TÍNH TOAÙN MOÙNG COÏC I. TOÅ HÔÏP TAÛI TROÏNG Coâng trình : Nhaø coâng nghieäp Coät : Tieát dieän coät : lc x bc = 80cm x 60cm Cao trình caàu truïc : 7,5m Cao trình ñænh coät : 9,5m Taûi troïng : Caùc löïc taùc duïng : Tónh taûi taùc duïng leân ñænh coät : Pa = 590 (KN) Hoaït taûi gioù taïi ñænh coät : Pg = 32,8 (KN) Löïc haõm caàu truïc ngang : Tc1 = 5,4 (KN) Löïc haõm caàu truïc doïc : Tc2 = 3,8 (KN) Taûi troïng caàu truïc : Pc = 525 (KN) Taûi troïng baûn thaân coät G = 25.0,8.0,6.10.1,1 = 132(KN) Toå hôïp (KN) (KN) (KN) (KNm) (KNm) Tónh taûi (TT) + hoaït taûi gioù (HT1) Pa +Pc +G +Pg 1247 32,8 0 0 590,0 Tónh taûi + hoaït taûi caàn truïc (HT2) Pa +Pc +G+ Tc1 + Tc2 1247 5,4 3,8 30,4 305,7 TT + 0,9(HT1 + HT2) Pa +Pc +G +0,9(Tc1 +Pg+Tc2) 1247 34,4 3,4 27,4 596,6 Toå hôïp nguy hieåm nhaát : Toå hôïp 3 laø TT + 0,9(HT1 + HT2) vì : + Tröôøng hôïp 1 vaø 3 ñeàu coù lôùn hôn tröôøng hôïp 2 raát nhieàu + Tröôøng hôïp 3 coù lôùn hôn tröôøng hôïp 1 nhieàu . Taûi troïng tính toaùn vaø taûi tieâu chuaån taïi chaân coät trong tröôøng hôïp 3 : n = 1,2 Taûi troïng (KN) (KN) (KN) (KNm) (KNm) Trò tính toaùn 1247 34,4 3,4 27,4 596,6 Trò tieâu chuaån 1039,2 28,7 2,8 22,8 497,2 II. XÖÛ LÍ SOÁ LIEÄU. Soá lieäu ñòa chaát : STT Soá hieäu Ñoädaøy (m) W(%) Wnh(%) Wd(%) (KNm3) C (KNm2) qc (KNm3) N60 1 44 4,4 36,2 38,8 25,9 1,76 2,64 9 280 3 2 31 6,8 38,1 34,4 20,6 1,77 2,68 210 1 3 7 1,7 22,5 2,64 6400 16 4 19 14 2,63 16000 30 A Lôùp 1 Chæ soá deûo : A = Wnh Wd = 38,8% 25,9% = 12,9% > 7%, ñaát naøy laø ñaát seùt pha Ñoä seät : B = 0,75 < B < 1 , ñaát ôû traïng thaùi deûo seät. Heä soá roãng : B Lôùp 2 Chæ soá deûo : A = Wnh Wd = 34,4% 20,6% = 13,8%; 7%1 , ñaát ôû traïng thaùi seät Heä soá roãng : C Lôùp 3 Thaønh phaàn haït : d (mm) > 2 2 1 1 0,5 0,50,25 0,250,1 0,10,05 0,050,01 0,010,002 75%, ñaát laø caùt nhoû Xuyeân tieâu chuaån N = 16 thuoäc khoaûng (10 , 29) , neân ôû traïng thaùi chaët vöøa. Lôùp ñaát 1 laø ñaát caùt chaët vöøa. N öùng vôùi e , vôùi N = 16 thì eo = Dung troïng töï nhieân : (KNm3) Moâñun bieân daïng : Eo = (KNm2) Vôùi caùt nhoû chaët vöøa, choïn , ta choïn goùc ma saùt : Trò soá SPT N = 16 = 36,5o D Lôùp 4 : Soá hieäu 19 Thaønh phaàn haït : d (mm) > 10 10 5 5 2 2 1 10,5 0,50,25 0,250,1 0,10,05 0,05 0,01 % 0 0 20 27 23 21 9 0 0 % haït ñöôøng kính 0,5mm = 20 + 27 + 23 = 70 % > 50%, ñaát laø caùt thoâ Xuyeân tieâu chuaån N = 30 thuoäc khoaûng (30 , 50) , neân ôû traïng thaùi chaët Lôùp ñaát 1 laø caùt thoâ ôû traïng thaùi chaët N öùng vôùi e , vôùi N = 30 thì e0 = 0,55 Dung troïng töï nhieân : (KNm3) Goùc ma saùt : Trò soá SPT N =30 = 40o Modul bieán daïng E ( ñoái vôùi ñaát caùt choïn = 2) E = qc = 2.16000 = 32000 Maët caét ñòa chaát III. PHÖÔNG AÙN MOÙNG Lôùp ñaát 1 laø ñaát seùt pha deûo seät , c, qc , N ñeàu raát nhoû, lôùp ñaát 2 thì toát hôn nhöng vaãn coøn yeáu, lôùp ñaát 3 laø caùt nhoû chaët vöøa, laø lôùp ñaát toát nhöng hôi moûng, coøn lôùp 4 laø caùt thoâ – chaët, laø lôùp ñaát raát toát. Do