TRÌNH TỰ THIẾT KẾ CỌC KHOAN NHỒI

MÓNG CỌC KHOAN NHỒI

7.2 TRÌNH TỰ THIẾT KẾ CỌC KHOAN NHỒI

Tải trọng truyền xuống móng thông qua hệ khung tại vị trí các chân cột và vách.

Ta thấy lực dọc lớn nhất thường gây nguy hiểm cho cọc nên ta lấy tổ hợp gây ra lực dọc lớn nhất để kiểm tra, tuy nhiên công trình thuộc dạng nhà cao tầng nên phải chịu tải trọng gió rất lớn nên ta kiểm tra thêm cho trường hợp tổ hợp gây ra Mmax và Mmin, do ta giải kết cấu theo dạng khung không gian nên Mmax và Mmin

phải lấy theo cả 2 phương và tính sức chịu tải của cọc theo cả 2 phương đối với cột, 1 phương đối với vách.

7.2.1 Vật liệu, kích thước cọc :

- Bê tông làm cọc mác 300 : Rb = 130 (kG/cm2) ; Rbt = 10 (kG/cm2).

- Cốt thép dọc chịu lực : AII; Rs = 2800 (kG/cm2) ; Rsc = 2800(kG/cm2).

- Chọn đường kính cọc D = 800mm.

- Chọn chiều dài cọc 30m.

7.2.2. Xác định sức chịu tải của cọc nhồi chịu nén theo vật liệu làm cọc PVL = RuFb + RanFa

Trong đó :

 Ru – cường độ tính toán của bê tông cọc nhồi được xác định như sau:

- Đối với cọc đổ bê tông dưới nước hoặc dung dịch sét thì 130 28.9

4.5 4.5

u

R  R   kG/cm2 < 60 kG/cm2 - Ghi chú : R : mác thiết kế của bê tông cọc

Fb : diện tích tiết diện cọc

Fa : diện tích tiết diện ngang của cốt thép dọc trục Ran: cường độ tính toán của cốt thép

- Khi thép nhỏ hơn 28mm thì 2800 1866.7 1.5 1.5

c an

R  R   kG/cm2 < 2200 kG/cm2 Chọn sơ bộ cốt dọc :

Theo quy phạm hàm lượng cốt thép dọc trong cọc khoan nhồi   0.4%

% 4 . 4 0

80 14 .

% 3 4 . 4 0

2 2

 



 



 d

As 

= 25,12 cm2 Chọn 1418, có Aschọn =35.65 cm2.

Vậy sức chịu tải của cọc nhồi chịu nén :

PVL = 28.9x5024 + 1866.7x35.65=311742 kG =311.7 (T)

 PVL =312 (T)

7.2.3. Xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cường độ đất nền ( theo phuù luùc B TCXDVN 205-1998) :

a) Cơ sở lý thuyết :

Theo TCXDVN 205-1998 : sức chịu tải của cọc bao gồm 2 thành phần : ma sát bên và sức chống dưới mũi cọc :

Qu = Qs + Qp = Asfs + Apqp .

Do cọc đi qua nhiều lớp đất nên : Qu = Apqp + u(fsi.li) Trong đó :

 Qu : Sức chịu tải cực hạn của cọc ;

 Qs : Sức chịu tải cực hạn do ma sát bên ;

 Qp : Sức chịu tải cực hạn do mũi cọc ;

 fs : Ma sát bên đơn vị giữa cọc và đất ;

 qp : Cường độ chịu tải của đất ở mũi cọc ;

 As : Diện tích của mặt bên cọc ;

 Ap : Diện tích tiết diện ngang mũi cọc ;

 fsi : Ma sát bên tại lớp đất thứ i.

 li : chiều dày của lớp đất thứ i .

 u : chu vi cọc.

Sức chịu tải cho phép tính theo công thức (TCXD 205-1998) :

Qa =

s s

FS Q +

p p

FS

Q hoặc Qa = FS Qu

; Trong đó :

 FS : Hệ số an toàn chung : FS = 2 3,0 ;

 FSs : Hệ số an toàn dọc thân cọc : FSs = 2,0  2,5 ;

 FSp : Hệ số an toàn ở mũi cọc : FSp = 2  3,0 ;

Ma sát trên đơn vị diện tích mặt bên của cọc fs tính theo công thức sau:

fs = Ca + vKs taga ; Trong đó :

 Ca : Lực dính giữa cọc và đất : Ca = c

 v : Ứng suất theo phương thẳng đứng do tải trọng của cột đất.

 Ks : Hệ số áp lực ngang trong đất : Ks = K0 = 1 – sin

 a : Góc ma sát giữa cọc và đất nền, đối với cọc khoan nhồi ta laáy a =  - 3.

Cường độ chịu tải của đất ở mũi cọc qp tính theo công thức sau : qp = cNc + vpNq + dN

Trong đó

 vp :Ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng tại độ sau mũi cọc.

  : Trọng lượng thể tích của đất nền.

 d : Đường kính tiết diện cọc.

