Tính toán, thiết kế móng cọc. Đồ án móng cọc ép. Hình vẽ thuyết minh đầy đủ

Chương 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MĨNG CỌC Số liệu thiết kế số liệu địa chất I.1 Số liệu trình tự thiết kế I.1.1 Số liệu thiết kế Bảng 6: Nội lực tính tốn chân cột độ cao mặt đất Nội lực Nott Moxtt Qoxtt Moytt Qoytt Đơn vị kN kN.m kN kN.m kN Giá trị 2800 350 18 380 25 Giá trị nội lực tiêu chuẩn tính theo cơng thức : A tt A otc = o n ; chọn hệ số vượt tải n = 1,15 ( Bảng mục 3.1 TCVN 2737−1995 trang ) Nội lực Notc Moxtc Qoxtc Moytc Qoytc I.1.2 − − − − − − − − − Đơn vị kN kN.m kN kN.m kN Giá trị 2434,8 304,35 15,65 330,44 21,74 Trình tự thiết kế móng cọc Đánh giá điều kiện địa chất, thủy văn khu vực xây dựng cơng trình Xác định tải trọng tác dụng xuống móng Xác định độ sâu đặt đế đài Xác định thông số cọc Xác định sức chịu tải cọc Xác định số lượng cọc móng Tính tốn móng theo TTGH I (về cường độ) Tính tốn móng theo TTGH II (về biến dạng) Tính tốn độ bền và cấu tạo đài cọc − − Tính tốn và bố trí thép cho đài cọc Kiểm tra trình vận chuyển và lắp dựng, tính tốn móc cẩu (đối với cọc đúc sẵn) Phân tích điều kiện địa chất 2.1 Quy trình thực − Khảo sát trường − Khoan khảo sát địa chất − Lấy mẫu thí nghiệm − Bảo quản và vận chuyển mẫu thí nghiệm Xử lý, tổng kết chi tiết số liệu địa chất 3.1 Lớp đất 1a: Lớp san lấp, trọng lượng riêng 1,7 g/cm3, dày m 3.2 Lớp đất 1: Sét pha nặng màu xám trắng – nâu đỏ, trạng thái dẻo cứng, dày 2,5 m Tổng hợp tiêu lý lớp đất 1: − − − − − − − − − − − − − − − − − − − Hàm lượng % hạt sỏi Hàm lượng % hạt cát Hàm lượng % hạt bụi Hàm lượng % hạt sét Độ ẩm (W%) Dung trọng tự nhiên (γ kN/m3) Dung trọng khô (γk kN/m3) Dung trọng đẩy (γđn kN/m3) Tỉ trọng hạt (∆) Độ bão hòa (Sr) Độ rỗng (n) Hệ số rỗng (eo) Giới hạn chảy (WL) Giới hạn dẻo (Wp) Chỉ số dẻo (Ip) Độ sệt (IL) Góc ma sát (φ°) Lực dính (C kG/cm2) SPT : 0,00 : 43,80 : 32,20 : 24,00 : 19,64 : 20,00 : 16,72 : 10,50 : 2,71 : 85,00 : 38,00 : 0,623 : 27,60 : 15,00 : 12,60 : 0,37 : 11°05 : 0,244 : 13 Các kết thí nghiệm Thí nghiệm nén nhanh Hệ số rỗng ứng với cấp áp lực nén εi ε0-0,25 ε0,25-0,5 ε0,5-1,0 ε1,0-2,0 Hệ số nén lún (cm2/kG) Mô đuyn TBD (kG/cm2) ε0-0,5 0,591 ε0,5-1,0 ε1,0-2,0 ε2,0-4,0 ε0-1,0 ε1,0-2,0 ε2,0-4,0 0,571 0,541 0,517 ε4,0-8,0 a1-2 E1-2 0,030 33,5 3.3 Lớp đất 2a : Bùn sét, màu xám xanh đen- xám đen, trạng thái chảy, dày m Tổng hợp tiêu lý lớp đất 2a: − − − − − − − − − − − − − − − − − − − Hàm lượng % hạt sỏi Hàm lượng % hạt cát Hàm lượng % hạt bụi Hàm lượng % hạt sét Độ ẩm (W%) Dung trọng tự nhiên (γ kN/m3) Dung trọng khô (γk kN/m3) Dung trọng đẩy (γđn kN/m3) Tỉ trọng hạt (∆) Độ bão hòa (Sr) Độ rỗng (n) Hệ số rỗng (eo) Giới hạn chảy (WL) Giới hạn dẻo (Wp) Chỉ số dẻo (Ip) Độ sệt (IL) Góc ma sát (φ°) Lực dính (C kG/cm2) SPT : 0,00 : 23,54 : 