ñoù ta coù theå choïn 2 phöông aùn moùng : Phöông aùn 1 : Ñaøi coïc ñaët trong lôùp 1, coïc xuyeân qua lôùp 1,2 vaø ñaët chaân coïc trong lôùp 3, luùc naøy ta coù theå choïn coïc daøi 12m thì khoâng phaûi noái coïc. Nhöng phöông aùn naøy vì coïc quaù daøi, söùc chòu taûi cuûa coïc theo vaät lieäu nhoû hôn söùc chòu taûi theo ñaát neàn nhieàu daãn ñeán laõng phí vì coïc seõ bò phaù hoaïi tröôùc khi ñaát neàn bò phaù hoaïi. Chöa keå ñeán vieäc saûn xuaát vaø chuyeân chôû coïc caøng daøi caøng phöùc taïp neân phöông aùn naøy chöa phaûi laø toái öu Phöông aùn 2 : Gioáng phöông aùn 1 nhöng taêng theâm chieàu daøi coïc ñeå xuyeân qua heát lôùp ñaát 3 ñeå muõi coïc ñeán lôùp ñaát toát laø lôùp soûi saïn, chaáp nhaän noái coïc nhöng ít laõng phí hôn vaø coâng taùc chuyeân chôû, caåu… ñôn giaûn hôn. IV. THIEÁT KEÁ Thieát keá theo Phöông aùn 2 1. Chieàu saâu ñaøi coïc hm > 0,7 Q = Qx = 34,4 KN Kp = tg2 = tg2 = 1,27 = w1 =17,6 KNm3 Giaû thieát chieàu roäng ñaøi coïc bñ = 1,5m hm > 0,7 = 0,7 m Choïn hm = 1,1m, lôùp beâ toâng döôùi ñeá moùng daøy 0,1m, beâ toâng ñaù 4x6 maùc 100 2. Choïn coïc. Choïn coïc daøi 8m tieát dieän 300 x300, theùp 4 14 AI, BT250, ñöôïc haï baèng buùa Diesel khoâng khoan daãn. Sau khi ñoùng coïc ñaäp beå ñaàu coïc ñeå chìa ra 0,5m theùp neo vaøo ñaøi coïc, vì coïc chòu moâmen lôùn neân choân coïc vaøo ñaøi coïc 0,15m. Treân thaân coïc coù 2 moùc theùp ñeå moùc theùp trong quaù trình vaän chuyeån cuõng nhö thi coâng, 2 moùc naøy ñaët ôû 2 ñaàu caùch moãi ñaàu coïc 1 ñoïan ¼ chieàu daøi coïc 3. Xaùc ñònh söùc chòu taûi cuûa coïc. a) Theo vaät lieäu laøm coïc Chòu neùn Pv = (RnFb + RaFa) = 1(11000.0,09 + 2,3.105. 6,15. 104) = 1131,45(KN) Trong ñoù : Coïc khoâng xuyeân qua lôùp buøn = 1 BT250 : Rn = 11000KNm2 Coïc 300x300 : Fb =0,09m2 Theùp AI : Ra = 2,3.105 KNm2 4 14 : Fa = 6,15. 104 m2 Khaû naêng chòu uoán cuûa coïc: a = 4 cm h0 = 0,3 – 0,04 = 0,26 m = = = 0,165 < 0.58 A = (1 – 0,5 ) = 0,165(1 – 0,5. 0,165) = 0,151 = 0,5(1 + ) = 0,5(1 + ) = 0,9176 M = RaFah0 = 0,9176. 2,3.105. 6,15. 104 .0,26 = 33,74 (KNm) Kieåm tra chòu uoán khi caåu laép q = F. kd = 25.0,09. 2 = 4,5 (KNm) MA = MB = = = 9 (KNm) < M MC = MA = 9 = 0 (KNm) Khi döïng ñeå ñöa coïc vaøo vò trí moùng: MB = = = 9 < M MC = MB = .9 = 15,75 < M Chòu keùo neáu coïc chòu nhoå Pk = RaFa = 230000.6,15.104 = 141,45(KN) b) Söùc chòu taûi troïng neùn cuûa coïc masaùt, theo keát quaû thí nghieäm ñaát trong phoøng Pñ = m(mRRF + u ) Coïc vuoâng : m = 1 Ñoùng baèng buùa Diesel: mR, mfi = 1 Ôû ñoä saâu z = 15,7m trong ñaát caùt thoâ chaët thì söùc khaùng muõi coïc R = 8250 (KPa) F = 0,3.0,3 = 0,09 (m2) u : chu vi maët caét coïc = 0,3.4 = 1,2 (m) Lôùp IL Zi (m) fi li (m) fili 1 0,789 2,00 5,08 1,6 8,128 2 0,789 3,60 7,56 1,6 12,096 3 1,270 5,25 6,00 1,7 10,2 4 1,270 6,95 6,00 1,7 10,2 5 1,270 8,65 6,00 1,7 10,2 6 1,270 10,35 6,00 1,7 10,2 7 Caùt nhoû 12,05 48 1,7 81,6 8 Caùt thoâ 13,9 70,5 2,0 141 9 Caùt thoâ 15,7 73 1,6 116,8 = 400,424 