Thuyết Minh Đồ Án BTCT 2

đồ án kết cấu nhà bê tông cốt thép số liệu chung : + công trình : nhà ký túc xá sinh viên + địa điểm xây dung : thành phố nam NH + sơ đồ kiến trúc : kt-01 + điều kiện địa chất : giả thiết + tiªu chuÈn thiÕt kÕ : - tcvn 5574:2012 : kÕt cấu bê tông bê tông cốt thép tiêu chuẩn thiết kế - tcvn 2737:1995 : tải trọng tác động tiêu chuẩn thiết kế - TCVN 9362:2012 : Tiêu chuẩn thiết kế nhà công trình - TCVN 205:1998 : mãng cäc - tiªu chuÈn thiÕt kế Nhiệm vụ thiết kế: + xác định sơ đồ tính cho khung + xác định tải trọng tác dụng + sơ đồ chất tải lên khung + tính toán nội lực tổ hợp nội lực + biểu đồ néi lùc ( m, n, q ) + tÝnh to¸n tiÕt diƯn vµ bè trÝ cèt thÐp cho khung trơc + tính toán bố trí cốt thép cho ô sàn điển hình + tính toán bố trí cốt thép cho thang + tính toán bố trÝ cèt thÐp cho mãng khung trơc B¶n vÏ kÌm theo: + b¶n vÏ kÕt cÊu khung trơc + vẽ bố trí cốt thép cho sàn tầng điển hình + vẽ bố trí cốt thép cho cầu thang + vẽ bố trí cốt thép cho mãng khung trơc4 A TÍNH TỐN CỘT KHUNG TRỤC 1.Tính tốn cốt thép dọc : Page a Cơ sở tính tốn: - Hồ sơ thiết kế kiến trúc cơng trình - Các tiêu chuẩn xây dựng TCVN - Bảng tổ hợp nội lực theo TCVN 2737:1995 b.Quy trình tính tốn : - Tính tốn theo trường hợp cột chịu nén lệch tâm xiên bố trí cốt thép đối xứng Dùng phương pháp gần để tính cốt thép cho trường hợp chịu nén lệch tâm xiên Phương pháp gần dựa việc biến đổi trường hợp nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng tương đương để tính cốt thép Xét tiết diện có cạnh Cx, Cy Điều kiện áp dụng phương pháp gần 0,5  C x  , cốt thép đặt theo chu vi, phân bố mật độ cốt thép C y cạnh ngắn lớn Quy ước cạnh cột - Tiết diện chịu lực nén N, mô men uốn Mx, My Độ lệch tâm ngẫu nhiên eax, eay Sau xét uốn dọc theo phương tính hệ số ηx, ηy Mô men gia tăng : Mx1 = ηx  Mx ; My1 = ηy  My Tùy theo giá trị mà xem xét đưa lệch tâm phẳng theo phương x hay theo phương y Mơ hình Theo phương X Theo Phương Y M xi M yi  Cx Cy Điều kiện Ký hiệu h = Cx ; b = Cy M1 = Mx1; M2 = My1 ea = eax + 0,2.eay M xi M yi  Cx Cy h = Cy ; b = Cx M1 = My1; M2 = Mx1 ea = eay + 0,2.eax + Giả thiết chiều dày lớp bảo vệ a; tính h0 = h-a, Z = h-2a + Tiến hành tính tốn theo trường hợp đặt cốt thép đối xứng : x1 = + Hệ số chuyển đổi m0 : - Khi x1  h0 m0 =  0, 6.x1 h0 Page N Rb  b - Khi x1 > h0 m0 = 0,4 + Tính mơ men tương đương chuyển nén lệch tâm xuyên sang nén lệch tâm phẳng : M = M1 + m0 M + Độ lệch tâm e1 = h b M N + Tính e0 Với kết cấu siêu tĩnh : e0 = max ( e1 ; ea ) Dựa vào e0 theo x1 để phân biệt trường hợp lệch tâm  Trường hợp : Lệch tâm bé   e0  0,3 tính tốn nén tâm h0 - Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm :  e  - Hệ số uốn dọc phụ thêm : e    (0,5   ).(2   ) (1   ). ; Khi   14 lấy  =1, 0,3 Khi 14<  < 104 tính  theo cơng thức sau :  =1,028-0,0000288  2-0,0016  e N  Rb b.h e + Diện tích tồn cốt thép dọc : Ast   Trường hợp : Lệch tâm bé   Rs  Rb e0  0,3 ; đồng thời x1 > r h0 h0 - Xác định chiều cao vùng nén x = ( r   r e ).h0 ,    50 h N e  Rb b.x.