Thiết kế móng M1 (móng dưới Cột trục 2)

CHƯƠNG 8: THIẾT KẾ MÓNG KHUNG TRỤC 2

8.4 Thiết kế móng M1 (móng dưới Cột trục 2)

8.4.1 Chọn vật liệu

- Bê tông cọc cấp độ bền B25 có Rb=14.5 (MPa); Rbt=1.05(MPa);

- Cốt thép dọc dùng CIII: Rs=Rsc=365 (MPa); Rsw=290 (Mpa) - Cốt đai dùng CI: Rs=Rsc=225 (MPa); Rsw=175 (Mpa) 8.4.2 Tải trọng:

a. Tổ hợp tải trọng tính toán :

Bảng 8.2. Tổ hợp tải trọng tính toán móng M1. Đơn vị kN-m

Phần tử

Nội lực

THTT Nmax; Mxtư; Mytư;

Qxtư; Qytư Ntư; Mxmax

Mymax; Qxtư; Qytư Ntư; Mxtư

Mymax; Qxtư; Qytư

MÓNG M1 C1

N -14448.4 -12488.4 -14320.6

MX 32.6 107.04 30.03

My -2.62 12.4 -56.33

QX 0.0512 11.6 -27.23

Qy 19.52 53.13 17.8

SVTH: HỒ XUÂN ĐIỀU GVHD: TH.S LÊ CAO TUẤN – TH.S PHAN QUANG VINH 83 b. Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn :

- Tải trọng tiêu chuẩn được sử dụng để tính toán nền móng theo trạng thái giới hạn thứ II. Tải trọng tiêu chuẩn được xác định bằng cách lấy tải trọng tính toán chia cho hệ số vượt tải trung bình (quy phạm cho phép dùng hệ số vượt tải trung bình n= 1.15).

Bảng 8.3. Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn móng M1. Đơn vị kN-m

Phần tử

Nội lực

THTC Nmax; Mxtư; Mytư;

Qxtư; Qytư

Ntư; Mxmax

Mymax; Qxtư; Qytư

Ntư; Mxtư

Mymax; Qxtư; Qytư

MÓNG M1 C1

N -12563.8 -10859.5 -12452.7

MX 28.3 93.1 26.1

My -2.3 10.8 -49.0

QX 0.0 10.1 -23.7

Qy 17.0 46.2 15.5

8.4.3 Chọn kích thước cọc, chiều sâu đặt đáy đài:

8.4.3.1 Chọn kích thước cọc:

- Việc lựa chọn kích thước, tiết diện ngang và chiều dài của cọc phụ thuộc vào tải trọng công trình, tính chất tải trọng và điều kiện địa chất công trình và khả năng thi công.

- Chọn cọc tiết diện tròn: đường kính cọc D = 0.7m.

- Diện tích tiết diện cọc Fc =.R2 =  0.352 =0.385(m2)

- Theo Điều 3.3.6 TCXD 205:1998. khi tính toán cọc chịu tải trọng ngang. hàm lượng cốt thép dọc trong cọc nên không nhỏ hơn 0.4% - 0.65%.

- ChọnAS =0,5%Fcoc =0,5% 3850 19.25( = cm2) Chọn 10ỉ16 (As = 20.1cm2) - Chiều sâu đặt mũi cọc dự kiến ngàm vào lớp đất thứ năm 1 đoạn 2(m) (đến coste -30,1m).

- Đoạn cọc ngàm vào đài chọn 0.8m bao gồm đoạn ngàm cọc vào đài: 0.2m và đoạn đập đầu cọc neo cốt thép vào đài: 0.6m .