Pñ = 8250.0,09 + 1,2.400,424 = 1223 (KN) c) Söùc chòu taûi cuûa coïc theo tieâu chuaån SPT P = mNF + n Fs Coïc ñoùng: m = 400, n = 2 Chaân coïc ôû lôùp 4 coù N = 30 Trò soá SPT trung bình: = = 12,5 F = 0,3.0,3 = 0,09 m2 Fs : dieän tích xung quanh coïc, Fs = 15,3.0,3.4 = 19,36(m2) P = 400.30.0,09 + 2.12,5.19,36 = 1564 (KN) Söùc chòu taûi cho pheùp : P’ = = = 391 (KN) d) Söùc chòu taûi cuûa coïc theo keát quaû cuûa thí nghieäm xuyeân tónh Lôùp seùt pha deûo seät: = 30; qs = = = 9,3 (KPa) Lôùp seùt pha deûo : = 30; qs = = = 7 (KPa) Lôùp caùt nhoû chaët vöøa: = 100; qs = = = 64 (KPa) Lôùp caùt thoâ – chaët : = 150; qs = = = 106,7 (KPa) k = 0,4 ; qp = kqc = 0,4.16000 = 6400(KPa) F = 0,3.0,3 = 0,09 m2 ; u = 0,3.4 = 1,2 Söùc chòu taûi cuûa coïc : PX’ = qp F + u = 6400. 0,09 + 1,2(9,3.3,2 + 7.6,8 + 64.1,7 + 106,7.3,6) = 1264,4 (KPa) Taûi troïng cho pheùp taùc duïng xuoáng coïc : PX = + = + = 382,1(KPa) ( Theo 20TCN112 84 vaø 20 TCN174 89 ) Keát luaän : söùc chòu taûi cuûa coïc laø giaù trò nhoû nhaát trong caùc giaù trò treân P = PX = 382 (KPa) 4. Xaùc ñònh soá löôïng coïc vaø boá trí coïc. Aùp löïc tính toaùn do phaûn löïc ñaàu coïc taùc duïng leân ñaùy ñaøi : Ptt = = = 471 (KPa) Dieän tích sô boä cuûa ñaùy ñeá ñaøi : Fñ = = = 2,8 (m2) choïn b = 1,4m vaø h = 2m Troïng löôïng cuûa ñaøi vaø ñaát treân ñaøi : = nFñ h = 1,1.2,8.1,1. 22 = 74,5 (KN) Löïc tính toaùn taùc duïng ñeán coát ñaùy ñaøi : Ntt = + = 1247 + 74,5 = 1321,5 (KN) Soá löôïng coïc sô boä : nc = = = 3,5 Taûi troïng leäch taâm lôùn choïn soá coïc laø nc = 6, khoaûng caùch giöõa caùc tim coïc theo phöông caïnh daøi laø 1,2m vaø theo phöông caïnh ngaén laø 0,9 Boá trí nhö hình veõ : Moâmen tính toaùn xaùc ñònh ñeán troïng taâm tieát dieän caùc coïc taïi ñaùy ñaøi: = + h = 27,4 + 3,4.1,1 = 31,1 (KNm) = + h = 596,6 + 34,4.1,1 = 634,4 (KNm) Löïc truyeàn xuoáng caùc coïc : P1 = + + = + + = 349,75(KN) P2 = + = + + = 217,15(KN) P3 = + = + = 84,55(KN) P4 = = + = 329,45(KN) P5 = + = + = 196,85(KN) P6 = + = = 64,25(KN) Troïng löôïng baûn thaân cuûa coïc (keå töø ñaùy ñaøi ñeán muõi coïc) Gc = nFl = 1,1.0,09.15,3.25 = 37,9 (KN) Ta coù : Pmax = P1 = 349,75 (KN) Pmax + Gc = 284,42 + 37,9 = 322,3 < P = 382 (KN) Pmin = P4 = 64,25 (KN) > 0 . Khoâng caàn kieåm tra theo ñieàu kieän choáng nhoå 5. Tính toaùn ñoä beàn cuûa moùng Theùp trong ñaøi theo phöông caïnh daøi : FIa = = = 0,001715 (m2) = 17,15 (cm2) Choïn 6 20a200, Fa = 18,85 cm2 Theùp trong ñaøi theo phöông caïnh ngaén : FIa = = =7,049.104 ( m2) = 7,049(cm2) Choïn 9 10a200, Fa =7,07` cm2 . 