 Nc , Nq , N : Hệ số sức chịu tải phụ thuộc chủ yếu vào góc ma sát trong  của đất và hình dạng mũi cọc.

b) Tính toán :

* Xác định sức chống cắt giữa đất và mặt bên cọc: Qs

Đáy móng đặt tại độ sâu hm = 4.8m tính từ mặt đất. Ứng suất có hiệu theo phương thẳng đứng tại độ sâu đáy móng :

Chia đất thành những phân tố có chiều dày : 2.0 m

Mực nước ngầm nằm ở độ sâu 0.9m từ mặt đất tự nhiên (tại hố khoan 2).

’ủn = 'ihi= 0.91.753 + 9.86 (2.0 – 0.9) = 2.662 (T/m2) BẢNG TÍNH CÁC GIÁ TRỊ MA SÁT HÔNG CỦA CỌC ST

T Z (m)

i

(T/m3) ai Ca

(T/m2) hi

(m) Ks hi

(T/m2)

’hi

(T/m2) fsi

(T/m2)

fsihi

(T/m) fsihi

(T/m) 1 0.4 1.753 4030’ 1.32 2 0.87 2.615 2.406 1.508 3.015

115.653 2 2.4 0.955 11015’ 2.75 2 0.75 2.722 2.177 3.164 6.327

3 4.4 0.955 11015’ 2.75 2 0.75 2.811 2.249 3.177 6.355 4 6.4 1.067 13042’ 4.83 2 0.71 3.848 2.925 5.532 11.06

5 8.4 0.966 6044’ 1.85 2 0.83 4.395 3.868 2.159 4.319 6 10 0.966 6044’ 1.85 2 0.83 4.395 3.868 2.159 4.319 7 12 0.966 6044’ 1.85 2 0.83 4.439 3.906 2.162 4.325 8 14 0.996 11045’ 3.45 2 0.75 8.938 7.061 4.919 9.837 9 16 0.986 23005’ 0.3 2 0.55 14.99 8.992 4.131 8.261 10 18 0.986 22005’ 0.3 2 0.55 14.99 8.992 4.131 8.261 11 20 0.986 23005’ 0.3 2 0.55 14.99 8.992 4.131 8.261 12 22 0.986 23005’ 0.3 2 0.55 14.99 8.992 4.131 8.261 13 24 0.986 23005’ 0.3 2 0.55 14.99 8.992 4.131 8.261 14 26 0.986 23005’ 0.3 2 0.55 14.99 8.992 4.131 8.261 15 28 0.986 23005’ 0.3 2 0.55 14.99 8.992 4.131 8.261 16 30 0.986 23005’ 0.3 2 0.55 14.99 8.992 4.131 8.261

 fi = 'hitgai + Ca

 'hi =Ks.h = Ko.h = (1 - sinai)hi

 hi =

2 2

1

1 1 

 

 i  i i i i

i   h  h



 hi : chiều dày lớp đất thứ i.

 u : chu vi xung quanh cọc.

Qs= u(fsihi) = 0.8115.653 = 290.5 (T)

* Xác định sức chịu tải cực hạn do mũi cọc : Qp

Qp = Ap qp

- Diện tích tiết diện ngang mũi cọc : Ap Ap =

4 8 . 0 14 . 3 4

2

2 

d 

 = 0.5024 m2

- Cường độ chịu tải của đất ở mũi cọc : qp = cNc + vpNq + dN

- Mũi cọc nằm trong lớp đất 5 có  = 27005’ ; c = 0.3 T/m2, (tra bảng 3.5 trang 174 sỏch Nền - Múng của Tiến sĩ Chõu ngọc Aồn) ta được Nq

= 1.605 ; Nc = 2.943 ; N = 1.386.

Cọc có chiều dài 30 m, móng được chôn sâu 4.8m.

 Chiều sâu mũi cọc z = 34.50 m

vp = ủn.z = 0.98634.5 = 34.02 T/m2. Vậy cường độ chịu tải của đất ở mũi cọc là :

qp = 0.302.943 + 34.021.605 +9.860.81.386 = 526.1 T/m2

 Sức chịu tải cực hạn do mũi cọc : Qp Qp = 0.5024526.1 = 264.3 T - Sức chịu tải cực hạn của cọc : Qu

Qu = 290.5 + 264.3 = 554.8 T

Sức chịu tải cho phép của cọc : Qa =

s s

FS Q +

p p

FS Q =

5 . 2

3 . 264 25 . 2

5 .

290  = 262.1 kN

So sánh các giá trị sức chịu tải của cọc chọn giá trị nhỏ nhất trong các giá trị đưa vào tính toán có giá trị :

Qa = min(Qv;Qa) = min(655 ; 262) = 262 T

7.2.4. KẾT QUẢ NỘI LỰC TẠI CHÂN CÁC CHÂN CỘT KHUNG TRỤC 2 Từ Etabs ta có kết quả nội lực như bảng sau:

Story Point Load FX FY FZ MX MY MZ

BASE BIEN TH9 2.796 18.864 923.88 30.677 -8.471 -0.006 BASE GIUA TH9 1.596 6.816 1280.16 -2.150 -4.903 -0.006 BASE GIUA TH9 1.22 -0.16 1270.32 -2.131 -4.538 -0.006 BASE BIEN TH9 2.92 -10.49 908.16 -42.22 -8.559 -0.005

So sánh kết quả ta thấy 2 chân cột giữa của khung có nội lực lớn nhất, 2 chân cột biên co nội lực nhỏ hơn.

Vậy phân loại ra có 2 loại móng: Móng giữa: M3 Móng biên: M4