8.4.3.2 Chọn chiều sâu chôn đài:

- Do nhà có 1 tầng hầm thấp cao trình mặt trên sàn tầng hầm là -3m, bề dày sàn tầng hầm chọn là 0.2m. Ta thiết kế mặt trên đài cọc cách 0.5m với mép trên sàn tầng hầm ở độ sâu 3m so với mặt đất tự nhiên (coste -3.5m).

hd =2D+ =  + =10 2 70 10 150cm. Chọn hd =1.5( )m

(Theo sách “Nền móng và tầng hầm nhà cao tầng” Gs.TSKH Nguyễn Văn Quảng, Nhà XB xây dựng)



SVTH: HỒ XUÂN ĐIỀU GVHD: TH.S LÊ CAO TUẤN – TH.S PHAN QUANG VINH 84 - Nên đáy đài ở coste -5m, và chiều sâu chôn đài trong đất hm =1.5( )m

- Vì với móng cọc đài thấp xem toàn bộ tải trọng ngang do đất từ đáy đài trở lên chịu hoàn toàn nên chiều sâu chôn đài phải thoả mãn điều kiện cân bằng áp lực ngang sau:

min 2

0.7 0.7 (45 )

2 .

o m

h h tg H

b





 = − 

- Trong đó: + ,  lần lượt là góc nội ma sát, dung trọng của đất từ đáy đài trở lên (lớp thứ nhất  =25 o ,  = 21,5 kN/m3 )

+ b bề rộng đáy đài vuông góc với lực xô ngang. Với đài cọc bố trí 6 cọc ta chọn sơ bộ bề rộng đáy đài

b2e+ +D 2c= 2 2.1 0, 7 0.7+ + =5.6( )m m .Chọn b=5.6(m).

- Trong đó: + e: khoảng cách giữa 2 cọc liền kề,e3D= 3 0, 7=2.1( )m .

Chọn e=2.1 (m).

+ c: tầng bảo vệ của bê tông ngoài cốt thép là khoảng cách từ mép ngoài đài đến mép ngoài hàng cọc ngoài cùng c0.25( )m

0,5 0,5 0, 7 0,35( )

c D=  = m Chọn c=0.35(m).

+ H:Tổng tải trọng ngang

0

0 0

min

2 25 2 55

0, 7 0, 7.tan(45 ) 0, 7.tan(45 ). 0, 426( )

2 . 2 21,5 5.6

h H m

b





= − = −  =

 

=> hm =1.5( )m 0, 7.hmin =0, 426( )m

- Vậy lớp đất từ đáy đài trở lên chịu được tải trọng ngang trên móng, phù hợp với giả thiết ban đầu. (Ngoài ra chiều cao đài còn đảm bảo điều kiện về chọc thủng ta sẽ kiểm tra ở phần kiểm tra chọc thủng).

- Chiều dài cọc bao gồm phần cọc ngàm vào trong đài 0.8m và phần ngàm vào lớp đất thứ 5 (cát thô lẫn cuội sỏi) 2(m). Tổng chiều dài cọc là:

0,8+5,8 (5 5) 8,6 9,2 2− − + + + = 25,9( )m 8.4.4 Tính sức chịu tải của cọc:

a. Theo vật liệu làm cọc:

- Sức chịu tải của cọc nhồi chịu nén được xác định theo công thức

1 2

( . . . . )

VL b b a a

P = m m R F +R F - Trong đó:

+ φ là hệ số uốn dọc của cọc. với móng cọc khoan nhồi không xuyên qua tầng đất yếu (than bùn, bùn, sét yếu) thì φ=1.

+ PVL - sức chịu tải của cọc theo vật liệu.

SVTH: HỒ XUÂN ĐIỀU GVHD: TH.S LÊ CAO TUẤN – TH.S PHAN QUANG VINH 85 + m1 = 0.85 hệ số điều kiện làm việc khi đổ bêtông qua ống chuyển dịch thẳng đứng.

+ m2- hệ số điều kiện làm việc kể đến ảnh hưởng của phương pháp thi công, đổ bê tông trong bentonite, m2=0.7.

+ Ra = 3650 (daN/cm2); Fa = 20.1 cm2

+ Rb- cường độ chịu nén của bê tông, bê tông B25 có Rb=145(daN/cm2).

+ Fb- diện tích tiết diện ngang thân cọc (phần bê tông)

Fb =Fcoc−Fa =3848.45 20.1 3828.35(− = cm2).

