đồ án nền móng ( tính móng nông móng cọc )

A - Móng nông tự nhiên I TàI liệu thiết kế I.1 Tài liệu công trình: - Ti trọng tiêu chuẩn chân cột, tường (ghi mặt bằng): Ntc0 = Ntt0 /n; Mtc0 = Mtt0 /n; Qtc0 = Qtt0 /n (n hệ số vượt tải gần lấy chung n = 1,1 – 1,2 chọn n = 1,15) C1 : Ntc0 = 51 T ; Mtc0 = 3,8 Tm ; Qtc0 = 1T T2 : Ntc0 = 30,5 T/m ; Mtc0 = 1,5 Tm/m ; Qtc0 = 1T/m I.2 Tµi liƯu địa chất công trình: - Phng phỏp kho sỏt: Khoan lấy mẫu thí nghiệm phịng, kết hợp xun tĩnh (CPT) xuyên tiêu chuẩn (SPT) - Khu vực xây dựng, đất gồm lớp có chiều dày không đổi Lớp : số hiệu 13 dày a = 1,7 m Lớp : số hiệu 25 dày b = 4,7 m Lớp : số hiệu 15 dày Mực nước ngầm độ sâu m Líp 1: Số hiệu 13 có tiêu c lý nh sau: Trong đất cỡ hạt d(mm) chiÕm (%) >10 - 10 ÷5 - ÷ 2 ÷1 - 15,5 1÷ 0,5 0,5 0,25 0,1 0,05 ÷0,25 ÷0,1 ÷0,05 ÷0,02 0,25 mm chiếm 15,5 + 37 +22 = 74,5% >50% → Đất cát hạt vừa - Có qc = 8,5 MPa = 850 T/m2 đất cát h¹t võa trạng thái chặt vừa ( 50 < qc < 150 kG/cm2 ), gần phía xốp → e0 ≈ 0,6, α =2 e0 = ∆.γ n (1 + W ) 2, 64.1.(1 + 0,172) ∆.γ n (1 + W ) -1 → γ = = = 1,93 T/m3 + 0, γ e0 - Độ bão hoà G = ∆.W 2, 64.0,172 = = 0,76 có e0 0, 0,5 < 0,76 < 0,8 → Đất cát thô, chặt vừa, ẩm gần bão hồ - Mơ đun nén ép E0 = α qc = 2,0 850 = 1700 T/m2 - Tra b¶ng øng víi qc = 850 T/m2 → ϕ = 340 – 360 (lấy giá trị nhỏ ứng với cát bụi trạng thái độ chặt nghiêng phía xốp, giá trị lớn ứng với cát h¹t võa chặt vừa) lÊy ϕ = 340 → Lớp đất đất tốt -2- Lớp2: Số hiệu 25 có tiêu lý sau: W % Wnh % Wd % γ T/m3 ∆ ϕ ®é 30 29,1 22,9 1,73 2.65 - c KÕt qu¶ TN nÐn Ðp e øng víi qc P(Kpa) (MPa Kg/c ) m 50 100 150 200 0,36 N Từ có: - Hệ số rỗng tự nhiên: e0 = 2, 65.1.(1 + 0,3) ∆.γ n (1 + W ) -1= - = 0, 1, 73 γ - Kết nén không nở ngang - eodometer: hệ số nén lún khoảng áp lực 100 - 200 Kpa: - ChØ sè dỴo A = 29,1% 22,9% = 6,2 % 10 - 10 ÷5 - ÷ 2 ÷1 11 21,5 0,1 1÷ 0,5 0,5 0,25 0,05 ÷0,25 ÷0,1 ÷0,0 ÷0,02 38 20 3,5 - 0,25 mm chiếm 11 + 21,5 +38+20 = 90,5% >50% Đất cát hạt vừa - Cã qc = 10,2 MPa = 1020 T/m2 đất cát h¹t võa trạng thái chặt vừa ( 50 < q c < 150 kG/cm2 ), gần phía xốp → e0 ≈ 0,6, α =2 e0 = ∆.γ n (1 + W ) 2, 65.1.(1 + 0,145) ∆.γ n (1 + W ) -1 → γ = = = 1,9 T/m3 + 0, γ e0 - Độ bão hoà G = ∆.W 2, 65.0,145 = = 0,64 có 0,5 < 0,64 < 0,8 → Đất cát h¹t võa, chặt e0 0, vừa, rÊt Èm - Mô đun nén ép E0 = α qc = 2,0 1020 = 2040 T/m2 -3- - Tra b¶ng øng víi qc = 1020 T/m2 → ϕ = 350 – 400 (lấy giá trị nhỏ ứng với cát bụi trạng thái độ chặt nghiêng phía xốp, giá trị lớn ứng với cát h¹t võa chặt vừa) lÊy ϕ = 400 → Lớp đất đất tốt Kết trụ địa chất sau: -4- Nhận xét: Lớp đất tèt , mỏng, dày 1m Lớp đất 2, tốt có khả làm cơng trình I.3 Tiêu chuẩn xây dựng - lỳn cho phộp Sgh = cm Chênh lún tương đối cho phép ∆S gh = 0,2 % L -5- - Phương pháp tính tốn phương pháp hệ số an toàn nhất, lấy Fs = -3 (đối với đất cát khơng lấy mẫu ngun dạng nên lấy F s =3, cịn đất dính nờn ly Fs = 2) II Phơng án nền, móng Bớc 1: Chọn loại loại móng - Ti trọng cơng trình khơng lớn, lớp lớp đất tốt Vì đề xuất phương án móng nơng tự nhiên (đặt móng lên lớp đất 1) - Móng dạng đơn BTCT cột, băng BTCT tường BTCT chịu lực - Các tường chèn, bao che dùng móng gạch hay dầm giằng để đỡ - Các khối nhà có tải chênh lệch tách khe lún  VËt liÖu mãng, gi»ng - Chọn bê tông 250# → Rn = 1100 T/m2, Rk =88 T/m2 - Thép chịu lực: AII → Ra =28000 T/m2 - Lớp lót: bê tơng nghèo, mác thấp 100# , dày 10cm - Lớp bảo vệ cốt thép đáy móng dày ≥ 3cm.