21,24 : 55,22 : 82,87 : 14,90 : 8,10 : 5,00 : 2,61 : 97,00 : 69,00 : 2,225 : 73,30 : 43,10 : 30,30 : 1,31 : 04°17’ : 0,09 : 1-4 Các kết thí nghiệm Thí nghiệm nén nhanh Hệ số rỗng ứng với cấp áp lực nén εi ε0-0,25 ε0,25-0,5 ε0-0,5 ε0,5-1,0 ε0,5-1,0 ε1,0-2,0 ε1,0-2,0 ε2,0-4,0 ε0-1,0 ε1,0-2,0 ε2,0-4,0 ε4,0-8,0 Hệ số nén lún (cm2/Kg) Mô đuyn TBD (Kg/cm2) a1-2 E1-2 59,5 3.4 Lớp đất : Sét pha, màu xám trắng- nâu vàng, trạng thái dẻo cứng, dày 2,5 m Tổng hợp tiêu lý lớp đất 3: − − − − − − − − − − − − − − − − − − − Hàm lượng % hạt sỏi Hàm lượng % hạt cát Hàm lượng % hạt bụi Hàm lượng % hạt sét Độ ẩm (W%) Dung trọng tự nhiên (γ Kn/m3) Dung trọng khô (γk Kn/m3) Dung trọng đẩy (γđn Kn/m3) Tỉ trọng hạt (∆) Độ bão hòa (Sr) Độ rỗng (n) Hệ số rỗng (eo) Giới hạn chảy (WL) Giới hạn dẻo (Wp) Chỉ số dẻo (Ip) Độ sệt (IL) Góc ma sát (φ°) Lực dính (C Kg/cm2) SPT : 0,40 : 61,80 : 17,60 : 20,10 : 19,47 : 20,00 : 16,70 : 10,50 : 2,70 : 85,00 : 38,00 : 0,619 : 28,30 : 15,50 : 12,70 : 0,31 : 13°26’ : 0,229 : 8-15 Các kết thí nghiệm Thí nghiệm nén nhanh Hệ số rỗng ứng với cấp áp lực nén εi ε0-0,25 ε0,25-0,5 ε0-0,5 0,589 ε0,5-1,0 ε0,5-1,0 ε1,0-2,0 ε1,0-2,0 ε2,0-4,0 ε0-1,0 ε1,0-2,0 ε2,0-4,0 0,565 0,539 0,514 Hệ số nén lún (cm2/Kg) Mô đuyn TBD (Kg/cm2) a1-2 E1-2 0,025 39,9 ε4,0-8,0 3.5 Lớp đất : Sét, màu nâu vàng- nâu đỏ, trạng thái cứng, dày m Tổng hợp tiêu lý lớp đất 4: − − − − − − − − Hàm lượng % hạt sỏi Hàm lượng % hạt cát Hàm lượng % hạt bụi Hàm lượng % hạt sét Độ ẩm (W%) Dung trọng tự nhiên (γ Kn/m3) Dung trọng khô (γk Kn/m3) Dung trọng đẩy (γđn Kn/m3) : 0,00 : 37,10 : 24,70 : 38,10 : 19,14 : 20,30 : 17,00 : 10,80 − − − − − − − − − − − Tỉ trọng hạt (∆) Độ bão hòa (Sr) Độ rỗng (n) Hệ số rỗng (eo) Giới hạn chảy (WL) Giới hạn dẻo (Wp) Chỉ số dẻo (Ip) Độ sệt (IL) Góc ma sát (φ°) Lực dính (C Kg/cm2) SPT : 2,72 : 87,00 : 38,00 : 0,600 : 40,80 : 20,10 : 20,60 : -0,05 : 15°10’ : 0,376 : 18-45 Các kết thí nghiệm Thí nghiệm nén nhanh Hệ số rỗng ứng với cấp áp lực nén εi ε0-0,25 ε0,25-0,5 ε0-0,5 0,578 ε0,5-1,0 ε0,5-1,0 ε1,0-2,0 ε1,0-2,0 ε2,0-4,0 ε0-1,0 ε1,0-2,0 ε2,0-4,0 0,561 0,539 0,511 ε4,0-8,0 Hệ số nén lún (cm2/Kg) Mô đuyn TBD (Kg/cm2) a1-2 E1-2 0,022 31,7 3.6 Lớp đất : Cát nhỏ lẫn bụi màu nâu vàng, trạng thái chặt vừa, dày Tổng hợp tiêu lý lớp đất 5: − − − − − − − − − − − − − − − Hàm lượng % hạt sỏi Hàm lượng % hạt cát Hàm lượng % hạt bụi Hàm lượng % hạt sét Độ ẩm (W%) Dung trọng tự nhiên (γ Kn/m3) Dung trọng khô (γk Kn/m3) Dung trọng đẩy (γđn Kn/m3) Tỉ trọng hạt (∆) Độ bão hòa (Sr) Độ rỗng (n) Hệ số rỗng (eo) Giới hạn chảy (WL) Giới hạn dẻo (Wp) Chỉ số dẻo (Ip) : 0,30 : 83,00 : 10,20 : 6,50 : 18,48 : 20,20 : 17,00 : 10,60 : 2,67 : 86,00 : 36,00 : 0,571 :::- − − − − Độ sệt (IL) Góc ma sát (φ°) Lực dính (C Kg/cm2) SPT :: 26°35’ : 0,058 : 20-53 Các kết