1 (0,85 0, 7 145 3828.35 3650 20,1) 403656( ) 4036.56( )

Pvl =     +  = daN = kN

b. Theo đất nền:

- Sử dụng số liệu thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT để tính toán sức chịu tải giới hạn của cọc theo công thức của Nhật Bản cho trong TCXD 205:1998

1 . . (0.2 . . ) 

spt 3 a P S S u C

P =  N A + N L +C L D - Trong đó:

+- hệ số phụ thuộc phương pháp thi công cọc, cọc khoan nhồi lấy  =15. + Na- số SPT của đất dưới mũi cọc, Na= 75

+ NS- số SPT trung bình của các lớp đất cát mà cọc cắm qua.

5.3 18 8, 6 35 9, 2 58 2 75

43, 03 5,3 8, 6 9, 2 2

NS  +  +  + 

= =

+ + +

+ LS- chiều dài cọc nằm trong đất cát, LS =5,8 (5 4,5) 8,6 9, 2 2− − + + + = 25,1( )m . + Cu - Lực dính không thoát nước của đất sét. Cu =0( do cọc không đi qua lớp đất sét nào)

+ LC - chiều dài cọc cắm trong đất sét, LC =0(m) + D=0.7 (m)- đuờng kính tiết diện cọc.

+ Ap- diện tích tiết diện ngang dưới chân cọc: Ap =.R2=  0,352=0,385(m2) - Suy ra:

 

1 (15 75 0, 385 (0, 2 43, 03 25,1 0) 0, 7 302.72( ) 3027.2( )

dn 3

P =    +   +   = T = kN .

- Vậy khi thiết kế ta chọn:. PTK =minPVL;Pdn=min 3155,3;3027, 2 =3027, 2(kN) 8.4.5 Xác định diện tích đáy đài, số lượng cọc, bố trí cọc.

- Dự kiến bố trí 6 cọc, chọn kích thước đài 5.6x3.5 (m), diện tích đáy đài:

Fd =5.6 3.5 19.6( = m2)

- Số lượng cọc cần thiết:  TK tt

c P

n = N

SVTH: HỒ XUÂN ĐIỀU GVHD: TH.S LÊ CAO TUẤN – TH.S PHAN QUANG VINH 86 - Trong đó: + =1.1 hệ số kể đến mômen lệch tâm (1.11.5)

Ntt = N0tt +Gd;N0tt =14484(kN) + Gd - trọng lượng đài và phần sàn trên đài:

Gd =n F h. . . d m =1,1 25 19.6 1,5 808.5(   = kN) =>Ntt =N0tt+Gd =14484 808.5 15292.5(+ = kN).

=>

  1,1 15292.53027.2 5.56

tt c

TK

n N

 P

=  =  = cọc. Chọn bố trí 6 cọc.

Hình 8.2. Bố trí cọc trong đài 8.4.6 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc:

- Lực dọc tính toán: Ntt =N0tt+Gd =14484 808.5 15292.5(+ = kN)

- Do khi tính khung, ta xem cột liên kết ngàm tại mặt sàn tầng hầm, nên lực truyền xuống móng là tại vị trí mặt sàn tầng hầm. Khi tính toán móng. cần đưa tải trọng tại mặt sàn tầng hầm đặt tại đáy móng. Chiều sâu chôn móng (kể từ mặt sàn tầng hầm) h=2,0(m) nên momen M tại vị trí đáy móng:

M =MQ h. .

* Chú ý : chiều Q & M có thể ngược chiều  dấu “-“

- Mômen tính toán tại đáy đài quay quanh trục x-x.

M0ttx =Mxtt+Q httx. m =32.6 0.0512 5+  =32.856(kN m. ) - Mômen tính toán tại đáy đài quay quanh trục y-y.

M0tty =Mtty +Q htty. m =2.62 19.52 5 100.22(+  = kN m. )

- Với: M0xtt, M0ytt là mômen uốn tính toán ở đỉnh đài quanh trục X và Y;

Q0xtt, Q0ytt là lực cắt tính toán ở đỉnh đài theo trục X và Y .

SVTH: HỒ XUÂN ĐIỀU GVHD: TH.S LÊ CAO TUẤN – TH.S PHAN QUANG VINH 87 - Vì móng chịu tải trọng lệch tâm theo hai phương x,y, lực tác dụng xuống cọc được xác định theo công thức sau:

Pttmax,min =

c tt

n N

=

 ' 1

2

. max n i

i tt x

y y M

=

 '

1 2

. max n

i i tt y

x x

M .