(thường chọn – cm) Bíc 2: Chọn kích thớc móng - Chọn chiều sâu chôn mãng hm - Tính từ mặt đất tới đáy móng (khơng kể lớp BT lót).chän hm =0,7 m - Chän kích thớc đáy móng, chiều cao móng Ký hiu múng đơn cột C 1, M1, móng băng tường T2 M2 Chọn kích thước móng: - Kích thước móng M1 : b x l x h = 1,5 x 1,4 x 0,4 (m) - Kích thước móng M2 : b x h = 1x 0,3 (m) Bớc 3: Xác định áp lực công trình xuống nỊn - Giả thiết móng đơn cột móng cứng, bỏ qua ảnh hưởng móng bên (vì bước cột ≥ 2b dự kiến) - Áp lực tiêu chuẩn tiếp xúc đáy móng: p tc ≈ tc 51 N0 + 2.0, = 25,69 T/m2 + γ tb hm = 1,5.1, F No Mo P P max (lÊy γtb = 2.0 T/m3) -6- tc 3,8.6 ptcmax = p tc + M0 = 25,69 + ≈ 32,92 T/m2 1,5.1, 42 W tc 3,8.6 ptcmin = p tc - M0 = 25,69 ≈ 18,45 T/m2 1,5.1, W - áp lực gây lún pgl: tc pgl p − γ' hm = 25,69 – 1,8 0,7 ≈ 24,33 T/m2 ( dung trọng tự nhiên lớp đất đáy móng) - p lc tớnh toỏn di ỏy móng: tt 51 N0 p ≈ + γ tb h m = 1,5.1, + 2.0, = 29,33 T/m2 F 3,8.6 M tt tt pttmax = p + = 29,33 + ≈ 39,19 T/m2 1,5.1, 42 W 3,8.6 M tt tt pttmin = p - = 29,33 ≈ 19,47 T/m2 1,5.1, 42 W Bíc 4: KiĨm tra làm việc đồng thời công trình, móng tt 4.1 Kiểm tra sức chịu tải - Giả thiết đồng nhất, mặt đất nằm ngang Điều kiện kiểm tra: tt p ≤ [ p] = Pgh FS = (2 − 3) pttmax ≤1,2 [ p ] ( điều kiện vế phải xấp xỉ nhau) tt - Trong p tính bước sức chịu tải tính gần theo cơng thức Terzaghi: Pgh = 0,5.nγ N γ γ b + nq N q q + nc N c C N γ , N q , N c : HƯ sè phơ thc gãc ma s¸t ϕ Víi ϕ =340 → N = 40,9 ; Nq = 29,4 ; Nc = 42,2 1,5 b = - 0,2 = 0,81; nq =1; 1, l 1,5 b nc = 1+ 0,2 =1 + 0,2 = 1,19 1, l Các hệ số hiệu chỉnh: nγ = – 0,2 Thay vào ta có: Pgh =0,5.0,81.40,9.1,93.1,5 + 1.29,4.(2.0,4) + 1,19.42,2.2,8 = 84,66 T/m2 [ p] = Pgh FS = (2 − 3) VËy p tt = 54, 42 = 33,86T / m ( chó ý lấy giá trị hệ số an toàn theo loại ®Êt) 2,5 ⇔ 29,33 T/m2 < 33,86 T/m2 ≤ 33,86 pttmax ≤ 1,2 [ P ] ⇔ 39,19 T/m2 < ≈ 33,86.1,2 = 40,64 T/m2 → Nền đủ sức chịu ti -7- Tại đáy lớp đất - Xỏc định kích thước khối móng quy ước: bqu = b +2.hđ.tgϕ = 1,4 + 2.1.tg300 ≈ 2,55 m lqu = l +2.hđ.tgϕ = 1,5 + 2.1.tg300 ≈ 2,65 m - Xác định ứng suất đáy đệm cát kiểm tra áp lực lên lớp đất : σ bt hm + hd + σ z = hm + hd ≤ R®2 z= + σ bt= h + hd = γ’.hm + γđhđ = 1,93.0,7 + 1,93 1= 3,28 T/m2 z + σ z = hm + hd = k0 ( p - hm) Mặt khác: l/b = 1,5/1,4 = 1,07 ; z/b = h® / b = /1,4 = 0,714 Tra bảng, nội suy ta đợc k0 = 0,567 → σ z = hm + hd = 0,567 (29,33 - 1,8.0,7) = 15,9 T/m2 - X¸c định cờng độ đất lớp đất đáy ®Ưm c¸t ( líp 2): Sức chịu tải lớp đất đáy đệm cát xác định theo công thức Terzaghi cho móng quy ước: lq x bq x h mq = 2,65 x 2,55 x 1,7 m ( hmq = hm + h®): Pgh = 0,5.nγ N γ γ b + nq N q q + nc N c C N γ , N q , N c : HƯ sè phơ thc gãc ma s¸t ϕ Trong đó: Víi ϕ = 12,670 → N =1,76 ; Nq = 3,16 ; Nc = 9,63 q – phụ tải mức đáy móng q = γ1 h1 + γđệm hđệm = 1,88 0,7 + 1,8 1= 3,28 T/m2 nγ = – 0,2 bqu l qu = - 0,2 2, 65 = 0,81 ; nq =1; nc = + 0,2 2,55 bqu l qu =1 + 0,2 2, 65 = 1,19 2,55 -8- → R®2 = 0,5.1, 76.0,81.1,88.2,55 + (3, 28 − 0, 7).2,55 + 1,19.9, 63.2,8 + 3, 28 = 21,04 T/m2 bt ThÊy: σ z= hq + σ z = hq = 3,28 + 15,9 ≈ 19,18 < R®2 = 21,04 (T/m2) → Như đất lớp đủ chịu lực kích thước chọn hợp lý 4.2 Kiểm tra