thí nghiệm Thí nghiệm nén nhanh Hệ số rỗng ứng với cấp áp lực nén εi ε0-0,25 ε0,25-0,5 ε0-0,5 0,547 ε0,5-1,0 ε0,5-1,0 ε1,0-2,0 ε1,0-2,0 ε2,0-4,0 ε0-1,0 ε1,0-2,0 ε2,0-4,0 0,528 0,508 0,494 ε4,0-8,0 Hệ số nén lún (cm2/Kg) Mô đuyn TBD (Kg/cm2) a1-2 E1-2 0,021 62,4 1000 -1,0m 1a 2500 Kết trụ địa chất Lớp san lấp, trọng lượng riêng 1,7 g/cm3 Sét pha nặng, màu xám trắng- nâu đỏ, trạng thái dẻo cứng γ = 20 kN/m3; C = 0,244 kG/cm2 ; IL = 0,37 -3,5m φ = 11°05’ Bùn sét, màu xám xanh đen- xám đen, trạng thái chảy γ = 14,9 kN/m3; C = 0,09 kG/cm2 ; IL = 1,31 5000 -6,0m φ = 4°17’ MNN 2a γđn = kN/m3 2500 -8,5m -11,0m Sét pha, màu xám trắng- nâu vàng , trạng thái dẻo cứng 3000 γđn = 10,5 kN/m3; C = 0,229 kG/cm2 ; IL = 0,31; φ = 13°26’ Sét, màu nâu vàng- nâu đỏ, trạng thái cứng γđn = 10,8 kN/m3; C = 0,376 kG/cm2 ; IL = -0,05; φ = 15°10’ -14,0m Cát nhỏ lẫn bụi màu nâu vàng , trạng thái chặt vừa, dày γđn = 10,6 kN/m3; C = 0,058 kG/cm2 ; φ = 26°35’ Hình Trụ địa chất Thiết kế móng cọc 5.1 Vật liệu sử dụng Bê tông B25: Rb = 14,5 MPa ; Rbt = 1,05 MPa ( Bảng 13 TCVN 5574−2012 trang 41 ) Thép chịu lực AII: Rs = 280 MPa ( Bảng 21 TCVN 5574−2012 trang 52 ) 5.2 Đánh giá đưa phương án Tải trọng cơng trình lớn, có lớp bùn sét dày Vì vậy chọn phương án móng cọc đài thấp để đảm bảo an toàn Đài cọc chôn vào lớp đất 1, lớp đất thứ là cát nhỏ, trạng thái chặt vừa, dày, thích hợp cho việc đặt mũi cọc 5.3 Xác định độ sâu đặt đáy đài: Sơ chọn độ sâu đặt đáy đài h = 2,0 (m) Giả thiết chiều rộng đài B = 2,0 (m); tiến hành kiểm tra điều kiện cân bằng giữa áp lực đất bị động ở mặt bên đài và tổng tải trọng ngang tính tốn tác dụng đỉnh đài: ỉ o φ 2Q0tt h 0,7tg ỗ ỗ45 - ữ ữ 2B ố ứ (Sách “Nền và móng” – Tơ Văn Lận – trang 120 – cơng thức 3.2) Trong : φ góc ma sát đất đáy đài γ γ là dung trọng đất đáy đài, ở = 20 kN/m3 ỉ o 11o05' ´ 25 ữ 0,7tg ỗ ỗ45 - ữ 20 =0, 64 è ø h= m (m) (mục 8.14 – TCVN 10304:2014 – trang 51) × − Chọn cọc có tiết diện vng, kích thước 30 (cm) 30 (cm) Diện tích tiết diện ngang cọc là Ab = 900 cm2 = 0,09 m2 − − Cao trình mũi cọc ở độ sâu –16,0 (m) (không kể phần vát nhọn mũi cọc) Chiều dài tính tốn cọc: Ltt = (1+2,5 – 2) + + 2,5 + + = 14 m − Chiều dài thực tế cọc: Lc = Ltt + Lng + Lm Trong + Lng = L1 + L2 L1 – chiều dài đoạn cọc đập bỏ, lấy thép ngàm vào đài (giả sử chọn ∅=20) × L1 = 30∅= 30 = 60 cm = 0,6 m L2 – chiều dài đoạn cọc chơn đài → ÷ L2 = (10 20) cm Chọn L2 = 15 cm = 0,15 m + Lm – chiều dài đoạn mũi cọc lấy bằng độ dài cạnh cọc – d = 0,3 m (sách “Nền và móng” – Tơ Văn Lận – mục 3.5.2.1 – trang 121) ⇒ Lc = 14 + 0,6 + 0,15 + 0,3 = 15,05 m Ta có thể lấy Lc = 15,1 m để thuận tiện cho việc thi công ( lấy L1 = 0,65 m ) 5.6 Lựa chọn phương pháp hạ cọc: Căn vào địa tầng cho thấy, lớp đất (Sét, trạng thái cứng,có góc ma sát φ = 15˚10’) có tính