Thiết kế đài móng dưới 2 cột

* Tải trọng của tờng, dầm giằng, cột tác dụng xuống móng trục C2lấy cùng tổ hợp COMB10 +Tải trọng do trọng lợng bản thân cột tầng 1+ giằng nh móng B2: +Tải trọng do tờng tầng 1không có t

7.Thiết kế móng (M 2) dới cột trục (B2-C2):

7.1 Tải trọng:

Tải trọng lấy tại chân cột B,C đợc lấy từ bảng tổ hợp nội lực của khung K2:

Tổ hợp (COMB10)

tt

B

N0 (KN) M0tt B(KN.m) Q0tt B(KN) N0tt C(KN) M0tt C(KN.m) Q0tt C(KN)

Tổ hợp (COMB11)

tt

B

N0 (KN) M0tt B(KN.m) Q0tt B(KN) N0tt C(KN) M0tt C(KN.m) Q0tt C(KN)

Tải trọng tính toán:

* Tải trọng của tờng, dầm giằng, cột tác dụng xuống móng trục B2(lấy cùng tổ hợp COMB10)

+Tải trọng do trọng lợng bản thân cột tầng 1:

Ntt

c = (0,5 ì 0,8 ì 25 ì 1,1) ì 4,2 = 46,2 (KN) +Tải trọng do bản thân giằng tác dụng vào móng(gồm cả giằng ngang và giằng dọc): Chọn tiết diện giằng móng 30x70cm.

Ntt

g = 0,3 ì 0,7 ì (

2

9 2

4 , 2 4 ,

+Tải trọng do tờng tầng 1và tờng WC truyền xuống( chiều cao tờng WC lấy

bằng 4,2m):

Ntt

t = 0,22 ì 4,2 ì 18 ì 1,1 + 0,11 ì 4,2 ì 18 ì 1,1 = 27,442 ( KN).

t

tt g

tt c tt tt

N N N N

M0Btt = 486,9 (KN.m).

Q0Btt = 172,5 (KN).

* Tải trọng của tờng, dầm giằng, cột tác dụng xuống móng trục C2(lấy cùng tổ hợp COMB10)

+Tải trọng do trọng lợng bản thân cột tầng 1+ giằng nh móng B2:

+Tải trọng do tờng tầng 1(không có tờng WC):

Ntt

t = 0,22 ì 4,2 ì 18 ì 1,1 = 18,2 ( KN).

t

tt g

tt c tt tt

M0Btt = 265,63 (KN.m).

Q0Btt = 26,2 (KN).

Vậy tải trọng tính toán ở chân cột (B2-C2) lấy cùng tổ hợp (COMB10)

Tổ hợp (COMB10)

tt

B

N0 (KN) M0tt B(KN.m) Q0tt B(KN) N0tt C(KN) M0tt C(KN.m) Q0tt C(KN)

* Tải trọng của tờng, dầm giằng, cột tác dụng xuống móng trục C2(lấy cùng tổ hợp COMB11)

tt t

tt g

tt c tt

tt

N N N N

N0 = 0 + + + = -(6467,3 + 46,2 + 81,427 + 27,442) = - 6622,369KN

M0Btt = 486,9 (KN.m).

Q0Btt = 172,5 (KN).

* Tải trọng của tờng, dầm giằng, cột tác dụng xuống móng trục B2(lấy cùng tổ hợp COMB11)

tt t

tt g

tt c tt

tt

N N N N

N0 = 0 + + + = -(6356,3 + 46,2 + 81,427 + 27,442) = - 6511,369KN

M0Btt = 486,9 (KN.m).

Q0Btt = 172,5 (KN).