- Thay số vào ta có :

maxtt 2616.5( )

P = kN

Pmintt =2592.2(kN)

- Mặt khác Pmintt =2592.2(kN)0nên ta không phải tính toán kiểm tra theo điều kiện chống nhổ .

- Kiểm tra theo điều kiện: Pmax PTK

- Ta có Pmaxtt =2616.5(kN) PTK =3027.2(kN)nên cọc đủ khả năng chịu tải trọng.

- Kiểm tra cho 2 cặp nội lực còn lại ta cũng được kết quả thỏa mãn như trên.

8.4.7 Kiểm tra nền đất tại mặt phẳng cọc,và kiểm tra lún cho móng:

a. Kiểm tra nền đất tại mặt phẳng cọc:

- Giả thiết coi đài cọc, cọc và phần đất giữa các cọc là móng khối qui ước.

- Với quan niệm nhờ ma sát giữa mặt xung quanh cọc và đất bao quanh. tải trọng của móng được truyền trên diện rộng hơn, xuất phát từ mép ngoài cọc tại đáy đài và nghiêng một góc  = tb/4 với tb là góc nội ma sát trung bình của các lớp đất mà cọc đi qua

- Trong đó: i là góc nội ma sát của lớp đất thứ i Li là chiều dày lớp đất thứ i mà cọc đi qua

- Ở đây: 1 1 2 2

1 2

. ..

..

i i n n

tb

i n

l h h h

l h h h

   

 = = + + +

+ + +

 

21 5,3 28 8, 6 31 9, 2 39 2 5,3 8, 6 9, 2 2 28.5

tb =  +  +  +  =

+ + +

- Vậy: 28, 5 7,120

 = 4 =

- Khối móng quy ước có dạng hình chữ nhật có chiều dài các cạnh được xác định theo công thức sau:

Aqu =A1+2LC.tan=4.9 2 25,1 tan(7,12 ) 11.17( )+   0  m

0

1 2 .tan 2,8 2 25,1 tan(7,12 ) 9.07( )

qu C

B =B + L = +    m

- Trong đó : + A1; B1 là khoảng cách từ mép 2 hàng cọc ngoài cùng đối diện theo 2 phía ta có.A1=5.6 2 0,35 4.9( )−  = m B1=3.5 2 0,35 9.07( )−  = m + Lc là chiều dài tính toán của cọc, tính từ đáy đài đến mặt phẳng đi qua mũi cọc: LC =5,8 (5 4,5) 8, 6 9, 2 2− − + + + =25,1( )m

SVTH: HỒ XUÂN ĐIỀU GVHD: TH.S LÊ CAO TUẤN – TH.S PHAN QUANG VINH 88 - Diện tích đáy khối móng quy ước: Fqu = A Bqu. qu =11.17 9, 07 101.3( ) = m

- Chiều cao khối móng quy ước (kể từ mũi cọc đến cốt sàn tầng hầm) là:

Hqu =LC +hd =25,1 1, 5+ =26, 6( )m b. Xác định ứng suất ở đáy móng khối quy ước.

Bảng 8.4. Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn của cột C1

Cột Giá Trị Nmax (kN) Mx (kN.m) My (kN.m) Qx (kN) Qy (kN) C1

(M1)

Tính Toán -14484.4 32.6 -2.62 0.0512 19.52

Tiêu Chuẩn -12595.13 28.4 -2.28 0.0445 16.97 - Áp lực trung bình tại đáy móng khối quy ước:

2

min

max 

đtb =  + .

min max, đ

đ 

 là ứng suất lớn nhất và nhỏ nhất tại đáy móng khối quy ước được

xác định như sau: ax min

6 6

. 1

tc

tc z X Y

m

qu qu qu qu

N e e

A B A B

 =            (*)

- Trong đó ex và ey là độ lệch tâm theo phương x và phương y - Độ lệch tâm: (Móng M1 Trục 2B)