(h0  x / 2) với e = e0+h/2-a, hệ số k Rsc Z - Diện tích tồn cốt thép : Ast = k  0,5 , lấy k = 0,4  Trường hợp : Lệch tâm lớn   - Ast = e0  0,3 x1  r h0 h0 N (e 0,5 x1  h0 ) , hệ số k = 0,4 Cốt thép đặt theo chu vi cột k Rs Z c Tính tốn cụ thể : Tính tốn với cặp nội lực bất lợi chọn từ bảng THNL - Do bước tính tốn tương tự nên thuyết minh ta tính tốn cho cặp nội lực cột Các cột cịn lại lập bảng tính Excel, kết tính tốn trình bày Phụ lục VI : Bảng tính tốn diện tích cốt thép cột Tính thép cho cột trục giữa, tầng 1, phần tử C17 Kích thước cột Tầng Trục Cột Giữa C17 Cx(cm) Cy(cm) l(cm)  25 50 465 0,7 Page Dựa vào bảng tổ hợp nội lực ta chọn cặp nội lực nguy hiểm để tính tốn bố trí cốt thép : Bảng cặp nội lực tính tốn cột trục (C17) tầng STT Cặp nội lực N (kN) Mx (kN.m) My (kN.m) Nmax 1458,33 6,215 106,491 Mxmax 1302,775 14,602 12,209 Mymax 1352,252 5,247 115,735  Tính tốn cho cặp nội lực thứ I: STT Cặp nội lực N (kN) Mx (kN.m) My (kN.m) Nmax 1458,33 6,215 106,491 Cột có tiết diện hình chữ nhật với cạnh Cx = 25cm; Cy = 50cm Chiều dài tính tốn lox = 0,7 x 4,65 = 3,26m 1 H cot , Ci ) 600 30 1 1  max( H cot , C y )  max( 465, 50)  1, 67 cm 600 30 600 30 1 1  max( H cot , Cx )  max( 465, 25)  0,83 cm 600 30 600 30 Xác định độ lệch tâm ngẫu nhiên : eai  max( + Theo phương y : eay + Theo phương x : eax - Tính tốn độ mảnh cột theo hai phương x  l0 y l0 x 326 326   45, 27;  y    22, 64; max  max  x ,  y   45, 27 ix 0, 288.25 i y 0, 288.50 : ix: Bán kính qn tính mặt cắt tiết diện cột theo phương x , ix = 0,288.Cx - iy: Bán kính quán tính mặt cắt tiết diện cột theo phương y , iy = 0,288.Cy - Tính tốn hệ số ảnh hưởng uốn dọc : Công thức xác định hệ số ảnh hưởng uốn dọc   28    -    28    N  1N th  + N : Lực nén tính tốn tác dụng lên cột + Nth: Lực nén tới hạn cột (xác định theo công thức thực nghiệm ): N thx  2,5.Eb J x l02 ; Nthy  Page 2,5.Eb J y l02 + Eb- Mô đun đàn hồi vật liệu bê tông Eb = 27000 MPa + Jx- Mơ men qn tính tiết diện cột theo phương x : C x C y3 0, 25.0,53 Jx    0, 002604m 12 12 + Jy- Mơ men qn tính tiết diện cột theo phương y : C y Cx3 0,5.0, 253 Jy    0, 0006510m ; 12 12 Lực nén tới hạn cột theo phương x : 2,5.Eb J x 2,5.27 106.0, 002604 N    16539kN l02 3, 262 x th Lực nén tới hạn cột theo phương y : Nthy  2,5.Eb J y l02  2,5.27 106.0, 0006510  4135kN 3, 262 1    1, 097 x  45, 27  28   x  N 1458,33    Có :  N thx 16539   y  22, 64  28   y  - Tính tốn giá trị mô men tăng ảnh hưởng uốn dọc Mx1 = x.Mx = 1,096*6,215 = 6,817( kN.m ) My1 = y.My = 1*106,491= 106,491 ( kN.m ) - Xác định phương tính tốn So sánh hai giá trị tỷ số: M x1 M y1 ; Cx C y M x1 6,817   27, 268 ; Cx 0, 25 Vì : M x1 M y1  Cx Cy M y1 Cy  106, 491  212,982 0,5 h  C y  b  C x nên lựa chọn mơ hình tính tốn theo phương y với   M  M y1 M  M x1  - Tính tốn độ lệch ngẫu nhiên phẳng tương đương ea = eay + 0,2.eax = 1,67+0,2.0,83 = 1,84cm = 0,0184m - Tính tốn mơ men lệch tâm phẳng tương đương + Tính tốn hệ số chuyển đổi nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng :  x1  h0  m0  0,  Cơng thức tính tốn:  0, 6.x1  x1  h0  m0   h  + h0- Chiều cao làm việc tiết diện: h0 = h - a = 0,5 – 0,05 = 0,45 m Page + x1- Chiều cao vùng nén x1  N 1458,33   0,507  m  Rb b 11500.0, 25 Có x1 = 0,507 > h0 = 0,45  m0 = 0,4 + Tính tốn mơ men tương đương : h 0,5 M  M1  m0 M  106, 491  0,  6,817   111,945  kN m  b 0, 25 - Tính tốn hàm lượng cốt thép dọc chịu lực + Xét trường hợp tính tốn cốt thép : - e0 - Độ lệch tâm ban đầu - e1- Độ lệc tâm hình học : e1  M 111,945   0, 077  m  N 1458,33 - e0 = max( e1,ea) = max( 0,077;0,0184 ) = 0,077 (m)  Có :   e0 0, 077   0,17  0,3 h0 0, 45  Tính tốn nén tâm - Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm : e  1   1,396 (0,5   ).