6. Kieåm tra neàn moùng theo ñieàu kieän bieán daïng. Taûi troïng tính toaùn vaø taûi tieâu chuaån taïi chaân coät trong tröôøng hôïp n = 1,2 Taûi troïng (KN) (KN) (KN) (KNm) (KNm) Trò tính toaùn 1247 34,4 3,4 27,4 596,6 Trò tieâu chuaån 1039,2 28,7 2,8 22,8 497,2 Aùp löïc tieâu chuaån ôû ñaùy khoái qui öôùc : Pmax,min = = Pmax = 388,35 (KPa) Moùng coïc ma saùt cuøng vôùi ñaát xung quanh taïo leân khoái moùng qui öôùc: = = = 21,23o = = 5,3o Chieàu daøi moùng quy öôùc : LM = 1,5 + 0,3 + 2( 3,2 + 6,8 + 1,7 + 3,6 ) tg5,30 = 4,64 (m) Chieàu roäng moùng qui öôùc : BM = 0,9 + 0,3 + 2( 3,2 + 6,8 + 1,7 + 3,6 ) tg5,30 = 4,04 (m) Chieàu cao cuûa khoái moùng qui öôùc : HM = 4,4 + 6,8 + 1,7 + 3,6 = 16,5 (m) Troïng löôïng cuûa khoái moùng qui öôùc bao goàm Troïng löôïng ñeá ñaøi vaø ñaát treân ñeá ñaøi : = LMBMh = 4,64.4,04.1,2.22 = 494,88 (KN) Troïng löôïng ñaát seùt pha deûo seät trong khoûang 3,2m töø ñaùy ñeá ñaøi ñeán ñaùy lôùp seùt pha deûo seät laø: = ( 4,64.4,04– 4.0,3.0,3).3,2.17,6 = 1035,5 (KN) Troïng löôïng cuûa ñaát seùt pha seät daøy 6,8m : (4,64.4,04– 4.0,3.0,3).6,8.17,7 = 2212,9 (KN) Troïng löôïng cuûa ñaát caùt nhoû chaët vöøa daøy 1,7m : = (4,64.4,042– 4.0,3.0,3).1,7.19,6 = 612,6 (KN) Troïng löôïng cuûa ñaát caùt thoâ chaët daøy 3,6m : = (4,64.4,04– 4.0,3.0,3).3,6.22,3 = 1476 (KN) Troïng löôïng cuûa moät coïc daøi (3,2 + 6,8 + 1,7 +3,6 )m trong phaïm vi caùc lôùp ñaát : = 0,3.0,3. (3,2 + 6,8 + 1,7 +3,6 )25 = 34,43 (KN) Troïng löôïng cuûa moùng qui öôùc : = + + + + + 6 = 494,9 + 1035,5 + 2212,9 + 612,6 + 1476 + 6.34,43 = 6038,5 (KN) Trò tieâu chuaån xaùc ñònh ñeán ñaùy khoái qui öôùc : = + = 1039,2 + 6038,5 = 7077,7 (KN) = + HM = 22,8+ 2,8.15,3 = 65,64 (KNm) = + HM = 497,2+ 28,7.15,3 = 936,3 (KNm) Aùp löïc tieâu chuaån ôû ñaùy khoái qui öôùc : Pmax,min = = Pmax = 446, 6 (KPa) Pmin = 308,4 (KPa) Ptb = 377,5 (KPa) Cöôøng ñoä chòu taûi tieâu chuaån cuûa ñaát neàn döôùi ñaùy moùng qui öôùc : Rtc = = (2,46.4,04.22,3 + 10,84.311,4 + 0 ) = 4316,6 (KPa) Vôùi : Ktc = 1 vì caùc chæ tieâu cô lí cuûa ñaát laáy theo soá lieäu thí nghieäm tröïc tieáp ñoái vôùi ñaát. m1 = 1,2 ; m2 = 1 vì ñaát laø ñaát caùt thoâ khoâ vaø ít aåm, coâng trình laø nhaø coâng nghieäp thaáp taàng nhöng chieàu daøi lôùn ( giaû söû LH > 4) = 41,75o A = 2,46 ; B = 10,84 ; D = 11,73 = 22,3 (KNm3) hm = 17,6.4,4 + 17,7.6,8 + 19,6.1,7 +22,3.3,6 = 311,4 (KNm2) Thoûa maõn ñieàu kieän : Pmax < 1,2Rtc P¬min > 0 Ptb < Rtc Aùp löïc baûn thaân taïi ñaùy khoái qui öôùc : = 17,8.4,4 + 17,7.6,8 + 19,6.1,7 +22,3.3,6 = 312,3 (KNm2) Öùng suaát gaây luùn : = Ptb = 377,5 – 312,3 = 65,22 (KNm2) ÖÙùng suaát trong neàn do taûi baûn thaân vaø taûi troïng ngoaøi gaây ra : Ñieåm Ñoä saâu(m) 2zb Ko (KPa) (KPa) 0 0 0 1 65,2 312,3 1 0.4 0,198 0.989 64,5 321,2 2 0.8 0,396 0.959 62,5 330,1 3 1.2 0,594 0.886 57,8 339,0 Baûng tính luùn : Phaân lôùp Chieàu daøy (m) (KPa) E(KPa) Si (m) 1 0.4 64,9 32000 0.000649 2 0.4 63,5 32000 0.000635 3 0.4 60,2 32000 0.000602 S = 0.001886 Ñoä luùn cuoái cuøng cuûa moùng S = 0.2cm < 8cm
