PHƯƠNG ÁN I THIẾT KẾ MÓNG CỌC ÉP
III. Tính Sức Chịu Tải Của Cọc
1. Sức chịu tải của cọc theo vật liệu
Với cọc bê tông cốt thép ,sức chịu tải tới hạn của cọc theo vật liệu xác định theo công thức thanh chịu nén đúng tâm có xét đến uốn dọc :
Pvl = (Rb Ap +mct Rs As)
Rb= 14.5 MPa = 14.5x103 kN/m2: cường độ nén của bê tông.
Rs= 280 MPa = 280x103 kN/m2: cường độ nén của thép.
Ap = 0.3x0.3 = 0.09 m2
As = 4x254.5 = 1018 mm2= 1.018 x103 m2. mct :hệ số điều kiện làm việc của thép mct =1.
: hệ số ảnh hưởng bởi độ mảnh của cọc, (l0/r hay l0/d, l0 = l)
=1.028-0.0000288x2d-0.0016xd lo:Chiều dài tính toán của cọc lo=v*l v = 0,7 : mũi cọc cắm trong đất cứng
Đầu cọc ngàm trong đài và mũi cọc nằm trong đất mềm
Đầu cọc ngàm trong đài và mũi cọc tựa trong đất cứng hoặc đá
Đầu cọc ngàm trong đài và mũi cọc ngàm trong đá
Chiều dài thực của cọc tính từ đầu cọc đến vị trí ngàm trong đất tốt trước khi đóng cọc l=9.1m
=>lo=0.7*9.1=6.37 m
Độ mảnh của cọc : d=lo/d=6.37/0.3=21.23
=>=1.028-0.0000288x21.232-0.0016x21.23=0.953 Vậy sức chịu tải của cọc theo vật liệu :
Pvl=0.953x(14500x0.09+280000x1.018 x103 ) = 1461.59 (kN) = 146.159 T.
2.Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đât nền.
Sức chịu tải cọc đơn được tính : Qatt=
tc
at
Q k Trong đó :
+ kat= 1.4 : hệ số an toàn .
+ Qtc : được xác định gồm 2 thành phần là khả năng chịu mũi và khả năng bám trượt bên hông.
→ Qtc = mR.qp.Ap + u . m f Lf. si. i Với :
m : hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất, lấy bằng 1(TCXD 205-1998)
mR, mf: Các hệ số điều kiện làm việc của đất lần lượt ở mũi cọc và ở mặt bên cọc có kể đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến sức chống tính toán của đất (tra bảng A3 TCXD 205- 1998 ).mR = 1;mf = 1
qp : cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc.
Tra theo bảng A1 TCXD 205-1998 ta có qP = 320T/m2 = 3200 (kN)
U: Chu vi cọc , U = 4x0.3 = 1.2m
fs: khả năng bám trượt bên hông của cọc , phụ thuộc vào độ sệt B và độ sâu trung bình của lớp đât Zi.Tra bảng 3.20 trang 202 sách “Nền Móng” của “Châu Ngọc Ẩn”.
Li: bề dày của từng lớp đất chia nhỏ .
Đồ án tốt nghiệp Kỹ Sư Xây Dựng Phần 6: Thiết kế móng công trình
SVTH: Nguyễn Quang Duy 93 Khóa học 2005-2010 1
2
3
4
5 a
- 0 .7
- 2 .3
- 7 .6
- 1 7 .4
+ 1 . 2 m ( S a ứn t a àn g t r e ọt)
- 2 . 1 m ( S a ứn ta àn g h a àm )
Z = 5.3
s e ựt p h a c a ựt , t r a ùn g th a ựi m e àm D u n g t r o ùn g t ử ù n h ie õn : 1 ,8 2 2 g / c m 3 . L ử ùc d ớ n h ủ ụ n v ũ: c = 0 , 0 9 1 k g /c m 2 . G o ùc m a s a ùt t r o n g : 1 3°
S e ựt p h a c a ựt l a ón s o ỷi s a ùn , t r a ùn g t h a ựi n ử ừa c ử ựn g - d e ỷo c ử ựn g .
