Thuyết minh tính móng cẩu tháp đài cọc

THUYẾT MINH TÍNH TOÁN MÓNG CẨU THÁP... Gió trái theo phương X.. III.2/ Các cơ sở tính toán thiết kế công trình.. đây sử dụng mô hình tính toán hệ kết cấu khung không gian ngàm vào hệ món

THUYẾT MINH TÍNH TOÁN MÓNG CẨU THÁP

I./ Căn cứ thiết kế:

I.1/ Bản vẽ:

Bộ bản vẽ thiết kế kết cấu, kiến trúc Dự án xây dựng 2.220 căn hộ tái định cư (khu 1), phường Bình Khánh, quận 2, khu đô thị mới Thủ Thiêm được Chủ đầu tư – Liên danh Vietinbank -Thuận Việt - Coseco - Cofico - Trường Sơn phê duyệt ngày 19/2/2013

I.2/ Các quy phạm và tiêu chuẩn thiết kế:

- Tải trọng và tác động - Tiêu chuẩn thiết kế : TCVN 2737 : 1995

- Chỉ dẫn tính toán thành phần động của tải trọng gió

theo tiêu chuẩn TCVN 2737 – 1995 : TCXD 229 : 1999

- Tiêu chuẩn thiết kế nền nhà và công trình : TCVN 9362 : 2012

- Kết cấu bê tông và bê tông cốt thép - Tiêu chuẩn thiết kế : TCXDVN 356 : 2005

- Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép : TCXDVN 338 : 2005

- Móng cọc – Tiêu chuẩn thiết kế : TCXD 205 : 1998

II./Các thông số cẩu tháp để tính toán:

Thông số cẩu tháp đại diện để tính toán:

Trọng lượng tải trọng cẩu lớn nhất: Q’ = 8.0(T)

Bán kính tương ứng tải trọng cẩu lớn nhất: R’max = 13,5 (m)

Bán kính đuôi cần cẩu: Rđ = 14,3 (m)

III./MÔ HÌNH, TẢI TRỌNG & TỔ HỢP TẢI TRỌNG TÍNH MÓNG CẨU THÁP TRONG ETABS:

III.1/ Các trường hợp tải và các tổ hợp tải trọng

Các trường hợp tải:

1 Tải trọng bản thân cẩu tháp

2 Hoạt tải sử dụng

3 Gió trái theo phương X

4 Gió phải theo phương X

5 Gió trái theo phương Y

6 Gió phải theo phương Y

Các tổ hợp tải trọng:

Trường hợp 1: tĩnh tải + hoạt tải

Trường hợp 2: tĩnh tải + hoạt tải + gió trái phương X

Trường hợp 3: tĩnh tải + hoạt tải + gió phải phương X

Trường hợp 4: tĩnh tải + hoạt tải + gió trái phương Y

Trường hợp 5: tĩnh tải + hoạt tải + gió phải phương Y

Trường hợp 6: tĩnh tải + gió trái phương X

Trường hợp 7: tĩnh tải + gió phải phương X

Trường hợp 8: tĩnh tải + gió trái phương Y

Trường hợp 9: tĩnh tải + gió phải phương Y

M 4,0

M

III.2/ Các cơ sở tính toán thiết kế công trình

đây sử dụng mô hình tính toán hệ kết cấu khung không gian ngàm vào hệ móng cọc

III.2.2/ Tính toán trên máy tính: Sử dụng phần mềm tính toán kết cấu ETABS V 9.0.7.Việc tính

toán các cấu kiện được lấy nội lực từ mô hình trên ETABS, cách tính tuân theo các công thức và quy phạm Việt Nam hiện hành

III.3/ Xác định tải trọng do gió:

III.3.1/ Tải trọng do gió tĩnh gây ra theo phương X:

Tính toán theo công thức:

Qtt = qotc x n x c x k x B

Tải trọng gió tiêu chuẩn vùng: IIA

qotc = 83 KG/m2 : Giá trị áp lực gió tiêu chuẩn

K: Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ cao đến tải trọng gió

B = Ai = 0,67 (m2) Diện tích đón gió của các thanh thép trụ tháp

Loại địa hình đón gió : A

Kết quả tính toán cho ở bảng sau:

Tính tóan cho dạng dao động thứ : 1 Tần số f1 = 0,415

Lọai địa hình đón gió: A

Thành phần động của tải trọng gió tính toán theo công thức:

Wp(ij) = Mj * ξi * Ψi * Υij

Mj : Khối lượng tập trung của phần tử thứ j

ξi : Hệ số động lực ứng với dao động thứ i, không thứ nguyên

Υij : Chuyển vị ngang tỉ đối của trọng tâm phần công trình thứ j đối với dao động thứ I Ψi : Hệ số không thứ nguyên