TÍNH TOÁN MÓNG CỌC I. TỔ HP TẢI TRỌNG Công trình : Nhà công nghiệp Cột : - Tiết diện cột : l c x b c = 80 cm x 60 cm - Cao trình cầu trục : 7,5 m - Cao trình đỉnh cột : 9,5 m Tải trọng : Các lực tác dụng : - Tónh tải tác dụng lên đỉnh cột : P a = 590 (KN) - Hoạt tải gió tại đỉnh cột : P g = 32,8 (KN) - Lực hãm cầu trục ngang : T c1 = 5,4 (KN) - Lực hãm cầu trục dọc : T c2 = 3,8 (KN) - Tải trọng cầu trục : P c = 525 (KN) - Tải trọng bản thân cột G = 25.0,8.0,6.10.1,1 = 132(KN) Tổ hợp tt N 0 (KN) tt x Q 0 (KN) tt y Q 0 (KN) tt x M 0 (KNm) tt y M 0 (KNm) Tónh tải (TT) + hoạt tải gió (HT1) P a +P c +G +P g 1247 32,8 0 0 590,0 Tónh tải + hoạt tải cần trục (HT2) P a +P c +G+ T c1 + T c2 1247 5,4 3,8 30,4 305,7 TT + 0,9(HT1 + HT2) P a +P c +G +0,9(T c1 +P g +T c2 ) 1247 34,4 3,4 27,4 596,6 Tổ hợp nguy hiểm nhất : Tổ hợp 3 là TT + 0,9(HT1 + HT2) vì : + Trường hợp 1 và 3 đều có tt y M 0 lớn hơn trường hợp 2 rất nhiều + Trường hợp 3 có tt x Q 0 tt y Q 0 tt x M 0 lớn hơn trường hợp 1 nhiều . Tải trọng tính toán và tải tiêu chuẩn tại chân cột trong trường hợp 3 : n = 1,2 Tải trọng 0 N (KN) x Q 0 (KN) y Q 0 (KN) x M 0 (KNm) y M 0 (KNm) Trò tính toán 1247 34,4 3,4 27,4 596,6 Trò tiêu chuẩn 1039,2 28,7 2,8 22,8 497,2 II. XỬ LÍ SỐ LIỆU. Số liệu đòa chất : 1 Hm Hd 600 Pc 0.0m +9,5m +7,5m G Pg Tc2 Tc1 y x 800 STT Số hiệ u Độdà y (m) W(%) W nh (%) W d (%) W γ (KN/m 3 ) ∆ ϕ C (KN/m 2 ) q c (KN/m 3 ) N 60 1 44 4,4 36,2 38,8 25,9 1,76 2,64 ' 456 o 9 280 3 2 31 6,8 38,1 34,4 20,6 1,77 2,68 210 1 3 7 1,7 22,5 - - - 2,64 - - 6400 16 4 19 ∞ 14 - - - 2,63 - - 16000 30 A Lớp 1 - Chỉ số dẻo : A = W nh - W d = 38,8% - 25,9% = 12,9% > 7%, đất này là đất sét pha - Độ sệt : B = 798,0 9,12 9,252,36 = − = − A WW d 0,75 < B < 1 , đất ở trạng thái dẻo sệt. - Hệ số rỗng : ( ) ( ) 04,11 6,17 362,01.10.64,2 1 1 0 =− + =− +∆ = w n W e γ γ B Lớp 2 - Chỉ số dẻo : A = W nh - W d = 34,4% - 20,6% = 13,8%; 7%<A< 17%, đất này là đất sét pha. - Độ sệt : B = 27,1 8,13 6,201,38 = − = − A WW d B >1 , đất ở trạng thái sệt - Hệ số rỗng : ( ) ( ) 09,11 7,17 381,01.10.68,2 1 1 0 =− + =− +∆ = w n W e γ γ C Lớp 3 Thành phần hạt : d (mm) > 2 2 - 1 1 - 0,5 0,5- 0,25 0,25- 0,1 0,1- 0,05 0,05- 0,01 0,01- 0,002 <0,002 0 2 18 28 32 10 5 5 0 - % hạt đường kính ≥ 0,1mm = 2 + 18 + 28 + 32 = 80% > 75%, đất là cát nhỏ - Xuyên tiêu chuẩn N = 16 thuộc khoảng (10 , 29) , nên ở trạng thái chặt vừa. Lớp đất 1 là đất cát chặt vừa. - N ∈ [ ] 1029 ÷ ứng với e ∈ [ ] 7,055,0 ÷ , với N = 16 thì e o = 65,0)1016( 1029 55,07,0 7,0 =− − − − - Dung trọng tự nhiên : ( ) 6,19)225,01( 65,01 10.64,2 1 1 0 =+ + =+ + ∆ = w e n w γ γ (KN/m 3 ) -Môđun biên dạng : E o = 1280010.4,6.2 3 == co q α (KN/m 2 ) Với cát nhỏ chặt vừa, chọn 25,1 0 ÷= α , ta chọn 2 0 = α 2 -góc ma sát : Trò số SPT N = 16 ⇒ ϕ = 36,5 o D Lớp 4 : Số hiệu 19 Thành phần hạt : d (mm) > 10 10 - 5 5 - 2 2 -1 1-0,5 0,5- 0,25 0,25-0,1 0,1-0,05 0,05 -0,01 % 0 0 20 27 23 21 9 0 0 - % hạt đường kính ≥ 0,5mm = 20 + 27 + 23 = 70 % > 50%, đất là cát thô - Xuyên tiêu chuẩn N = 30 thuộc khoảng (30 , 50) , nên ở trạng thái chặt Lớp đất 1 là cát thô ở trạng thái chặt - N ∈ [ ] 3050 ÷ ứng với e ∈ [ ] 55,0,0 ÷ , với N = 30 thì e 0 = 0,55 - Dung trọng tự nhiên : ( ) 34,19)14,01( 55,01 10.63,2 1 1 0 =+ + =+ + ∆ = w e n w γ γ (KN/m 3 ) - Góc ma sát : Trò số SPT N =30 ⇒ ϕ = 40 o - Modul