Vậy tải trọng tính toán ở chân cột (B2-C2) lấy cùng tổ hợp (COMB11)

Tổ hợp (COMB11)

tt

B

N0 (KN) M0tt B(KN.m) Q0tt B(KN) N0tt C(KN) M0tt C(KN.m) Q0tt C(KN)

- Do tải trọng tác dụng lên khung K2 đối xứng, khi tổ hợp nội lực có xét đến thành phần gió trái và gió phải

Vậy điểm đặt lực của móng hợp khối M1 ta đa về tâm O của cột trục (B2-C2)

để tính toán cho móng hợp khối M2 ta chọn một cặp nội lực tổ hợp (COMB10)

q0c

q0b

m0c

m0b

0

m0

n0

q0

2980

1490 1490 2400

- Tải trọng tính toán tại điểm O là:

tt

tt

2

98 , 2 ) 369 , 6511 369

,

tt

- Tải trọng tiêu chuẩn ở đỉnh móng tại điểm O :

15 , 1

738 , 13133

−

=

=

n

N N

tt tc

15 , 1

61 , 586

=

=

n

M

15 , 1

7 , 198

−

=

=

n

Q Q

tt tc

7.2 Chọn loại cọc, kích th ớc cọc và ph ơng pháp thi công :

+ Chọn chiều cao đài, cốt đáy đài, loại cọc, liên kết cọc vào đài nh móng M1.

Diện tích sơ bộ đế đài:

2 , 2 1 , 1 20 735 , 664

738 , 13133 '

.

p

N F

tb tt

tt

−

=

−

=

Trong đó :

Ntt - tải trọng tính toán xác định đến đỉnh đài: Ntt =13133,738 (KN)

γtb - trọng lợng thể tích bình quân của đài và đất trên đài γtb = 20 (KN/m3)

n - hệ số vợt tải: n = 1,1.

h - chiều sâu chôn móng: h = 2,2 (m)

Trọng lợng của đài, đất trên đài :

Nsb tt = n ì Fsbì h ì γtb= 1,1ì21,309 ì2,2ì20 = 1031,35 (KN)

Lực dọc tính toán xác định đến đế đài :

sb tt

tt = 0 + = 13133 , 738 + 1033 , 738 = 14165 , 094

Số lợng cọc sơ bộ:

89 , 732

094 ,

141165 =

=

=

SPT

tt c P

N

Do móng chịu tải lệch tâm nên ta chọn số cọc n'c= 22 cọc để bố trí cho móng

1075 1600 2125 2650 6000

2650

1075

X

m

19

525

800

1

18 13 7

12 6

4

21

17 16

11 10

5

22 14

8 2

15 9

y

3

20

800

550

- Diện tích đế đài thực tế:

Fđ = 3,7ì6 = 22,2m2

- Trọng lợng tính toán của đài cọc và đất trên đài:

Nđtt = n Fđ.γtb.h = 1,1ì22,2ì20ì2,2 = 1074,48KN

- Lực dọc: Ntt = 13133,738 + 1074,48 = 14208,22KN

- Mô men tính toán xác định tơng ứng với trọng tâm diện tích các cọc tại đế đài:

Mtt = M0 + Q0 hđ = 586,61 + 198,7ì1,35 = 854,855KNm

Q0 = 89,96KN

2 2

2 2

2 2

max min

max,

55 , 0 4 075 , 1 4 6 , 1 4 125 , 2 4 65 , 2 4

65 , 2 855 , 854 22

22 , 14208

ì

±

=

±

=

y c

tt tt

x

x M n

N P

= 645 , 828 ± 36 , 406

Ptt

max = Ptt

11=Ptt

17 = 682,234KN; Ptt

min =Ptt = Ptt

12 = 609,422KN;

Ptt

tb = Ptt = Ptt

20 = 645,828KN Trọng lợng cọc:

Pcọc=1,1ì 0,35ì 0,35ì [0,25x25+26,5x(25-10)] = 54,4 KN

Trọng lợng của đất mà cọc chiếm chỗ:

Pđc = 0,35ì0,35ì(0,25x18,3+7,9x 8,24+10,2x8,97+6,9x9,49+1,5x9,88)

= 29,58 KN

Lực truyền xuống dãy biên :

Pmaxtt +Pc = 682,234+ (54,4 –29,58) = 707,054KN < PSPT = 732,89KN

Thoả mãn điều kiện áp lực max truyền xuống cọc dãy biên

Pmintt = 609,422 KN > 0 nên không phải kiểm tra điều kiện chống nhổ

7.3 Kiểm tra nền móng cọc theo điều kiện biến dạng :

Độ lún của nền móng cọc đợc tính theo độ lún nền của khối móng quy ớc có mặt cắt là abcd Trong