Xác định WFj theo công thức:

WFj = Wj * ξj * υ * Dj * hj

Wj : Tải trọng gió tĩnh

ξj : Hệ số áp lực động của tải trong gió

Dj : Bề rộng đón gió tầng thứ j

hj : Chiều cao đón gió tầng thứ j

D = 1,6 (m) Chiều rộng công trình

H = 47 (m) Chiều cao công trình

υ = 0,75 Hệ số tương quan không gian của tải trọng gió Bảng xác định thành phần động W Fj

Cao độ W j (Kg/m2) ξ i υ D j hj W Fj (KG) (m) (m) (m)













 n

j

j ji

n

j

Fj ij i

M y

W y

1 2 1

y

i   W 940f



Tĩnh (KG)

(Fx)-Động (KG)

(Wpj)-Tĩnh + Động (T)

III.3.3/ Tải trọng do gió tĩnh gây ra theo phương Y:

Tính toán theo công thức:

Qtt = qotc * n * c * k * B

Tải trọng gió tiêu chuẩn vùng : IIA

qotc = 83 KG/m2 : Gía trị áp lực gió tiêu chuẩn

n = 1,2 Hệ số tin cậy

c = 1,143 : Hệ số khí động

K: Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ cao đến tải trọng gió

B = 0,67 (m) Diện tích đón gió

Bảng kết quả tính toán gió tĩnh cho ở bảng sau:

24 83 1 1,143 1,322 0,67 125,42 100,835

III.3.4/ Tải trọng do gió động gây ra theo phương Y:

Tính tóan cho dạng dao động thứ : 1 Tần số f1 = 0,415

Lọai địa hình đón gió: A

Thành phần động của tải trọng gió tính tóan theo công thức:

Wp(ij) = Mj * ξj * Ψi * Υij

Mj : Khối lượng tập trung của phần tử thứ j

ξi : Hệ số động lực ứng với dao động thứ i, không thứ nguyên

Υij : Chuyển vị ngang tỉ đối của trọng tâm phần công trình thứ j đối với dao động thứ I Ψi : Hệ số không thứ nguyên

Xác định WFj theo công thức:













 n

j

j ji

n

j

Fj ij i

M y

W y

1 2 1

y

WFj = Wj * ξj * υ * Dj * hj

Wj Tải trọng gió tĩnh

ξj Hệ số áp lực động của tải trong gió

Dj Bề rộng đón gió tầng thứ j

hj Chiều cao đón gió tầng thứ j

D = 1,6 (m) Chiều rộng công trình

H = 47 (m) Chiều cao công trình

υ = 0,75 Hệ số tương quan không gian của tải trong gió

Bảng xác định thành phần động W Fj Cao độ W j (Kg/m2) ξ i υ D j hj W Fj (KG) (m) Đón (m) (m)

i   W 940f



(Fx)-Động (KG)

(Wpj)-Tĩnh + Động (T)

IV/ PHẢN LỰC CHÂN THÁP VÀ ĐẦU CÁC CỌC

IV.1/ Nội lực dưới chân cột chịu nén và chịu kéo lớn nhất như sau:

1.1 Trường hợp 8 : Tĩnh tải + gió phương Y

- Cặp nội lực dưới chân cột chịu nén:

IV.1/ Nội lực tác dụng lên đầu cọc :

- Phản lực đầu cọc chịu kéo và nén trường hợp 8 như sau:

- Vậy cọc chịu kéo lớn nhất Pmax = 83,49 (T)

- Khả năng chịu kéo của cốt thép trong cọc là:

)(49,83)(3,97127501000

4

9,014,3124

2 2

T T

R d n

- Khả năng chịu kéo của 8 thanh thép Ø18 AIII liên kết đầu cọc với đài móng là:

Với cường độ chịu kéo của bê tông mác 250(B20) là : Rk = 9(KG/cm2) = 90(T/m2)

Vậy chọn chiều dài phần cọc ngàm vào đài móng là L = 0,8 (m)

Tổng cộng khả năng chịu kéo của đầu cọc do cốt thép và ma sát là:

(1) + (2) = 74,26 + 108,5 = 182,76 T > 83,49 T thỏa điều kiện liên kết đầu cọc vào đài

- Tính toán lực ma sát của phần bê tông đổ thêm trong lõi cọc đường kính trong D400 (đặt 8 Ø18 AIII

liên kết đầu cọc với đài móng) với bê tông cọc :

