móng cọc ép BTCT

báo cáo về móng cọc ép BTCT

Phần III NỀN MÓNG

HK1 26

25

23

24

21

22

HK2

4

MĂT CẮT ĐỊA CHẤT TẠI NƠI XÂY DỰNG

17

19 20 18 16

14

15

10

12 13 11 9 8 7

3

5 6 4 2 1 0

3 2

1

LỚP ĐẤT SÉT LẨN BỘT TRẠNG THÁI DẺO CỨNG

SÉT PHA CÁT

Á SÉT MÀU XÁM XANH, TRẠNG THÁI DẺO MỀM

CÁT MỊN LẪN BỘT, ÍT SÉT, TRẠNG THÁI CHẶT VỪA LỚP ĐẤT SAN LẤP 0.5M

PHƯƠNG ÁN I: MÓNG CỌC ÉP BTCT

BẢNG TỔNG HỢP CHỈ TIÊU CƠ LÝ ĐẤT:

Lớp

đất

TC CTC

TC Trạng thái giới hạn I Trạng thái giới hạn II

1

2

3

4

1.929

1.816

1.846

1.968

0.413 0.100 0.224 0.035

140

12022’

1200’

29038’

1.850 1.774 1.720 1.870

0.382 0.086 0.190 0.025

12050’

11035’

11002’

28002’

1.920 1.792 1.810 1.932

0.405 0.091 0.215 0.029

13010’

11053’

11032’

29010’

Lớp

đất

Hệ số rổng



Độ ẩm TN W%

(dẻo)

(chảy)

Độ sệt

Hệ số

Môđun biến dạng

1

2

3

4

0.870

0.920

-0.989

0.778 0.837 0.791 0.687

27.50 28.67 23.40 24.50

37.400 41.367 28.100

-18.400 17.667 18.000

-19.0 18.0 3.0 10.1

0.48 0.38 0.53

-0.023 0.057 0.054 0.022

347.87 72.51 79.60 201.29

I CHỌN CHIỀU SÂU ĐẶT ĐÀI CỌC

- Chiều sâu chôn móng so với mặt đất thiên nhiên: hm= 1.5 m

- Đài cọc được sử dụng bằng bêtông mác 300, thép AIII

II CHỌN LOẠI VẬT LIỆU VÀ KẾT CẤU CỌC

- Sử dụng cọc bêtông cốt thép 30  30 cm đúc sẵn dài 10 m có :

+ Bêtông mác 300 : Rn = 130 kG/cm2

+ Thép AIII : Ra = 3600 kG/cm2

III XÁC ĐỊNH SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC

* Sức chịu tải của cọc theo cường độ đất nền

Tính sức chịu tải của cọc theo cường độ đất nền , theo TCXD 205-1998

Qa =

tc

tc k Q

Trong đó: ktc là hệ số độ tin cậy được lấy như sau : ktc = 1.4

Qtc = m(mR qpAp + umfifsili)

- qp : cường độ tính toán chịu tải của đất ở mũi cọc

-2.0m 0.0m

3

0.5 m

z 6

z 7

2.0m

2.0m

2.0m

1.5m

1.5m 1.5m

2.0m

3m

2 1

-12.5m

1.5m

1.5m

1.5m

2.0m

-19m

z 1

z 4

z 8

z 9

z 10

4

z 3

z 2

z 5

z 11

-21m

- fsi : cường độ tính toán của lớp thứ i theo mặt xung quanh cọc

- m : hệ số làm việc của cọc trong đất, lấy m =1

- mR , mfi : các hệ số làm việc của đất lẫn lược ở mũi cọc và mặt bên của cọc có kể đến ảnh hưởng của phương pháp hạ cọc đến sức chống tính toán của đất

- li : chiều dày của lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc

- Ap , u : tiết diện và chu vi cọc.