+ Theo trục X:

tc Y

x tc

Z

e M

= N + Theo trục Y: y Xtc

tc Z

e M

= N

- Momen tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy khối quy ước: (Móng M1 Trục 2) Mxtc =M0tcx+Q Htcy. qu =28.4 16.97 26.6+  479.8(kN m. )

Mtcy =M0tcy+Q htcx. qu = −2.28 0.0445 26.6+  = −1.096(kN m. )

- Ntclà tổng tải trọng thẳng đứng tại đáy móng khối quy ước bao gồm trọng lượng cọc, đài cọc, trọng lượng đất giữa các cọc có xét đến đẩy nổi của đất và vật liệu làm móng, ta có:

Ntc=N0tc+N1+N2+N3+N4+N5+N6 - Trong đó:

+ N0tc là tải trọng tiêu chuẩn do khung truyền xuống:

N0tc =12595(kN)

+ N1 là trọng lượng của đài và đất trên đài

N1 =tb.F hqu. d =21 101.3 1, 5  =3190.95(kN)

+ N2 là trọng lượng của lớp đất tính từ đáy đài xuống hết lớp đất 2 (cát pha)

2 ( qu 4 c). dn2. 2 (101.3 4 0,3848) 9,938 5,3 5254.5( )

N = F − F  h = −    = kN

+ N3 là trọng lượng lớp thứ 3 (cát bụi )

3 ( qu 4 c). dn3. 3 (101.3 4 0,3848) 9,31 8, 6 7987.5( )

N = F − F  h = −    = kN

SVTH: HỒ XUÂN ĐIỀU GVHD: TH.S LÊ CAO TUẤN – TH.S PHAN QUANG VINH 89 + N4 là trọng lượng lớp thứ 4 ( Cát hạt trung)

4 ( qu 4 c). dn4. 4 (101.3 4 0,3848) 9,914 9, 2 9099( )

N = F − F  h = −    = kN

+ N5 là trọng lượng lớp thứ 5 (cát thô lẫn cuội sỏi )

5 ( qu 4 c). dn5. 5 (101.3 4 0,3848) 10, 782 2 2151.3( )

N = F − F  h = −    = kN

+ N6 là trọng lượng của 6 cọc

N6 =6.bt. .F Lc c =  6 25 0,3848 25,1 1448.8( = kN)

- Vậy: Ntc =12595 3190.95 5254.5 7987.5 9099 2151.3 1448.8+ + + + + + =41727(kN) - Do đó độ lệch tâm: (Móng M1 Trục 2)

+ Theo trục X: 2.27 5

5.44 10 ( ) 41727

tc Y

x tc

e M m

N

= =   −



+ Theo trục Y: 28.35 4

6.79 10 ( ) 41727

tc x

y tc

e M m

N

= = =  −



- Từ công thức (*) ta có:

5 4

2 max

6. 6. 41727 6 5.44 10 6 6.79 10

.(1 ) (1 ) 412( / )

. 11.17 9.07 11.17 9.07

tc

tc z x y

qu qu qu qu

e e

N kN m

A B A B

 = + + =  +   − +   − =



5 4

2 min

6. 6. 41727 6 5.44 10 6 6.79 10

.(1 ) (1 ) 411.7( / )

. 11.17 9.07 11.17 9.07

tc

tc z x y

qu qu qu qu

e e

N kN m

A B A B

 = − − =  −   − −   − =



- Áp lực tiêu chuẩn trung bình ở đáy khối quy ước

max min 412 411.7 412( / 2)

2 2

tb   kN m

 = + = + =

8.4.8 Cường độ tiêu chuẩn của đất nền ở đáy khối móng quy ước:

1. 2

( . . . . ' . tc)

tc qu qu

tc

R m m A B B H D c

K  

= + +

- Trong đó:

+ Ktc =1 vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp đối với đất.

+ Tra bảng PL 2.1 giáo trình nền móng (của thầy Lê Xuân Mai) ta có:

m1 = 1.2; m2= 1.0 vì công trình không thuộc loại tuyệt đối cứng.