biến dạng đất - Dựng phng pháp cộng lún lớp để tính độ lún tuyệt đối móng n e1i − e2i hi i =1 + e1i n + Với lớp đất có kết thí nghiệm eodometer: S = ∑ S i = ∑ i =1 β i hi gl σ i i =1 E si n + Với loại đất khơng có kết thí nghiệm nén ép eodometer: S =∑ - Chia nhỏ lớp đất đáy móng phạm vi chiều dày nén lún thành lớp phân tố có chiều dày h i ≤ b/4 Ở chọn hi = 0,3 m Áp lực gây lún trung bình đáy móng: pgl = 24,33 T/m2 - Lớp 1: khơng có kết thí nghiệm nén ép ta có: li m zi M 0.3 σbt T/m2 1.35 σ bt T/m2 σgl T/m2 k0 - σ gl T/m2 E0 T/m2 - - - 24.355 si cm 0.3 0.3 1.929 1.639 0.913 22.225 23.280 1700 0.329 0.3 0.6 2.508 2.218 0.756 18.397 20.311 1700 0.287 0.3 0.9 3.087 2.797 0.611 14.873 16.635 1700 0.235 0.3 1.2 3.666 3.376 0.480 11.673 13.273 1700 0.187 0.3 1.5 4.245 3.95 0.365 8.882 10.277 1700 0.145 0.2 1.7 4.824 14.534 0.284 7.897 1700 0.111 6.911 Độ lún lớp đất 1: S1 = 1,29 cm - Lớp 2: khơng có kết thí nghiệm nén ép ta có: li m zi M σbt T/m2 σ bt T/m2 0.3 1.7 4.824 - 0.3 2.0 5.379 0.3 2.3 0.3 2.6 σgl T/m2 k0 σ gl T/m2 - E0 T/m2 - si cm - 6.911 - 3.6 0.203 4.94 5.926 1700 0.084 5.934 5.656 0.167 4.076 4.508 1700 0.064 6.489 6.211 0.132 3.212 3.644 1700 0.051 -9- 0.3 2.9 7.044 6.766 0.112 2.717 1.731 1700 0.042 0.3 3.2 7.599 7.32 0.099 2.406 2.964 1700 0.036 0.3 3.5 8.154 7.876 0.086 2.095 2.561 1700 0.032 0.3 3.8 8.709 8.43 0.073 1.785 2.251 1700 0.027 0.3 4.1 9.264 8.98 0.061 1.474 1.940 1700 0.027 0.3 4.4 9.819 9.54 0.055 1.343 1.629 1700 0.023 0.3 4.7 10.374 10.09 0.042 1.231 1.409 1700 0.02 Độ lún lớp đất 2: S2 = 0,38 cm Kết luận: Tổng độ lún đất s = 1,29 + 0,38 = 1,67 cm móng M thoả mãn điều kiện độ lún tuyệt đối Bíc 5: Tính độ bền thân móng 5.1 Tính toán kiểm tra chiỊu cao lµm viƯc cđa mãng Điều kiện chống đâm thủng không kể ảnh hưởng thép ngang khơng có cốt xiên, đai: Pđt ≤ 0,75.Rk h0 btb - Kích thước cột: 0,3 x 0,5 (m) - Chọn chiều dày lớp bảo vệ a = 3cm ta có: h0 ≈ h - a = 0,4– 0,03 = 0,37 m Ta cã: bc + 2.h0 = 0,3 + 2.0,37=1,04 m < b = 1.5 m vËy btb = bc + h0 = 0,677 m - TÝnh P®t ( hợp lực phản lực đất phạm vi g¹ch chÐo): - 10 - Pđt = p dt ldt.b = max p0 + p t l dt b Với: • lđt = 1,5 − 0,5 l − ac − 0,37 = 0,13 m − h0 = 2 • pot = p0min + (p0max - p0min) l − l dt l = 19,47 + (39,19 – 19,47) 1,5 − 0,13 1,5 = 37,48 T/m2 39,19 + 37, 48 0,13.1, = 8,97 T → Pđt = - Ta có: 0,75.Rk.h0 btb = 0,75.88.0,37.0,77 = 15,8 T > Pđt = 8,97 T → Đảm bảo điều kiện chống đâm thủng 5.2 TÝnh to¸n cèt thÐp Tính tốn cường độ tiết diện thẳng góc vị trí cú Mụmen ln - Tính cốt thép theo phơng cạnh dµi l: ơmen mép cột Mng = Mmax + p ng + p tt max l ng M ng ≈ b 2 l p0ng = pttmin + (pttmax - pttmin) (l − l ng ) = 19,47+(39,19-19,47) l 1,5 − 0,5 1,5 = 32,61 T/m2 32, 61 + 39,19 0,52 1, = 6,28 T.m → M ng = 2 l + Cèt thÐp yêu cầu: Fa = l M ng 0,9.Ra h0 = 6, 28 = 6,7 cm2 0,9.28000.0,37 Chän φ10 a 180 (Fa = 7.07 cm2) - 11 - PhÇn II - móng cọc đài thấp I Số liệu công trình: (nhà công nghiệp): - Cột ( toàn khối lắp ghÐp ) TiÕt diÖn cét : lC x bC = 600x400 ( mm x mm ) Cao trình cầu trục: 6,3 m; cao trình đỉnh cột: 8,5m - S liu tải trọng tính tốn: + Tải trọng đứng đỉnh cột (Tải trọng thường xuyên) Pa= 300 kN + Tải trọng ngang đỉnh cột gió Pg = 30,6 kN + Lực hãm cầu trục ngang Tc1 = 3,6 kN + Lực hãm cầu trục dọc Tc2 = kN + Tải trọng cẩu trục (Tải