Ta có:

mR = 1

mfi = 0.9

qp = 326 T/m²

u = 4 x 0.3 = 1.2m

Ap = 0.3x0.3=0.09m² Để tính fs ta chia đất thành từng lớp với chiều dày li như hình vẽ:

Tra bảng ta có các giá trị sau:

z(m) 2.25 3.75 5.25 7.00 9.00 11.00 13.00 14.75 16.25 17.75 19.50

fsi(T/m2) 1.86 2.25 2.53 3.42 3.58 3.72 2.20 2.24 2.26 2.27 5.55

 umf fsili = 51.35(T)

 mR qpAp = 1 326  0.09 = 29.34(T)

 Qtc =m(mR qpAp + umffsili) = 80.7(T)

Vậy: Qa =

tc

tc k

Q

= 801.4.7 = 57.64(T)

IV THIẾT KẾ MÓNG KHUNG TRỤC 6

IV.1 TÍNH MÓNG 6-A: (M1)

Tải trọng tác dụng xuống móng 6-A :

Tải Cột Nmax(T) Mtư(T.m) Qtư(T) Tính toán 6-A 180.37 7.82 3.83 Tiêu chuẩn 6-A 150.3 6.51 3.19

IV.1.1 Xác định sơ bộ kích thước đài cọc

- Khoảng cách giữa các cọc là 3d = 3 0.3= 0.9 m

- Ứng suất trung bình dưới đế đài :

2

2 ( 3 0 3 )

64 57 )

3 (

σ







d

P c

tb = 71.16 T/m2 (với Pc = Qa = 57.64 T)

- Dung trọng trung bình của đài và đất trên đài: tb = 2 T/m3

- Diện tích đài cọc đuợc xác định sơ bộ như sau:







 57 64 2 1 5

37 180

γ

N

tb

- Kích thước móng được chọn là : 1.5 x 2.4m (Fđ = 3.6 m2)

- Trọng lượng đài và đất phủ lên đài được xác định như sau :

Qđ = n Fđ tb hm = 1.13.62 2 = 15.84 T

IV.1.2 Xác định số lượng cọc

n=μ  1 4 180.3757.6415.84

c

P

N

= 4.8

- Chọn n = 5 cọc

- Không xét đến hệ số nhóm do khoảng cách giữa các cọc :3d  a  6d nên ảnh hưởng lẫn nhau giữa các cọc có thể bỏ qua (Nền và móng–Nguyễn Văn Quảng …)

- Bố trí cọc và đài như hình vẽ:

II

6

-2.000

M tt

Q tt

N tt

2600

300 1000

1000 300

A I

I

II

800

300 400

IV.1.3 Cấu tạo và tính toán đài cọc

- Chọn chiều dài cọc ngàm vào đài : h1= 15 cm

- Chiều cao tối thiểu của đài : hđ = ac + h1 + h2 = 40 + 15 + 35 = 1000 cm

Với chiều cao đài giả định là hđ =1 m, thì đầu cọc nằm ở phạm vi hình tháp chọc thủng nên không cần kiểm tra điều kiện chọc thủng (Xem hình vẽ)

- Lực dọc tính toán xác định :

 Ntt = 180.37+15.84 = 196.21T

- Tải tác dụng lên cọc :

Pm =

c

tt

n

N

max

i

tt

x

x M







Mtt = Mtt + Qtt  2 = 7.82+3.83 2 = 15.48Tm

xmax =1 m

xi2 =41= 4 m2

 Pm = 1965.21  15.484 1 =39.24  3.87

pmax = 43.11 (T)

pmin = 35.37 (T)

ptb = pmax 2pmin

= 39.24 T

- Nhận xét : pmax  Pc =57.64 T, pmin > 0

-Vì tải tác dụng lên hàng cọc biên nhỏ hơn sức chịu tải của cọc,cho nên thiết kế như trên là hợp lý

Và Pmin > 0 nên không cần kiểm tra chống nhổ

IV.1.4 Kiểm tra ổn định của nền nằm dưới móng khối quy ước và kiểm tra lún

- Độ lún của nền móng cọc được tính theo độ lún của khối móng quy ước, trong đó:











i i

n i

i IIi tb

h h

1

1





Trong đó :

hi : chiều dày lớp đất thứ i mà cọc đi qua

IIi : góc ma sát trong của lớp đất thứ i

- Ta có :