+ Tại mũi cọc là lớp cát thô lẫn cuội sỏi có φ=390 tra bảng Pl.2.2 có:

A = 0,285 ; B =10,14 ; D = 11,265

+ Trọng lượng riêng đất dưới đáy khối quy ước:  =5 =20,5(kN/m3) + Trọng lượng riêng đất từ đáy khối quy ước trở lên ’:

' 11,35 1 9,938 5,8 9,31 8, 6 9,914 9, 2 10, 782 2 3

9,843( / )

1 5,8 8, 6 9, 2 2 kN m

 =  +  +  +  +  =

+ + + +

SVTH: HỒ XUÂN ĐIỀU GVHD: TH.S LÊ CAO TUẤN – TH.S PHAN QUANG VINH 90 - Lực dính đơn vị dưới đáy khối quy ước: ctc =20(kN/m2)

- Ta có được : 1, 2 1 2

(0, 285 9.07 20, 5 10,14 26, 6 9,843 11, 265 20) 3528.9( / )

tc 1

R =     +   +  = kN m

- So sánh : maxtc =412(kN m/ 2) 1, 2 Rtc =1, 2 3528.9 =4234.7(kN m/ 2) tbtc =412(kN m/ 2)Rtc =3528.9(kN m/ 2)

=> Nền đất dưới mũi cọc đủ sức chịu tải.

8.4.9 Kiểm tra lún cho móng cọc khoan nhồi:

- Sử dụng phương pháp cộng lún từng lớp để tính toán: zibt =i.hi - Trong đó:

+γi là dung trọng lớp đất thứ i

+zibtlà ứng suất mặt dưới lớp phân tố thứ i

+Tại đáy móng khối quy ước: zibt ='.Hqu =9,871 26.6 262.57( = kN m/ 2) - Xác định áp lực gây lún tại mặt phẳng đáy móng khối quy ước .

' 2

. 412 9,871 26.6 149.43( / )

tc

gl tb Hqu kN m

 = − = −  =

- Chia nền đất dưới đáy móng khối qui ước thành các lớp đất có chiều dày hi

hi =(0, 2 0, 4) Bqu =(0, 2 0, 4) 9.07 1.814 3.628( ).  =  m Chọn hi=2(m) - Tính và vẽ biểu đồ ứng suất phụ thêm do tải trọng gây lún gây ra: zi =Koi.gl. - Trong đó: Koi- hệ số được tra bảng, phụ thuộc (Aqu/Bqu; 2Zi/Bqu), (Tra Bảng II trang 89 sách “Cơ Học Đất” của thầy Lê Xuân Mai.

- Kết quả tính toán ghi trong bảng sau:

Bảng 8.4. Bảng tính lún móng khối quy ước móng M1 Lớp đất Điểm Zi hi ɣdn Aqu/

/ Bqu

2Zi/Bqu Ko

ϭzi ϭbtzi 0.2ϭbtzi

(m) (m) (kN/m3) (kN/m2) (kN/m2) (kN/m2) Cát thô

lẫn cuội

sỏi

1 0 2 10.782 1.23 0.000 1 149.43 262.57 52.5 2 2 2 10.782 1.23 0.441 0.957 143 284.134 56.8 3 4 2 10.782 1.23 0.882 0.797 119.1 305.698 61.2 4 6 2 10.782 1.23 1.323 0.606 90.56 327.262 65.5 5 8 2 10.782 1.23 1.764 0.45 67.24 348.826 69.8 - Nhận thấy tại điểm Z=8(m) có :zi =67.24(kN m/ 2)0, 2zibt =69.8(kN m/ 2) - Vậy chiều sâu vùng chịu nén là tại độ sâu z=8(m) tính từ mặt phẳng mũi cọc trở xuống.

SVTH: HỒ XUÂN ĐIỀU GVHD: TH.S LÊ CAO TUẤN – TH.S PHAN QUANG VINH 91 - Độ lún của móng khối quy ước được xác định bởi công thức:

1

1 1 1

. 0.8( ).