biến dạng E ( đối với đất cát chọn α = 2) E = α q c = 2.16000 = 32000 Mặt cắt đòa chất 3 1 2 3 4 6800 44001700 Đất sét pha dẻo sệt; 0 e = 1,04 w γ = 17,6 KN/m 3 , W = 36,2% c = 9 KN/m 2 ; ϕ = 6 o 45’ Đất sét pha, trạng thái sệt w γ = 17,7 KN/m 3 , w = 38,1 % 0 e = 1,09 Cát nhỏ – chặt vừa w γ = 19,6 KN/m 3 , w = 22,5% 0 e = 0,65; ϕ = 36,5 o Đất cát thô – chặt; w γ =22,3KN/m 3 ; W = 14%; 0 e = 0,55; ϕ = 40 o III. PHƯƠNG ÁN MÓNG Lớp đất 1 là đất sét pha dẻo sệt ϕ , c, qc , N đều rất nhỏ, lớp đất 2 thì tốt hơn nhưng vẫn còn yếu, lớp đất 3 là cát nhỏ chặt vừa, là lớp đất tốt nhưng hơi mỏng, còn lớp 4 là cát thô – chặt, là lớp đất rất tốt. Do đó ta có thể chọn 2 phương án móng : - Phương án 1 : Đài cọc đặt trong lớp 1, cọc xuyên qua lớp 1,2 và đặt chân cọc trong lớp 3, lúc này ta có thể chọn cọc dài 12m thì không phải nối cọc. Nhưng phương án này vì cọc quá dài, sức chòu tải của cọc theo vật liệu nhỏ hơn sức chòu tải theo đất nền nhiều dẫn đến lãng phí vì cọc sẽ bò phá hoại trước khi đất nền bò phá hoại. Chưa kể đến việc sản xuất và chuyên chở cọc càng dài càng phức tạp nên phương án này chưa phải là tối ưu - Phương án 2 : Giống phương án 1 nhưng tăng thêm chiều dài cọc để xuyên qua hết lớp đất 3 để mũi cọc đến lớp đất tốt là lớp sỏi sạn, chấp nhận nối cọc nhưng ít lãng phí hơn và công tác chuyên chở, cẩu… đơn giản hơn. IV. THIẾT KẾ Thiết kế theo Phương án 2 1. Chiều sâu đài cọc h m > 0,7 dp BK Q γ Q = Q x = 34,4 KN K p = tg 2 )45 2 ( 0 + ϕ = tg 2 )45 2 '456 ( 0 0 + = 1,27 γ = γ w1 =17,6 KN/m 3 Giả thiết chiều rộng đài cọc b đ = 1,5m h m > 0,7 5,1.27,1.6,17 4,34 = 0,7 m Chọn h m = 1,1m, lớp bê tông dưới đế móng dày 0,1m, bê tông đá 4x6 mác 100 2. Chọn cọc. Chọn cọc dài 8m tiết diện 300 x300, thép 4 φ 14 A I , BT#250, được hạ bằng búa Diesel không khoan dẫn. Sau khi đóng cọc đập bể đầu cọc để chìa ra 0,5m thép neo vào đài cọc, vì cọc chòu mômen lớn nên chôn cọc vào đài cọc 0,15m. Trên thân cọc có 2 móc thép để móc thép trong quá trình vận chuyển cũng như thi công, 2 móc này đặt ở 2 đầu cách mỗi đầu cọc 1 đọan ¼ chiều dài cọc 3. Xác đònh sức chòu tải của cọc. a) Theo vật liệu làm cọc - Chòu nén P v = ϕ (R n F b + R a F a ) = 1(11000.0,09 + 2,3.10 5 . 6,15. 10 -4 ) = 1131,45(KN) Trong đó : Cọc không xuyên qua lớp bùn ϕ = 1 4 BT#250 : R n = 11000KN/m 2 Cọc 300x300 : F b =0,09m 2 Thép A I : R a = 2,3.10 5 KN/m 2 4 φ 14 : F a = 6,15. 10 -4 m 2 - Khả năng chòu uốn của cọc: a = 4 cm ⇒ h 0 = 0,3 – 0,04 = 0,26 m α = 0 bhR FR n aa = 0,2611000.0,3. 10 6,15 10.3,2 -45 = 0,165 < 0.58 A = α (1 – 0,5 α ) = 0,165(1 – 0,5. 0,165) = 0,151 γ = 0,5(1 + A21− ) = 0,5(1 + 151,0.21 − ) = 0,9176 [ M ] = γ R a F a h 0 = 0,9176. 2,3.10 5 . 6,15. 10 -4 .0,26 = 33,74 (KNm) - Kiểm tra chòu uốn khi cẩu lắp q = γ F. k d = 25.0,09. 2 = 4,5 (KN/m) M A = M B = 2 6,1. 2 q = 2 2.5,4 2 = 9 (KNm) < [M] M C = 8 5. 2 q - M A = 8 4.5,4 2 - 9 = 0 (KNm) - Khi dựng để đưa cọc vào vò trí móng: M B = 2 . 2 lq = 2 2.5,4 2 = 9 < [ M] M C = 8 6. 