Fms2 = 0,8 * π * D * L * Rk = 0,8 * 3,14 * 0,4 * 0,85 * 90 = 76,82 T > 74,26 T

Vậy phần lõi bê tông (đặt 8 Ø18 AIII liên kết đầu cọc với đài móng) phải có chiều dài > 0,85 m và

bố trí cốt thép 8Ø18 AIII (có cường độ chịu kéo là: Ra = 3650 KG/cm2)

VI - XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC :

mR = 1 (Hệ số làm việc của đất ở mũi cọc có kể đến ảnh hưởng phương pháp hạ cọc )

4

2(

a

A a

R p

d n

R VL

m

TC K TC Q a

4

2 

d P q R m p

Q 

)

'(75

k

LB I

o k

A p

d I p

L = 35 (m) - Chiều dài cọc

g ' I = 0,876 (T/m3) - Trọng lượng thể tích đất ở dưới mũi cọc (Khi no nước có kể đến sự đẩy nổi trong

nước)

g I = 0,997(T/m3) - Trị tính toán trung bình(theo các lớp) của trọng lượng thể tích đất ở phía trên mũi cọc

(Khi no nước có kể đến sự đẩy nổi trong nước)

mf = 0,9 (Hệ số làm việc của đất ở mặt bên cọc có kể đến ảnh hưởng phương pháp hạ cọc)

fsi : ma sát bên cọc, tra bảng, phụ thuộc độ sâu trung bình của lớp đất, trạng thái đất.(T/m2)

li : chiều dày lớp đất thứ i mà cọc đi qua.(m)

Căn cứ vào mặt bằng bố trí cẩu tháp và hồ sơ báo cáo khoan thăm dò địa chất tại vị trí hố khoan số BH10

Tương tự tính toán sức chịu tải của cọc ứng với đường kính cọc Ø400 và Ø500 ta có bảng tổng hợp sau:

Bảng tổng hợp sức chịu tải của cọc đơn ứng với đường kính cọc Ø400:

TRÊN

ĐƯỜNG KÍNH

CHIỀU DÀI CỌC

SỨC CHỊU TẢI MA SÁT CẨU

L (m)

CỌC ĐƠN ( T)

Bảng tổng hợp sức chịu tải của cọc đơn ứng với đường kính cọc Ø500:

TRÊN

ĐƯỜNG KÍNH

CHIỀU DÀI CỌC

SỨC CHỊU TẢI MA SÁT





i l si f f m u f Q

CẨU

L (m)

CỦA CỌC ĐƠN ( T)

VI Thiết kế cho đài móng cọc:

Nội lực dưới chân cột:

Nội lực tại trọng tâm móng 11,13 19,91 893,45 4,464 4,853

- Chiều sâu chôn đài tính từ đáy đài đến mặt đài và phải thỏa mãn điều kiện: h d hmin (hmin là chiều cao tối thiểu của đài để tổng các lực ngang tác dụng vào đài được tiếp thu hết ở phần đất đối diện, cọc chỉ làm việc như cọc chịu kéo hoặc nén đúng tâm)

0 min

 - tổng tải trọng ngang Từ kết quả nội lực, có Q tại chân cột: QY  19,91   T

b – cạnh đáy dài theo phương vuông góc với lực ngang Q, chọn b  5, 2   m

 

0 0 min

Ta có phản lực tác dụng lên đầu cọc là P1 = P2 = Pmin = 98,82 (T) và P3 = P4 = Pmax = 100,07 (T)

VII.Tính toán cốt thép cho đài cọc :

I

Tính toán moment và bố trí thép cho đài cọc :

o Moment tương ứng với mặt ngàm I - I :

a



Kiểm tra khả năng xuyên thủng của cọc vào đài cọc với phản lực trên đầu cọc là:

PCmax = 100,07 (T), Chu vi xuyên thủng là: Utb = 4x(D+h0) = 4x(0,6+0,55)

0, 75* *4( ) * 0, 75*90*4*(0, 6 0,55) *0,55

P c  P  R D h  h  

100, 07( ) 170, 7( )

P c  T  P  T Thỏa điều kiện xuyên thủng của cọc vào đài

Kiểm tra xuyên thủng của cột vào đài móng:

Tải trọng bình quân tác dụng lên cọc 893, 45

223,36( ) 4

Vậy Pxt  893, 45( ) T  Pcx  0,75 90 4 (1,6 1,55) 1,55 1318( )       T Thỏa điều kiện xuyên thủng

Tính toán bu long neo chân cẩu tháp sẽ được tính toán khi có chi tiết chân cẩu tháp cụ thể