9.1. Khái quát về cọc khoan nhồi
Theo “TCXD 205 : 1998 _ Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế”, cọc nhồi là cọc được thi công tạo lỗ trước trong đất, sau đó lỗ được lấp đầy bằng bê tông có hoặc không có cốt thép. Việc tạo lỗ được thực hiện bằng phương pháp khoan, đóng ống hay phương pháp đào khác. Được thiết kế cho các công trình cầu đường, thủy lợi, dân dụng và công nghiệp. Đối với việc xây dựng nhà cao tầng ở Thành phố Hồ Chí Minh trong điều kiện xây chen, khả năng áp dụng cọc khoan nhồi đã được phát triển và có nhiều tiến bộ. Cọc khoan nhồi sau khi thi công thường được kiểm tra chất lương bằng các phương pháp sau: thí nghiệm nén tĩnh, siêu âm, đo sóng ứng suất hay tia … Cọc nhồi có đường kính bằng và nhỏ hơn 600mm được gọi là cọc nhồi có đường kính nhỏ, cọc nhồi có đường kính lớn hơn 600mm được gọi là cọc nhồi có đường kính lớn. Cọc khoan nhồi có các ưu khuyết điểm sau:
+ ệu ủieồm:
- Có khả năng chịu tải lớn, sức chịu tải của cọc khoan nhồi với đường kính lớn và chiều sâu lớn có thể chịu tải hàng nghìn tấn.
- Không gây ảnh hưởng chấn động đối với các công trình xung quanh, thích hợp với việc xây chen ở các đô thị lớn, khắc phục các nhược điểm của các loại cọc đóng khi thi công trong điều kiện này .
- Có khả năng mở rộng đường kính và chiều dài cọc đến mức tối đa. Hiện nay có thể sử dụng loại đường kính cọc khoan nhồi từ 60cm đến 250cm hoặc lớn hơn. Chiều sâu cọc khoan nhồi có thể hạ đến độ sâu 100m (như công trình cầu Mỹ Thuận). Trong điều kiện thi công cho phép, có thể mở rộng đáy hoặc mở rộng bên thân cọc với các hình dạng khác nhau như các nước phát triển đang thử nghiệm.
- Lượng cốt thép bố trí trong cọc khoan nhồi thường ít so với cọc đóng (đối với cọc đài thấp).
- Có khả năng thi công cọc qua các lớp đất cứng nằm xen kẻ hay qua các lớp cát dày mà không thể ép được.
+ Khuyeỏt ủieồm:
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 2005 GVHD: ThS TRẦN THANH LOAN
SVTH: NGUYỄN THÀNH TRUNG TRANG 104 - Giá thành thường cao so với phương án móng cọc khác như cọc ép và cọc đóng.
- Công nghệ thi công đòi hỏi kỹ thuật cao, để tránh các hiện tượng phân tầng (có lỗ hổng trong bê tông) khi thi công đổ bê tông dưới nước có áp, có dòng thấm lớn hoặc đi qua các lớp đấy yếu có chiều dày lớn (các loại bùn, các loại cát nhỏ, cát bụi bảo hoà thấm nước).
- Biện pháp kiểm tra chất lượng bê tông cọc thường phức tạp nên gây tốn kém Việc khối lượng bê tông thất thoát trong quá trình thi công do thành lổ khoan không đảm bảo và dể bị sập cũng như việc nạo vét ở đáy lổ khoan trước khi đổ bê tông dễ gây ra ảnh hưởng xấu đối với chất lượng thi công cọc.
- Ma sát bên thân cọc có phần giảm đi đáng kể so với cọc đóng và cọc ép do công nghệ khoan tạo lỗ.
- Ở nước ta các công trình nhà cao tầng đã xây dựng trong các thành phố lớn như Hà Nội, Tp. Hồ Chí Minh hầu hết đều dùng móng cọc nhồi. Thực tế cho thấy việc sử dụng móng cọc khoan nhồi cho nhà cao tầng là hợp lý.
9.2. TÍNH MÓNG M2 TRỤC B-4
9.2.1. Nội lực từ bên trên truyền xuống Tải trọng Giá trị tiêu
chuaồn
Giá trị tính toán
M(kNm) 576.19 662.62
N(kN) 4654.6 5352.79
Q(kN) 183.56 211.1
Trong đó: n hệ số vượt tải. Với n=1.15 9.2.2. Chọn chiều sâu chôn móng
- Chọn chiều sâu chôn móng thoả điều kiện làm việc của móng cọc đài thấp (nghĩa là thoả điều kiện cân bằng tải ngang và áp lực bị động).
Giả sử : móng được chôn trong lớp đất thứ 6 Bđ=1m thì ta sẽ có:
- Kiểm tra điều kiện móng làm việc là móng cọc đài thấp áp dụng theo công thức nhử sau:
hmin=tg(450- /2)*
19.4 1
1 . 211 ) 2
2 ' 3 45 27
. (
2 0 0
B tg Q
đ tt
2.8 m . (2.1)
-Để đầu cọc không dịch chuyển và cột không bị uốn ta phải đặt cọc ở độ sâu sao cho đủ ngàm vào đất :
hm > 0.7* hmin = 1.96 m
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 2005 GVHD: ThS TRẦN THANH LOAN
SVTH: NGUYỄN THÀNH TRUNG TRANG 105 Vậy chọn hm = 2m, kể từ mặt đất tự nhiên của tầng hầm -3.3m.
9.2.3. chọn các thông số về cọc
-Chọn cọc nhồi có đường kính 800mm, mũi cọc nằm trong lớp đất số 6 ở độ sâu 37.8m so với mặt đất.
- Chọn đường kính cọc khoan nhồi D = 0,8 m => Ac =
4 D2
= 4
80 14 .
