chng 8: tính toán móng I. Số liệu địa chất STT lớp đất Bề dày lớp đất (m) Độ sâu đáy lớp (m) Các đặc tr-ng cơ bản Mô tả lớp đất 1 6 6 N=13.8, Set,sét pha dẻo cứng 2 10 16 N=18 Sét nửa cứng 3 18 34 N=6.8, Sét,sét pha dẻo chảy đến dẻo mềm 4 15 49 N=24.6, Cát mịn chặt vừa 5 >50 N=100, Cát,cát cuội sỏi trạng thái rất chặt II. Giải pháp nền và móng. 1) Đặc điểm thiết kế Công trình đ-ơc đặt trên nền đất yếu xen giữa các công trình đã có sẵn xung quanh. Yêu cầu về thiết kế móng là phải chịu đ-ợc tải trọng lớn và chịu kháng chấn. Độ lún cho phép phải bé và hạn chế lún lệch của công trình. Hiện nay, có các giảipháp móng thông dụng là móng nông (móng đơn, móng băng, móng bè), móng cọc (móng cọc đóng, móng cọc ép) và móng cọc khoan nhồi . Ph-ơng pháp móng nông tỏ ra không phù hợp với nhà cao tầng có mặt bằng bé, tải trọng lớn và chịu kháng chấn. Nếu sử dụng móng bè thì việc tính toán còn rất phức tạp và kết quả tính toán có độ tin cậy không cao. Với công trình xây chen yêu cầu thi công không gây chấn động thì móng cọc đóng cũng là ph-ơng án không phù hợp. Nh- vậy , còn hai ph-ơng án móng cọc ép và móng cọc khoan nhồi là có thể sử dụng hợp lý. Để lựa trọn hai giải pháp móng này, ta tiến hành so sánh hai ph-ơng án móng. 2) So sánh ph-ơng án móng a) Ph-ơng án móng cọc ép: * Ưu điểm: - Không gây chấn động mạnh do đó thích hợp với công trình xây chen. - Dễ thi công, nhất là với đất sét và á sét mềm. Các thiết bị công nghệ phổ biến. - Giá thành rẻ hơn so với ph-ơng án cọc khoan nhồi. * Nh-ợc điểm : - Tiết diện cọc nhỏ do đó sức chịu tải của cọc không lớn, với công trình cao tầng nền đất yếu, nội lực ở chân cột lớn do đó số l-ợng cọc sẽ lớn. - Từ việc phân tích các lớp địa chất ta thấy rằng chiều sâu của lớp đất tốt (lớp sỏi) nằm ở độ sâu 49m. Nếu đặt móng cọc nên lớp đất thứ 4 (lớp cát mịn đến trung, chặt vừa chiều dày 15m ), cọc làm việc bằng ma sát là chủ yếu, thì độ tin cậy của móng sẽ thấp hơn khi yêu cầu kết cấu móng của công trình cao. Còn nếu đ-a cọc đến lớp cuội sỏi ,chặt thì ép cọc qua lớp cát mịn chặt dày 15m là khó khăn. D-ới đây thử tính toán với cọc ép khi đặt cọc sâu vào lớp cát 5m .