Lớp 1 :  = 13010’ ; h = 6 m

Lớp 2 :  = 11053’ ; h = 6 m

Lớp 3 :  = 11032’ ; h = 6.5 m

Lớp 4 :  = 29010’ ; h = 2 m

2 5 6 6 6

' 10 29 2 ' 32 11 5 6 ' 53 11 6 ' 10 13























tb tc







4

' 50 13 4

0

tb



 3028’ tg = tg30 28’ = 0.06

- Chiều dài của đáy móng khối quy ước :

Lm= a1 + 2.L.tg

4

tb tc



Lm = 2.3+ 219 0.06 = 4.58 m

- Chiều rộng của đáy móng khối quy ước :

Bm= b1 + 2.L.tg

4

tb tc



Bm = 1.3+ 219 0.06 = 3.58 m

Trong đó a1 và b1 là khoảng cách giữa các mép ngoài của cọc biên theo chiều dài và chiều rộng của đài cọc

-Diện tích đáy móng khối quy ước:

Fm = 4.58  3.58 = 16.4m2

- Xác định trọng lượng móng khối quy ước :

Trọng lượng đất, bêtông từ đáy đài trở lên: 2 16.4 2= 65.6 T

Trọng lượng đất từ đáy đài trở xuống đến mực nước ngầm: Mực nước ngầm cách mặt đất tự nhiên là 3 m

116.41.92 = 31.49 T

Trọng lượng đất từ mực nước ngầm trở xuống đến đáy khối móng qui ước: (3.50.92+60.792+6.50.81+20.932)16.4 = 247.66 T

Trọng lượng các cọc là: 1.1 19 0.3 0.3 6 2.5= 28.22 T

Vậy: Qmqư = 65.6+31.49+247.66+28.22 = 372.97 T

1 Áp lực tiêu chuẩn ở đáy móng khối quy ước

Cường độ tính toán của đất dưới mũi cọc:

Công thức : Rm =

tc K

m

m1. 2

(1,1A.Bm.II +1,1B.Hm.’

II +3.D.CII)

Ktc= 1 (hệ số độ tin cậy, tiến hành khoan khảo sát ở hiện trường)

m1, m2 :hệ số điều kiện làm việc của đất nền và dạng kết cấu công trình tác động qua lại với nền đất)

m1= 1.2 (đất cát vừa và mịn)

m2=1.27 (đất cát vừa và mịn, L/H<1.87)

hm = 21m

cII = 0.029 T/m2

II : Dung trọng đất bên dưới mũi cọc, lấy với đn= 0.932 T/m3

’II : Dung trọng trung bình của đất từ đáy móng khối qui ước trở lên

’II =221.9210.923.5021.79260.816.50.9322

= 1.00 (T/m3)

Với II = 29.16o ,Tra bảng (nội suy),ta được:A = 1.07, B = 5.28, D = 7.85

3°

3°

4380

-2.000

±0.000

N tt

Q tt M tt

0.029)

= 193 T/m2

- Ứng suất trung bình thực tế dưới đáy móng khối quy ước :

tbtc =

m m tc F

Q

N 

= 150.316.3724 .97= 31.91 (T/m2)

Ta có : tb < Rm , đất nền dưới đáy móng đủ sức chịu lực

- Ứng suất cực đại và cực tiểu dưới đáy móng khối qui ước:

tcmax,min =

m m tc F

Q

N 

6

m m

tc

L B

M





= 150 .316.3724 .97 3 58 4 58 2

6 51 6





= 31.91  0.52 T/m2

tcmax = 32.43 T/m2 < 1.2Rm = 231.6 T/m2

tcmin = 31.39 T/m2 > 0 Vậy đất nền dưới đáy khối móng qui ước ổn định

2 Tính lún theo phương pháp phân tầng cộng lún

- Theo quy phạm Việt Nam, độ lún của móng cọc được tính cho lớp đất dưới mũi cọc ( tức là dưới đáy móng khối quy ước )