đó : 4 , 490

4 =

= ϕtb

ϕ (Tính ở móng M1)

Chiều dài của đáy khối quy ớc

LM = L+ 2 ì H’ ì tgα = 5,65+ 2 ì 26,75ì tg4,490 = 9,85 m

Bề rộng của đáy khối quy ớc

BM = B + 2 ì H’ ì tgα = 3,35 + 2 ì 26,75 ì tg4,490 = 7,55 m

Trọng lợng của khối quy ớc trong phạm vi từ đế đài trở lên có thể xác định theo công thức:

N1tc = LM ì BM ì h ìγtb = 9,85 x7,55 x 2,2ì 20 = 3272,17KN.

Trọng lợng lớp đất trong phạm vi từ đế đài trở xuống:

Trọng lợng lớp sét pha trừ đi trọng lợng của đất bị cọc chiếm chỗ:

N2tc= (9,85 ì 7,55 - 0,35 ì 0,35 ì 22)x(0,25ì18,3+7,9ì 8,24)

= 4993,49KN

Trọng lợng lớp cát pha trừ đi trọng lợng của lớp cát bị cọc chiếm chỗ

3tc

N = (9,85 ì 7,55 - 0,35 ì 0,35 ì 22) ì10,2ì 8,97 = 6557,603 KN

Trọng lợng lớp cát hạt nhỏ trừ đi trọng lợng của đất bị cọc chiếm chỗ:

4tc

N = (9,85 ì 7,55 - 0,35 ì 0,35 ì 22) ì 6,9 ì 9,49 = 4693,186KN

Trọng lợng lớp cát hạt trung trừ đi trọng lợng của đất bị cọc chiếm chỗ:

5tc

N = (9,85 ì 6,65 - 0,35 ì 0,35 ì 22) ì1,5 ì 9,88 = 1062,186 KN

Trọng lợng cọc cắm vào trong các lớp:

tc

N6 = 0,35ì 0,35ì [(0,25x25)+(26,75 - 0,25)ì (25 - 10)] ì 22 = 1088,106 KN

Tổng trọng lợng khối móng quy ớc:

N = ∑ N = 3272,17+4993,49+6557,603 +4693,186+1062,186 +1088,106

= 21666,736KN

Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối quy ớc:

Ntc= Ntc+Ntc

qu = 11420,64 + 21666,736 = 33087,376KN

Momen tơng ứng với trọng tâm đáy khối quy ớc:

Mtc=M0tc+ Q0tc ì ( 26 , 75 + 1 , 35 ) = 510,09+172,78ì(26,75+1,35) = 5365,208 KN.m

N

M tc

tc

162 , 0 376 , 33087

208 ,

5365 =

=

áp lực tiêu chuẩn ở đáy khối quy ớc :

) 55 , 7

162 , 0 6 1 ( 55 , 7 85 , 9

376 , 33087 6

1 min

max

ì

±

ì

ì

=







ì

ì

+

=

M M

M

tc u

tc tc

L

e L

B

N N P

= 444,917 ì (1±0,128)

tc

Pmax= 501,866 KN; Pmintc = 387,967 KN; Ptb tc= 444,916 KN

Cờng độ tính toán tại đáy khối quy ớc :

R= 3041,41KN ( xác định ở móng M1)

Kiểm tra:

1,2 ì R = 1,2x3041,41 = 3649,692 Kpa >Pmaxtc = 501,31 KN

R = 3041,41 KPa >Ptb tc= 444,426 Kpa

Vậy có thể tính toán đợc độ lún của nền theo quan niệm biến dạng tuyến tính

Trờng hợp này đất nền từ chân cọc trở xuống có độ dày lớn Đáy của khối quy ớc có diện tích bé nên ta dùng mô hình nền là nửa không gian biến dạng tuyến tính để tính toán