độ sâu tại mũi cọc là 39m. Chọn chiều dài và tiết diện cọc Từ đặc điểm địa chất thuỷ văn và kích th-ớc của cột ta chọn kích th-ớc móng cọc nh- sau: Chọn cọc 30 30cm, mác bê tông 300 Dự kiến ép cọc vào lớp đất thứ 4 cát mịn ở trạng thái chặt vừa 1 đoạn là 5 m,tức đạt độ sâu 39m so với mặt đất tự nhiên.Nh- vậy chiều dài cọc sẽ ép đ-ợc tính bắt đầu từ đáy đài tới độ sâu thiết kế cộng với khoảng ngàm vào đài là phần đập bỏ. Chọn khoảng ngàm vào đài là 10cm và phần đập đầu cọc là 60cm.Vậy chiều dài cọc đ-ợc ép là : L=39-1.6+0,1+0,6=38.1m; Chiều dài tính toán của cọc là L tt =39-1.6=37.4m. Xác định sức chịu tải của cọc: Theo vật liệu làm cọc: P VL = m ( R n .F b + R a .F a ) Trong đó: m-hệ số điều kiện làm việc phụ thuộc vào loại đài cọc và số cọc trong móng Giả thiết số cọc trong đài 11 20 cọc và với móng cọc đài thấp m = 1,0 Vật liệu làm cọc: bê tông mác 300, R n = 130kg/cm 2 Thép nhóm AII , Ra = 2800kg/cm 2 Thép trong cọc: 420 Fa = 12,56 cm 2 P = 1,0 (130 30 30 + 2800 12,56) = 150912(kg)=150,91(tấn) theo đất nền: Sức chịu tải trọng nén của cọc ma sát đ-ợc tính theo ph-ơng pháp thống kê (Sách Nền và móng Lê Đức Thắng,trang 147) Pđ = ii n i i n tc RFlumk 2 1 1 Trong đó: k n tc :hệ số an toàn về chịu nén lấy bằng 0,7. m: hệ số điều kiện làm việc của cọc, ta lấy theo bảng 5-2 trang138 với giả thiết số l-ợng cọc là 11 20 và với móng cọc đài thấp: m = 1 1 :hệ số kể đến ảnh h-ởng của các ph-ơng pháp hạ cọc đến ma sát giữa đất và cọc ,lấy theo bảng 5-5.Hạ cọc bằng ph-ơng pháp ép tĩnh 1 =0,9 2 :hệ số kể đến ảnh h-ởng của các ph-ơng pháp hạ cọc đến sức chịu tải của đất tại mũi cọc sát giữa đất và cọc,lấy theo bảng 5- 5.Hạ cọc bằng ph-ơng pháp ép tĩnh 2 =0,9 u: chu vi của cọc u = 0,30.4 = 1,2m F: diện tích cọc F = 0,30.0,30 = 0,09m 2 i R : c-ờng độ giới hạn đơn vị trung bình của lớp đất ở mũi cọc, phụ thuộc lớp đất và chiều sâu của mũi cọc.Tra theo bảng 5-6: Độ sâu mũi cọc Z = 39m i R = 410 t/m 2 . i :lực ma sát giới hạn trung bình của mỗi lớp đất,phụ thuộc vào loại đất, tính chất của đất và chiều sâu trung bình của mỗi lớp đất,lấy theo bảng 5-7 l i :chiều dày mỗi lớp đất mà cọc đi qua. Chia: Lớp 1:dày 6m (tính từ đáy đài la 6-2.0=4.0m) chia thành 2 lớp - mỗi lớp dày 2,0m. Lớp 2: (dày 10m) chia thành 5 lớp: mỗi lớp 2m Lớp 3:(dày 18m) thành 9 lớp: mỗi lớp 2,0m Lớp 4 : 5 m chia làm 3 lớp .2 lớp 2m và một lớp 1m lớp 1:sét pha dẻo cứng B=0.55 h1=2,7m i =1.59 (t/m 2 ) h2=4.9 i =2.05(t/m 2 ) Lớp 2: đất sét nửa cứng với độ sệt B = 0,6 h1 = 5,4(m) i = 1,75 (t/m 2 ) h2 = 7.4 (m) i = 1,87(t/m 2 ) h3=9.4(m ) i =1,9(t/m 2 ) h4=11.4(m ) i =1,92(t/m 2 ) h5=13.4m i =1,96(t/m 2 ) Lớp 3: Đất sét pha dẻo chảy đến dẻo mềm , B = 0,7 h1 = 16,4 (m) i = 1,1 h2 = 18,4 (m) i = 1,16 h3 = 20,4 (m) i = 1,2 h4 = 22,4 (m) i = 1,2 h5 = 24,4(m) i = 1,2 h6 = 26,4 (m) i = 1,2 h7=28,4 (m) i = 1,2 h8=30,4 (m) i = 1,2 h9=32,4 (m) i = 1,2 Lớp 4: cát mịn chặt vừa h1 = 34,4(m) i = 6,5 h2 = 36,4(m) i = 7 h3 = 38,4 (m) i = 7 P đ =0,7.1.0,9.1,2.