trọng sử dụng) Pc = 350 kN Nền đất: Cao trình mặt đất tự nhiên : +0.00m Bề dày lớp đất phủ móng khoảng 0.3 ữ 1m Lớp đất số hiệu chiều dày(m) - 19 - II.Yêu cầu : - Xác định tổ hợp tải trọng tác dụng lên móng: N0, M0, Q0 - Phân loại đất, trạng thái đất - Đề xuất hai phơng án móng cọc đài thấp thiết kế phơng án - Bản vẽ có kích thớc 297x840 ( đóng vào thuyết minh ), thể hiện: Cao trình móng cọc đà thiết kế lát cắt địa chất ( tỷ lệ từ 1:150 đến 1:100); c¸c chi tiÕt cäc (tû lƯ 1:20 – 1:10); chi tiết đài cọc ( tỷ lệ 1:50 1:30); Bảng thống kê thép đài, thép cọc; ghi cần thiết Giáo viên hớng dẫn Phạm Thị Loan i Tài liệu thiết kế I.1 Tài liệu công trình - Đặc điểm kết cấu: Nhà công nghiệp tầng, nhịp có cầu trục Kết cấu nhà khung ngang BTCT tầng có cầu trục, thi cơng tồn khối Gần coi sơ đồ tính cột cột conxon: Tiết diện cột lcxbc = 0,6 x 0,4 (m), cao trình đỉnh cột 8,5 m, cao trình cầu trục 6,3m - Tải trọng tính tốn chân cột: N0 = Pa+Pc+ 1,1.G ≈ 300 + 350 + 1,1 0,4.0,6.8,5.25 = 706 kN = 70,6 T M0y = (8,5 Pg + Tc1.6,3 + Pc.lc ).0,9 = (8,5.30,6 +3,6.6,3 +350.0,6).0,9 = 443,5 kN.m ≈ 44,35 T.m M0x = Tc2.6,3 = 3.6,3 = 18,9 kN.m = 1,89 T.m Q0x = Pg + Tc1 = 30,6 + 3,6 = 34,2 kN = 3,42 T Q0y = Tc2 = 0,3 T - Tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn: Khơng có tổ hợp tải tiêu chuẩn nên số liệu tải trọng chân cột lấy sau: Ntc0 = Ntt0 /n; Mtc0 = Mtt0 /n; Qtc0 = Qtt0 /n (n hệ số vượt tải gần lấy chung n = 1,1 – 1,2 chọn n = 1,15) Tải trọng chân cột: N0tc = Pa+Pc+ G = (300 + 350)/1,15 + 0,4.0,6.8,5.25 ≈ 616,6 kN = 61,66 T M0ytc ≈ 38,6 T.m M0xtc = 1,64 T.m Q0xtc = 2,97 T Q0ytc = Tc2 = 0,26 T - 20 - - Độ lệch tâm ey = y 40,47 M0 = = 0,63 64,66 N Nhận xét: độ lệch tâm lớn, mơmen theo phương dọc nhỏ I.2 Tµi liƯu ®Þa chÊt: - Phương pháp khảo sát: Khoan, kết hợp xuyên tĩnh (CPT) xuyên tiêu chuẩn(SPT) - Khu vực xây dựng, đất gồm lớp có chiều dày không đổi Lớp : số hiệu 101 dày a = 3,2 m Lớp : số hiệu 301 dày b = 6,3 m Lớp : số hiệu 201 dày c = 6,8 m Lớp : số hiệu 401 dày Lớp 1: Số hiệu 101, dày 3,2 m có tiêu lý sau: W % Wnh % Wd % 27,9 30,4 24,5 γ T/m3 1,86 ∆ 2,6 ϕ ®é c kg/cm 100 0,09 KÕt qu¶ TN nÐn Ðp e øng víi P(KPa) 50 100 150 200 0,82 0,77 0,76 0,74 qc (MPa ) N 1,2 Từ có: - Hệ số rỗng tự nhiên : e0 = = ∆.γ n (1 + W ) -1 γ 2,68.1.(1 + 0,299) - = 0,872 1,86 - Kết nén eodometer: hệ số nén lún khoảng áp lực 100 – 200 kPa: 0,779 − 0,741 a12 = = 3,8 10-4 (1/kPa) 200 − 100 BiĨu ®å thÝ nghiÖm nÐn Ðp e-p - Chỉ số dẻo: A = Wnh - Wd = 30,4 – 24,5 = 5,9 → Lớp lớp đất cát pha - Độ sệt: B = 27.9 − 24.5 W − Wd = = 0,576 → trạng thái dẻo mềm gần dẻo cứng 5.9 A - Mô đun biến dạng: qc = MPa = 200 T/m2 → E0 = α.qc = 4.200 = 800 T/m2 (cát pha dẻo mềm chọn α = 4) Líp 2: Số hiệu 301, dày h2 = 6.3 m; Chỉ tiêu lý đất: - 21 - W % Wnh % Wd % γ T/m3 ∆ ϕ ®é c kg/cm2 qc (MPa) N 36,5 32,8 18,1 1,73 2,69 405 0,1 0,21 - Chỉ số dẻo: A= Wnh - Wd = 32,8 – 18,1 = 14,7% → Lớp lớp đất sét pha - Độ sệt đất là: B = - Hệ số rỗng: e2 = W − Wd 36.5 − 18.1 = = 1,25 → trạng thái nhão 14.7 A ∆γ n (1 + 0.01W ) 2,69.1.