ứng suất bản thân lớp sét pha tại vị trí mực nớc ngầm: σ1bt = 16,8ì1+1 ì 18,3

= 35,1 KPa

ứng suất bản thân tại đáy lớp sét pha: σ2bt = σ1bt + 7,9ì8,24 = 100,196 Kpa

ứng suất bản thân tại đáy lớp cát pha: σ3bt = σ2bt + 10,2ì8,97 = 191,69 Kpa

ứng suất bản thân tại đáy lớp cát hạt nhỏ: σ4bt = σ3bt + 6,9ì9,49 = 257,171 Kpa

ứng suất bản thân tại đáy khối quy ớc: σbt = σ4bt + 1,5ì 9,88 = 271,991Kpa

ứng suất gây lún tại đáy khối quy ớc: σz gl=0 = Ptb tc − σbt= 444,916 – 271,991

= 172,925 KN

Chia đất dới nền thành các khối bằng nhau:

hi≤ 4 1 , 887

55 , 7

4M = =

B

Ta chọn hi= 5

55 , 7

5M =

B

= 1,51m

Tỷ số 1 , 304

55 , 7

85 ,

9 =

=

M

M B

L

Tại độ sâu Z =7,55m tính từ đáy khối móng quy ớc có : σZi gl≈0,2ì bt

Z

σ Vậy giới hạn tầng chịu nén h0

=7,55 m

Tính lún theo công thức : S = 0,8 ì∑

=

ì

n

i

gl Zi E

h

σ

σzi (Kpa)

σzibt (Kpa)

2

305 , 68 71 , 88 168 , 115 92 , 144 737 , 167 2

925 , 172 35200

51 , 1

8

,









ì

=

Độ lún của móng : S = 2,18cm < Sgh= 8 cm

Vậy độ lún tuyệt đối của móng là đảm bảo

* Kiểm tra độ lún lệch tơng đối móng trục D2 với móng trục (B2-C2):

001 , 0 00099

, 0 991

19 , 1 18 , 2 2 ) 2 2

=

gh D

C B

S L

S S

S

Vậy độ lún lệch tơng đối của công trình đã thoả mãn

4

zi zi

σ

800

16,8 35,1

100,196

191,169

00 Cát

hạt trung

301,828286,909

5

316,474

167,737172,925 1

3

2

144,92 115,168 257,171

-450

Cát hạt nhỏ 4

Cát pha 3

2

Sét pha

mnn

00 Đất

lấp 1

0.00

-2200 -850

800

a

7.4 Tính toán độ bền và cấu tạo đài cọc:

Dùng bê tông 300# có Rn = 13000 KPa, Rk=1000 KPa

Thép chịu lực AIII có Ra = 360000 KPa

*Xác định chiều cao đài cọc theo điều kiện đâm thủng :

Vẽ tháp đâm thủng nghiêng góc 450 theo phơng thẳng đứng từ mép cột ở đỉnh đài thì thấy tháp chọc thủng trùm ra ngoài trục các cọc dãy biên Nh vậy ta

không phải kiểm tra điều kiện đâm thủng cho đài cọc.

525

800

525

525

550 550

525 525

19

525

800

1

18 13 7

525I

12 6

350 525 525

4

21

17 16

11 10

5

22 14

8 2

15 9

y 3

20

800

525 525 350 550

550 525 525 1075 1600 2125 2650 6000

2650 2125 1600 1075

X

800

2980

m

45°

45°

2980 2400

I

*Tính toán mômen và đặt thép cho đài cọc :

-Tính toán cốt thép chịu mômen uốn cho đài:

+ Tải trọng:

2 2

2 2

2 2

max 0

12

6

55 , 0 4 075 , 1 4 6 , 1 4 125 , 2 4 65 , 2 4

65 , 2 855 , 854 22

738 , 13133

ì

−

= +

=

=

tt c

tt

x

x M n

N P

P

KN

582 , 560 225

, 62

365 , 2265 988

,

=

KN x

x M n

N P

P

i i tt

c

tt

794 , 567 225

, 62

125 , 2 855 , 854 988 , 596

0 18

∑

KN x

x M n

N P

P

i i tt

c

tt

006 , 575 225

, 62

6 , 1 885 , 854 988 , 596

0 13

∑

KN x

x M n

N P

P

i i tt

c

tt

219 , 582 225

, 62

075 , 1 885 , 854 988 , 596

0 19

∑

KN x

x M n

N P

P

i i tt

c

tt

431 , 589 225

, 62

55 , 0 885 , 854 988 , 596

0 14

∑

KN x

x M n

N P

P

i i tt

c

tt

544 , 604 225

, 62

55 , 0 885 , 854 988 , 596

0 15

∑

KN x

x M n

N P

P

i

tt

c

tt

756 , 611 225

, 62

075 , 1 885 , 854 988 , 596

max 0

21

∑

KN x

x M n

N P

P

i i tt

c

tt

969 , 618 225

, 62

6 , 1 885 , 854 988 , 596

0 16

∑

KN x

x M n

N P

P

i i tt

c

tt

182 , 626 225

, 62

125 , 2 885 , 854 988 , 596

0 22

∑

KN x

x M n

N P

P

i

tt

c

tt

395 , 633 225

, 62

65 , 2 885 , 854 988 , 596

max 0

17

∑

KN x

x M n

N P

P

i i tt

c

tt

988 , 596

0 20

∑

PA = P6+P12 = 560,582+560,582= 1121,164KN

PB = P1+P18 = 567,794+567,794 = 1135,588KN

PC = P7+P13 = 575,006+575,006 = 1150,012KN

PD = P2+P19 = 582,219+582,219 = 1164,438KN

PE = P8+P14 = 589,431+589,431 = 1178,862KN

PF = P3+P20 = 596,988+596,988 = 1193,976KN

PG = P9+P15 = 604,544+604,544 = 1209,088KN

PH = P4+P21 = 611,756+611,756 = 1223,512KN

PI = P10 +P16 = 618,969+618,969 = 1237,938KN

PK = P5 +P22 = 626,182+626,182 = 1252,364KN

PL = P11+P17 = 633,395+633,395 = 1266,79KN

+ Mô men:

Mô men M và MI chạy máy bằng phần mềm Sap 2000 kết quả cho trong bảng

* Dựa vào biểu đồ mômen ta chọn M = 2400,9KNm để tính thép cho mặt dới đài, MI = 279,48KNm để

bố trí thép cho mặt trên đài

+ Tính thép cho mặt dới đài theo phơng cạnh dài:

4

0

75 , 61 10 36 ) 15 , 0 35 , 1 ( 9 , 0

10 9 , 2400

.

9

,

M

a

=

ì

ì

−

ì

=

Chọn 25Φ18 có Fa = 63,625cm2

- Chiều dài mỗi thanh là:

l* = l - 2.0,025 = 6 – 0,05 = 5,95m

- Khoảng cách giữa các cốt dài cần bố trí là :

b' = b - 2 (0,015 + 0,025) = 3,7 - 0,08 = 3,62m

1 25

62 , 3

m

−

Tính thép cho mặt trên đài:

2 4

4

0

10 36 ) 15 , 0 35 , 1 ( 9 , 0

10 48 , 279

.

9

,

M F

a

ì

ì

−

ì

=

=

Vì diện tích cốt thép nhỏ nên ta đặt thép theo cấu tạo:

+ Tính mômen MII theo phơng cạnh ngắn:

MII = r1(P6+ P7+ P8+ P9+ P10)+r2(P1 +P2+ P3+ P4+ P5)

Với r1= 0 , 3 m

2

5 , 0 55

,

0 − = , r2 = 1 , 25 m

2

5 , 0 5 ,

MII = 0,3(560,582+575,006+589,431+604,544+618,969)+1,25(567,794+

582,219+598,988+661,756+626,182) = 884,559+3796,17 = 4680,73KNm

FaII =

2 4

4

0

29 , 121 10

36 ) 2

018 , 0 2 , 1 ( 9 , 0

10 73 , 4680

.

9

,

M

a

ì

ì

−

ì

=

Chọn 48Φ18 có Fa =122,16cm2

- Chiều dài mỗi thanh là:

b* = b - 2.0,025 = 3,7 – 0,05 = 3,65m

- Khoảng cách giữa các cốt dài cần bố trí là :

l' = l - 2 (0,015 + 0,025) = 6 - 0,08 = 5,92m

1 48

92 , 5

m

−

Bố trí thép xem bản vẽ KCM01