Cọc khoan nhồi là cọc được thi công theo phương pháp khoan tạo lỗ trước trong đất, sau đó lỗ được lấp đầy bằng bê tông. Việc tạo lỗ được thực hiện bằng phương pháp khoan, đóng ống hay phương pháp đào khác. Cọc khoan nhồi có đường kính thông thường hiện nay là 600, 800, 1000, 1200, 1500, 1800, 2000, 2500,..(mm) Khi thiết kế và thi công cần nắm vững về điều kiện đất nền cũng như đặc điểm của công nghệ thi công để đảm bảo các quy định về chất lượng của cọc Thông thường bê tông của cọc khoan nhồi có hàm lượng xi măng không nhỏ hơn 350kgm3. Để tránh sự phân tầng do bê tông có độ sụt lớn hoặc bê tông bị mất nước trong điều kiện nhiệt độ cao, nên sử dụng các loại phụ gia phù hợp.
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY GV HƯỚNG DẪN Th.S LÂM NGỌC QUÍ CHƯƠNG 4: PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC NHỒI BTCT THIẾT KẾ MÓNG M1 (CỘT C3 TẦNG 1) - - 4.1 MÓNG CỌC KHOAN NHỒI Các yêu cầu cấu tạo - Cọc khoan nhồi cọc thi công theo phương pháp khoan tạo lỗ trước đất, sau lỗ lấp đầy bê tông Việc tạo lỗ thực phương pháp khoan, đóng ống hay phương pháp đào khác Cọc khoan nhồi có đường kính thông thường 600, 800, 1000, 1200, 1500, 1800, 2000, 2500, (mm) - Khi thiết kế thi công cần nắm vững điều kiện đất đặc điểm công nghệ thi công để đảm bảo quy định chất lượng cọc - Thông thường bê tông cọc khoan nhồi có hàm lượng xi măng không nhỏ 350kg/m3 Để tránh phân tầng bê tông có độ sụt lớn bê tông bị nước điều kiện nhiệt độ cao, nên sử dụng loại phụ gia phù hợp Những ưu điểm cọc khoan nhồi - Có sức chịu tải lớn, với đường kính lớn chiều sâu lớn tới hàng nghìn - Khoan xoắn ốc tạo lỗ thi công không gây chấn động mạnh tiếng ồn lớn đến công trình môi trường xung quanh nên khắc phục nhược điểm cọc đóng - Có thể mở rộng đường kính tăng chiều dài cọc đến độ sâu tuỳ ý (đường kính phổ biến từ 60 - 250cm, chiều sâu đến 100m) Khi điều kiện địa chất thiết bị thi công cho phép, mở rộng mũi cọc mở rộng thân cọc để làm tăng sức chịu tải cọc - Lượng thép bố trí cọc thường so với loại cọc lắp ghép (với cọc đài thấp) Tiết kiệm phí tổn đào vận chuyển đất, cọc ngắn hay dài thiết kế địa chất tạo lỗ, nối cọc cắt cọc Những khuyết điểm cọc khoan nhồi - Việc kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi phức tạp, gây tốn thi công - Ma sát thành cọc với đất giảm đáng kể so với cọc đóng cọc ép trình khoan tạo lỗ - Lượng xi măng lớn, có vấn đề đất vụn đáy lỗ, dùng ống lồng hay vữa bảo vệ vách có vấn đề lắng đọng cặn bã, chấn động tạo lỗ mà gặp cát sỏi THUYẾT MINH TÍNH TOÁN NỀN MÓNG Trang SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU LỚP: XDLT13D01 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY GV HƯỚNG DẪN Th.S LÂM NGỌC QUÍ cuội khó khăn, khoan xoắn ốc tạo lỗ gặp nước ngầm chỗ tầng tích nước tạo lỗ khó khăn nên cần dùng biện pháp xử lý - Giá thành cao so với phương án cọc đóng cọc ép xây dựng công trình thấp tầng (theo thống kê: công trình 12 tầng giá thành phương án cọc khoan nhồi cao – 2.5 lần so với phương án khác – xây dựng nhà cao tầng hay cầu lớn, phương án cọc khoan nhồi lại hợp lý hơn) 4.2 CÁC GIẢ THUYẾT TÍNH TOÁN: Việc tính toán móng cọc đài thấp dựa vào giả thuyết chủ yếu sau: - Tải trọng ngang hoàn toàn lớp đất từ đáy đài trở lên tiếp nhận - Sức chịu tải cọc móng