3 2
= 5024 cm2 = 0.5024 m2 u = D3.140.82.512m
- Vật liệu: bê tông cọc nhồi B25 (Mác 350) có:
+ Cường độ chịu nén của bê tông: Rb = 14.5 (MPa)=145(daN/cm2) + Cường độ chịu kéo của bê tông: Rbt = 1.05 (MPa) =10.5(daN/cm2) - Thép AII có:
+ Cường độ chịu nén, chịu kéo tính toán Rs = Rsc = 280 MPa = 2800 daN/cm2
+ Cường độ tính cốt thép ngang: Rsw= 175 MPa = 1750 daN/cm2 + Modul đàn hồi: Es = 2.1x105 MPa = 2.1x106 daN/cm2 .
- Đường kính cốt thép 12mm và bố trí đều chu vi cọc, Dùng đai 8 s200, đai xoắn lieõn tuùc.
- Theo quy phạm hàm lượng cốt thép trong cọc khoan nhồi 0,40,65%
=> Dieọn tớch coỏt theựp As =
4 D2
x(0,40,65)% = 4
80 14 .
3 2
x(0,40,65)%= (2032.67)cm2 => Cốt thép trong cọc dùng 1218 (As= 30.54cm2)
9.2.4. Tính toán sức chịu tải của cọc
a. Sức chịu tải của cọc theo điều kiện vật liệu
Sức chịu tải tính toán của cọc theo điều kiện vật liệu được xác định theo công thức:
Qu = QVL = ( RuAp + RanAa ) (3.2) Trong đó
Ru: cường độ tính toán của bê tông cọc nhồi được xác định như sau Đối với cọc đổ bê tông trong dung dịch sét:
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 2005 GVHD: ThS TRẦN THANH LOAN
SVTH: NGUYỄN THÀNH TRUNG TRANG 106
5 . 4
Ru R nhưng không lớn hơn 60 daN/cm2
Với R – Mác thiết kế của bê tông cọc là 350 daN/cm2
=> 77.7 / 2
5 . 4 350 5 .
4R daN cm
Ru > 60 daN/cm2
=> neân laáy Ru = 60 daN/cm2
Aa: Diện tích tiết diện ngang của cốt thép dọc trục (Aa = 30.54 cm2)
Ap: Diện tích tiết diện cọc
=>Ap = Ac - Aa = 5024 – 30.54 = 4993.46 cm²
Ran: Cường độ tính toán của cốt thép, khi thép nhỏ hơn 28mm thì:
Ran = 5 . 1
RC
nhưng không lớn hơn 2200 daN/cm2
RC : giới hạn chảy của cốt thép, với thép AII lấy Rs = 2800 daN/cm2 2000
5 . 1 2800
an
R daN/cm2
=>Vậy khả năng chịu lực của cọc theo vật liệu :
Từ (3.2)=>QVL = 60 x 4993.46 + 2000 x 30.54 = 360687.6daN = 3607 KN b. Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền
Ta có công thức xác định sức chịu tải cho phép của cọc theo đất nền.Tra phụ luùc A TCXD - 205 :1998.
tc tc
a k
Q Q (3.3)
Trong đó:
+ ktc: Hệ số độ tin cậy lấy bằng 1,4 dựa trên quy phạm + Qa: Sức chịu tải của đất nền
+ Qtc = m .( mR . qp. Ap+ U . mf . fsi . li)
Với * qp: cường độ tính toán chịu tải của đất ở mũi cọc.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KSXD KHÓA 2005 GVHD: ThS TRẦN THANH LOAN
SVTH: NGUYỄN THÀNH TRUNG TRANG 107 * m: Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, lấy bằng 1.0
* mR: Hệ số làm việc của đất ở mũi cọc, lấy mR=1 trong mọi trường hợp
* mf: Hệ số làm việc của đất ở mặt bên cọc ( tra bảng A.5 trang 58,59 TCXD – 205 : 1998 cọc nhồi dưới nước hoặc dung dịch sét trong đất cát) => mf = 0.6
* Ap : Diện tích tiết diện ngang chân cọc Ap =
4 D2
= 4
8 , 0 14 ,
3 2
= 0,5024 m2
* U:Chu vi tiết diện ngang cọc =>u = xd = 3,14 x 0,8 = 2,512 m * li: Chiều dày lớp đất thứ i tiếp xúc với mặt bên của cọc.
+ Xác định cường độ chịu tải của đất qp (KN/m2) lấy theo yêu cầu điều A.8 TCXD 205-1998 :
qp = 0,75 . . (’I . dp . A0k + . I . L . B0k ) (3.4) Trong đó :
+’I:Trị tính toán của trọng lượng thể tích đất ở phía dưới mũi cọc (’I= 19.445KN/m3)
+ I: Trị tính toán trung bình của trọng lượng thể tích đất ở phía trên mũi cọc
I
i i i
h
h
4 . 1 1 . 3 5 . 10 11 4 5
4 . 1 ) 10 445 . 19 ( 1 . 3 ) 10 1 . 19 ( 5 . 10 ) 10 35 . 19 ( 11 ) 10 59 . 18 ( 4 ) 10 1 . 19 ( 5 ) 13 . 14 (
x x x x x
x
= 9.75(KN/m3) (3.5)
+ , , Ak0, Bk0 là hệ số không thứ nguyên tra bảng A.6 trang 29 TCXD 205: 1998 phụ thuộc vào góc ma sát trong và 38.375
8 . 0
7 . 30
p c
d L
dp-đường kính tiết diện cọc LC -Chiều dài cọc
Ta có mũi cọc đặt vào lớp 6 có φ=27.3o
Aok=18.37 Bok=34.705