chất lí kém lớp đất (cát nhỏ, trạng thái chặt vừa, có góc ma sát φ = 26˚35’) nên ta chọn lớp đất là lớp đất đặt mũi cọc và chơn sâu vào (m) vậy lựa chọn hạ cọc bằng phương pháp ép 5.7 Xác định sức chịu tải của cọc: 5.7.1 Sức chịu tải theo cường độ vật liệu: Sức chịu tải theo cường độ vật liệu tính theo cơng thức: Rv = φ(RbAb + RsAs) (1) (sách “Nền và móng” – Tơ Văn Lận – công thức 3.9 – trang 127) + Cách 1: Vì cọc có xun qua lớp đất ́u (lớp đất 2a – bùn sét có IL = 1,31 >1,0 ) nên xác định hệ số uốn dọc φ dựa vào độ mảnh λ = ly/b = 6,5/0,3 = 21,67 (với ly là khoảng cách từ đáy đài đến đáy lớp đất yếu mà cọc qua – 6,5 m) Tra bảng 3.4 (sách “Nền và móng” – Tô Văn Lận – trang 127), ta φ = 0,78 Thay số vào công thức (1), ta được: × × × × Rv = φ(RbAb + RsAs) = 0,78 (14500 0,32 + 280000 12,57 10-4) = 1292,43 kN + Cách 2: Hệ số uốn dọc xác định theo công thức: φ = 1,028 – 0,0000288 λ2 – 0,0016 λ (2) l y v ´ ltt 0, ´ 14 = = =32, 67 r r 0,3 Trong λ = Với v = 0,7 mũi cọc treo ltt – chiều dài tính tốn cọc r – độ dài cạnh cọc vuông Thay λ = 32,67 vào công thức (2), ta được: φ = 0,945 Thay số vào cơng thức (1), ta được: × × × × Rv = φ(RbAb + RsAs) = 0,945 (14500 0,32 + 280000 12,57 10-4) = 1565,83 kN Vậy ta chọn Rv = 1292,43 kN để tính tốn 5.7.2 Sức chịu tải cực hạn theo chỉ tiêu lí của đất ( MĐTN ≡ MĐTT ) ( Tham khảo sách “Nền và móng” – Tơ Văn Lận – mục 3.6.4.2 ) Sức chịu tải trọng nén cực hạn Rc,u (kN) xác định theo công thức: Rγc,u1 = γ qc Acq bu b γ+ fål cf i i (3) Trong đó: γc – hệ số điều kiện làm việc cọc đất, lấy γc = 1,0 qb – cường độ sức kháng đất mũi cọc độ sâu zM = 16,0 m (Tra bảng 3.7 – trang 135, kết hợp nội suy với cát hạt nhỏ, chặt vừa ta qb = 2960 kPa) γcq – hệ số điều kiện làm việc đất ở mũi cọc γcf – hệ số điều kiện làm việc đất ở mặt bên cọc ( ) (Tra bảng 3.9 – trang 137 với hạ cọc bằng phương pháp ép vào cát hạt nhỏ, chặt vừa ta γcq = 1,1; γcf = 1,0) + Trọng lượng cổ móng, đài cọc và đất đài (Gd): × × × × Gd = Vd γtb = 2,2 20 = 264 kN + Trọng lượng lớp đất từ MĐTT đến mực nước ngầm (G1): × G1 = (Vqu1 – Vd ) γtb1 Trong đó: Mực nước ngầm ở độ sâu – 6,0m so với mặt đất tính tốn Vqu1 – thể tích khối đất phạm vi móng khối quy ước (từ MĐTT đến MNN) → × × Vqu1 = 4,2 3,4 = 85,68 m3 Vd – thể tích cổ móng, đài cọc và đất đài → × × Vd = 2,2 = 13,2 m3 γtb1 – dung trọng tự nhiên trung bình đoạn này γ l 16,68´ +20´ 2,5 +14,9 ´ 2, γ tb 1-2 =å i i = =17,32 kN/m li +2,5 +2,5 Với Thay số vào cơng thức trên, ta được: × × G1 = (Vqu1 – Vd ) γtb 1-2= (85,68 – 13,2 ) 17,32 = 1255,35 kN + Trọng lượng lớp đất từ mực nước ngầm đến mũi cọc (G2): G2 = Vqu2 × γtb2 Trong đó: Vqu2 – thể tích khối đất phạm vi móng khối quy ước (từ MNN đến mũi cọc) → × × Vqu2= 4,2 3,4 10 = 142,8 m3 γtb2 – dung trọng tự nhiên trung bình đoạn này (vì MNN nên ta