- Theo TCXD 45 -78 giới hạn chịu lún ở độ sâu tại đó có: zgl < 0.2bt

- Dùng phương pháp cộng lún từng lớp :



 s i

o

E

s    

* Tính lún dưới đáy móng khối qui ước : Lm = 4.58 m , Bm = 3.58 m

- Aùp lực bản thân tại mũi cọc :

bt = (i.hi) =1 92  1  0 92  3 5  0 792  6  0 81  6 5  0 932  2= 17.02 (T/m2)

- Aùp lực gây lún tại tâm diện tích đáy móng khối qui ước :

po = tbtc - bt = 31.91– 17.02 = 14.89 T/m2

- Tại giữa mỗi lớp đất, ta xác định các trị số :

+ bt = (i.hi) : Aùp lực bản thân

+ zgl = ko.po : Aùp lực gây lún

+ ztb = (zigl + zi+1gl)/2

Trị số ko tra bảng ứng với 2z/B và tỷ số : 1 3

58 3

58 4





B L

(z tính từ đáy móng khối qui ước)

- Chia nền đất dưới mũi cọc thành các lớp có chiều dày :

hi 

4

m

L

4

58 4

 , lấy hi = 1 m

- Chia nền thành các lớp dày 1 m , lập bảng tính như sau :

STT Độsâu 2z/B k0 gl bt Ztb

z (m) (T/m2) (T/m2) (T/m2)

1702 1795 1888

2075 2168 2261 2354 2448

1982

ƯÙng s

át bản

thân

z

8 7 6 5 4 3 2 1 0

M tt

Q tt

N tt

±0.000

-2.000

-21.000

1367 1489

1047

ƯÙng s

át gây

luùn

733

167 211 275 368 514

Tại độ sâu z=5m dưới đáy móng khối qui ước có:

zgl =3.68 (T/m2) < 0.2bt = 0.221.68= 4.34(T/m2)

* Tính lún theo phương pháp cộng lún từng lớp:

-Modul biến dạng của lớp đất 4 được thống kê trong xử lý địa chất:

E = 2013 T/m2

 = 0.8

- Độ lún được tính bởi công thức:

S=

0

tb

i h i

E



 

 = ( 17 49 18 42 19 35 20 28 21 21 ) 1 0 038m

2013

8 0













 Như vậy: S = 3.8 cm < Sgh = 8 cm (Thoả yêu cầu biến dạng)

IV.1.5 Tính đài cọc và bố trí thép cho đài

1 Kiểm tra điều kiện xuyên thủng

- Kiểm tra theo điều kiện chọc thủng : Pxt  0.75Rkuxtho

Khi vẽ tháp chọc thủng thì các cọc đều nằm trong tháp, do đó không cần kiểm tra điều kiện chọc thủng

2 Tính cốt thép

- Tải trọng tác dụng lên mỗi cọc trong móng :

Pm =

c

tt

n

N

i i tt

x

x M







 Pm = 1805.37  7.8241 =36.07  1.96

- Xem đài cọc làm việc như công-xôn ngàm vào cột tại mép cột

- Mômen uốn tương ứng do lực P = Pm gây ra tại mặt ngàm I-I và II-II xác định theo công thức:

MI = Pi Li1

MII = Pi Li2 Trong đó: Li1= xi

-2

c h

= xi -02.4 ; Li2= yi

-2

c b

= yi -0.225

Bảng kết quả tính toán:

Pi(T) xi(m) Li1(m) MI(T.m) Pi(T) yi(m) Li2(m) MII(T.m)

-Cốt thép theo phương X, chịu MI :

FaI =

0

9

M a

I

, h0 =75-15=60cm

aI







= 22.09 cm2 Chọn 1614 (Fa =24.62 cm2 ) Bố trí

- Thép theo phương Y, chịu MII :

aII







=9.29 cm2

Chọn 814( Fa = 12.31 cm2) Bố trí

IV.1.6 Tính toán cọc chịu tác dụng của tải ngang

- Giả sử đầu cọc được ngàm vào đài do đó đầu cọc chỉ chuyển vị ngang, không có chuyển vị xoay

- Mômen quán tính tiết diện ngang của cọc:

12

1

bh = 0 3 0 3 3

12

1



 =67.5 10-5 m4

- Độ cứng tiết diện ngang của cọc :