xác định cọc đơn đứng riêng rẽ, không kể đến ảnh hưởng nhóm cọc - Tải trọng công trình qua đài cọc truyền lên cọc không trực tiếp truyền lên phần đất nằm cọc mặt tiếp giáp với đài cọc - Khi kiểm tra cường độ đất xác định độ lún móng cọc ta coi móng cọc móng khối quy ước bao gồm cọc phần đất cọc - Việc tính toán móng khối quy ước giống tính toán móng nông thiên nhiên (bỏ qua ma sát bên móng) - Giằng móng có tác dụng tiếp thu nội lực kéo xuất nén không đều, làm tăng cường độ độ cứng không gian kết cấu Tuy nhiên, mô hình tính khung ta xem cột ngàm cứng vào móng nên ta bỏ qua làm việc hệ giằng 4.3 THIẾT KẾ MÓNG ĐIỂN HÌNH 4.3.1 Cấu tạo đài cọc cọc 4.3.1.1 Đài cọc - Móng cọc thiết kế móng cọc đài thấp độ chôn sâu đài phải thỏa mãn điều kiện lực ngang tác động đáy công trình phải cân với áp lực đất tác động lên đài cọc THUYẾT MINH TÍNH TOÁN NỀN MÓNG Trang SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU LỚP: XDLT13D01 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY GV HƯỚNG DẪN Th.S LÂM NGỌC QUÍ N M hd Q Hình 4.1: Thiết kế đài cọc - Chiều cao tối thiểu đài xác định theo công thức sau: hđ ≥ ac + lngàm + 20(cm) = 60 +15 + 20 = 95 cm + ac: Cạnh lớn cột = 60 cm + lngàm: Chiều dài cọc ngàm vào đài, chọn lngàm = 15 cm =>Chọn hđ = 1m - Chiều sâu đặt đáy đài tính từ cos mặt đất tự nhiên là: Df = -1.75m 4.3.1.2 Cọc nhồi bê tông cốt thép - Sơ chọn cọc đặc có D = 600mm, phù hợp với khả thi công cọc khoan nhồi nước ta - Mũi cọc cắm vào lớp đất thứ (lớp cát pha) 18 m Chiều sâu mũi cọc từ mặt đất tự nhiên là: 2.9 + 1.4 + 5.1 + 18 = 27.4 (m) - Chiều dài tính toán cọc (từ đáy đài trở xuống): 27.4 – 1.75 = 25.65 m 4.3.2 Xác định sức chịu tải cọc 4.3.2.1 Sức chịu tải cọc theo vật liệu Do cọc nhồi thi công đổ chổ vào hố khoan, hố đào sẵn sau đặt lượng cốt thép cần thiết vào hố khoan Việc kiểm soát điều kiện chất lượng bê tông khó khăn nên sức chịu tải cọc nhồi tính cọc chế tạo sẵn mà có khuynh hướng giảm Qa ( vl ) = Ru Ab + Ran As + Ru : Cường độ tính toán bê tông cọc nhồi THUYẾT MINH TÍNH TOÁN NỀN MÓNG Trang SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU LỚP: XDLT13D01 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY Ru = R 4.5 Ru = Mpa, GV HƯỚNG DẪN Th.S LÂM NGỌC QUÍ đổ bê tông nước dung dịch sét không lớn 35000 = 7777.78(kN / m ) φ < 28 ⇒ Ran = + , chọn Ru = 6000 (kN/m2) Rc 1.5 không lớn 220Mpa, Rc giới hạn chảy thép µ = (0.4 ÷ 0.65)% + As: diện tích cốt thép cọc: Khi cọc chịu nén dọc trục ⇒ A s = A b µ = 2826.(0.4 ÷ 0.65)% = (11.3 ÷ 18.37) Chọn thép cọc: 10φ16 , As = 20.01 cm2 + Ab: Diện tích tiết diện ngang cọc, Ab =2826 – 20.01 = 2805.6 cm2 + R: Mác thiết kế bê tông + Ru: Cường độ tính toán bê tông cọc nhồi, Ru = 0.6 (kN/cm2) + Ra: Cường độ tính toán thép Dùng thép CII: Ra = 22 (kN/cm2) ⇒ Qa (vl ) = 0.6 × 2805.6 + 22 × 20.16 = 2130.4( kN ) 4.3.2.2 Sức chịu tải cọc theo cường độ đất (Phụ lục B – TCXD 205: 1998) Qa = Qs Q p + FS s FS p + FSs: Hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên, lấy + FSp: Hệ số an toàn cho sức chống mũi cọc, lấy 2.5 Xác định sức chịu tải cực hạn ma sát Qs: + u: Chu vi tiết diện ngang cọc, Qs = u ∑ f si × li u = π × 0.6 = 1.884m + fsi: Ma sát bên đơn vị lớp đất thứ i xác định theo theo công thức: f si = σ hi' tan ϕ + C = σ vi' ksi tan