(1 + 0,26) − = 1,77-1 = 0,96 -1= γ 1,73 - Môdun biến dạng E = α.qc lớp sét nhão chọn α = → E = 21 = 105 T/m2 Lớp 3: Số hiệu 201, h3 = 6,8 m; Các tiêu c lý ca t: Trong đất cỡ hạt d(mm) chiÕm (%) 0.25 1÷ 0.5÷ 0.1 ÷ ÷ 0.5 0.25 10.5 30.5 0.05 0,002 ÷0.1 0,01 ÷ 0, 05 ÷ 0,01 < 0.002 12 10 30 W % ∆ qc MPa N 16,8 2,64 7,5 28 d ≥ 0.5mm chiếm 15.5% Cỡ hạt d > 0.25mm chiếm 46 % d > 0.1mm chiếm 76 % Ta thấy hàm lượng cỡ hạt lớn 0,15mm 75% → lớp lớp cát hạt nhỏ, lẫn nhiều hạt thô - Sức kháng xuyên qc = 7,5 Mpa = 750 T/m → lớp loại cát hạt vừa trạng thái chặt vừa → ϕ = 33 , e0 = 0,65 γ = - Dung trọng tự nhiên ∆γ n (1 + 0,01W ) 2,64.1.(1 + 0,168) = =1,86 T/m3 e0 + 1,65 - Mô đun biến dạng: qc = 7,5 Mpa =750 T/m2 → E0 = α.qc chän α = → E0 = 2.750 = 1500 T/m2 Líp 4: Số hiệu 401, dày Chỉ tiêu lý đất: Trong đất cỡ hạt d(mm) chiếm (%) > 0,5 0,25 < > 10 ÷ 10 ÷5 ÷2 ÷1 ÷ 0,5 0,25 10 W % ∆ qc N MPa - 22 - Cỡ hạt 28 35 17.5 6.5 17 2,63 12 40 d >10 mm chiếm 2% d >2 mm chiếm 38% Thấy hàm lượng cỡ hạt lớn 2mm 25% lớp lớp cát sỏi Sức kháng xuyên qc = 12 MPa = 1200 T/m2→ cát thuộc trạng thái chặt vừa Mô đun biến dạng E1= αqc lớp cát sỏi chặt vừa → chọn α = → E1 = 2.12 = 24 MPa = 2400 T/m2 Ta có kết trụ địa chất sau: C¸t pha, dỴo mềm, γ=1,86 T/m3 , ∆=2.68, ϕ = 100, c =1,5 T/m2, B = 0.576, qc = 200 T/m2, N=8, E0 = 800 T/m2 SÐt pha, nh·o, E0=105 T/m2, γ=1,73 T/m3 , ∆=2.68 ϕ = 405, c =1 T/m2, qc = 42 T/m2, N =1 Cát hạt nhỏ, chặt vừa γ =1.86T/m2, ∆ =2.64, ϕ = 330 , E0 =1500 T/m2 qc = 750 T/m2,, N= 28 Sái, chỈt γ =1,96 T/m2, ∆ = 2.63, ϕ =360 , E0= 2400 T/m2 qc = 1200 T/m2,, N = 40 NhËn xÐt : Lớp đất thứ thứ hai thuộc loại mềm yếu, lớp tốt dày, lớp rt tt nhng di sõu I.3 Tiêu chuẩn xây dùng Độ lún cho phép Sgh = cm Chênh lún tương đối cho phép ∆S gh = 0,3 % L II đề xuất phơng án: - Cụng trỡnh có tải lớn, đặc biệt lệch tâm lớn - 23 - - Khu vực xây dựng biệt lập, phẳng - Đất gồm lớp: + Lớp 1: cát pha dẻo gần nhão yếu + Lớp 2: sét nhão lớp yếu, dày 6,3 m + Lớp 3: lớp cát chặt vừa tính chất xây dựng tốt có chiều dày 6,5 m + Lớp 4: lớp sỏi chặt, tốt sâu Nước ngầm không xuất phạm vi khảo sát - Chọn giải pháp móng cọc đài thấp + Phương án 1: dùng cọc BTCT 25 x 25 cm, đài đặt vào lớp 1, mũi cọc hạ sâu xuống lớp khoảng – 4m Thi công phương pháp ép + Phương án 2: dùng cọc BTCT 30 x 30 cm, đài đặt vào lớp 1, mũi cọc hạ sâu xuống lớp khoảng – 4m Thi công phương pháp đóng + Phương án 3: dùng cọc BTCT 30x30, đài đặt vào lớp Cọc hạ phương pháp khoan dẫn đóng vào lớp Phương án độ ổn định cao khó thi cơng giá thành cao Ở chọn phương án iii ThiÕt kÕ móng theo phơng án Phơng pháp thi công vµ vËt liƯu mãng cäc Đài cọc: + Bê tơng : 250 # có Rn = 1100 T/m2, Rk = 88 T/m2 + Cốt thép: thép chịu lực đài thép loại AII có Ra = 28000 T/m + Lớp lót đài: bê tơng nghèo 100# dày 10 cm + Đài liên kết ngàm với cột cọc (xem vẽ ) Thép cọc neo đài ≥ 20d ( chọn 40 cm ) đầu cọc đài 10 cm Cọc đúc sẵn: + Bê tông : 300 # Rn = 1300 T/m2 + Cốt thép: thép chịu lực - AII , đai - AI + Các chi tiết cấu tạo xem vẽ Bớc 1: Chọn đài cọc 1.1 Chiều sâu đáy ®µi hm Tính hmin - chiều sâu chơn móng u cầu nhỏ nhất: hmin = 0,7.tg(450 - Q ϕ ) γ '.b Q : Tổng lực ngang: Qx = 2,97 T γ’ : dung trọng tự nhiên lớp đất đặt đài γ = 1,86 (T/m3) - 24 - b : bề rộng đài chọn sơ b =1,8 m ϕ : góc ma sát ϕ = 150 hmin = 0,586 m ; chọn hm = 1,2 m > hmin = 0,586 m → Với độ sâu đáy đài đủ lớn, lực ngang Q nhỏ, tính tốn gần coi bỏ qua tải trọng ngang 1.2 Cäc - Tiết diện cọc 25 x 25 (cm) Thép dọc chịu lực 4φ 16 AII - Chiều dài cọc: chọn chiều sâu cọc hạ vào lớp khoảng 3,2m → chiều dài cọc lc = (3,2 + 6,3 + 3,2) - 1,2 + 0,5 = 12 m Cọc chia thành đoạn dài m Nối hàn mã Bíc 2: Søc chÞu t¶i cđa cäc: 2.1 Sức chịu tải cọc theo vật liệu PVL = m ϕ (Rb Fb + Ra Fa) Trong đó: m : hệ số điều kiện làm việc phụ thuộc loại cọc số lượng cọc móng, ϕ hệ số uốn dọc Chọn m =1, ϕ =1 Fa : Diện tích cốt thép, Fa = 8.04 cm2 Fb: Diện tích phần bê tơng Fb = Fc - Fa = 0,25.0,25 – 8,04.10-4 = 617 10-4 m2 → PVL = 1.1.