2

n n n

i zi zi

i i i i

i i i i i

S S p h h

E E

  − 

= = =

= = = +

- Với: Ei : là môđun biến dạng của lớp đất thứ i dưới đáy móng khối quy ước 46( ) 46000( / 2)

E= MPa = kN m

- Vậy:

0,8 149.43 67.24

143 119.1 90.56 2 1.6( ) 8( )

46000 2 gh

S =  + + + +  = cm S = cm

Hình 8.3. Sơ đồ tính lún theo phương pháp cộng từng lớp 8.4.10 Tính toán độ bền và cấu tạo đài cọc:

a. Kiểm tra đài cọc theo điều kiện chọc thủng:

- Chiều cao đài cọc hđ = 1.5(m). Chiều cao làm việc của đài: h0 =1.5-0.1=1,4(m).

- Theo ”Giáo trình nền móng-Thầy Lê Xuân Mai” việc tính toán chọc thủng được tiến hành cho mỗi hàng cọc nằm ngoài phạm vi cột.

- Ta có bề rộng đài b=3,5( )m  +bk 2h0 =0, 275 2 1, 4+  =3.075( )m nên ta kiểm tra theo công thức sau: Pnp (bk+b h k R). . .0 bt

- Với bk=0.4 (m) là bề rộng cạnh cột song song với mép lăng thể chọc thủng; k là hệ số độ nghiêng của mặt phẳng phá hoại phụ thuộc tỷ số c/h0 (c là khoảng cách từ mép cột hoặc trụ đến mép hàng cọc đang xét). b = 3,5m là cạnh đáy đài song song với bk. Rbt =1.05(MPa) là sức chịu kéo tính toán của bêtông.

- Ta có c=0, 4( )m c h/ 0 =0, 4 /1, 4=0, 286. Tra bảng 3.27 giáo trình nền móng trang 163 ta có k=1,35.

Pnp=Pmaxtt +Pmintt =2616.5 2592.2+ =5208.7(kN)

SVTH: HỒ XUÂN ĐIỀU GVHD: TH.S LÊ CAO TUẤN – TH.S PHAN QUANG VINH 92 (bk +b h k R) . .0 bt =(0, 4 2,875) 1, 4 1,35 1050+    =6500(kN)Pnp=5208.7(kN) => Chiều cao làm việc của đài cọc thoả mản điều kiện chọc thủng.

b. Kiểm tra đài cọc trên mặt phẳng nghiêng

- Theo điều kiện này người ta cho rằng nếu móng bị chọc thủng thì sự chọc thủng xảy ra theo bề mặt hình chóp cụt có các mặt bên xuất phát từ chân cột, và nghiêng 1 góc 450 so với phương thẳng đứng.

- Tháp chọc thủng thì lăng thể chọc thủng trùm qua tất cả các cọc. Như vậy đài cọc không bị đâm thủng tự do theo góc =45o mà bị đâm thủng hạn chế theo góc  < 450.

c. Kiểm tra đài cọc theo điều kiện chọc thủng theo góc < 450 - Chiều cao đài cọc hđ = 1.5m.

- Chọn bề dày lớp bảo vệ chọn a0=5cm cho cốt thép bố trí theo chu vi đài cọc, a=10cm cho cốt thép đáy đài do cọc ngàm vào đài 20cm

- Nên chiều cao làm việc của đài ho = hđ – a = 150-10= 140cm.

- Mặt phẳng nghiêng cần kiểm tra xuất phát từ mép trong hàng cọc ngoài cùng đến mép cột.

• Trường hợp 1: Phá hoại theo phương X

- Ta có bề rộng đài b=3,5(m) > bk+2h0 = 0,275+21,4 = 3.075(m) nên ta kiểm tra theo công thức sau: Pnp (bk +b)h0.k.Rbt

- Trong đó:

+ bk=0,275 (m)- Cạnh tiết diện cột song song với mép lăng thể chọc thủng;

+ Rbt =1050 (kN/m2) – Cường độ chịu kéo của bêtông.

+ k - Hệ số phụ thuộc tỷ số (c/ho), lấy theo bảng 3.27 sách Nền và Móng - Lê Xuân Mai.