ϕ + 0.7cai THUYẾT MINH TÍNH TOÁN NỀN MÓNG Trang SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU LỚP: XDLT13D01 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY Với σ i' GV HƯỚNG DẪN Th.S LÂM NGỌC QUÍ : Ứng suất hữu hiệu lớp đất thứ i theo phương thẳng đứng: σ vi' = li γ '(kN / m ) ksi = − sin ϕ ϕ γ' : Hệ số áp lực ngang lớp đất thứ i : Góc ma sát cọc đất : Dung trọng đẩy đất Bảng 4.1: Ma sát bên đơn vị lớp đất thứ i Chiều Lớp dày lớp đất li (m) Lớp 1.15 Lớp 1.4 Lớp 5.1 Lớp 18 z (m) 2.325 3.6 6.85 18.4 γ' C (kN/m ) (kN/m2) 9.6 8.1 7,9 9,5 THUYẾT MINH TÍNH TOÁN NỀN MÓNG 4.8 23 5.5 5.7 φ σ'vi (kN/m2) ksi 12o54’ 12o54’ 5o08’ 23o16’ 22.32 29.16 54.12 174.8 0,782 0.782 0.911 0.606 Trang fsi ∑fsi li (kN/m ) (kN/m) 7.24 21.17 8.23 49.3 8.33 29.63 41.97 887.4 967.33 SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU LỚP: XDLT13D01 2900 18000 18400 5100 6850 1400 3600 GV HƯỚNG DẪN Th.S LÂM NGỌC QUÍ 2325 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY Hình 4.2: Sức chịu tải lớp đất thứ i THUYẾT MINH TÍNH TOÁN NỀN MÓNG Trang SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU LỚP: XDLT13D01 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY GV HƯỚNG DẪN Th.S LÂM NGỌC QUÍ ⇒ QS = u ∑ li f s = 1.884 ×967.33 =1822.44(kN ) + Thành phần sức kháng mũi: Với * qp Q p = A p q p (kN ) tính theo công thức Vesic : q p = c.N c + σ vp′ N q + γ d Nγ (kN / m ) c = 5.7 kN / m ; ϕ = 23016' Mũi cọc cấm vào lớp đất có: Hệ số sức chịu tải phụ thuộc vào góc ma sát đất N q = 8.81; Nc = 18.25; N γ = 8.232 Trọng lượng trung bình lớp đất phía cọc: γI = 2.9 × 9.6 + 1.4 × 8.1 + 5.1× 7.9 + 18 × 9.5 = 9.16(kN / m3 ) 2.9 + 1.4 + 5.1 + 18 Ứng suất hữu hiệu ứng theo phương thẳng đứng độ sâu mũi cọc(lớp đất thứ 4) lượng thân đất: σ 'vp = γ I × H i = 9.16 × 27.4 = 250.9(kN / m ) q p = 5.7 × 18.25 + 250.9 × 8.81 + 9.16 × 0.6 × 8.232 = 2359.7 ⇒ Q p = Ap q p = π × 0.62 × 2359.7 = 666.8(kN ) Q a= SCT cho phép: Qs Q + P FS s FS P ⇒ Qa = 1822.44 666.8 + = 1177.94( kN ) 2.5 4.3.2.3 Sức chịu tải cọc theo kết thí nghiệm xuyên SPT (Theo TCXD 195 : 1997) Q u = 15NA P + (1.5N C L C + 4.3N SLS )u −VW (kN) - N : Chỉ số xuyên tiêu chuẩn đất THUYẾT MINH TÍNH TOÁN NỀN MÓNG Trang SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU LỚP: XDLT13D01 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY GV HƯỚNG DẪN Th.S LÂM NGỌC QUÍ N - : Chỉ số xuyên tiêu chuẩn trung bình đất khoảng 1d mũi cọc 4d mũi cọc - u :Chu vi tiết diện cọc (m) - Ap : Diện tích tiết diện cọc, (m2) - Lc : Chiều dài phần thân cọc nằm lớp đất dính, (m) - Ls : Chiều dài phần thân cọc nằm lớp đất rời, (m) - Giá trị SPT trung bình lớp đất rời : Ns - Giá trị SPT trung bình lớp đất dính : Nc N S LS = N C LC = × 1.15+11× 1.4+ ⇒ N= + + 10 220 × 5.1+ × 18 = 491.2m 29 + 29 + 30 88 = = 29.3 3 WP = 25 × 25.65 × 0.2826 - 243.67 × 0.2826 = 112.35m Vậy sức chịu tải cọc theo kết thí nghiệm xuyên SPT là: Qa (spt ) = 15 × 29.3 × 0.2826 + (1.5 × 491.2 + 4.3 × 0)1.884 − 112.35 = 1399.98 Vậy ta chọn: Ptk ≤ min(Qa ( vl ) ; Qa ( cd ) ; Qa ( SPT ) ) = min(2130.4kN ;1177.94kN ;1399.98kN ) ⇒ Qtk = 1177.94(kN ) Chọn để tính toán 4.3.3 Xác định số lượng cọc 4.3.3.1 Số lượng cọc đài: - Áp lực tính toán giả định tác dụng lên đáy đài phản lực đầu cọc, giả thiết khoảng cách tim cọc 3d: ptt = Qtk 1177.94 = = 363.56(kN / m ) 2 (3d ) (3 × 0.6) - Diện tích sơ đáy đài: THUYẾT MINH TÍNH TOÁN NỀN MÓNG Trang SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU LỚP: XDLT13D01 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY Fd = GV HƯỚNG DẪN Th.S LÂM NGỌC QUÍ N 0tt 3362.01 = = 9.9(m ) tt p − (n.