(1300.617.10-4+ 2,8.104 8,04.10-4 ) = 102,7 T 2.2 Sức chịu tải cọc theo đất - Xác đinh theo kết thí nghiệm phịng (phương pháp thống kê): Sức chịu tải cọc theo đất xác định theo công thức: Pgh Pgh = Qs + Qc sức chịu tải tính tốn Pđ = Fs Qs : ma sát cọc đất xung quanh cọc Qs = α1 n ∑u τ h i =1 i i i (li ko phải hi) Qc : Lực kháng mũi cọc Qc = α2 R F Trong đó: α1,α2 - Hệ số điều kiện làm việc đất với cọc vuông, hạ phương pháp ép nên α1 = α2 = F = 0,25.0,25 = 0,0625 m2 ui : Chu vi cọc ui = m R : Sức kháng giới hạn đất mũi cọc Với H m = 13,2 m, mũi cọc đặt lớp cát hạt nhỏ lẫn nhiều hạt to, chặt vừa tra bảng R ≈ 3200 kPa = 320 T/m2 - 25 - τi : lực ma sát trung bình lớp đất thứ i quanh mặt cọc Chia đất thành lớp đất đồng nhất, chiều dày lớp ≤ 2m hình vẽ Ta lập bảng tra τi (theo giá trị độ sâu trung bình li lớp loại đất, trạng thái đất) Lớp đất Loại đất 101 Cát pha,dẻo B = 0.576 301 201 li τi m m T/m2 2,2 1,4 Sét pha, nhão B = 1,25 Cát hạt nhỏ lẫn nhiều hạt to, trạng thái chặt vừa hi Đất yếu bỏ qua 10.3 1,6 5,5 11.9 1,6 6,0 Pgh = [1(1,4 + 5,5 1,6 + 6,0 1,6 ) + 320.0,25.0,25 ] = 41,2 T → Pđ = Pgh Fs = 41,2 ≈ 29,5 T 1,4 - Theo kết thí nghiệm xun tĩnh CPT: P® = Pgh Fs = Qs Qc Q + Qs + hay P ® = c ÷3 ÷ ,5 ÷ Trong đó: + Qc = k.qcm.F : sức cản phá hoại đất mũi cọc - 26 - k - hệ số phụ thuộc loại đất loại cọc, tra bảng 5.11 có k = 0,5 → Qc = 0,5.750.0,0625= 23,44 T + Qs = U.Σ q ci h : sức kháng ma sát đất thành cọc αi i αi - hệ số phụ thuộc loại đất loại cọc, biện pháp thi công, tra bảng 5.11 α1 = 40, h1 = m ; qc1 = 200 T/m2 α3 =100, h3 = 2,2 m ; qc3 = 7,5 Mpa = 750 T/m2 (bỏ qua lớp 2) → Qs =1.( Vậy Pđ = 200 750 + 3,2 ) ≈ 34 T 40 100 34 23.44 + ≈ 28,72 T 2 - Theo kết thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT:( theo công thức Meyerhof) P= Q c + Qs 2÷3 + Qc = K1.Ntb Fc sức kháng phá hoại đất mũi cọc (N tb - số SPT lớp đất mũi cọc) → Qc = 400 28 0,0625 = 700 T n + Qs = K ∑ U N i l i (= K U L.N tb ) : sức kháng ma sát đất thành cọc i =1 (Với cọc ép: m = 400, K2 = 2) Ni số SPT lớp đất thứ i ma cọc qua (bỏ qua lớp 2) → Qs = 1.(8.3,2 + 28.3,2) = 230,4 T [P] = 700 + 230,4 ≈ 310 KN ≈ 31 T → Søc chịu tải cọc lấy theo kết xuyên tĩnh [P] = 28,7 T Bíc 3: Chän sè lỵng cäc vµ bè trÝ Chọn cọc bố trí hình vẽ (đảm bảo khoảng cách cọc 3d - 6d) - 27 - - Từ việc bố trí cọc → kích thước đài: Bđ x Lđ = 1,8 x 2,7 m - Chọn hđ = 0,8m → h0đ 0,8 - 0,1 = 0,7 m(cơ sở để chọn bề dày đài cọc ?) Bớc 4: Tính toán kiểm tra làm việc đồng thời công trình, móng cọc 4.1 Kiểm tra tải trọng tác dơng lªn cäc - Theo giả thiết gần coi cọc chịu tải dọc trục cọc chịu nén kéo + Trọng lượng đài đất đài: Gđ ≈ Fđ hm γtb = 1,8 2,2 1,2.2 = 9,5 T + Tải trọng tác dụng lên cọc tính theo cơng thức N Pi = ± n My x i Mx y i ± n ∑ y i2 i =1 n ∑ x i2 i =1 + Tải trọng tính với tổ hợp tải tiêu chuẩn đáy đài là: Ntc = 61,66 + 9,5 = 70,16 T Mtcx = M0xtc = 