tính toán móng D4

tính toán móng D4

B Tính tốn mĩng D4

Dựa vào kết quả nội lực giải khung ta chọn ra tổ hợp nội lực nguy hiểm nhất để tính móng

Tải trọng truyền xuống móng:

Ntt = -419.80 (T)

Mtt = -39.490 (Tm)

Qtt = -16.360 (T)

Lấy hệ số an toàn n=1.15

Ntc= -365.04 (T)

Mtc = -34.34 (Tm)

Qtc = -14.23 ( T)

7.1.Chọn chiều sâu đặt đài cọc:

Chiều sâu đài cọc được chọn theo điều kiện cân bằng lực ngang với áp lực bị động phía sau đài cọc:

EP  Q tt

2

1

h2tg2(450 - 2 )b  Q tt

 hmin  tg(450 - 2 ) 2Q b tt

Với  : góc ma sát của đất

= 2=15.85(độ)  : dung trọng của đất

-4050

0.0

-2050

2dn

 0.857(T/m3)

Q tt : lực ngang

b : bề rộng đài cọc

Tuy nhiên trong quá trình làm việc thành phần ma sát dưới đáy móng tiếp thu một phần lực ngang (khoảng 30%) nên chiều sâu đặt móng cần thiết là:

h  0.7hmin

Sơ bộchọn b = 3m

 hmin  tg(45 - 152.85)

3 857 0

36 16 2

x

h  0.7hmin = 0.7x2.7 = 1.89m

Chọn h = 2m

Chọn chiều cao đài hđ = 1m

7.2.Chọn kích thước cọc,vật liệu làm cọc:

Chọn cọc vuông kích thước 300x300 mm

Cọc được chế ngay tại công trường nên để cho việc sử dụng thép một cách kinh tế ta chọn chiều dài mỗi đoạn cọc là 8m

Dự định thiết kế cọc gồm 3 đoạn  L = 3x8 = 24 m

Chọn đoạn neo vào đài 0.2m

Đoạn thép đầu cọc neo vào đài 30 = 30x0.02 = 0.6m (dự định dùng thép 20) Vậy chiều dài thực của cọc LP = 24 – 0.2 – 0.6 = 23.2m

Diện tích cọc : AP = d2 = (0.30)2 = 0.09 m2

Bê tông dùng trong cọc Mác 300 Rn = 130 kG/cm2

Rk = 10 kG/cm2

7.3.Chọn cốt thép trong cọc:

Tương tự như nhóm 1

7.4.Tính sức chịu tải của cọc:

7.4.1.Theo vật liệu làm cọc:

Qu = (RnAP + R’nAat)

 : hệ số uốn dọc phụ thuộc vào chiều dài cọc và điều kiện liên kết ở 2 đầu cọc

Đầu cọc ngàm trong đài và mũi cọc nằm trong lớp cát mịn (đất mềm) Tra bảng ta có v = 2

Chiều dài tính toán của cọc:

l0 = vLP = 2x8 = 16 m

d = l d0 = 016.3 = 53.33

Hệ số uốn dọc theo công thức thực nghiệm:

 = 1.028 – 0.00002882

d – 0.0016d = 1.028 – 0.0000288(53.33) 2 – 0.0016x53.33 = 0.86

 Qu = 0.86(1300x0.09 + 28000x8.04x10-4) = 120(T)

7.4.2 Theo đất nền:

7.4.2.1 Theo chỉ tiêu cơ lý:

Sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc đơn:

Qtc = m(mRqPAP + umffsili)

m: hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất lấy bằng 1

mR , mf : hệ số điều kiện làm việc của đất ở mũi và mặt bên cọc có kể đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến sức chống tính toán của đất,xác định theo bảng trang 20 (giáo trình NỀN MÓNG)

1 1



R

m

1



f

m

qP : sức chống của đất ở mũi cọc (T/m2) tra theo bảng trang 21 (giáo trình NỀN MÓNG)với độ sâu mui cọc –25.2m so với đáy tầng hầm

qP=351.2(T / m2)

fsi:ma sát bên (T/m2) tại độ sâu trung bình của lớp thứ i mà cọc đi qua, tra theo bảng trang 21 (giáo trình NỀN MÓNG)

Cọc đi qua 2 lớp đất khác nhau,trong mỗi lớp ta chia ra thành các lớp nhỏ như sau:

Lớp 2 (dày 5.95m): 2x2m+1.95m Lớp 3 (17.25m) :8x2m+1.25m li:chiều dày của lớp thứ i (m)

CHIỀU DÀY (m)

ĐSTB (m)

fsi (T/m2)

i

si l

f *

(T/m )

)

* (f si l i

u:chu vi cọc (m)

u=0.3*4=1.2 (m)

Sức chịu tải cho phép :

Qa =

tc

tc

K Q

Ktc :hệ số an toàn được lấy như sau:

LƠP 3

LƠP 2

-2050 SÀN TẦNG HẦM

-27250

Móng có trên 21 cọc Ktc = 1.4 Móng có từ 11 20 cọc Ktc = 1.55 Móng có từ 6  10 cọc Ktc = 1.65 Móng có từ 1  5 cọc Ktc = 1.75

 Qtc = 1(1.1x351.2x0.09 + 1.2x1x102.56) = 157.8 (T)

Dự định móng có từ 6 10 cọc  Ktc = 1.65

Qa = 1Q.65tc

= 1571.65.8 = 95.7 (T)

7.4.2.2.Theo chỉ tiêu cường độ:

Theo chỉ tiêu cường độ ta có:

Lớp đất 1:

BH

1

 =1.577 (T/m3)

1

C =0.057 (Kg/cm2 )

1

 =4.91 (Độ)

Lớp đất 2:

BH

2

 =1.835 (T/m3)

2

2

 =13.8(Độ)

Lớp đất 3:

BH

3

 =1.84(T/m3)

3

C =0.024(Kg/cm2 )

3

 =26.53(Độ)

Sức chịu tải cực hạn của cọc:

Qu = Qs + QP = Asfs + APqP

Với

fs = ca + '

h tga ca:lực dính giữa thân cọc và đất (T/m2),với cọc BTCT ca = c (lực dính của đất )

a :góc ma sát giữa cọc và đất,cọc BTCT lấy a =  (góc ma sát trong của đất nền)

'h :ứng suất hữu hiệu trong đất theo phương vuông góc với mặt bên cọc (T/m2) Theo giáo trình Nền-Móng trang 62, với cọc ép ta có

'h = 1.4(1 - sin)'

v

'v:ứng suất hữu hiệu theo phương đứng tại giữa lớp đất thứ i mà cọc đi qua

qP:cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc

qP = c’Nc + '

vp Nq + dPN

Nc, Nq, N :hệ số sức chịu tải phụ thuộc vào ma sát trong của đất ,hình dạng mũi cọc, phương pháp thi công cọc tra bảng các hệ số sức chịu tải của Terzaghi (công thức bán thực nghiệm được phát triển trên cơ sở các công thức sức chiụ tải của móng nông với sơ đồ trượt của đất dưới mũi cọc tương tự như sơ đồ trượt của đất dưới móng nông, các hệ số được thiết lập cho móng nông tiết diện tròn hoặc vuông)

'vp :ứng suất hữu hiệu theo phương đứng tại mũi cọc

 : dung trọng của đất ở độ sâu mũi cọc

Tính Qs:

Lớp 2: fs2 = 1.7 + 1.4tg13.8 0(1 – sin13.80)[0.835x(2+5.95/2)]

= 2.79 T/m2

Lớp 3: fs3= 0.24+1.4tg26.53 0(1–sin26.530)(17.25/2x0.84 + 7.95x0.835 ) = 5.61 T/m2

 Qs = Asfs = ufsili

= 1.2(2.79x5.95 + 5.61x17.25) = 136.03 (T)

Tính QP :

'

vp = Ihi = (7.95x0.835 + 0.84x17.25 ) = 21.13 T/m2 Với  = 26.530 ta có :

Nc = 28

Nq = 15.1 N = 9.7

qP = 0.24*28 + 21.13x15.1 + 0.84x0.3x9.7 = 328.2 T/m2

 QP = APqP = 0.09x328.2 = 29.54 (T)

Sức chịu tải cho phép của cọc:

Qa =

p

p s

s

FS

Q FS

Q



FSs :hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên lấy bằng 2

FSP :hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc lấy bằng 3

 Qa = 136.032 293.54 = 77.86 (T)

7.5.Xác định số lượng cọc:

Từ kết quả tính sức chịu tải của cọc theo các chỉ tiêu ở mục trên ta chọn

ra giá trị nhỏ nhất để thiết kế

Qa = 77.86 (T)

Số lượng cọc:

n= 

a

Q

N



 = 1.2  1.4 là hệ số xét đến ảnh hưởng của momen

Chọn  = 1.4

N : tổng lực dọc truyền đến đáy đài

N = 668.55 (T)

 n = 1.477419.86.8 = 7.55

Chọn n = 9 cọc

7.6.Bố trí cọc trong đài:

0 350

D

1000

2700 1350

1000 1350 350 100

y x

Khoảng cách giữa mép cọc hàng biên đến mép đài là d2  3d

Chọn 0.2 m

Khoảng cách giữa các cọc từ 3d  6d Chọn 1m

Lớp bê tông lót phủ ra khỏi mép đài một đoạn là 100 mm

Bố trí cọc trên mặt bằng như hình trên

7.7.Kiểm tra móng cọc:

7.7.1.Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc:

Khi giải bài toán khung ta đã giả định mặt ngàm móng cacùh đáy tầng hầm 1.5m >1m(mặt ngàm móng tính toán).Thiên về an toàn ta coi các lưc Q,M,N đặt tại mặt móng cách đáy tầng hầm 1m

Điều kiện kiểm tra:

Qmax  Qn

Qmin  Qk

i

y

x

M n

N









Qmin =  

n

i

y x x

M





Qmax, Qmin :tải trọng lớn nhất và nhỏ nhất tác dụng lên cọc (T)

Qn, Qk : sức chịu tải của cọc chịu nén và chịu kéo.(T)

Nd = N + Wđài + Wđất +Wcọc :tổng tải trọng tác dụng lên cọc (T)

n:số lượng cọc trong đài

My:tổng momen quay quanh trục y, tại đáy đài (Tm)

xmax

n , xmax

k :khoảng cách từ tâm móng đến cọc chịu nén, kéo max (m) xi:khoảng cách từ tâm móng đến cọc thứ i (m)

Trọng lượng của đài và đất trên đài:

W = Wđài + Wđất +Wcọc

= 2.7x2.7x1x1.5 + 2.7x2.7x1x0.835+9*0.09*1.5*23.2 =45.21 (T)

Nđ = 419.8 + 45.21 = 465 (T)

My = My + Qxhđ = 39.49 + 16.36x1= 55.85 Tm

Qmax = 3 ( 1 ) 2

1 85 55 9

Qmin = 3 ( 1 ) 2

1 85 55 9

Qmax = 70.3 (T) < Qa = 77.86 (T)  Cọc thỏa khả năng chịu lực

Qmin = 33.05(T) > 0  cọc chịu nén

7.7.2.Kiểm tra ổn định nền dưới đáy móng khối qui ước:

Điều kiện kiểm tra:

Ptc tc

tb  R

Ptcmax 1 2R II

Ptc 0

min 

Ptc

tb, Ptc

max, Ptc

min:ứng suất trung bình,cực đại,cực tiểu tiêu chuẩn tại đáy móng khối qui ước

RII:sức chịu tải ở trạng thái giới hạn II của đất nền tại đáy móng khối qui ước

Góc nội ma sát trung bình của các lớp đất theo chiều dài cọc:

tb

 =

i

i i h

h







2

23

25 17 53 26 95 5 6 14



x

Bmq

-27250

Móng Khối Quy Ước -4050 -2050 0.0

Góc truyền lực :

4

47 23

tb



Diện tích móng khối qui ước:Bmq

Amq=Bmq = B + 2Ltg = 2.7 + 2x23.2tg5.870 = 7.5 Diện tích móng khối qui ước:

Fmq = AmqBmq = 7.5*7.5 = 56.25 m2 Trọng lượng móng khối qui ước:

Wqu = Wcọc+Wđất Dung trọng đẩy nổi trung bình của các lớp đất:

tb=0.844x7.9525.02.842x17.25 = 0.84 T/m3

Wqu=0.84*56.25*25.2+(1.5-0.84)*(2.7*2.7*1)+9*0.3*0.3*23.2*1.5 = 1223.7 (T)

Tổng lực đứng tiêu chuẩn tại đáy móng khối qui ước:

Ntc

dq= Wqu + Ntc = 1223.7 + 4191.15.8 =1588.7 (T) Ứùng suất trung bình tiêu chuẩn tại đáy móng khối qui ước:

Ptc

25 56

1588.7







mq

tc dq F

N

T/m2 Ứng suất cực đại,cực tiểu tại đáy móng khối qui ước:

mq

tc y tc

tb tc

W

M



max

mq

tc y tc

tb tc

W

M



min

Trong đó:

Wx

mq,:momen chống uốn theo trục x tại đáy móng khối qui ước

x mq

6

5 7 5 7 6

2 2





mq

mq A B

m3

y

M =34.34+14.23*(23.2+1)=378.71 Tm Suy ra:

31 70

71 378 24

tc

Pmin 22 85

31 70

71 378 24

Sức chịu tải TTGH II của đất nền:

RII =

tc

k

m

m1 2

(Ab + Bh* + Dc)

Trong đó:

1

m =1.2; m2=1.3:hệ số điều kiện làm việc

tc

k =1.1 HS độ tin cậy

A, B, D :hệ số tra bảng phụ thuộc vào tc=26.53(độ)

A = 0.87; B = 4.51; D = 7.02 b: bề rộng của móng khối qui ước

II

3



  =0.842 :dung trọng lớp đất dưới đáy móng ở TTGH II

h, * :chiều dày và dung trọng lớp đất từ đáy móng khối qui ước trở lên

C=C3II =0.032 lực dính đất nền lớp 3 ở TTGH II

RII=(1.2*1.3/1.1)(0.87x7.5x0.842+4.51*(1223.7/58.25) + 7.02x0.032 ) =142.5 T/m2

Vậy: Ptc tb 28 24 R II  142 5 T/m2

P 33 63 1 2 1 2 142 5 170 97 ( / 2 )

Ptcmin 22 85  0

Các điều kiện trên thoả  Có thể xem nền còn hoạt động như vật thể

“đàn hồi”

7.7.3.Kiểm tra lún:

Phần lún của móng cọc là độ lún của đất nằm dưới móng khối qui ước hay độ lún của nền dưới mũi cọc

Ưùng suất gây lún:

P = Ptctbihi

= 28.24 – (0.8x1.591 +1.2*0.591+ 8x0.844 + 17.25x0.842) = 5 T/m 2 Từ cố liệu thống kê ta có Biểu Đồ Cố Kết của lớp đất thứ 3

BIEU DO NEN CO KET Lop Dat

3

0.774

0.6 0.7 0.8

p(kg/cm2)

e

Dùng phương pháp tổng phân tố để tính lún với bề dày mỗi lớp là 1m

Bảng kết quả tính lún trình bày ở trang sau

Như vậy tại độ sâu z = 5 m từ mũi cọc ta có 5.52

9 4

049 27





gl tb

bt tb





> 5 Vậy vùng nền sâu 5 + 27.25 = 32.25m kể từ mặt đất tự nhiên

bt (T/m

2 )

gl(T/m

2 )

tb gl(T/m

2)

bt tb (T/m

2 )

1 1 0 1 23.26 5.0000 4.9409 23.6810 28.6219 0.6700 0.667 0.001796

1 0.9764 24.102 4.8818

2 1 1 0.9764 24.102 4.8818 4.7189 24.5230 29.2419 0.6690 0.667 0.001198

2 0.9112 24.944 4.5561

3 1 2 0.9112 24.944 4.5561 4.3127 25.3650 29.6777 0.6690 0.667 0.001198

3 0.8139 25.786 4.0693

4 1 3 0.813861 25.786 4.0693 3.7690 26.2070 29.9760 0.6690 0.666 0.001797

4 0.693754 26.628 3.4688

5 1 4 0.693754 26.628 3.4688 3.1717 27.0490 30.2207 0.668 0.666 0.001199

5 0.57494 27.4700 2.8747

0.00719

Tổng độ lún là S = 0.72 cm< [S] = 8 cm

 gl

P 1i

7.7.4 Kiểm tra đài cọc:

7.7.4.1.Kiểm tra xuyên thủng giữa cột và đài:

Từ cổ móng kẻ đường 450 xuống thì hình tháp xuyên thủng bao trùm lên các cọc nên không cần kiểm tra xuyên thủng giữa cột với đài

7.7.4.2.Kiểm tra xuyên thủng giữa cọc và đài:

Ta chọn trường hợp nguy hiểm nhất là cọc nằm ngay tại góc đài để tính xuyên thủng

Kẻ đường 450 từ mép cọc xuống đài

Ta có diện tích của hình tháp xuyên thủng là:

Stb = 0.82/cos45

= 1.16 m2

Lực chống xuyên:

Pcx = Rk *Stb

= 1.16*10 4*10 = 116 T

Pcx > Qmax = 70.3 T

Điều kiện chống xuyên giữa cọc và đài thoả

7.8.Tính toán, bố trí cốt thép trong đài:

Sơ đồ tính của đài là một console ngàm vào cột theo chu vi cột Ngoại lực làm đài bị uốn là những phản lực đầu cọc

M = Pili

Pi :phản lực tại đầu cọc thứ i

li : khoảng cách từ cọc i đến vị trí ngàm

7.8.1.Phương x:

P = 3*70.3 =210.9( T)

M = Pl = 210.9*0.625=131.8 (T*m)

Momen cho 1m bề rộng :

M = 1312.7.8 = 48.9 Tm

0

3 24 80 2800 9 0

10 9 48 9

.

x h

R

M a



7.8.2.Phương y:

625

P

625

P

P 75

P = 3*(465/9) =155 ( T)

M = Pl = 155*0.75=116.25 (T*m)

Momen cho 1m bề rộng :

M = 1162..725 = 43.1 Tm

0

4 21 80 2800 9 0

10 1 43 9

.

x h

R

M a



7.9.Kiểm tra cọc chịu tải trọng ngang:

Hệ số nền trung bình theo phương ngang:

2 23

25 17 650 95 5 650









h

h K

i

i i

T/m4 Momen quán tính tiết diện ngang cọc:

12

) 3 0 (

d





Độ cứng ngang của cọc:

EbI = 2.9x106x0.00068 = 1957.5 Tm2

Chiều rộng qui ước của cọc

bc = b+2*b*tgtb = 0.3+2*0.3tg24.5 = 0.57 m

Hệ số biến dạng:

5 1957

57 0



I E

Kb

b c

Chiều dài tính đổi phần cọc trong đất:

le = bdLP = 0.72x23.2 = 16.7 m > 4

 A0 = 2.441

B0 = 1.621

C0 = 1.751

Các chuyển vị HH, HM, MM của cọc ở cao trình mặt đất do các ứng lực đơn vị đặt tại cao trình này gây ra:

5 1957 )

72 0 (

1 1

3 0

x

A I

E b

bd

5 1957 )

72 0 (

1 1

2 0

x

B I

E b

bd

5 1957 72 0

1 1

x

C I

bd

Momen uốn và lực cắt tại cao trình đáy tầng hầm:

H0 = H = 1 818

9

36 16

M0 = M - Hl0 = 1 818 1 2 57

9

49 39



Chuyển vị ngang và góc xoay tại cao trình đáy tầng hầm:

y0 = H0HH + M0HM = 1.818x0.0033 + 2.57x0.0016= 0.01 m

0 = H0MH + M0MM = 1.818x0.0016 + 2.57x0.0012 = 0.006(rad) = 0.340 Momen uốn trong cọc:

bd

0 3 0 3 0 b bd 3 0 b

2













= 0.722x1957.5x0.01A3– 0.72x1957.5x0.006B3+2.57C3 + 10.818.72 D3 =10.15A3 –8.46B3 + 2.57C3 + 2.53D3

2.44 1.1 -0.222 -0.122 0.96 1.09 4.00372

BIEU DO MOMENT

-4 -2 0 2 4 6

Mz

Momen max = 4.04 Tm, chọn a = 4 cm  h0 = 26cm

26 2800 9

0

10 04 4 9

0

5 0





x x

x h

R

M

Fa > Att = 4.022 cm Nên ta chọn lại thép cọc

Chọn lại :220 cho mỗi cạnh

Tính cốt đai:

H = 1.818 T = 1818 (kG)

Q

bh R

2

2 0 8

Chọn đai 8, n = 2, fd = 0.503 cm2

utt = x x x 0 8 * 2800x2x0 503 1022 7cm

) 1818 (

) 25 ( 30 10 8

2

2



Q

bh

7 154 1818

) 25 ( 30 10 5 1 5

.

uct = 20cm

Chọn u = 200 mm