γ tb hd ) 363.56 − (1.1× 22 × 1) + γtb= 22 (kN/m3), chọn khoản (20÷22) trị trung bình trọng lượng riêng đài cọc đất bậc đài + n = 1.1 hệ số vượt tải ; hd = (m) - Trọng lượng thân đài cọc: N dtt = n × Fd × hd × γ bt = 1,1× 9.9 × 1× 25 = 272.25(kN ) - Trọng lượng tính toán đến độ cao đáy đài: N tt = N 0tt + N dtt = 3362.01 + 272.95 = 3634.96( kN ) - Số lượng cọc sơ bộ: N tt 3634.96 nc = β = 1.2 × = 3.7 ⇒ Qtk 1177.94 Bố trí cọc Trong đó: Chọn β = 1.2 khoảng (1.2÷1.5) hệ số xét đến ảnh hưởng mômen tác dụng lên móng cọc Vậy chọn số cọc là: nc = cọc 4.3.3.2 Bố trí cọc đài: + Khoảng cách cọc theo phương x là: + Khoảng cách cọc theo phương y là: + Kích thước cạnh dài đài cọc (theo phương x): s = 4d = × 0.30 = 1.2m s = 3d = × 0.30 = 0.9m L = 2.4 + = 3.4m + Kích thước cạnh ngắn đài cọc (theo phương y): B = 1.8 + = 2.80m ( L × B) = (3.4 × 2.8) m Chọn Sơ đồ mặt bố trí cọc sau: THUYẾT MINH TÍNH TOÁN NỀN MÓNG Trang SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU LỚP: XDLT13D01 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY GV HƯỚNG DẪN Th.S LÂM NGỌC QUÍ D Hình 4.3 Mặt bố trí cọc móng M1 4.3.4 Kiểm tra cọc làm việc theo nhóm Hệ số nhóm : ( n − 1) n2 + ( n2 − 1) n1 η = 1− θ 90 × n1 × n θ ( deg) = arctg Với : Trong : n1 − n2 − s− d s số hàng cọc nhóm cọc số cọc hàng n1 = n2 = khoảng cách cọc tính từ tâm, thiên an toàn lấy s = 3d θ ( deg) = arctg d = = 18.4 s ( n − 1) n2 + ( n2 − 1) n1 ( − 1) + ( − 1) η = 1−θ = − 18.4 = 0.795 90 × n × n 90 × × 2 Sức chịu tải nhóm cọc : Qn hom = η × nc × QaTK = 0.795 × × 1177.94 = 3745.84 ( kN ) > N tt = 3362.01( kN ) Vậy thỏa điều kiện sức chịu tải nhóm cọc THUYẾT MINH TÍNH TOÁN NỀN MÓNG Trang 10 SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU LỚP: XDLT13D01 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY GV HƯỚNG DẪN Th.S LÂM NGỌC QUÍ 4.3.5 Kiểm tra lực tác dụng lên cọc M M hd M N Hình 4.4: Lực tác dụng lên cọc - Xác định tải trọng đặt tâm đáy đài cọc + Trọng lượng đài cọc: N d = n × L × B × hd × γ bt = 1.1× 3.4 × 2.8 × 1.0 × 25 = 261.8( kN ) + Tổng lực dọc tổng mômen gây cao độ đáy đài cọc: ∑N ∑M + xmax , ymax = N 0tt + N d = 3362.01 + 261.8 = 3623.8( kN ) tt tt = M ođtt + Q tt h = 7.854 + 5.51× = 13.36( kNm) : Tọa độ trọng tâm cọc xa ⇒ xmax = 1.20m; ymax = 0.90m + xi , yi : Tọa độ trọng tâm cọc thứ i ⇒ ∑ x 2i = × 1.22 = 5.76m;∑ y 2i = × 0.92 = 3.24m tt max,min P ∑N = tt nc ∑M ± tt × xmax Σxi2 ⇒ Pmax = 3623.8 13.36 × 1.20 + = 908.6(kN ) 5.76 ⇒ Pmin = 3623.8 13.36 × 1.20 − = 903.1(kN ) 5.76 ∑N P= i n tt ∑M ± tt × xi Σx i Bảng 4.2: Tải trọng tác dụng lên cọc THUYẾT MINH TÍNH TOÁN NỀN MÓNG Trang 11 SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU LỚP: XDLT13D01 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY ΣNtt (kN) 3623.8 ΣMtty Số lượng Cọc cọc (kNm) 13.36 4 xi (m) -1.2 -1.2 1.2 1.2 GV HƯỚNG DẪN Th.S LÂM NGỌC QUÍ yi (m) -0.9 0.9 -0.9 0.9 Σxi2 Σyi2 5.76 3.24 Pi (kN) 903.1 903.1 908.6 908.6 - Trọng lượng tính toán cọc: Pc = n × Ac × Lc × γ bt = 1.1× 0.2826 × 26.4 × 25 = 205.16( kN ) - Kiểm tra khả chịu tải cọc: Pmax + Pc = 908.6 + 205.16 = 1113.76kN < Qtk = 1177.94kN ⇒ Cọc đủ khả chịu tải Pmin = 903.1(kN ) > ⇒ Cọc không bị nhổ Vậy cọc thỏa mãn điều kiện tải trọng lớn truyền xuống cọc kiểm tra cọc theo điều kiện chống nhổ + Kiểm tra với tổ hợp Mmax (Comb7): N tt = N ott + N đtt = 2766.57 + 261.8= 3028.37 (kN) M tt = M ott + Qtt hđ = Pctb = × 305.312 + 90.13 1= 395.4 (kNm) N tt 3028.37 = = 757.1( kN ) nc tt Pmax = Pctb + tt Pmin = Pctb − M tt xmax 395.4 ×1.2 = 757.1 + = 839.5( kN ) 2 x × 1.2 ∑i M tt xmax 395.4 ×1.2 = 757.1 − = 674.7( kN ) 2 x × 1.2 ∑i tt Pmin = 674.7(kN ) > tt Pmax + Pc = 839.5 + 205.16 = 1044.66(kN ) < Qtk = 1177.94(kN ) THUYẾT MINH TÍNH TOÁN NỀN MÓNG Trang 12 SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU LỚP: XDLT13D01 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY GV HƯỚNG DẪN Th.S LÂM NGỌC QUÍ Vậy cọc thỏa mãn điều kiện tải trọng lớn truyền xuống cọc kiểm tra cọc theo điều kiện chống nhổ + Kiểm tra với tổ hợp Mmin (Comb8): N tt = N ott + N đtt = 2770.46 + 261.8 = 3032.3 (kN) M tt = M ott + Qtt hđ = Pctb = × 318.119 + 99.73 1= 417.8 (kNm) N tt 3032.3 = = 758.1( kN ) nc tt Pmax = Pctb + tt Pmin = Pctb − M tt xmax 417.8 ×1.2 = 758.1 + = 845.1( kN ) ×1.22 ∑xi M tt xmax 417.8 ×1.2 = 758.1 − = 671.1( kN ) ×1.22 ∑ xi tt Pmin = 671.1( kN ) > tt Pmax + Pc = 845.1 + 205.16 = 1050.26(kN ) < Qtk = 1177.94( kN ) Vậy cọc thỏa mãn điều kiện tải trọng lớn truyền xuống cọc kiểm tra cọc theo điều kiện chống nhổ 4.3.6 Kiểm tra đáy khối móng quy ước 4.3.6.1 Kích thước khối móng quy ước - Xác định khối móng quy ước: n ϕTB = + Góc mở : ∑ϕ × h i i =1 i n ∑h i =1 i 12054 '× 1.15 + 12054 × 1.4 + 5008'× 5.1 + 23016 '× 18 = = 1805' 1.15 + 1.4 + 5.1 + 18 1 α = ϕtb = 1805' = 4037 ' 4 + Kích thước đáy khối móng quy ước: THUYẾT MINH TÍNH TOÁN NỀN MÓNG Trang 13 SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU LỚP: XDLT13D01 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY GV HƯỚNG DẪN Th.S LÂM NGỌC QUÍ LM = a + H tgα = 3.4 + × 25.65 × tg 405' = 7.4m BM = b + H tgα = 2.8 + × 25.65 × tg 405' = 6.8m + Diện tích khối móng qui ước: Aqu = LM × BM = 7.4 × 6.8 = 50.32m H M = H + hm = 25.65 + 1.75 = 27.4( m) + Chiều cao khối quy ước: 4.3.6.2 Trọng lượng khối móng quy ước - Trong phạm vi từ đế đài trở lên: Q1 = n Aqu γ tb hm = 1.1× 50.32 × 22 ×1.75 = 2131.1( kN ) - Trong phạm vi từ đế đài trở xuống (trừ trọng lượng cọc chiếm chổ): Qdd = ( Aqu − Ac ) × ( L1γ dn + L2γ dn + L3γ dn + L4γ dn ) = (50.32 − × 0.2826) ×[(1.15 × 9.6) + (1.4 × 8.1) + (5.1× 7.9) + (18 × 9.5)] = 11494.1( kN ) - Trọng lượng cọc tổng cộng: Qc = n.nc Lc Ac γ bt = 1.1× × 25.65 × 0.2826 × 25 = 797.3( kN ) - Tổng trọng lượng khối móng qui ước: Qqu = Q1 + Qc + Qdd = 2131.1 + 797.3 + 11494.1 = 14422.5( kN ) - Tải trọng tiêu chuẩn chân cột (đã tính trên): Mtc = -6.83 (kN.m) Ntc = -2923.48 (kN) Qtc = -4.79 (kN) - Tải trọng tiêu chuẩn tương ứng với trọng tâm đáy móng khối qui ước tc M qu = M tc + Q tc H M = 6.83 + 4.79 × 27.4 = 138.1( kNm) tc N qu = N tc + Qqu = 2923.48 + 14422.5 = 17345.9( kN ) THUYẾT MINH TÍNH TOÁN NỀN MÓNG Trang 14 SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU LỚP: XDLT13D01 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY e= M qutc N tc qu = GV HƯỚNG DẪN Th.S LÂM NGỌC QUÍ 138.1 = 0.0079 17345.9 - Độ lệch tâm e: - Áp lực tiêu chuẩn đáy móng khối qui ước : = tc p N qutc Aqu (1 ± 6e ) LM max; = 17345.9 × 0.0079 × 1+ ÷ = 346.7(kN / m ) 50.32 8.1 = 17345.9 × 0.0079 × 1 − ÷ = 342.6(kN / m ) 50.32 8.1 = 346.7 + 342.1 = 344.4( kN / m ) ptcmax ptcmin ptctb 4.3.6.3 Kiểm tra điều kiện làm việc đàn hồi lớp đất móng khối quy ước R tc = m1 m2 [ A.BM γ II + B.H M γ II′ + D.C II ] K tc + Hệ số độ tin cậy Ktc = 1, tiêu lý đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp đất + γ II : dung trọng lớp đất từ đáy khối móng qui ước trở xuống γ ′II + : dung trọng lớp đất từ đáy khối móng qui ước trở lên + m1, m2: tra bảng 15 TCVN 9362-2012 ta chọn m = 1và m2 =1.0 công trình không thuộc loại tuyệt đối cứng – hệ số điều kiện làm việc đất điều kiện làm việc công trình tác động qua lại đất Theo tài liệu địa chất lớp có ϕII = 23016’ tra bảng, ta có: A = 0.66; B= 3.68; D = 6.28 C = 5.7(kN/m2) γII = γIđn = 9.5 (kN/m3); Hm = 1.75 + 25.65 = 27.4m γ II' = ∑ hi γi ∑h = γ '1 h1' +γ1h1 +γ2 h2 +γ3h3 +γ4 h4 i THUYẾT MINH TÍNH TOÁN NỀN MÓNG h '1 + h1 + h2 + h3 + h4 Trang 15 SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU LỚP: XDLT13D01 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY = GV HƯỚNG DẪN Th.S LÂM NGỌC QUÍ 19.1× 0.4 + 9.6 × 2.5 + 8.1× 1.4 + 7.9 × 5.1 + 9.5 × 18 = 9.27( kN / m3 ) 0.4 + 2.5 + 1.4 + 5.1 + 18 R tc = m1 m2 [ A.BM γ II + B.H M γ II′ + D.C II ] K tc = [(0.66 × 6.8 × 9.5) + (3.68 × 27.4 × 9.27) + (6.28 × 5.7)] = 1013.14(kN / m2 ) - Kiểm tra điều kiện : + ptctb + ptctb tc +p ≤R tc : = 344.4( kN / m ) < R tc = 1013.14( kN / m ) : ≤ 1.2 R tc max tc max thoả : = 346.7( kN / m ) < R tc = 1.2 ×1013.14 = 1215.76( kN / m ) +p : thỏa Như vậy, đất mũi cọc đủ khả chịu lực Do đó, tính toán (dự báo) độ lún đất móng cọc (tức móng khối quy ước) theo quan niệm biến dạng đàn hồi tuyến tính Dự báo độ lún móng cọc trường hợp độ lún móng khối quy ước thiên nhiên 4.3.7 Kiểm tra độ lún móng khối quy ước (TÍNH TOÁN THEO TTGH II) : Chia đất đáy móng khối quy ước thành lớp có chiều dày: hi ≤ (0.4 ÷ 0.6) BM = (0.4 ÷ 0.6)6.8 = (2.72 ÷ 4.08) m hi = 1m Chọn - Tính ứng suất trọng lượng thân đất đáy móng khối quy ước: σ bt = ∑ γ i × hi = γ tb × H qu = 9.27 × 27.4 = 253.9kN / m - Tính ứng suất gây lún đáy móng khối quy ước: σ glz =0 = σ tbtc − σ bt = 344.4 − 253.9 = 90.5(kN / m ) - Ứng suất gây lún cho lớp phân tố đáy móng khối qui ước: σ = k0 × σ zi gl z Lqu 7.4 ; = = 1.08 ; 1) Bqu Bqu 6.8 z=0 gl (ko phụ thuộc vào - Tính ứng ứng trọng lượng thân đất mặt lớp phân tố: THUYẾT MINH TÍNH TOÁN NỀN MÓNG Trang 16 SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU LỚP: XDLT13D01 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY GV HƯỚNG DẪN Th.S LÂM NGỌC QUÍ σ ibt = σ bt + zi × γ = (253.9 + 1× 9.5 = 263.4) - Xác định chiều cao vùng đất đáy móng chịu ảnh hưởng lún (Hn), theo điều kiện mặt lớp đất phân tố thứ i có: σibt ≥ 10σzigl n Si = ∑ i =1 - Độ lún móng khối quy ước tính theo công thức: Trong đó: βi = 0,8; Ei =8067(kN/m2) lớp đất thứ Bảng 4.3 Bảng tính ứng suất gây lún lớp phân tố Độ sâu Điểm z (m) 4 z/Bqu Lqu/Bqu 0.000 0.147 0.294 0.441 0.588 1 1 ko γ (kN/m3) 