(1,59.2,0+2,05.2,0+1,75.2+1,87.2+1,9.2+1,92.2+ 1,96.2+1,1.2+1,16.2+7.1,2.2+6,5.2+7.2+7.1)+0,9.0,09.410 == 85,33 tấn ( P VL = 150,91 tấn ) vậy :sức chịu tảI của cọc =min dn vl P P = P đ =85,33(t) Kiểm tra sức chịu tải của cọc: lực dọc tính toán tại chân cột C2 là 858 (tấn) từ tổ hợp (5+6+8) Số cọc tính theo tải trọng tính toán d-ới chân cột là 5,1 33,85 858 n =15,08(cọc) b) Ph-ơng án móng cọc khoan nhồi * Ưu điểm : - Có thể khoan đến độ sâu lớn cắm sâu vào lớp cuội sỏi - Kích th-ớc cọc lớn, sức chịu tải của cọc rất lớn, chịu tải trọng chấn động tốt độ lún bé, đảm bảo yêu cầu cao của kết cấu móng. Sử dụng phù hợp với các loại đất yếu - Không gây chấn động trong quá trình thi công. * Nh-ợc điểm : - Thi công phức tạp, cần phải có thiết bị chuyên dùng nh- máy khoan, các thiết bị kiểm tra - Giá thành t-ơng đối cao. Yêu cầu về trình độ thi công cọc khoan nhồi c) Lựa chọn Qua sự phân tích so sánh , ta thấy rằng ph-ơng án kết cấu móng cọc khoan nhồi là hợp lý hơn cả. Đảm bảovề yêu cầu có thể thi công đ-ợc; đảm bảo về chất l-ợng của móng và khả năng chịu tải, nhất là chịu chấn động của kết cấu móng. Thoả mãn yêu cầu về độ biến dạng của hệ kết cấu, độ lún nhỏ. Vậy chọn ph-ơng án kết cấu móng là móng cọc khoan nhồi . Đối với mỗi loại cột biên hay cột giữa , ta chọn t- bảng tổ hợp ra nội lực chân cột lớn nhất để tính. Cột trục B-2 có lực dọc chân cột lớn nhất là 858 t, do đó sử dụng cọc nhồi đ-ờng kính 1,4 m . Cột trục A-2 có lực dọc chân cột là 434 t ,tính thêm tải trọng do sàn tầng 1 là 453t sử dụng cọc nhồi đ-ờng kính 0,8 m . Các cọc nhồi đều đ-ợc hạ vào tầng cuội sỏi với độ sâu 3 m . . cọc: lực dọc tính toán tại chân cột C2 là 85 8 (tấn) từ tổ hợp (5+6 +8) Số cọc tính theo tải trọng tính toán d-ới chân cột là 5,1 33 ,85 85 8 n =15, 08( cọc) b) Ph-ơng án móng cọc khoan nhồi *. cứng 3 18 34 N=6 .8, Sét,sét pha dẻo chảy đến dẻo mềm 4 15 49 N=24.6, Cát mịn chặt vừa 5 >50 N=100, Cát,cát cuội sỏi trạng thái rất chặt II. Giải pháp nền và móng. 1) Đặc điểm thiết kế Công. tới độ sâu thiết kế cộng với khoảng ngàm vào đài là phần đập bỏ. Chọn khoảng ngàm vào đài là 10cm và phần đập đầu cọc là 60cm.Vậy chiều dài cọc đ-ợc ép là : L=39-1.6+0,1+0,6= 38. 1m; Chiều