dùng γđn) γ tb2 =å γ dn,i li li 5´ 2,5 +10,5´ 2,5 +10,8´ +10, ´ = =9, 24 kN/m3 2,5 +2,5 +3 +2 Với Thay số vào công thức, ta được: × × G2 = Vqu2 γtb2= 142,8 9,24 = 1319,47 kN + Trọng lượng toàn cọc lớp đất (G3): G =0,3´ 0,3´ 8´ [ 4´ 25 +10´ (25 - 10)] =180 kN N 0tcqu + Trọng lượng móng khối quy ước ( ): N 0tcqu = Gd + G1 + G2 + G3 = 264 + 1255,35 + 1319,47 + 180 = 3018,82 kN 5.13.3 Xác định áp lực tiêu chuẩn tại đáy móng: Áp lực tiêu chuẩn trung bình đáy móng: tc tb p = tc N qu Fqu = N 0tc +N 0tcqu Fqu 2434,78 +3018,82 = =381,90 kPa 4, ´ 3, Áp lực tiêu chuẩn trung bình đáy móng: tc N qu p tcmax = Fqu + M tcx qu Wx + M tcy qu Wy Trong đó: N 0tc + N 0tcqu tc N qu = M tc x qu M = M tcy qu tc 0x = 2434,78 + 3018,82 = 5453,6 kN + Q × H qu × = 304,35 + 21,74 16 = 652,19 (kN.m) tc 0y tc tc M 0y + Q 0x × H qu × = = 330,44 + 15,65 16 = 580,84 (kN.m) 4, 2´ 3, 3, 4´ 4, 22 =8, 09 m3 = =10 m3 6 Wx = ; Wy Thay số vào công thức trên, ta được: 5453,6 652,19 580,84 tc p max = + + =520, 61 4, 2´ 3,4 8, 09 10 kN 5.13.4 Sức chịu tải của đất tại mặt phẳng mũi cọc: Sức chịu tải đất mặt phẳng mũi cọc xác định theo công thức: RM = ( m1 m ABqu γ II + BH qu γ + Dc II II ' k tc ) (theo mục 4.6.9 – TCVN 9362:2012 – trang 24) Trong đó: + γII – Trị tính tốn trọng lượng thể tích đất nằm trực tiếp đáy móng Đáy móng nằm trực tiếp ở lớp đất nên γII = 10,6 kN/m3 + γ’II – Trị tính tốn trung bình trọng lượng thề tích đất từ đáy móng trở lên 16, 68´ +20´ 2,5 +14,9 ´ 2,5 +5´ 2,5 +10,5 ´ 2,5 +10,8 ´ +10, ´ γ’II = =12, 27 16 + kN/m3 CII – Trị tính tốn lực dính đơn vị đất nằm trực tiếp đế móng CII = 0,058 kG/cm2 = 5,7 kPa + φ = 26°35’ ta tìm hệ số A, B và D (bảng 14 mục 4.6.9 TCVN 9362–2012) A = 0,88 ; + + B = 4,53 ; D = 7,05 m1 – hệ số điều kiện làm việc m2 – hệ số điều kiện làm việc công trình Các hệ số m1, m2 tra bảng số 15 mục 4.6.9 TCVN 9362-2012; nhà có sơ đờ kết cấu cứng và giả thuyết L/H ≤ 1,5 m1 = 1,2; m2 = 1,3 + ktc - hệ số tin cậy; ktc = 1,0 tiêu lý đất lấy theo thí nghiệm trực tiếp Thay số vào công thức trên, ta được: 1,2´ 1,3 RM = ´ ( 0,88 ´ 3, ´ 10, +4,53´ 16 ´ 12,27 +7,05´ 5, 7) = 1499,52 kPa 1,0 Ta thấy: ìï Ptbtc =381,90 (kPa) í tc ïỵ Pmax =520,61 (kPa) < R tc =1499,52 (kPa) < 1,2R =1799,43 (kPa) Vậy thỏa mãn điều kiện áp lực lên đất mặt phẳng mũi cọc 5.14 Kiểm tra độ lún của móng: Ptbtc - γ 'II´ h =381,90 - 12, 27 ´ 16 =185,58 − Lực gây lún trọng tâm đáy móng Pgl = kPa b qu − Chia đất đáy móng thành những phân tố đờng có chiều dày hi ≤ Chọn hi = 0,8 m = 0,85 m σ btz =γ 'II´ h =12, 27 ´ 16 =196,32 − Ứng suất thân vị trí đáy móng kPa ko Ỵ ( A qu Bqu ; z ) Bqu − Tra bảng môn học đất thầy Trương Quang Thành để tìm ko với σ zp =k o Pgl − Ứng suất gây lún z tính : 2500 2000 1000 ±0,0m 1a 5000 66,68 2a 2500 116,43 3000 142,68 175,08 σ 196,32 201,62 206,92 