CHƯƠNG 5. THIẾT KẾ MÓNG CỌC KHOAN NHỒI
5.4. Tính toán móng M1 (dưới cột C3, trục 3-E)
- Nội lực tác dụng lên móng M1
Nội lực Cột P(kN) Qx Qy Mx(kN.m) My(kN.m)
tính toán C3 12918.89 7.9 -1.84 6.60 8.14
tiêu chuẩn C3 11233.82 6.87 -1.60 5.74 7.07
- Sơ bộ số lượng cọc:
tt c,d
N 12918.89
n = ×β = ×(1.1 1.5) =(3.45 4.7)
N 3700 => n = 4
Chọn kích thước đài cọc và bố trí như sau: Khoảng cách giữa 2 tim cọc s = 3d = 2.4 m , khoảng cách từ tim cọc đến mép đài s = d = 0.8 m
Hình 5.1 – Mặt bằng móng M1 5.4.2. Kiểm tra sức chịu tải của cọc đơn
- Kích thước đài: B ×L ×H = 4m×4m×2md d d
- Trọng lượng đài: W = B ×L ×H ×γ = 4×4×2 25 = 800 (kN)d d d d d
99 - Tải trọng đứng tác dụng tại đáy đài:
+ N = F + W =12918.89+800 = 13718.89 (kN)i zi
+ M = M + F × H = 6.6 xd xi yi d - 1.84 =2 2.92 (kN.m) + M = M + F × Hyd yi xi d= 8.14 7.9 2 + =23.94 (kN.m) - Tính các giá trị Pmax và Pmin:
yd max
xd max
i
max,min(i) 2 2
coc i i
M ×y M ×x
P = N ± ±
n y x
2 2
i i max max
x = y = 5.76m ; x = y = 1.2m
Hình 5.2 - Phản lực đầu cọc móng M1
- Pmax= 3453 (kN) < N = 3710 (kN)c,d → Thỏa điều kiện cọc không bị phá hủy - P = 3447 > 0min → Thỏa điều kiện cọc không bị nhổ.
5.4.3. Kiểm tra áp lực dưới mũi cọc
❖ Xác định kích thước khối móng quy ước:
- 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. Mặt truyền tải của khối móng quy ước mở rộng hơn so với diện tích đáy đài với góc mở (theo mục 7.4.4 TCVN 10304-2014)
- Góc ma sát trung bình.
tb = 1.7 24.65 3.8 24.27 25.7 30.2 14.8 15.12
24.63 46
i i
i
l l
= + + + =
- Góc truyền lực :
0
24.63 0
φ = = 6.16 4
100 - Chiều dài, chiều rộng móng khối quy ước theo 2 phương:
o m
o
m c
c + 2×46×tan(6.16 ) = 12.93 (m)
B + 2×46×tan(6.16 ) = 12.93 (m)
L = (L - D) + 2L tanα = (4-1)
= (B - D) + 2L tanα = (4-1) - Khối lượng khối móng quy ước:
+ Chiều cao khối móng quy uớc: Hqu= L +Lc 1+ Hđ= 46 + 3.5 + 2= 51.5m + Diện tích móng khối qui ước: A = L × B = 12.93×12.93 = 167.2 (m )qu m m 2 - Thể tích đài và cọc:
W = 4×4×2 + 2×0.502×46 = 78.184 m3 - Thể tích đất trong móng khối qui ước:
Wđất = 167.2×48 – 78.184 = 7947.4 m3 - Trọng lượng móng khối qui ước:
Qm = .W + Wđất. tb
' 1.7 11.2 3.8 10.35 25.7 10.86 14.8 10.67 46
i i
tb
h h
= = + + +
= 10.74 (kN/m3)
→ Qm = 25×78.184 + 10.74×7947.4 = 87309.7 (kN)
Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối móng quy ước : Ntc = Ntc0 + Qm= 11233.82 + 87309.7 = 98543.5 (kN)
Kiểm tra ổn định nền dưới đáy móng khối quy ước theo các điều kiện sau:
- Cường độ tiêu chuẩn của đất nền được xác định theo công thức:
tc 1 2 '
qu II f II II
tc
R = m m (A.B .γ + B.D .γ + c .D) k
Trong đó:
▪ m1 và m2: lần lượt là hệ số điều kiện làm việc của đất nền và hệ số làm việc của nhà và công trình có tác dụng qua lại với nền, tra bảng 15 theo điều 4.6.10 TCVN 9386:2012 → m1 = 1.1 và m2 = 1
▪ ktc = 1.1: hệ số tin cậy phụ thuộc phương pháp xác định các đặc trưng tính toán.
(mục 4.6.11 TCVN 9362:2012).