1,64 Tm Mytc = M0ytc = 38,2 Tm Qxtc = 2.97 T Qytc = 0.28 T Với xmax = 1,1 m, → Pmax,min = ymax = 0,65 m 1,64.0,65 38,6.1,1 70,16 ± ± 4.0,65 4.1,12 + Tải trọng truyền lên cọc không kể trọng lượng thân cọc lớp đất phủ từ đáy đài trở lên tính với tải trọng tính tốn: P 0i = N0 n tt tt M0 y x i tt M0 x y i ± n ∑ yi2 ± i =1 n ∑ xi2 i =1 Bảng số liệu tải trọng đầu cọc Cọc xi (m) -1.1 1.1 -1.1 1.1 yi (m) 0.65 0.65 -0.65 -0.65 Pi (T) 6.09 23.64 14.23 4.83 22.37 P0i (T) 5.36 25.51 14.12 2.73 22.88 - 28 - Pmax = 23,64 T; Pmin = 4,83 T → Tất cọc chịu nén Pmin+ qc > → cọc chịu nén → Kiểm tra: P = Pmax + qc ≤ [P] trọng lượng tính tốn cọc qc = 2,5.a2 lc.n (n = 1,1 - hệ số vượt tải) → qc = 2,5.0,0625.12.1,1 ≈ T → Pnén = Pmax+ qc = 23,64 + ≈ 25,64 T < [P] = 28,7 T → Vậy tất cọc đủ khả chịu tải bố trí hợp lý 4.2 KiĨm tra cêng ®é ®Êt nỊn t¹i mịi cäc Giả thiết coi móng cọc móng khối quy ước hình vẽ: No Mo - Điều kiện kiểm tra: pqư ≤ Rđ pmaxqư ≤ 1,2.Rđ - Xác định khối móng quy ước: + Chiều cao khối móng quy ước tính từ mặt đất lên mũi cọc HM = 12,7 m + Góc mở : lớp đất lớp đất lớp đất yếu tính bỏ qua ảnh hưởng lớp đất này: ϕ /4 ϕtb = ∑ ϕi hi ∑ hi Nq theo Terzaghi ta thấy h3 = 3,2 Mq LM m < HM/3 lấy α = ϕ3 =330 + Chiều dài đáy khối móng quy ước: Lm= (2,7 – 0,1) + 3,2 tg 330 = 6,66 m + Bề rộng khối móng quy ước: Bm= (1,8 - 0,1) + 3,2 tg330 = 5,76 m - Xác định tải trọng tính tốn đáy khối móng quy ước (mũi cọc): + Trọng lượng đất đài từ đáy đài trở lên: N1 = Fm γtb hm = 6,66 5,76 2.1,2 = 92 T + Trọng lượng khối đất từ mũi cọc tới đáy đài: N2 = ∑(LM BM - Fc) li.γi N2 = (6,66 5,76 - 0,0625.5) [2.1,86 + 6,3.1,73 +3,2.1,86] ≈ 782,7 T + Trọng lượng cọc: Qc = 0,0625 11,5 2,5 = 8,9 T → Tải trọng mức đáy móng: N = N0 + N1 +N2 + Qc = 61,66 + 92 + 782,7 + 8,9 = 945,26 T - 29 - Mx = M0x = 1,64 Tm My = M0y = 38,6 Tm - Áp lực tính tốn đáy khối móng quy ước: pmax,min = Wx = N Fqu ± My Mx ± Wy Wx L M B M 6,66.5,76 B L2 5,76.6,66 = =36,8 m3; Wy = M M = = 42,6 m3 6 6 Fqư = 6,66 5,76 = 38,36 m2 → pmax,min = 1,64 945,26 38,6 ± ± 38,36 42,6 36,8 pmax = 25,6 T/m2; p = 24,64 T/m2; pmin = 23, T/m2 - Cường độ tính tốn đất đáy khối quy ước (Theo công thức Terzaghi): Pgh = 0,5.nγ N γ γ b + nq N q q + nc N c C N γ , N q , N c : HƯ sè phơ thc gãc ma s¸t ϕ Lớp có ϕ =330 tra bảng ta có: Nγ =33,27 ; Nq = 32,23 ; Nc = 48,09 (bỏ qua hệ số hiệu chỉnh) Rđ ≈ 330,38 T/m2 Ta có: pmaxqư = 24,64 T/m2 < 1.2 Rđ = 377,46 T/m2 p qu = 24,64 T/m2 < Rđ = 314,5 T/m2 → Như đất mũi cọc đủ khả chịu lực Chú ý: Nếu mũi cọc có lớp đất yếu phải kiểm tra khả chịu lực lớp đất 4.3 KiĨm tra lón cho mãng cäc: - Ứng suất thân đáy khối móng quy ước: σbt = 1,86 3,2 + 6,3.1,73 + 3,2 1,86 = 22,8 T/m2; - Ứng suất gây lún đáy khối móng quy ước: σ gl = σtc - σ z= bt = 24,64 - 22,7 ≈ 1,94 T/m2; - Độ lún móng cọc tính gần sau: S= − µ0 b.