(2   ) (0,5  0,17).(2  0,17) - Hệ số uốn dọc phụ thêm : e    (1   ). ; 0,3 - 14<  = 45,27 < 104 => tính  theo công thức sau :  =1,028-0,0000288  2-0,0016  =1,028-0,0000288.45,272-0,0016.45,27 = 0,897  e  0,897  (1  0,897).0,17  0,955 0,3 Diện tích tồn cốt thép dọc : e 1,396 N  Rb b.h 1458,33  11500.0,5.0, 25 e 0,955   0, 0026m2  26 cm  As1  Rs  Rb  280000  11500 Tính tốn cho cặp nội lực thứ II: STT Cặp nội lực N (kN) Mx (kN.m) My (kN.m) Mxmax 1302,775 14,602 12,209 Bảng thông số tính tốn Cy(cm) Cx(cm) eax(cm) eay(cm)  x (cm)  y (cm) Nthx(N) Nthy(N) 50 25 0,83 1,67 45,27 22,64 16539 4135 Page + Xác định hệ số ảnh hưởng uốn dọc 1    1, 085 x  45, 27  28   x  N 1302, 775  1 x 1 Có :  N th 16539   y  22, 64  28   y  - Tính tốn giá trị mô men tăng ảnh hưởng uốn dọc Mx1 = x.Mx = 1,085.14,602= 15,843 ( kN.m ) My1 = y.My = 1.12,209 = 12,209 ( kN.m ) - Xác định phương tính tốn So sánh hai giá trị tỷ số: M x1 M y1 ; Cx C y M x1 15,843   63,372 ; Cx 0, 25 Vì : M x1 M y1  Cx Cy M y1 Cy  12, 209  24, 42 0,5 h  Cx b  C y  nên lựa chọn mơ hình tính tốn theo phương x với   M  M x1  M  M y1  - Tính tốn độ lệch ngẫu nhiên phẳng tương đương ea = eax + 0,2.eay = 0,83+0,2.1,67 = 1,164cm = 0,0164m - Tính tốn mơ men lệch tâm phẳng tương đương + Tính tốn hệ số chuyển đổi nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng :  x1  h0  m0  0,  Cơng thức tính tốn:  0, 6.x1  x1  h0  m0   h  + h0- Chiều cao làm việc tiết diện: h0 = h - a = 0,25 – 0,05 = 0,20 m + x1- Chiều cao vùng nén N 1302, 775 x1    0, 226  m  Rb b 11500.0,5  x1  h0  m0  0, + Tính tốn mơ men h 0, 25 M  M1  m0 M  15,843  0, 12, 209   18, 285  kN m  b 0,5 - Tính tốn hàm lượng cốt thép dọc chịu lực + Xét trường hợp tính toán cốt thép : - e0 - Độ lệch tâm ban đầu Page - e1- Độ lệc tâm hình học : e1  M 18, 285   0, 014  m  N 1302, 775 - e0 = max( e1,ea) = max( 0,014;0,016 ) = 0,016 (m)  Có :   e0 0, 016   0, 08  0,3 ; h0 0, 20  Tính tốn nén tâm - Hệ số ảnh e  hưởng độ lệch tâm 1   1,145 (0,5   ).(2   ) (0,5  0, 08).(2  0, 08) - Hệ số uốn dọc phụ thêm : e    (1   ). ; 0,3 - 14<  =45,27 < 104 => tính  theo công thức sau :  =1,028-0,0000288  2-0,0016  =1,028-0,0000288.51,452-0,0016.51,45 = 0,897  e  0,897  (1  0,897).0, 08  0,924 0,3 Diện tích tồn cốt thép dọc : e 1,145 N  Rb b.h 1302, 775  11500.0,5.0, 25 e 0,924   0, 00067m2  6, 7cm2 As2  Rs  Rb  280000  11500 Tính tốn cho cặp nội lực thứ III: STT Cặp nội lực N (kN) Mx (kN.m) My (kN.m) Mymax 1352,252 5,247 115,735 Bảng thơng số tính toán Cy(cm) Cx(cm) eax(cm) eay(cm)  x (cm)  y (cm) Nthx(N) Nthy(N) 50 25 0,83 1,67 45,27 22,64 16539 4135 + Xác định hệ số ảnh hưởng uốn dọc 1    1, 09 x  45, 27  28   x  N 1352, 252  1 x 1 Có :  N th 16539   y  22, 64  28   y  - Tính tốn giá trị mơ men tăng ảnh hưởng uốn dọc: Mx1 = x.Mx = 1,09.5,247 = 5,72 ( kN.m ) My1 = y.My = 1.115,735 = 115,735 ( kN.m ) - Xác định phương tính tốn : Page : So sánh hai giá trị tỷ số: M x1 M y1 ; Cx C y M M x1 5, 72 115, 735   22,88 ; y1   231, 47 Cx 0, 25 Cy 0,5 Vì : M x1 M y1  Cx Cy h  C y  b  C x nên lựa chọn mơ hình tính tốn theo phương y với   M  M y1 M  M x1  - Tính tốn độ lệch ngẫu nhiên phẳng tương đương : ea = eay + 0,2.eax = 1,67+0,2.0,83 = 1,84cm = 0,0184m - Tính tốn mơ men lệch tâm phẳng tương đương : + Tính tốn hệ số chuyển đổi nén lệch tâm xiên thành nén lệch tâm phẳng :  x1  h0  m0  0,  Cơng thức tính toán:  0, 6.x1  x1  h0  m0   h  + h0- Chiều cao làm việc tiết diện: h0 = h - a = 0,5 – 0,05 = 0,45 m + x1- Chiều cao vùng nén : N 1352, 252 x1    0, 47  m  Rb b 11500.0, 25 Có x1 = 0,47 > h0 = 0,45  m0 = 0,4 + Tính tốn mơ men tương đương : h 0,5 M  M1  m0 M  115,735  0,  5,72   120,31 kN m  b 0, 25 - Tính tốn hàm lượng cốt thép dọc chịu lực + Xét trường hợp tính tốn cốt thép : - e0 - Độ lệch tâm ban đầu - e1- Độ lệc tâm hình học : e1  M 120,311   0, 09  m  N 1352, 252 - e0 = max( e1,ea) = max( 0,09;0,0184 ) = 0,09 (m)  Có :   e0 0, 09   0,  0,3 h0 0, 45  Tính tốn nén tâm - Hệ số ảnh hưởng độ lệch tâm :  e  - Hệ số uốn dọc phụ thêm : e    1   1,52 (0,5   ).(2   ) (0,5  0, 2).(2  0, 2) (1   ). ; 0,3 - 14<  =45,27 < 104 => tính  theo công thức sau :  =1,028-0,0000288  2-0,0016  =1,028-0,0000288.51,452-0,0016.51,45 = 0,897 Page  e  0,897  (1  0,897).0,  0,966 0,3 Diện tích toàn cốt thép dọc : e 1,52 N  Rb b.h 1352, 252  11500.0,5.0, 25 e 0,966 As3    0, 0026m2  26cm2 Rs  Rb 280000  11500  Chọn As = max (As1, As2, As3) = 26 cm2 để bố trí thép cho cột Chọn thép  20 có As,chọn=25,12 cm2 Thép bố trí theo chu vi cột 2.Tính tốn cốt thép đai : Tính tốn thép đai theo u cu cu to : + Đ-ờng kính cốt đai : sw  ( max ;5mm)  (5;5)mm  Chän đai nhóm A1 + Khoảng cách cốt ®ai : -Trong ®o¹n nèi chång cèt thÐp däc : s  (10min ;500)  (200;500)  Chän s = 150 mm - Các đoạn lại : s (15min ;500)  (300;500)  Chän s = 200 mm Tính thép cho cột trục biên, tầng 1, phần tử C43 Kích thước cột Tầng Trục Cột biên C43 Cx(cm) Cy(cm) l(cm)  25 30 465 0,7 Dựa vào bảng tổ hợp nội lực ta chọn cặp nội lực nguy hiểm để tính tốn bố trí cốt thép : Bảng cặp nội lực tính tốn cột trục C-3 (C16) tầng STT Cặp nội lực N (kN) Mx (kN.m) My (kN.m) Nmax 952,958 1,235 0,643 Mxmax 857,709 12,441 1.009 Mymax 944,354 1,195 25,153  Tính tốn cho cặp nội lực thứ I: STT Cặp nội lực N (kN) Mx (kN.m) My (kN.m) Nmax 952,958 1,235 0,643 Cột có tiết diện hình chữ nhật với cạnh Cx = 25cm; Cy = 30cm Page 10 * Chọn tiết diện cọc : Sử dụng cọc vuông 25x25 cm, thép dọc chịu lực 4𝜙 16 ( AII ) * Chọn độ sâu chôn đài hm = 2m * Chọn chiều dài cọc : Chọn chiều sâu cọc hạ vào lớp (cát hạt nhỏ chặt vừa ) 3m Thép cọc neo đài đoạn > 20d, chọn lneo = 35cm Đầu cọc ngàm đài 15cm Đầu cọc có mặt bích thép(150x200x8) mm để tránh vỡ đầu cọc ép (hoặc đóng) để hàn nối đoạn cọc với Như chiều dài cọc tính tốn ( khơng kể phần mũi cọc ) : Lctt=(650+15002000+2700+3800+3000) +(150+350+150) = 10300 mm Chiều dài làm việc cọc : Lc = Lctt – 150-350-150 = 9650mm * Biện pháp thi công cọc : Chia cọc thành đoạn, Cọc mũi C1 = 5,5m , Cọc C2 dài 5,5m, liên kết với hàn mặt bích Hạ cọc máy ép Rôbôt ép âm cọc đến Cos thiết kế cọc dẫn Tû l Ö: m Xác định chiều dài, tiết diện cọc biện pháp thi cơng : Sè B? dÇy K? hiƯu hiƯu lí p t h¹ ch häc lí p (m) Sơ đồ làm việc cọc 3.Xác định sức chịu tải cọc : 3.1.Xác định sức chịu tải cọc theo vật liệu : - Cọc bê tông cốt thép chịu nén, sức chịu tải xác định theo công thức : Pv = #(RbAb + RscAs) , : + #: hệ số uốn dọc,# = với móng cọc đài thấp, cọc khơng xun qua bùn, than bùn + Rb : Cường độ chịu nén tính tốn bê tơng, bê tơng B20 có Rb = 11,5.103 kN/m2 + Ab : Diện tích tiết diện ngang bê tông, A b = 0,25*0,25 = 0,0625m2 + Rsc : Cường độ chịu nén tính tốn cốt thép Thép AII có Rsc = 280.103 kN/m2 + As : Diện tích cốt thép dọc Thép cọc 4𝜙 16 có As = 4*(3,14*0,0162)/4= 8,04.10-4m2 Pv = 1.(11,5.103.0,0625+280.103.8,04.10-4) = 943,87 kN Page 58 3.2.Xác định sức chịu tải cọc theo đất : - Cọc ma sát, mũi cọc cắm sâu vào lớp cát hạt nhỏ chặt vừa 3m Sức chịu tải cực hạn xác định theo cơng thức : Pu,n = m.(mR.R.A+U# 𝑚𝑓 fsi.hi), : + m : hệ số điều kiện làm việc cọc đất, cọc ép có m = + mR, mfi : hệ số điều kiện làm việc đất kể tới phương pháp thi công cọc Do lựa chọn biện pháp thi công ép cọc vào lớp cát hạt nhỏ chặt vừa, tra bảng A3 – TCVN 205 :1998 có mR = 1,1 mf = + hi : Chiều dày lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc + fsi : Cường độ tính tốn ma sát thành lớp đất thứ i với bề mặt xung quanh cọc Xác định tra bảng A2 – TCVN 205 :1998 + R : Sức chống đất mũi cọc, tra bảng A1 – TCVN 205 :1998 với độ sâu mũi cọc Hc = 11,65 m, cọc hạ vào lớp cát hạt nhỏ chặt vừa => R = 269,9 T/m2 + A : Diện tích tiết diện ngang cọc A = 0,25.0,25 = 0,0625 m2 + U : chu vi tiết diện ngang cọc U = 4.0,25 = 1m Tính tốn ma sát mặt bên cọc, chia đất xung quanh cọc thành lớp dày nhỏ 2m Sét pha B độ chặt 0,68 Sét pha 0,48 Sét pha 0,24 Cát hạt nhỏ Chặt vừa Loại đất Lớp phân tố 10 11 12 Chiều dày hi(m) 0,15 0,9 0,9 0,9 0,8 0,8 0,8 0,8 0,6 1,00 1,00 1,00 Độ sâu zi(m) 2,15 3,05 3,95 4,85 5,65 6,45 7,25 8,05 8,65 9,65 10,65 11,65 fsi (kN/m2) 8,18 21,10 22,90 26,40 50,90 52,32 53,60 54,87 55,65 45,65 46,65 47,65 Tổng cộng : # 𝑓𝑠𝑖 ℎi ( kN/m) Thay số liệu vào ta tính sức chịu tải cực hạn cọc theo đất : Pu,n = 1.(1,1.269,9.0,0625 + 1.1.407) = 426 kN Sức chịu trọng nén cho phép cọc : Pđ.n = Pu.n/1,4 = 309 kN Chọn sức chịu tải cọc nén : Pc = ( Pvl ; Pđ.n) = 309 kN A Tính tốn móng cọc cho cột C17 trục Page 59 fsi.hi (kN/m) 1,227 18,99 20,61 23,76 40,72 41,856 42,88 43,896 33,39 45,65 46,65 47,65 407 1.Xác định tải trọng tác dụng lên móng : - Từ bảng tổ hợp nội lực xác định tải trọng cơng trình truyền xuống cao trình đỉnh đỉnh móng : Tải trọng tiêu chuẩn tính với hệ số vượt Tải trọng tính tốn trục A tải n = 1,2 ( kN.m ) Mx 6,215 ( kN ) My N Qx 106,419 1458,33 46,766 ( kN.m ) ( kN ) Qy Mxtc Mytc N0tc Qxtc 4,477 5,18 88,68 1215,28 38,97 Qytc 3,73 2.Xác định sơ số lượng cọc bố trí cọc đài : - Số lượng cọc đài xác định sơ theo công thức : n = â 𝑁𝑡𝑡 𝑃𝑐 ; : + n : Số cọc đài + Pc : Sức chịu tải cọc nén, Pc = 309 kN + Ntt : Tổng tải trọng thẳng đứng tác dụng lên đài móng ( bao gồm tải trọng cơng trình, phần trọng lượng đài đất đắp