Eb.I = 290 104 67.5 10-5 =1957.5 Tm2

- Chiều rộng quy ước bc :

Theo TCXD 205-1998 :

+ d  0.8 m  bc = d+1

+ d  0.8 m  bc = 1.5d+0.5=1.5 0.3 + 0.5 = 0.95 m

- Hệ số tỷ lệ k trong công thức: Cz = k.z

- Chiều dài ảnh hưởng: lah =2(d+1)=2x(0.3+1) = 2.6 m

- Chiều dài ảnh hưởng nằm trong lớp đất thứ 1 là lớp đất sét lẫnn bột, trạng thái dẻo cứng, tra bảng ta được hệ số tỷ lệ là: k = 598 T/m4

- Hệ số biến dạng :

bd = 5

I E

b k b

c





= 5

5 1957

95 0

598  = 0.78 m-1

- Chiều dài tính đổi của phần cọc trong đất :

Le = bd.L = 0.7819= 14.82

ah =2

1đv

Cát mịn lẫn bột trạng thái chặt vừa

4

3

Á sét màu xám xanh trạng thái dẻo mềm

2

Đất sét pha cát

Đất sét lẫn bột trạng thái dẻo cứng

1

H f

M f

z

- Các chuyển vị HH, HM, MH, MM của cọc ở cao trình đáy đài do các ứng lực đơn vị đặt tại cao trình đáy đài

HH : chuyển vị ngang của tiết diện (m/T) bởi Ho = 1(T)

HM : chuyển vị ngang của tiết diện (1/T) bởi Mo = 1(Tm)

MH : góc xoay của tiết diện (1/T) bởi Ho = 1(T)

MM : góc xoay của tiết diện (1/Tm) bởi Mo = 1(Tm)

Le = 14.82 m > 4m, cọc tựa lên đất  Ao = 2.441;Bo = 1.621;Co = 1.751

- Công thức tính :

b bd

A I



3

1

  2.441 = 2610-4 (m/T)

MH = HM = o

b bd

B I



2

1

  1.621 = 1410-4 (1/T)

b bd

C I

E  





1

= 0.7811957.5  1.751 = 1110-4 (1/Tm)

- Lực cắt của cọc tại cao trình đáy đài:

Qtt= 3.83 T (đối với 6 cọc) Hf =3.83/6= 0.64 T

- Vì đầu cọc bị ngàm cứng vào đài dưới tác dụng của lực ngang, trên đầu cọc có xuất hiện momen gọi là momen ngàm:

b MM

b MM MH

H I

E L

I E

L L

0

2 0 0

2















10 11

64 0 10 14

4

4













(Vì L0=0)

- Chuyển vị ngang yo(m) tại cao trình đáy đài:

+ yo = Hf.HH + Mf.HM

= 0.642610-4 –0.811410-4= 0.00053 m

yo< Sgh = 1cm

- Mômen uốn Mz(Tm) trong các tiết diện của cọc :

Mz = bd2EbIyoA3 - bdEbIoB3 + MfC3 +

bd f

H

Với : Chiều sâu tính đổi ze = bd.z

Mô men uốn M z dọc thân cọc:

4.487 3.5 -3.919 -9.544 -10.340 -5.854 1.098

5.128 4.0 -1.614 -11.731 -17.919 -15.076 1.126

- Môment uốn lớn nhất trong cọc: Mmax =1.126Tm

- Diện tích cốt thép trong cọc:

Fa =

a

R h

M

0 9

0 =0.91(.30126310)36005 =1.287 cm² Chọn 4Þ16 có Fa = 8.04 cm² >1.287cm²

* Kiểm tra độ ổn định của đất nền quanh cọc khi chịu áp lực ngang

- Điều kiện không phá hỏng cọc khi chịu áp lực ngang:

z gh z: Aùp lực tính toán tại độ sâu Z

z =

bd

K

 ze(yo.A1 -

bd



B1 + M E I

b bd

f

2

b bd

f

3

Vì Le = 14.82m >2.5 m Ta kiểm tra điều kiện này tại vị trí:

Z=0.85/bd=0.85/0.78 =1.09 m

Ze=bd*z=0.78*1.09=0.85 Các giá trị A1, B1, C1, D1 được tra trong bảng G3 của TCXD 205 – 1998