ϖ.p gl với Lm/Bm = 6,66/5,76 = 1,15 → ω ≈ 1,08 E0 →S= − 0,25 1500 5,76.1,08.1,94 ≈ 0,76 cm (t¹i không tính lún phơng pháp cộng lún ?) - 30 - Bớc 5: Tính toán kiểm tra độ bền thân móng cọc 5.1 Tính toán độ bền thân cọc - Khi chuyn cc: ti trng phân bố q = γ F.n Trong đó: n hệ số động, n = 1,5 → q = 2,5.0,25.0,25.1,5 = 0,234 T/m Chọn a cho M+1 ≈ M-1 → a = 0,207.lc ≈ 1,3 m M-1 a a M+1 Biểu đồ mômen cọc vận chuyển M1 = qa = 0,234 1,32 /2 ≈ 0,2 T/m2; - Trường hợp treo cọc lên giá búa: để M2 + ≈ M2 - → b ≈ 0,294 lc = 1,764 m + Trị số mômen dương lớn nhất: M-2 = qb = 0,362 Tm M -2 b M+2 Biểu đồ mômen cọc cẩu lắp Ta thy M1 < M2 nên ta dùng M2 để tính tốn + Lấy lớp bảo vệ cọc a’= 3cm → Chiều cao làm việc cốt thép h0 = 30 -3 = 27 cm → Fa = M2 0,362 = = 0,000053 m2 = 0,53 cm2; 0,9.0,27.28000 0,9.h0 R a Cốt thép dọc chịu mô men uốn cọc 2φ 16 (Fa = cm2) → cọc đủ khả chịu tải vận chuyển, cẩu lắp - Tính tốn cốt thép làm móc cẩu: + Lực kéo móc cẩu trường hợp cẩu lắp cọc: Fk = q.l Fk - 31 - a = 1,3 m a =1,3 m → lực kéo nhánh, gần đúng: F’k = Fk/2 = q.l/2 = 0,234 /2 = 0,702 T Diện tích cốt thép móc cẩu: Fa = F’k/Ra = 0,702 = 0,334 cm2 21000 Chọn thép móc cẩu φ12 có Fa = 1,13 cm2 - Chọn búa thích hợp: Theo kinh nghiệm với lc ≤ 12 m → Qbúa = 2,5 T (bỏ) 5.2 TÝnh toán kiểm tra đài cọc i cc lm vic nh conxon cứng, phía chịu lực tác dụng cột N , M0 phía phản lực đầu cọc P0i → cần phải tính tốn hai khả nng 5.2.1 Kiểm tra cờng độ tiết diện nghiêng - điều kiện đâm thủng: Gi thit b qua nh hưởng cốt thép ngang - Kiểm tra cột đâm thủng đài theo dạng hình tháp: 1,2 Pđt ≤ Pcđt Trong đó: Pđt - Lực đâm thủng tổng phản lực cọc nằm phạm vi đáy tháp đâm thủng: Pđt = P01 + P02 + P04 + P05 = 5,36 + 25,51 + 2,73 + 22,8 = 56,48 T Pcđt - lực chống đâm thủng Pcđt = [α1(bc+C2) + α2(hc +C1)] h0 Rk ( Tính theo giáo trình BTCT II ) Rk (Tính theo giáo trình BTCT II ) - 32 - α1, α2 hệ số xác định sau: 2  h0   0,7  α1 = 1,5 +   =1,5 +   = 2,16 C   0,675   1 h α2 = 1,5 +  C      2  0,7   = 3,56  0,325  =1,5 +  bc x hc - kích thước tiết diện cột bc x hc = 0,4x 0,6 m h0 - chiều cao làm việc đài h0 = 0,7m C1, C2 - khoảng cách mặt từ mép cột đến mép đáy tháp đâm thủng C1 =0,675; C2 = 0,325 → Pcđt = [2,16 ( 0,4 + 0,325) + 3,56 ( 0,6 + 0,675)] 0,7 88 = 376,4 T Vậy Pđt = 56,48 < Pcđt = 376,4 T → chiều cao đài thoả mãn điều kiện chống đâm thủng - Kiểm tra khả hàng cọc chọc thủng đài theo tiết diện nghiêng: Q≤ β b.h0.Rk Q= P02 + P05 = 25,51 + 22,8 = 48,31 T 2 h   0,7  β = 0,7 +  o  = 0,7 +   = 1,008 C   0,675   1 → Pđt = 48,31 T < 1,008 h0 Rk =1,008.1,8 0,7 88 = 111,76 T → thoả mãn điều kiện chọc thủng Ghi chú: Trường hợp ví dụ lêch tâm theo phương x nhỏ → không cần kiểm tra khả chọc thủng cọc góc Kết luận: Chiều cao đài thoả mãn điều kiện chống đâm thủng chọc thủng theo tit din nghiờng 5.2.2 Tính toán cờng độ tiết diện thẳng đứng - Tính cốt thép đài i tuyệt đối cứng, coi đài làm việc conson ngàm mép cột I - Mômen mép cột theo mặt cắt I-I : MI = r1.(P02+P05) Trong đó: r1: Khoảng cách từ trục cọc đến mặt cắt I-I, r1 = 0,8 m → MI = 0,8 48,31 = 38,65 Tm II II Cốt thép yêu cầu (chỉ đặt cốt đơn): FaI = MI 38,65 = 0,9.0,7.28000 0,9.h0 R a I - 33 - ... đáy khối móng quy ước: Lm= (2 ,7 – 0, 1) + 3,2 tg 330 = 6,66 m + Bề rộng khối móng quy ước: Bm= (1 ,8 - 0, 1) + 3,2 tg330 = 5,76 m - Xác định tải trọng tính tốn đáy khối móng quy ước (mũi cọc) : + Trọng... l i (= K U L.N tb ) : sức kháng ma sát đất thành cọc i =1 (Với cọc ép: m = 400, K2 = 2) Ni số SPT lớp đất thứ i ma cọc qua (bỏ qua lớp 2) → Qs = 1 .(8 .3,2 + 28.3, 2) = 230,4 T [P] = 700 + 230,4... 0,7 m(cơ sở để chọn bề dày đài cọc ?) Bớc 4: Tính toán kiểm tra làm việc đồng thời công trình, móng cọc 4.1 Kiểm tra tải trọng tác dụng lªn cäc - Theo giả thiết gần coi cọc chịu tải dọc trục cọc