đài móng ), Ntt = N0tt + Nđ , với Nđ = 𝛾tb.Fd.hm ; 𝛾tb = 20kN ; Fd – diện tích sơ đáy đài, chọn sơ theo công thức : Fd = 𝑁0𝑡𝑡 𝑡𝑡 𝑃 −ã𝑡𝑏 ℎ𝑚 , Quan niệm cọc đơn ảnh hưởng lẫn phạm vị # 3d tính từ tim cọc, áp lực tính tốn phản lực đầu cọc phạm vi (3d) : ptt = Pc/(3d)2 = 309/(3.0,25)2 = 540 kN/m2, Fd = 1458,33/(540-20.2) = 2,92 m2 Nđ = 20.2,92.2 = 116,6kN Ntt = 1458,33 + 116,6 = 1575,13 kN + â : hệ số kể đến ảnh hưởng tải trọng ngang mô men, lấy â = 1,4 Số lượng cọc đài : n = 1,4.1575,13/309 = 7,13 cọc ; Chọn n = cọc Bố trí cọc hình vẽ Kích thước đáy đài ( bx x ly ) = ( x )m Page 60 y B x Sơ đồ bố trí cọc móng cột trục 3-B * Kiểm tra lại chiều sâu chôn đài : + Công thức kiểm tra : hm # hmin # 𝑄 46,766 h1min = 0,7.tg (450 - ).√ ′ 𝑥 ã 𝑙 = 0,7.tg(450 – 15/2) √ # 𝑄𝑦 ã′ 𝑏𝑥 = 0,7.tg(450 – 15/2) √ 𝑦 h2min = 0,7.tg (450 - ).√ 1,78∗2 4,477 1,78∗2 = 1,94m = 0,6m => Chọn hm = 2,0m thỏa mãn - Chọn chiều cao đài hd = 0,8m 3.Kiểm tra móng cọc : a.Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc : - Xác định tổng tải trọng tác dụng đáy đài : + Ntt = N0tt + n 𝛾tb.hm.Ad = 1458,33+ 1,1.20.2.2.2 = 1634,33 kN + Mytt = My + Qx.hd = 106,419+46,766.0,8 = 143,83 kN.m + Mxtt = Mx + Qy.hd = 6,125+4,477.0,8 = 9,71 kN.m + Gcọc = n.lc.b2.𝛾bt = 1,1.9,65.0,252.25 = 16,59 kN Điều kiện kiểm tra : + Cọc chịu nén : Pmax + Gcọc # Pnc + Cọc chịu kéo : Pmin - Gcọc # Pkc : - Pmax ; Pmin tải trọng tác dung lên cọc chịu nén nhiều tải trọng tác dụng lên cọc chịu kéo nhiều Page 61 Gcọc : Trọng lượng thân cọc Pnc ; Pkc : Sức chịu tải cọc chịu nén chịu kéo Lực truyền xuống cọc số i xác định theo công thức : i P = Cọc số xi (m) -0,75 0,75 -0,75 0,75 -0,75 0,75 𝑁𝑡𝑡 𝑛𝑐 + 𝑀𝑦𝑡𝑡 𝑥𝑖 #4𝑖=1 𝑥𝑖2 + 𝑀𝑥𝑡𝑡 𝑦𝑖 #4𝑖=1 𝑦𝑖2 xi2 (m) 0,5625 0,5625 0,5625 0,5625 0,5625 0,5625 yi (m) 0,75 0,75 0,75 0 -0,75 -0,75 -0,75 # 𝑥𝑖2 = 3,375 yi2 (m) 0,5625 0,5625 0,5625 0 0,5625 0,5625 0,5625 # 𝑦𝑖2 = 3,375 Pi (T) 152,78 184,75 216,71 150,63 182,59 214,56 148,47 180,43 212,39 Pmax = P3 = 216,71 kN Pmin = P7 = 148,47 kN Pmax + Gcọc = 216,71 + 16,59 = 233,3 kN < Pnc = 309 kN => Thỏa mãn điều kiện cho cọc chịu nén lớn Pmin = 148,47 kN > nên tất cọc đài chịu nén, khơng phải kiểm tra kéo b.Kiểm tra móng theo điều kiện biến dạng : Độ lún móng cọc tính theo độ lún móng quy ước có mặt cắt abcd với n  tb  l Trong : i 1 i 4l i = 0,15.150  2,7.170  3,8.180  3.280  5,100 4.9,65 +  i ,li : Góc ma sát chiều dầy lớp thứ i mà cọc qua + l: Chiều dài cọc tính từ đáy đài đến mũi cọc - Chiều rộng móng khối qui ước: BM = B1+2 lc tg = 1,75 + 2.9,65.tg( 5,100 ) = 3,5 (m) - Chiều dài móng khối qui ước: LM = L1+2 lc tg = 1,75 + 2.9,65.tg(5,10o) = 3,5 (m) Trong đó: B1 , L1 khoảng cách từ mép hàng cọc đối diện theo phía - Diện tích đáy móng khối qui ước : Page 62 Fqd = LM.BM = 3,5.3,5= 12,25 (m2) - Chiều cao móng khối qui ước: H M  hm  lc   9,65  11,65(m) * Kiểm tra điều kiện ứng suất tải trọng gây phải nhỏ áp lực tiêu chuẩn lớp đất đế móng khối qui ước: - Tính tốn trị số áp lực tiêu chuẩn lực dọc mơ men đáy móng khối qui ước: Ta có : Ntc = N tt 1643,33  12, 25.(11, 65  2).20  3733, 69(kN)  Fdq ( H M  hm ). tb = 1, 1, M xtc  M xtt Qy ( H M  hm ) 9, 71 4, 477.