Với Ze = 0.85 m, tra bảng ta được như sau:

A1= 0.996; B1= 0.849; C1= 0.363; D1= 0.103 z = 0598.78x 0.85x (0.00053x0.996-0+0.782 0.195781 .5





x0.363+0.7830.641957.5

0.103)

=0.417 T/m2

gh: Aùp lực giới hạn tại độï sâu Z=1.09 m

Trong đó:

1

Hệ số, kể đến phần tải trọng thường xuyên trong tổng

tải trọng, tính theo công thức:

Mdh: Momen tải trọng thường xuyên; Mdh=2.36 Tm M: Momen tải trọng tạm thời; M =1.47 Tm

Với cọc BTCT: 0.3

Đầu cọc nằm trong lớp đất thứ 4 nên ta có các tính chất cơ lý sau:

1.87 T/m3

)

*

*

* (

* cos

4

*

* 2 1

I

c tg









M M

M M dh

dh







* 5 2

2



52 0 47 1 36 2 5 2

47 1 36 2











Mmax=0.043qL 2

a=0.207L

L=10m

2.07m 2.07m

0.086q L

2

a=0.29 4L

F

Dựng cọc để ép

2.94m

c0.025 T/m2

28.030

=> z=0.417 T/m2 < gh=1.769 T/m2

Vậy: Nền đất quanh cọc không bị phá hỏng khi chịu áp lực ngang

IV.1.7 Kiểm tra cọc trong quá trình vận chuyển và cẩu lắp

1 Khi vận chuyển cọc

Trọng lượng cọc trên 1m dài :

q = 1.1 0.3 0.3 2.5 = 0.248(T/m2)

Mmax = 0.043qL2 = 0.043 0.248 102 = 1.07(Tm)

Chiều dày lớp bảo vệ a = 3cm

o

R

M



27 30 130

10 07 1





 = 0.038

 = 0.5(1+ 1  2A) = 0.981

Fa =

o

R

M





27 3600 981

0

10 07





 =1.12(cm2)

Fa = 1.12 cm2 < 8.04 cm2 =4 16

2 Khi cẩu lắp

2 0

0

gh ( 1 87 1 096 ( 28 03 ) 0 3 0 025 ) 1 769 /

) 03 28 cos(

4 52

0



 

Mmax = 0.086qL2 = 0.086x0.248x102 = 2.13 (Tm)

A = 0.075   = 0.961

Fa =

o

R

M





27 3600 961

0

10 13





 = 2.28 cm2 < 8.04 cm2 = 416 Vậy cốt thép trong cọc đã thoả mãn điều kiện về cẩu lắp và vận chuyển

3 Tính thép làm móc treo

Lực do 1 thanh thép chịu khi cẩu lắp :

P =  1.2 q L =  1.2 0.248 10 = 0.744 T

Fa =

k

R

P

= 0.7443600103 = 0.21 cm2 Chọn thép 16 ( fa = 2.01 cm2)

4 Tính đoạn thép móc treo neo vào trong cọc

Lneo =

k

R u

P

 =05..744024 10103



 = 14.8 cm (u = d = 3.14  1.6 = 5.024 cm)

Chọn lneo = 30d = 30 1.6 = 48 cm > 14.8 cm

IV.1.8 Kiểm tra sức chịu tải của cọc theo vật liệu làm cọc

Qvl =  ( Rb Fb + Ra Fa )

Trong đó:

Qvl : Sức chịu tải của cọc theo vật liệu

 =1 : Hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc, cọc không xuyên qua bùn, than bùn

Rb = 130 kG/cm2 : Cường độ chịu nén của bê tông mác 300

Fb = 30 30= 900 cm2 : Diện tích tiết diện ngang của cọc

Ra =3600 kG/cm2

Fa = 8.04 cm2 :Diện tích tiết diện ngang của cốt thép

Qvl = 1 (130900 + 8.043600 ) = 145.9 T

Vậy: Qvl = 145.9> 1.4Qa=1.4x57.64=80.7T  Cọc ép không bị vỡ