 1 điểm thuộc trục qua tâm móng có độ sâu z kể từ đáy móng khối quy ước. Khi đó ứng suất do tải trọng ngoài gây ra được xác định theo công thức.
gl gl
zi K .0 z 0
Bảng 8.7. Phân bố ứng suất trong khối móng quy ước
Điểm Độ sâu z qu
qu
L
B qu
Z
B K0 glzi
(kN/m2)
bt
zi
(kN/m2)
gl zi bt zi
( m)
1 0 1 0 1.000 122.10 354.595 0.34
2 2 1 0.2 0.853 104.15 374.455 0.28
3 4 1 0.4 0.751 91.70 394.315 0.23
4 6 1 0.6 0.639 78.02 414.175 0.19
- Tại đáy lớp thứ 4 tính từ đáy móng quy ước có
gl zi bt zi
0,19 0, 2
. Mặt khác lớp đất
này là lớp cát pha có E = 22425 kN/m2 > 5MPa = 5000 kN/m2, do vậy ảnh hưởng lún từ lớp này trở xuống không đáng kể, ta tính lún cho 4 lớp đầu tiên.
- Quy định độ lún trung bình hoặc lớn nhất không được vượt quá giới hạn cho phép, đối với nhà nhiều tầng có khung hoàn toàn bằng bê tông cốt thép thì giới hạn cho phép là 10cm.
- Độ lún móng khối qui ước:
4
gl zi i i 1
0,8 0,8 2 122,1 78, 02
S .h 104,15 91, 7
E 22425 2 2
0, 021m 2,1cm S 10cm
Như vậy là độ lún dự báo của móng thoả mãn điều kiện cho phép.
8.8.5.3. Kiểm tra điều kiện xuyên thủng
- Điều kiện chống xuyên thủng đài cọc: Pxt < Pcx
- Trong đó:
Pxt - tổng phản lực của các cọc nằm ngoài tháp xuyên thủng;
Pcx - khả năng chống xuyên của bê tông.
- Chọn a = 15cm, chiều cao làm việc của tiết diện đài : h0 = h a = 2 0.15 = 1.85m - Kích thước đáy tháp chọc thủng
bc + 2h0 = 0.8 + 2×1.85 = 4.5 m
Hình 8.5. Tháp chọc thủng móng M1
Ta thấy các cọc đều nằm trong tháp xuyên thủng nên thỏa điều kiện xuyên thủng