(11, 65  2)     44, 09(kN/ m) 1, 1, 1, 1, M ytc  M ytt 1,  Qx ( H M  hm ) 143,83 46, 766.(11, 65  2)    495,93(kN/ m) 1, 1, 1, - Độ lệch tâm : eL  eb  M xtc 44, 09   0, 012(m) Ntc 3733, 69 M ytc  N tc 495,93  0,133(m) 3733, 69 - ứng suất đáy móng : 6.e 6.e N tc 3733, 69 6.0, 012 6.0,133 (1  L  b )  (1   )  380,55(kN/ m ) Fqd LM BM 12, 25 3,5 3,5 tc  -  max tc  -  -  tbtc  6.e 6.e N tc 3733, 69 6.0, 012 6.0,133 (1  L  b )  (1   )  229, 03(kN/ m ) Fqd LM BM 12, 25 3,5 3,5 380,55  229, 03  304, 79(kN/ m ) - áp lực tiêu chuẩn đáy móng khối quy ước : Rtc  m1.m2 (1,1 A.bqu d  1,1.B.hqu  t  3.D.cd ) ktc - Ta có : + bqư = BM ; hqư = HM + ktc = tiêu lý đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp đất + m1 – hệ số làm việc đất nền, lấy m1 =1,3( tra bảng ) + m2 =1 cơng trình khơng thuộc loại tuyệt đối cứng + Từ  = 28o tra bảng ta có : A = 0,9834 ; B = 4,9338 ;D = 7,3983 + t : Trọng lượng riêng tự nhiên lớp đất đế móng : Page 63  t    h h i i i  1,78.2,15  1,88.2,7  1,90.3,8  1,80.3  1,85(T / m3 )  18,5kN/ m3 11,65 + Trọng lượng riêng tự nhiên lớp đất đế móng :  d  18(kN/ m3 ) + cd = 0,02 (T/m2) = 0,2kN/m2 Thay vào cơng thức có: Rtc = 1,3.1 (1,1 0,9834  3,5 18  1,1 4,9338 11, 65 18,5   7,3983  0, 2)  1617(kN/ m ) Ta thấy : tcmax = 380,55 ( kN/ m2 ) < 1, 2.Rtc  1, 2.1617  1940, 4(kN/ m2 ) tctb = 304,79 ( kN/ m2 ) < Rtc  1617(kN/ m2 ) Như vậy, thoả mãn điều kiện tính tốn độ lún theo quan niệm tuyến tính * Tính độ lún : (dùng phương pháp cộng lún lớp phân tố) - ứng suất thân đáy móng khối qui ước là:  bt  H M  t  11, 65 18,5  215,5(kN/ m ) - ứng suất gây lún đáy móng khối qui ước là: gl=tbtc - bt = 304,79 – 215,5 = 89,29 (kN/m2) Chia lớp đất đế móng thành lớp phân tố có : hi  bqu  3,5  0,88(m) Chọn hi = 0,5m LM BM 2.z BM k0  zbt11,65m  zgl  k0  gl 0,2  zbt11,15m 0,00 1,000 215,50 89,29 43,10 0,5 0,29 0,971 224,50 86,70 44,90 1,0 0,57 0,892 233,50 79,64 46,70 1,5 0,86 0,771 242,50 68,84 48,50 2,0 1,14 0,635 251,50 56,69 50,30 2,5 1,43 0,544 260,25 48,57 52,05 3,0 1,71 0,454 269,00 40,53 53,80 Điểm z 1,00 -Tại điểm có :  5gl  48,57  0, 2. zbt2,5  52,05(kN/ m2 ) nên phạm vi tính lún 2,5m kể từ đáy móng ( E=22000 kN/m2 ) Page 64  zi i 1 Ei Độ lún : S  0,8.hi    0,8.0,5  89, 29  86,  79, 64  68,84  56, 69  48,57  = 0,0078m ( 0,78cm ) 22000   Tû l Ö: m S = 0,78 cm <  S   8cm => Thỏa mãn điệu kiện độ lún cho phép Sè B? dÇy K? hiƯu hiƯu lí p t h¹ ch häc lí p (m) Biểu đồ ứng suất thân, ứng suất gây lún móng trục B Page 65 4.Tính tốn độ bền cấu tạo đài cọc : Chiều cao làm việc hữu ích bê tơng đài móng : h0 = hđ -0,15 = 0,8-0,15 = 0,65 m Kiểm tra chọc thủng cột đài : y B x 9 Lực chọc thủng : P = P i i 1 = 152,78+184,75+216,71+150,63+182,59+214,56+148,48+180,43+212,39 = 1643,32 kN C1 = 0,75-0,25/2-0,25/2 = 0,5 ; 0,5h0 = 0,325 < C1 =0,5 < h0 = 0,65  0, 65   1  1,5    = 2,46  0,5  C2 = 0,75-0,5/2-0,25/2 = 0,375 ;0,5h0 = 0,325 < C2 = 0,375 < h0 = 0,65  0, 65     1,5    = 3,00  0,375  + Điều kiện chống chọc thủng : P  [P] [P] = [1.(hc+C2)+2.(bc+C1)].ho.Rbt = [2,46.(0,5 + 0,375) + 3,00.