+ Với c=0,55 =>c/ho=0,4/1,4=0,286. Tra bảng 3.27 giáo trình nền móng ta có k=1,35

+ Pnp - Tổng nội lực tại đỉnh các cọc nằm giữa mép đài và lăng thể chọc thủng:

Pnp =Pmaxtt +Pmintt =2616.5 2592.2 5208.7(+ = kN)

(bk +b)h0.k.Rbt=(0,275+3.5).1,4.1,35.1050=7491.5> Pnp =5208.7 (kN) => chiều cao làm việc của đài cọc thoả mản điều kiện.

• Trường hợp 2: Phá hoại theo phương Y( phương cạnh dài của cột).

- Ta có bề rộng cạnh đài: a=5.6(m) > ak+2h0 = 1.325+21,4 = 4.125 (m) nên ta kiểm tra điều kiện phá hoại theo công thức sau: Pnp =(ak +a).h0.k.Rbt

- Trong đó:

+ ak = 1.325m - Cạnh tiết diện cột song song với mép lăng thể chọc thủng;

+ Rbt = 1,05 MPa - Cường độ chịu kéo của bê tông;

SVTH: HỒ XUÂN ĐIỀU GVHD: TH.S LÊ CAO TUẤN – TH.S PHAN QUANG VINH 93 + k - Hệ số phụ thuộc tỷ số (c/ho), lấy theo bảng 3.27 sách Nền và Móng - Lê Xuân Mai.

+ Với c = 0,5=> c/h0 = 0,5/1,4 = 0,28. Suy ra: k = 1,276

+ Pnp - Tổng nội lực tại đỉnh các cọc nằm giữa mép đài và lăng thể chọc thủng:

Pnp =Pmaxtt +Pmintt =2616.5 2592.2+ =5208.7(kN) - Ta có: (ak+a h k R). . .0 bt =(1.325 5.6) 1, 4 1, 276 1050 12990(+    = kN) - So sánh: Pnp =5208.7(kN)(ak+a h k R). . .0 bt =12990(kN)=> thỏa mãn 8.4.11 Tính toán cốt thép:

Hình 8.4. Sơ đồ tính toán móng M1

- Cốt thép cần dùng cho đài cọc được xác định theo công thức :

0.9 .0 td a

a

F M

= h R - Trong đó: Fa là diện tích cốt thép.

+ Mtd là moment tại các tiết diện tính toán.

+ ho là chiều cao làm việc của đài, ho=1.5-0.1=1.4 m.

+ Ra là cường độ chịu kéo tính toán của cốt thép, dùng thép CIII có Ra=365Mpa.

8.4.11.1 Tính cốt thép theo phương x-x - Moment tại tiết diện tính toán MI-I

1 ( 1tt 2tt 3tt) 0.625 (2560.75 2564.66 2568.6) 4808.76( . ) MI I− = r P +P +P =  + + = kN m - Với r1 là khoảng cách từ tim cọc đến mép tiết diện đang xét

- Vậy diện tích cốt thép tính toán là:

2

0

4808.76

104.6( ) 0,9 . 0,9 1, 4 36.5

td a

a

F M cm

= h R = =

 

SVTH: HỒ XUÂN ĐIỀU GVHD: TH.S LÊ CAO TUẤN – TH.S PHAN QUANG VINH 94 - Chọn thép Φ22 có Fa= 3.8cm2.

- Số thanh thép cần là: 104.6 27.5

n= 3.8 = thanh. Chọn 28Φ22 - Vậy chọn bố trí 28Φ22

8.4.11.2 Tính cốt thép theo phương y-y - Moment tại tiết diện tính toán MII-II

MII II− = r2 (P3tt +P6tt) 1.675 (2568.6 2536.75)=  + =8551.46(kN m. ) - Với r2 là khoảng cách từ tim cọc đến mép tiết diện đang xét

- Vậy diện tích cốt thép tính toán là:

2

0

8551.46

185.95( ) 0,9 . 0.9 1.4 36.5

td a

a

F M cm

= h R = =

  - Chọn thép Φ25 có Fa=4.9 cm2.

- Số thanh thép cần là: 190.6 38.1

n= 4.9 = thanh. Chọn 39Φ25 - Vậy chọn bố trí 39Φ25