0.971 0.885 0.760 0.617 Tổng 9.5 9.5 9.5 9.5 9.5 σ zigl β i zi σ gl hi Ei σ ibt (kN/m2) (kN/m2) 90.5 253.9 78.65 263.4 54.87 282.4 39.9 291.9 26.53 301.4 Si (cm) 0,000 0.779 0.544 0.395 0.263 1.98 - Giới hạn lấy đến điểm độ sâu 4m kể từ đáy móng khối quy ước vì: σibt 301.4 = = 11.36 > 10 σ glzi 26.53 Ta có độ lún tâm đáy móng khối quy ước: S = 1.98cm < [Sgh] = cm ⇒ Thỏa quy định cho phép THUYẾT MINH TÍNH TOÁN NỀN MÓNG Trang 17 SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU LỚP: XDLT13D01 GV HƯỚNG DẪN Th.S LÂM NGỌC QUÍ 1750 18000 25650 5100 1400 100 1000 45° 2900 750 750 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY Hình 4.5: Biểu đồ ứng suất gây lún 4.3.8 Kiểm tra điều kiện xuyên thủng Pxt ≤ Pcxt Điều kiện chống xuyên thủng: - Vẽ tháp đâm thủng theo góc truyên lực 450 - Chọn: a = 20cm - Chiều cao làm việc tiết diện đài: THUYẾT MINH TÍNH TOÁN NỀN MÓNG ho = hd − a = − 0.2 = 0.8m Trang 18 SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU LỚP: XDLT13D01 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY GV HƯỚNG DẪN Th.S LÂM NGỌC QUÍ 600 45° D Hình 4.6: Kiểm tra xuyên thủng Lực gây xuyên thủng: Pxt = 3362.01 Pcx = α Rbt um h0 Lực chống xuyên thủng : Với h0 um = 2(hc + bc + 2c) = × (0.4 + 0.6 + × 0.5) = 4m Pcx = 1×1.05 ×103 × × 0.8 × 0.8 = 5376 > Pxt 0.5 Vậy thỏa điều kiện chống xuyên thủng đài cọc 4.3.9 Tính toán cốt thép đài cọc Theo phương, xem đài cọc làm việc console ngàm mép cột, chịu tác dụng phản lực từ đầu cọc đẩy ngược từ lên, làm cho đài cọc chịu uốn THUYẾT MINH TÍNH TOÁN NỀN MÓNG Trang 19 SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU LỚP: XDLT13D01 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY GV HƯỚNG DẪN Th.S LÂM NGỌC QUÍ D Hình 4.7: Sơ đồ tính * Xét mặt cắt I-I: - Mômen tương ứng với mặt ngàm I-I: M I − I = r1 × ( P3 + P4 ) = 0.9 × (908.6 + 908.6) = 1090.3( kN m) - Tính diện tích cốt thép cần thiết: AsI = ⇒ M I −I 1090 × 100 = = 54.06(cm ) 0.9 × Rs × ho 0.9 × 28 × 80 Chọn 22φ18có Asch = 55.88(cm ) + Khoảng cách thép : 2.8 − (0.05 × 2) = 0.12(m) = 120(mm) 22 −1 3.4 − (0.05 × 2) = 3.3(m) = 3300(mm) + Chiều dài thép : * Xét mặt cắt II-II: - Mômen tương ứng với mặt ngàm II-II: M II − II = r2 × ( P2 + P4 ) = 0.7 × (903.1 + 908.6) = 1268.2(kN m) - Diện tích cốt thép cần thiết: AsII = ⇒ M II − II 1268.2 × 100 = = 62.9(cm ) 0.9 × Rs × ho 0.9 × 28 × 80 Chọn 25φ18 có Asch = 63.5(cm ) THUYẾT MINH TÍNH TOÁN NỀN MÓNG Trang 20 SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU LỚP: XDLT13D01 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY + Khoảng cách thép : GV HƯỚNG DẪN Th.S LÂM NGỌC QUÍ 3.4 − (0.05 × 2) = 0.137(m) = 140(mm) 25 − 2.8 − (0.05 × 2) = 2.7( m) = 2700(mm) + Chiều dài thép : * Chọn thép cấu tạo cho mặt đài cọc: Theo phương cạnh dài bố trí φ12a200 Theo phương cạnh ngắn bố trí φ12a200 Bố trí thép cho đài: thể vẽ chi tiết THUYẾT MINH TÍNH TOÁN NỀN MÓNG Trang 21 SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU LỚP: XDLT13D01 [...]