212,22 217,52 222,82 228,12 233,42 238,72 244,02 bt z 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 σ zp z (m) (kPa) -16,0m 185,58 182,39 169,88 147,94 123,91 102,07 83,66 68,98 57,31 48,06 (kPa) Hình Biểu đồ phân bố ứng suất đất Bảng 4: Bảng tính giá trí ứng suất móng Lớp đất Điểm z (m) 0 0,5 γđn (kN/m3) 10,6 A qu Bqu z Bqu ko 1,235 1,235 0,147 0,9828 σbtz σ zp 0, 2σbtz (k Pa) (kP a) (kPa) 196,3 185,58 39,26 182,39 40,32 201,6 − 1,0 1,235 0,294 0,9154 206,9 169,88 41,38 1,5 1,235 0,441 0,7972 212,2 147,94 42,44 2,0 1,235 0,588 0,6677 217,5 123,91 43,50 2,5 1,235 0,735 0,5500 222,8 102,07 44,56 3,0 1,235 0,882 0,4508 228,1 83,66 45,62 3,5 1,235 1,029 0,3717 233,4 68,98 46,68 4,0 1,235 1,176 0,3088 238,7 57,31 47,74 4,5 1,235 1,324 0,2590 244,0 48,06 48,80 Giới hạn nén lún lấy điểm số có độ sâu từ đáy móng là 4,5 m ( điểm đầu tiên từ σ zp σ btz ) xuống có < 0,2 Độ lún xác định theo công thức β tb å Si =å σzp,i hi E S= ( Công thức IV−4 trang 187 sách bài tập học đất GS.TS Vũ Công Ngữ ) − với β là hệ số tính từ hệ số poisson đất + Lớp đất là đất cát có thể lấy gần đúng β = 0,76 E là mô đuyn biến dạng đất, lớp đất có E = 6121,44 kPa tb σzp là ứng suất gây lún tải trọng ngoài gây điểm giữa lớp phân tố xét Ta có bảng tính lún ở trang sau: Bảng 5: Bảng tính lún móng cọc Lớp đất Lớp phân tố 5 Điểm 1 2 3 4 5 6 7 8 hi (m) 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 σzp tb σ zp (kP a) 185,58 182,39 182,39 169,88 169,88 147,94 147,94 123,91 123,91 102,07 102,07 83,66 83,66 68,98 68,98 57,31 57,31 48,06 (kP a) β E (kPa) 183,99 1,14 176,14 1,09 158,91 0,98 135,93 0,84 112,99 0,76 6121,4 0,70 92,87 0,57 76,32 0,47 63,15 0,39 52,69 0,33 ΣSi 6,51 ΣSi = 6,51 cm < Sgh = cm; vậy móng cọc thỏa điều kiện độ lún giới hạn 5.15 Tính tốn cấu tạo đài cọc: A c =k ´ Si (cm) N Rb Sơ tiết diện cột theo cơng thức: (Sách tính tốn cấu kiện cột BTCT – GS.Nguyễn Đình Cống – trang 21) Do ảnh hưởng moment là lớn, chọn k = 1,5 Thay vào công thức, ta được: A c =1,5´ 2800 =0, 29 m 14500 ⇒ Chọn tiết diện cổ cột bc × × lc = 0,5 (m) 0,6 (m) Sơ chiều cao đài cọc: h ³ 0,5´ ( l - lc - d) =0,5´ ( - 0,6 - 0,3) = 1,05 m h ³ 0,5´ ( b - bc - d) =0,5´ ( 2,2 - 0,5 - 0,3) =0,7 m Chọn h0 = 1,05 m Chiều dài đoạn cọc ngàm vào đài là 0,15 m, vậy chiều cao đài là: hđ = h0 + 0,15 = 1,05 + 0,15 = 1,2 m 5.15.1 Kiểm tra chiều cao đài theo điều kiện chọc thủng: Áp lực xuống đỉnh cọc theo kết tính tốn ở trên: P1 = 392,60 (kN) ; P2 = 469,63 (kN) ; P3 = 546,67 (kN) ; P4 = 347,78 (kN) P5 = 424,82 (kN) ; P6 = 225,93 (kN) ; P7 = 302,97 (kN) ; P8 = 380,00 (kN) Kiểm tra chọc thủng của cột đài: Điều kiện kiểm tra: Pct ≤ Pcct = [ α1 ( b c + c ) + α ( l c + c1 ) ] h R bt (Theo sách “Nền và móng” – Tơ Văn Lận – mục 3.12.2.1 – trang 178) Trong đó: Pct – lực gây chọc thủng, bằng