2 q - 2 1 M B = 8 6.5,4 2 - 2 1 .9 = 15,75 < [ M] - Chòu kéo nếu cọc chòu nhổ P k = R a F a = 230000.6,15.10 -4 = 141,45(KN) b) Sức chòu tải trọng nén của cọc masát, theo kết quả thí nghiệm đất trong phòng 5 Q q = 4,5 A BC 22 4 A B C C B 2 2 4 P đ = m(m R RF + u ∑ = 6 1i ifi lfm ) Cọc vuông : m = 1 Đóng bằng búa Diesel: m R , m fi = 1 độ sâu z = 15,7m trong đất cát thô chặt thì sức kháng mũi cọc R = 8250 (KPa) F = 0,3.0,3 = 0,09 (m 2 ) u : chu vi mặt cắt cọc = 0,3.4 = 1,2 (m) Lớp I L Z i (m) f i l i (m) f i l i 1 0,789 2,00 5,08 1,6 8,128 2 0,789 3,60 7,56 1,6 12,096 3 1,270 5,25 6,00 1,7 10,2 4 1,270 6,95 6,00 1,7 10,2 5 1,270 8,65 6,00 1,7 10,2 6 1,270 10,35 6,00 1,7 10,2 7 Cát nhỏ 12,05 48 1,7 81,6 8 Cát thô 13,9 70,5 2,0 141 9 Cát thô 15,7 73 1,6 116,8 ∑ = 9 1i ii lf = 400,424 P đ = 8250.0,09 + 1,2.400,424 = 1223 (KN) 6 12050 10350 8650 6950 5250 3600 2000 1600 1600 1200 4 3 2 1700 1 44006800 1700170017001700 13900 170020001600 15700 c) Sức chòu tải của cọc theo tiêu chuẩn SPT P = mNF + n N F s Cọc đóng: m = 400, n = 2 Chân cọc ở lớp 4 có N = 30 Trò số SPT trung bình: N = 4 301613 +++ = 12,5 F = 0,3.0,3 = 0,09 m 2 F s : diện tích xung quanh cọc, F s = 15,3.0,3.4 = 19,36(m 2 ) P = 400.30.0,09 + 2.12,5.19,36 = 1564 (KN) Sức chòu tải cho phép : P’ = 4 P = 4 1564 = 391 (KN) d) Sức chòu tải của cọc theo kết quả của thí nghiệm xuyên tónh - Lớp sét pha dẻo sệt: α = 30; q s = α c q = 30 280 = 9,3 (KPa) - Lớp sét pha dẻo : α = 30; q s = α c q = 30 210 = 7 (KPa) - Lớp cát nhỏ chặt vừa: α = 100; q s = α c q = 100 6400 = 64 (KPa) - Lớp cát thô – chặt : α = 150; q s = α c q = 150 16000 = 106,7 (KPa) k = 0,4 ; q p = kq c = 0,4.16000 = 6400(KPa) - F = 0,3.0,3 = 0,09 m 2 ; u = 0,3.4 = 1,2 Sức chòu tải của cọc : P X ’ = q p F + u ∑ isi hq = 6400. 0,09 + 1,2(9,3.3,2 + 7.6,8 + 64.1,7 + 106,7.3,6) = 1264,4 (KPa) Tải trọng cho phép tác dụng xuống cọc : P X = 3 mui P + 2 xq P = 3 0,09 1264,4. + 2 106,7.3,6) 64.1,7 7.6,8 21,2(9,3.3, +++ = 382,1(KPa) ( Theo 20TCN112 - 84 và 20 TCN174 -89 ) Kết luận : sức chòu tải của cọc là giá trò nhỏ nhất trong các giá trò trên [ P ] = P X = 382 (KPa) 4. Xác đònh số lượng cọc và bố trí cọc. p lực tính toán do phản lực đầu cọc tác dụng lên đáy đài : P tt = 2 )3( d P = 2 )3,0.3( 382 = 471 (KPa) Diện tích sơ bộ của đáy đế đài : F đ = nhP N tbtt tt γ − 0 = 1,1.1,1.22 471 1247 − = 2,8 (m 2 ) chọn b = 1,4m và h = 2m Trọng lượng của đài và đất trên đài : 7 tt d N = nF đ h tb γ = 1,1.2,8.1,1. 22 = 74,5 (KN) Lực tính toán tác dụng đến cốt đáy đài : N tt = tt N 0 + tt d N = 1247 + 74,5 = 1321,5 (KN) Số lượng cọc sơ bộ : n c = [ ] P N tt = 382 1321,5 = 3,5 Tải trọng lệch tâm lớn chọn số cọc là n c' = 6, khoảng cách giữa các tim cọc theo phương cạnh dài là 1,2m và theo phương cạnh ngắn là 0,9 Bố trí như hình vẽ : Mômen tính toán xác đònh đến trọng tâm tiết diện các cọc tại đáy đài: tt x M = tt x M 0 + tt oy Q h = 27,4 + 3,4.1,1 = 31,1 (KNm) tt y M = tt y M 0 + tt ox Q h = 596,6 + 34,4.1,1 = 