▪ A, B, D: các hệ số không thứ nguyên lấy theo Bảng 14, TCVN 9362:2012, phụ thuộc và góc ma sát trong
o
φ = 15.12 II → A = 0.329, B = 2.316, D = 4.859
▪ B = 13.93 m: kích thước cạnh bé khối móng quy ước.
▪ Df = 51.5 m: chiều cao khối móng quy ước.
▪ γII: dung trọng lớp đất từ đáy khối móng quy ước trở xuống, vì lớp đất dưới mực nước ngầm nên lấy bằng dung trọng đẩy nổi: γ = 10.67 (kN/m )II 3
101
▪ γ'II: dung trọng lớp đất từ đáy khối móng quy ước trở lên.
* 1.7 11.2 3.8 10.35 25.7 10.86 14.8 10.67 3
10.74 /
II 46 kN m
= + + + =
▪ c = 84.8 (kN/m )II 2 : giá trị lực dính dưới đáy móng.
- Sức chịu tải tiêu chuẩn của đất nền dưới đáy móng:
tc 1.1×1 2
R = (0.329×13.93×10.67+2.316×51.5×10.74+84.8×4.859) = 1745 (kN/m ) 1.1
- Kiểm tra áp lực dưới đáy móng ( bỏ qua ảnh hưởng của momen )
tc
tc 2
tb qu
N 985435.
589.4(kN / m )
F 167.2
= = =
tc 2 tc 2
σ = 589.4 (kN/m ) < R = 1745 (kN/m )tb
- Nền dưới mũi cọc làm việc trong giai đoạn đàn hồi. Do đó có thể tính móng theo mô hình bán không gian đàn hồi.
→ Thỏa điều kiện ổn định.
5.4.4. Kiểm tra độ lún của móng cọc
− Chia lớp đất dưới mũi cọc thành nhiều phân lớp có chiều dày hi=1 m. Tính ứng suất gây lún cho đến khi nào thỏa điều kiện σibt ≥ 5 σigl (vị trí ngừng tính lún) với:
bt 2 bt bt
0 589.4 (kN/m ); i (i 1)− i ih
= = +
Trong đó:
• =gli k0igl(i 1)− : Ứng suất gây lún tại đáy lớp thứ “i”
• koi: Hệ số tra bảng C.1, TCVN 9362:2012, phụ thuộc vào tỉ số Lqu/Bqu và Z/Bqu
gl tc 2
0
qu
N 11233.82
67.2 (kN/m )
A 167.2
= = =
− Ta có:
bt i
gl i
589.4
8.8 5
= 67.2 = →
Không cần tính lún cho móng
102 5.4.5. Kiểm tra xuyên thủng cho móng
Hình 5.3 – Tháp xuyên thủng
- Công thức xác định lực chống xuyên thủng: (mục 6.2.5.4, TCVN 5574 – 2012)
o
cx bt m o
P = αR u h h C Trong đó:
▪ α: bê tộng nặng lấy 1, bê tông hạt nhỏ lấy 0.85, bê tông nhẹ lấy 0.8
▪ Rbt: cường độ chịu cắt của bê tông, B30→R =1.2MPabt
▪ u = (1.6+2.4)/2 = 2 (m)m : chu vi trung bình của mặt nghiêng xuyên thủng.
▪ ho: chiều cao làm việc của đài
▪ C: chiều dài hình chiếu mặt bên tháp xuyên thủng lên phương ngang
o o
C 0.4h ; 1 h 2.5
C
- Xem hệ vách như một cột cứng, do đó kiểm tra xuyên thủng cho 2 hàng cột biên gây ra:
- Ta có:
h = 2000 - 200 = 1800 (mm) = 1.8 (m) ; o C = 0.4 (m)
3 cx
P = 1×1.2×10 ×2×1.8×1.8 = 19440 (kN) 0.4
- Lực xuyên thủng: P = 4xt Pmax = 4 3453 =13813 (kN) < P cx
Thỏa điều kiện xuyên thủng
103 5.4.6. Tính toán cốt thép cho đài móng
Hình 5.4 – Moment theo phương X và Y móng M1 - Diện tích cốt thép tính theo công thức :
m 2
b b o
α = M
γ .R .b.h
ξ = 1 - 1 - 2.αm
b b o
s
s
ξ.γ .R .b.h A =
R
Bảng 5.7 – Kết quả tính toán cốt thép móng M1
lớp Phương M (kN.m)
ho
(mm) αm As/1m
Chọn
thép As
chọn chọn%
ỉ a lớp
dưới
X 1873.11 1750 0.036 0.037 2987.21 20 100 3419.1 0.18 Y 1872.96 1750 0.036 0.037 2986.96 20 100 3419.1 0.18 lớp
trên
X 25.64 1950 0.0004 0.0004 36.04 12 100 565.2 0.03 Y 25.65 1950 0.0004 0.0004 36.05 12 100 565.2 0.03