tổng phản lực cọc nằm ngoài tháp chọc thủng ⇒ Pct = P1 + P2 + P3 + P6 + P7 + P8 = 392,60 + 469,63 + 546,67 + 225,93 + 302,97 + 380,00 = 2317,8 kN c1 ; c2 – khoảng cách mặt bằng từ mép cột đến mép đáy tháp chọc thủng lần lượt theo phương lc và phương bc =1, +0,3 - h 0, - 0, 45 =0,75 m > =0,525 (m) 2 Với c ổh ử2 ổ1, 05 ử2 ữ đ =1,5 +ỗ ỗ0, 75 ữ ữ =2,58 ỗ c ữ =1,5 +ỗ ố ứ ố 1ứ h 1, 0,5 = +0,3 - 0, 45 =0,4 m < 2 2 Với c ® α2 Lấy c2 = 0,5h0 để tính ® α =3,35 Rbt – cường độ chịu kéo tính tốn bê tơng Khả chống chọc thủng: → Rbt = 1050 kPa [ α1 ( b c + c ) + α ( l c + c1 ) ] h R bt Pcct = é2,58´ ( 0,5 +0,4) +3,35´ ( 0,6 +0,75) ù´ 1, 05´ 1050 =7546, 06 kN ë û = Ta thấy Pct = 2317,8 kN < Pcct = 7546,06 kN ⇒ Thỏa điều kiện Kiểm tra chọc thủng ở góc đài: Điều kiện kiểm tra: Pct ≤ Pcct = 0,5 [ α1 ( b + 0,5c ) + α ( b1 + 0,5c1 ) ] h R bt (Theo sách “Nền và móng” – Tơ Văn Lận – mục 3.12.2.1 – trang 178) Trong đó: b1 ; b2 – lần lượt là khoảng cách từ mép cọc góc đến mép ngoài đài theo phương lc và phương bc → b1 = b2 = d 0,3 d + =0,3 + =0,45 m 2 × Pct – lực gây chọc thủng, bằng tổng phản lực cọc ở góc nằm diện tích b1 b2 → Pct = P3 = 546,67 = 546,67 kN → Rbt – cường độ chịu kéo tính tốn bê tơng Rbt = 1050 kPa c1 ; c2 ; α1 ; α2 lấy giá trị ở → c1 = 0,75 m ; c2 = 0,4 m ; α1 = 2,58 ; α2 = 3,35 Khả chống chọc thủng: 0,5 [ α1 ( b + 0,5c ) + α ( b1 + 0,5c1 ) ] h R bt Pcct = ù 0, 5´ é ë2,58´ ( 0,45 +0,5´ 0,4) +3,35´ ( 0,45 +0, 5´ 0,75) û ´ 1, 05 ´ 1050 =2447,96 kN = Ta thấy Pct = 546,67 kN < Pcct = 2447,96 kN ⇒ Thỏa điều kiện Vậy hđ = 1,2 m thỏa điều kiện chọc thủng 5.15.2 Kiểm tra điều kiện cường độ tiết diện nghiêng theo lực cắt: Điều kiện kiểm tra: Q ≤ Q c = βbh R bt (theo sách “Nền và móng” – Tơ Văn Lận – mục 3.12.2.1 – trang 179) Trong đó: Q – tổng phản lực cọc nằm ngoài tiết diện nghiêng → Q = P3 + P8 = 546,67 + 380,00 = 926,67 kN → b – bề rộng đài (kN) b = 2,2 m → Rbt – cường độ chịu kéo tính tốn bê tơng Rbt = 1050 kPa c – khoảng cách mặt bằng từ mép cột đến mép cọc theo phương bc → c = c1 = 0,75 m ỉ1, 05 ư2 ỉh o ư2 ® β =0, +ỗ ỗ ữ ữ =0, +ỗ ỗ 0, 75 ữ ữ =1, ốc ứ è ø Khả chống cắt: Qβbh 1,= 2,2 ´ 1,´05 1050 ´ 2910, = kN c = R bt Ta thấy Q = 926,67 kN < Qc = 2910,6 kN ⇒ Thỏa điều kiện Vậy hđ = 1,2 m thỏa điều kiện cường độ tiết diện nghiêng theo lực cắt 5.16 Tính tốn bố trí thép cho đài cọc: Vẽ sơ đờ tính xem đài cọc dầm công xôn ngàm cổ móng, chịu momen uốn phản lực cọc Y 300 I II II 2200 800 Dùng mặt cắt I–I và II–II qua mép cột theo 22phương: X 800 300 I 300 600 600 600 3000 600 300 P5 P3,8 300 P1,2,3 900 550 MI MII 300 550 900 a Sơ đờ tính từ mặt cắt I−I b Sơ đờ tính từ mặt cắt II−II − Xét mặt ngàm I–I + Momen tương ứng với mặt ngàm I–I : ( ) M1 = P3tt +P8tt ´ 0,9 +P5tt ´ 0,3 =( 546,67 +380) ´ 0,9 +424,82 ´ 0,3 =961, 45 kN.m + Diện tích