D u n g t r o ùn g t ử ù n h ie õn : 1 ,9 4 g / c m 3 . L ử ùc d ớ n h ủ ụ n v ũ : c = 0 ,1 8 5 k g /c m 2 . G o ùc m a s a ùt t r o n g : 1 6°13 '4 8 "
S e ựt p h a c a ựt T r a ùn g t h a ựi d e ỷo c ử ựn g . D u n g t r o ùn g t ử ù n h i e õn : 1 , 9 2 g / c m 3 . L ử ùc d ớ n h ủ ụ n v ũ: c = 0 ,1 9 3 k g /c m 2 . G o ùc m a s a ùt t r o n g : 1 5°1 2 '
C a ựt m ũ n v ử ứa la ón b o ọt v a ứ ớt s o ỷi s a ùn .T r a ùn g t h a ựi b ụ ứi r ụ ứi.
D u n g t r o ùn g t ử ù n h ie õn t : 1 . 8 8 g /c m 3 . L ử ùc d ớ n h ủ ụ n v ũ: c = 0 . 0 2 4 k g /c m 2 . G o ùc m a s a ùt t r o n g : 2 7°3 0 '
C a ùt m ò n .
T r a ùn g t h a ựi c h a ởt v ử ứa ủ e ỏn c h a ởt . D u n g t r o ùn g t ử ù n h ie õn : 1 . 9 3 3 g /c m 3 . L ử ùc d ớn h ủ ụ n v ũ: c = 0 , 0 3 k g /c m 2 . G o ùc m a s a ùt t r o n g : 3 0°
ẹ a ỏt ủ a ộp s a n n e àn ( g a ùc h v u ùn , s o ỷi s a ùn )
- 3 5 - 3 . 4
± 0 . 0 0 m
5 b
- 1 2 . 6 m
Z = 6.95 Z = 8.6 Z = 10.6 Z = 12.1
Hình 7.3.xác định độ sâu trung bình Z (m) của từng lớp đất chia nhỏ.
Bảng 7.4 : Sức Chịu Tải Của Cọc Theo Chỉ Tiêu Cơ Lý Của Đất Nền (Phụ Lục A) :
số lớp đất chia nhỏ
Li(m) Zi(m) mf Độ sệt B fi (kN/m2)
mf.fi.L (kN/m)
Qtc (kN) QttAa(kN)
1 2 5.3 1 0.34 35.2 70.4
1203.75 776.6129
2 1.3 6.95 1 0.34 37.2 48.36
3 2 8.6 1 cát mịn 44.5 89
4 2 10.6 1 cát mịn 46.06 92.12
5 2 12.6 1 cát mịn 48.6 97.2
u.∑mf.fsi.Li 476.496
3.Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ c, của đất:
Sức chịu tải cho phép của cọc tính theo công thức:
P P P S
S S p p s
s
a FS
q A FS
f A FS
Q FS
Q Q . .
Trong đó:
+ FSS: Hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên: 1.52.
+ FSP: Hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc: 23.
+ AP: Diện tích tiết diện mũi cọc: AP = 0.3x0.3 = 0.09 m2. Đặt mũi tại lớp đất có cơ lý như sau :
Độ ẩm: W = 21.7%
Dung trọng tự nhiên: ttI = 1.933g/cm3
Dung trọng đẩy nổi: 'I 1 = 0.933g/cm3 Lực dính đơn vị CI = 0 kG/cm2 Góc ma sát trong I = 29030’ * Tính Sức Chịu Tải Của Đất Dưới Mũi Cọc :
+ Xác định qP: cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc:
' '.
P c vp q P
q cN N d N
+ 'vp: ứng suất do trọng lượng bản thân đất theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc (tính từ mặt đất ).
+ hi: chiều cao lớp đất thứ i..
+ ': dung trọng đẩy nổi của đất ở đầu mũi cọc ' 0.933g/cm3 = 9.33 kN/m3.