(0,25 + 0,5)].0,65.0,9.103 = 2575,5 (kN) Tổng lực chọc thủng P = 1643,32 kN < [P] = 2575,5 kN => Đảm bảo yêu cầu khả chống chọc thủng cột đài Page 66 Kiểm tra chọc thủng cọc góc : y B x Lực chọc thủng P = P3 = 216,71 kN C1 = 0,75-0,25/2-0,25/2 = 0,5 ; 0,5h0 = 0,325 < C1 =0,5 < h0 = 0,65  0, 65   1  1,5    = 2,46  0,5  b = 0,25/2+0,25 = 0,375 C2 = 0,75-0,5/2-0,25/2 = 0,375 ;0,5h0 = 0,325 < C2 = 0,375 < h0 = 0,65  0, 65     1,5    = 3,00  0,375  b =0,25/2+0,25 = 0,375 + Điều kiện chống chọc thủng : P  [P] [P] = 0,5[1.(b2+0,5c2)+2.(b1+0,5c1)].ho.Rbt = 0,5.[2,46.(0,375+0,5.0,375)+3,0.(0,375+0,5.0,5)].0,65.0,9.103 = 953,2 kN Tổng lực chọc thủng P = 216,71 kN < [P] = 953,2 kN => Đảm bảo yêu cầu khả chống chọc thủng cọc góc Kiểm tra điều kiện cường độ tiết diện nghiêng: Kiểm tra mặt cắt I-I : Page 67 y i i B x + Lực cắt : Q = P1 + P2 + P3= 152,78+184,75+216,71= 554,24 kN  0, 65    1, 40  0,375  + c1 = 0,75-0,5/2-0,25/2= 0,375 > 0,5.h0 = 0,325 =>   0,   + Khả chống cắt : [Q] =  b.h0.Rbt = 1,40.2.0,65.0,9.103 = 1638 kN Lực cắt Q = 554,24 kN < [Q] = 1638 kN Tiết diện đảm bảo khả chống cắt Tính tốn bố trí cốt thép đài : Quan niệm đài dầm công xon ngàm tiết diện mép chân cột, bị uốn phản lực cọc Xét mặt cắt I-I II-II hình vẽ : Page 68 ii y i i B x ii + Mô men tương ứng với mặt ngàm I-I : M1 = (P1+P2+P3).r1 Trong : r1 = 0,75-0,5/2= 0,5 m M1 = (152,78+184,75+216,71).0,5 = 277,12 kN.m + Mô men tương ứng với mặt ngàm II-II : M2 = (P3+P6+P9).r2 Trong : r2 = 0,75-0,25/2 = 0,625 m M2 = ( 216,71+214,56+212,39 ).0,625 = 402,29 kN.m Diện tích thép yêu cầu đặt song song theo phương OY : As1 = M1 /(0,9.Rs.h01) = 277,12/(0,9.280.103.0,65) = 0,00169 m2 = 1690 mm2 n Chọn thép 12  14 có Ascho = 1846,8 mm2 Khoảng cách trục cốt thép cạnh : a1  2000  2.30  176mm 12  Đặt thép theo phương song song với trục OY :12  14 a176mm Diện tích thép yêu cầu đặt song song theo phương OX : As2 = M2 /(0,9.Rs.h01) = 402,29/(0,9.280.103.0,65) = 0,00245 m2 = 2450 mm2 n Chọn thép 16  14 có Ascho = 2462,4mm2 Khoảng cách trục cốt thép cạnh : a2  2000  2.30  130mm 16  Đặt thép theo phương song song với phương OX :16  14 a130mm Page 69 Thép đài đặt theo yêu cầu cấu tạo V Tính tốn cọc vận chuyển treo lên giá búa : Khi treo cọc lên giá búa vị trí cẩu lắp cách đầu cọc khoảng 0,294L với L chiều dài đoạn cọc Mô men uốn lớn : M = 0,086qL2 , Trong : q = n  bt F = 1,1.25.0,25.0,25=1,72 kN/m., L = 5,5m  M = 0,086.1,72.5,52 = 4,47 kN.m Tính diện tích cố thép yêu cầu : m  M 4, 47   0, 039 Rb b.h0 11,5.103.0, 25.0, 22 m  0,5.(1   2 m )  0,5.(1   2.0, 039)  0,980  As  M 4, 47   8,145.105 (m )  81, 45(mm )  m Rs h0 0,980.280.10 0,  Bố trí thép 16 có As = 401,92 mm2 đảm bảo yêu cầu vận chuyển treo cọc lên giá búa Page 70 Page 71 Page 72 ... 25  35 25  35 5 72 338  22  16 760 4 02 0,98 0. 52 25  60 25  60 129 3 409  22  20 1 520 628 1,09 0,45 25  35 25  35 828 140  22  16 1143 4 02 1,47 0, 52 25  35 25  35 421 189  22  16... (cm) -45 ,24 1 25  35 27 ,818 25  35 -180,846 25  60 63,691 21 5  60 -63 ,22 4 25  35 11,606 25  35 -34,1 92 25  35 16,319 108  35 -137,531 25  60 71 ,25 9 21 9  60 -46,3 72 25  35 9,787 128  35... số : lt1 M2 M1 0,7 A1  M A1 M1 1 ,2 B1  M B1 M1 1 ,2 A2  M A2 M1 B2  - Tính D theo cơng thức : D= (2+ A1 + B1).lt2 + (2  + A2 + B2 ).lt1= (2+ 1 ,2+ 1 ,2) .3,65+ (2. 0,7+1+1) .2, 75 = 25 ,41 q.lt 12 (3lt 