cốt thép theo phương cạnh dài : MI 961, 45´ 104 A s1 = = =36,34 cm 0,9 ´ R s ´ h 0,9 ´ 280000 ´ 1, 05 Chọn 15 ∅18 ( As = 38,17 cm2 ) + Khoảng cách giữa cây: a = 2200 - ´ 50 =150 (mm) 15 - Chọn a = 150 (mm); Vậy bố trí 15 ∅18a150 − Xét mặt ngàm II–II: + Momen tương ứng với mặt ngàm II–II: ( ) M = P1tt +P2tt +P3tt ´ 0,55 =( 392, +469, 63 +546, 67) ´ 0,55 =774,9 kN.m + Diện tích cốt thép theo phương cạnh ngắn : M II 774,9 ´ 10 A s2 = = =29,8 cm 0,9´ R s ´ h ' 0,9 ´ 280000 ´ ( 1, 05 - 0, 018) Chọn 12 ∅18 ( As = 30,54 cm2 ) + Khoảng cách giữa cây: a = 3000 - ´ 50 =263, 63 (mm) 12 - Chọn a = 200 (mm) Vậy bố trí 16 ∅18a200 5.17 Kiểm tra cọc vận chủn lắp dựng, tính móc cẩu: Chiều dài thực tế cọc là Lc = 15,1 (m), ta chia thành đoạn cọc gồm đoạn (m) và 7,1 (m) cho đoạn cọc mũi 5.17.1 Kiểm tra cọc vận chuyển lắp dựng (kiểm tra đoạn m): Trong trình vận chuyển, để momen cực đại xuất cọc đạt giá trị nhỏ giá trị moment lớn ở gối và nhịp phải bằng Do đó, bố trí móc ở vị trí cách đầu cọc đoạn 0,207L = 1,656 (m), lúc này giá trị momen uốn lớn ứng với sơ đồ vận chuyển và lắp dựng là Mmax = 0,068qL2 (kNm) Trong đó: L – chiều dài đoạn cọc có chiều dài lớn hơn, với L = m q – trọng lượng thân cọc, với q = kdγbAb Với: kd – hệ số động, lấy bằng 1,75 γb – trọng lượng đơn vị bê tơng, lấy bằng 25 kN/m3 Ab – diện tích tiết diện cọc → × Ab = 0,3 0,3 = 0,09 m2 → × × q = kd.γb.Ab = 1,75 25 0,09 = 3,94 (kN/m) × × Momen uốn lớn nhất: Mmax = 0,068qL2 = 0,068 3,94 82 = 17,15 kN.m Khả chịu uốn cọc tính phần kiểm tra cọc chịu tải trọng ngang (mục 5.12.2.2), có [M] = 40,51 (kNm) Ta thấy: Mmax = 17,15 (kNm) < [M] = 40,51 (kNm) Vậy cọc đủ khả chịu lực trình vận chuyển và lắp dựng 5.17.2 Tính móc cẩu: A smc = Pctt Rs Diện tích cốt thép móc cẩu u cầu: Pctt =qL =3,94 ´ =31,52 kN Trọng lượng tính tốn cọc: Thay số vào công thức, ta được: P tt 31,52 A smc = c = ´ 104 =1,13 cm R s 280000 ⇒ Chọn móc cẩu ∅12 ( A smc =1,13 cm ) Khi vân chuyên coc 0,207 L = 1,656 (m) q = 3,94 (kN/m) 4,688 (m) 0,207 L =1,656 (m) L = (m) Mg = 0,0214q = 5,4 (kN.m) M Mnh = 0,0214q = 5,4 (kN.m) Khi lắp dựng coc q = 3,94 (kN/m) 6,344 (m) 0,207 L =1,656 (m) L = (m) Mg = 0,0214q = 5,4 (kN.m) M Mnh = 0,068q = 17,15 (kN.m) ... 3,4 m Hình Ranh giới móng khối quy ước 5.13.2 Xác định trọng lượng của móng khối qui ước: Trọng lượng móng khối quy ước bao gờm phận: cổ móng, đài cọc, cọc và lớp đất nằm phạm vi móng khối... xuống đầu cọc trường hợp móng chịu tải lệch tâm theo phương: (kN) Trong đó: n – số lượng cọc móng xi ; yi – tọa độ cọc thứ i so với hệ trục qua trọng tâm nhóm cọc (m) (theo sách “Nền và móng? ?? –... số này nằm khoảng 2÷3 ⇒ Cọc thỏa điều kiện khơng bị phá hoại q trình hạ cọc vào đất 5.10 Xác định số lượng cọc, bố trí cọc móng: Áp lực tính tốn phản lực đầu cọc tác dụng lên đáy đài xác