+ dP: cạnh của cọc, dP = 0.3m.
+ c: lực dính ở đầu mũi cọc: c = 0 kN/m2. + Nc, Nq, N: hệ số sức chịu tải phụ thuộc .
Tra biểu đồ hình 4.16 trang 139 sách “ Nền và móng – Lê Anh Hoàng” ta có :
ttI 29 15 '0 Nc=35.972, Nq=20.6, N =9.7
Đồ án tốt nghiệp Kỹ Sư Xây Dựng Phần 6: Thiết kế móng công trình
SVTH: Nguyễn Quang Duy 95 Khóa học 2005-2010
Bảng 7.5 : Sức Chịu Tải Của Đất Dưới Mũi Cọc :
lớp đất hi (m) ' (kN/m3) 'vp (kN/m2) qp (kN/m2) Qp (kN)
4 3.3 9.1
145.1 3016.123 271.451
5a 5 8.8
* Tính Lực Ma Sát Bên Tác Dụng Lên Cọc : As: Diện tích xung quanh cọc.
fs: ma sát bên tác dụng lên cọc.
Qs= AS fS u fili
u: chu vi tiết diện ngang cọc: u4b4 0.3 1.2x m. li= hi: chiều cao lớp đất thứ i.
Xác định fsi:
fs = ’zx tga + Ca với
’z (kN/m2): ứng suất hữu hiệu theo phương vuông góc với mặt bên của cọc
’z = ks x i'*zi
ks: Hệ số áp lực ngang của đất: ks = (1 - sin)
a : Góc ma sát giữa cọc và đất nền, a = I Ca:lực dính giữa cọc và đất nền, Ca = CI
fs = ’z x ks x tga + Ca = i'*zix ks tgI + CI
Bảng 7.6 : Khả Năng Bám Trượt Bên Hông Cọc (Phụ Lục B) : Lớ
p
’
(kN/m3 )
zi
(m)
0
C kN/m
2
tg
rad) ks
hi
(m )
fsi
(kN/m2 )
fsi hi
(kN/m) Qs
(kN)
4 9.1 5.9
5
13.8
7 0.046 0.24 7
0.7
7 3.3 10.344 34.135
404.6 7
5a 5 12.
5
27.0
8 0 0.51
1 0.5
5 9.8 30.93 303.09
Tổng 337.22
5
Theo TCXD 205:1998 lấy:
FSS : hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên = 2 FSP : hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc = 2.5 QttBa =404.67 271.451
2 2.5 = 411.405 kN.
Vậy sức chịu tải của cọc:
Pc = min Pvl, QttAa , QttBa = min 1461.59 ; 776.6 ; 411.405 = 411.405 kN.
→ Vậy lấy giá trị sức chịu tải của cọc để tính toán Qtta = 411.405 kN.
* Sức chịu tải cực hạn của cọc đơn là : Qu= Qs+ Qp = 404.67+271.451 =676.121 kN.
ĐIỀU KIỆN ĐỂ CỌC KHÔNG BỊ BỄ KHI ÉP LÀ : Qu < Pvl → 676.121 < 1461.59 kN
IV.Xác định số lượng cọc và bố trí cọc : n = b.
A tt
Q
N =1.4*4701.03
411.405 =15.9 Lấy b=1.4 (b=1.2-1.6)
→ Chọn 16 cọc.
Chọn kích thước đài cọc và bố trí cọc như sau :
Khoảng cách từ mép cọc biên đến mép đài cọc là 100mm.
Khoảng cách giữa các tim cọc lấy bằng 3d = 900mm.
Khoảng cách từ tim cọc biên đến mép đài lấy bằng d = 300mm.
Bố trí cọc:
Đồ án tốt nghiệp Kỹ Sư Xây Dựng Phần 6: Thiết kế móng công trình
SVTH: Nguyễn Quang Duy 97 Khóa học 2005-2010
Hình 7.7.Sơ đồ bố trí cọc trong đài.