634,4 (KNm) Lực truyền xuống các cọc : P 1 = ' c tt n N + ∑ 2 max i tt x y yM + ∑ 2 max i tt y x xM = 6 1247 + 2 45,0.6 45,0.4,27 + 2 75,0.4 75,0.6,596 = 349,75(KN) P 2 = ' c tt n N - ∑ 2 max i tt x y yM + ∑ 2 max i tt y x xM = 6 1247 + 2 45,0.6 45,0.4,27 + 2 75,0.4 0.6,596 = 217,15(KN) P 3 = ' c tt n N + ∑ 2 max i tt x y yM - ∑ i tt y x xM max = 6 1247 + 2 45,0.6 45,0.4,27 - 2 75,0.4 75,0.6,596 = 84,55(KN) P 4 = ' c tt n N - ∑ 2 max i tt x y yM - ∑ 2 max i tt y x xM = 6 1247 - 2 45,0.6 45,0.4,27 + 2 75,0.4 75,0.6,596 = 329,45(KN) P 5 = ' c tt n N - ∑ 2 max i tt x y yM + ∑ 2 max i tt y x xM = 6 1247 - 2 45,0.6 45,0.4,27 + 2 75,0.4 0.6,596 = 196,85(KN) P 6 = ' c tt n N - ∑ 2 max i tt x y yM + ∑ 2 max i tt y x xM = 6 1247 - 2 45,0.6 45,0.4,27 - 2 75,0.4 75,0.6,596 = 64,25(KN) 8 250 250 250 900 250 600 800 750 750 1 2 3 4 5 6 Trọng lượng bản thân của cọc (kể từ đáy đài đến mũi cọc) G c = nFl γ = 1,1.0,09.15,3.25 = 37,9 (KN) Ta có : P max = P 1 = 349,75 (KN) P max + G c = 284,42 + 37,9 = 322,3 < [ P ] = 382 (KN) P min = P 4 = 64,25 (KN) > 0 . Không cần kiểm tra theo điều kiện chống nhổ 5. Tính toán độ bền của móng Thép trong đài theo phương cạnh dài : F Ia = a R 0 I 0,9h M = 4 8.1020,9.0,55. 237,72 = 0,001715 (m 2 ) = 17,15 (cm 2 ) Chọn 6 φ 20a200, F a = 18,85 cm 2 Thép trong đài theo phương cạnh ngắn : F Ia = a R 0 II 0,9h M = 4 8.1020,9.0,55. 97,7 =7,049.10 -4 ( m 2 ) = 7,049(cm 2 ) Chọn 9 φ 10a200, F a =7,07` cm 2 . 9 150 II II 100 hm = 700 400 ho = 550 4 5 6 321 750750 250900250 250250 800 600 550 500 350 I I Chọn chiều cao đài móng : h m = 700mm ⇒ h 0 = 700 – 150 = 550(mm) Vẽ mặt đâm thủng, mặt này hình thành từ chân cột, xiên góc 45 0 , ta thấy mặt này phủ ra ngoài phạm 2 trục của cọc. Do đó móng đã đảm bảo điều kiện dâm thủng mà không cần kiểm tra. Chiều dày lớp đất phủ lên móng là :1100 - 700 = 400 (mm) Mô men tương ứng với mặt ngàm I – I : M I = r 1 ( P 1 + P 4 ) = 0,35(349,75 + 329,45 ) = 237,72 (KNm) Mô men tương ứng với mặt ngàm II – II : M II = r 2 ( P 1 + P 2 + P 3 ) = 0,15(349,45 + 217,15 + 84,55) = 97,7 (KNm) 6. Kiểm tra nền móng theo điều kiện biến dạng. Tải trọng tính toán và tải tiêu chuẩn tại chân cột trong trường hợp n = 1,2 Tải trọng 0 N (KN) x Q 0 (KN) y Q 0 (KN) x M 0 (KNm) y M 0 (KNm) Trò tính toán 1247 34,4 3,4 27,4 596,6 Trò tiêu chuẩn 1039,2 28,7 2,8 22,8 497,2 p lực tiêu chuẩn ở đáy khối qui ước : P max,min = 22 6 6 M tc y MM tc x MM tc BL M LB M LB N ±± = P max = 388,35 (KPa) Móng cọc ma sát cùng với đất xung quanh tạo lên khối móng qui ước: tb ϕ = 321 332211 hhh hhh ++ ++ ϕϕϕ = 6,37,18,62,3 6,3.75,417,1.5,36 25'.6,8132,3.556 o' +++ +++ ooo = 21,23 o α = 4 bt ϕ = 5,3 o Chiều dài móng quy ước : L M = 1,5 + 0,3 + 2( 3,2 + 6,8 + 1,7 + 3,6 ) tg5,3 0 = 4,64 (m) Chiều rộng móng qui ước : B M = 0,9 + 0,3 + 2( 3,2 + 6,8 + 1,7 + 3,6 ) tg5,3 0 = 4,04 (m) Chiều cao của khối móng qui ước : H M = 4,4 + 6,8 + 1,7 + 3,6 = 16,5 (m) 10 6800 44001700 120032003600 0 1 2 3 2 1 3 1 2 3 4