... nền đất dưới mũi cọc đủ khả năng chịu lực Do đó, có thể tính toán (dự báo) độ lún của nền đất dưới móng cọc (tức là dưới móng khối quy ước) theo quan niệm nền biến dạng đàn hồi tuyến tính Dự báo độ lún của móng cọc trong trường hợp này như độ lún của móng khối quy ước trên nền thiên nhiên 4.3.7 Kiểm tra độ lún của móng khối quy ước (TÍNH TOÁN THEO TTGH II) : Chia đất nền dưới đáy móng khối quy ước... đài cọc 4.3.9 Tính toán cốt thép đài cọc Theo mỗi phương, xem bản đài cọc làm việc như một console ngàm ở mép cột, chịu tác dụng của phản lực từ các đầu cọc đẩy ngược từ dưới lên, làm cho bản đài cọc chịu uốn THUYẾT MINH TÍNH TOÁN NỀN MÓNG Trang 19 SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU LỚP: XDLT13D01 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY GV HƯỚNG DẪN Th.S LÂM NGỌC QUÍ 6 D Hình 4.7: Sơ đồ tính... Pmax + Pc = 839.5 + 205.16 = 1044.66(kN ) < Qtk = 1177.94(kN ) THUYẾT MINH TÍNH TOÁN NỀN MÓNG Trang 12 SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU LỚP: XDLT13D01 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY GV HƯỚNG DẪN Th.S LÂM NGỌC QUÍ Vậy cọc thỏa mãn điều kiện tải trọng lớn nhất truyền xuống cọc giữa và không phải kiểm tra cọc theo điều kiện chống nhổ + Kiểm tra với tổ hợp Mmin (Comb8): N tt = N ott +...ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY GV HƯỚNG DẪN Th.S LÂM NGỌC QUÍ 4.3.5 Kiểm tra lực tác dụng lên cọc M M hd M N Hình 4.4: Lực tác dụng lên cọc - Xác định tải trọng đặt tại tâm đáy đài cọc + Trọng lượng đài cọc: N d = n × L × B × hd × γ bt = 1.1× 3.4 × 2.8 × 1.0 × 25 = 261.8( kN ) + Tổng lực dọc và tổng mômen gây ra ở cao độ đáy đài cọc: ∑N ∑M + xmax... đáy móng khối quy ước vì: σibt 301.4 = = 11.36 > 10 σ glzi 26.53 Ta có độ lún tại tâm của đáy móng khối quy ước: S = 1.98cm < [Sgh] = 8 cm ⇒ Thỏa quy định cho phép THUYẾT MINH TÍNH TOÁN NỀN MÓNG Trang 17 SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU LỚP: XDLT13D01 GV HƯỚNG DẪN Th.S LÂM NGỌC QUÍ 1750 18000 25650 5100 1400 100 1000 45° 2900 750 750 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY Hình 4.5: Biểu đồ. .. XDLT13D01 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY ΣNtt (kN) 3623.8 ΣMtty Số lượng Cọc cọc (kNm) 1 2 13.36 4 3 4 xi (m) -1.2 -1.2 1.2 1.2 GV HƯỚNG DẪN Th.S LÂM NGỌC QUÍ yi (m) -0.9 0.9 -0.9 0.9 Σxi2 Σyi2 5.76 3.24 Pi (kN) 903.1 903.1 908.6 908.6 - Trọng lượng tính toán của cọc: Pc = n × Ac × Lc × γ bt = 1.1× 0.2826 × 26.4 × 25 = 205.16( kN ) - Kiểm tra khả năng chịu tải của 1 cọc: ... THUYẾT MINH TÍNH TOÁN NỀN MÓNG Trang 16 SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU LỚP: XDLT13D01 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY GV HƯỚNG DẪN Th.S LÂM NGỌC QUÍ σ ibt = σ bt + zi × γ = (253.9 + 1× 9.5 = 263.4) - Xác định chiều cao vùng nền đất dưới đáy móng chịu ảnh hưởng của lún (Hn), theo điều kiện tại mặt lớp đất phân tố thứ i có: σibt ≥ 10σzigl n Si = ∑ i =1 - Độ lún của móng khối quy ước... = ϕtb = 1805' = 4037 ' 4 4 + Kích thước đáy khối móng quy ước: THUYẾT MINH TÍNH TOÁN NỀN MÓNG Trang 13 SVTH: TRẦN VĂN ĐÂU LỚP: XDLT13D01 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHÓA 2013-2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG MIỀN TÂY GV HƯỚNG DẪN Th.S LÂM NGỌC QUÍ LM = a + 2 H tgα = 3.4 + 2 × 25.65 × tg 405' = 7.4m BM = b + 2 H tgα = 2.8 + 2 × 25.65 × tg 405' = 6.8m + Diện tích khối móng qui ước: Aqu = LM × BM = 7.4 × 6.8 = 50.32m... Pmin = 671.1( kN ) > 0 và tt Pmax + Pc = 845.1 + 205.16 = 1050.26(kN ) < Qtk = 1177.94( kN ) Vậy cọc thỏa mãn điều kiện tải trọng lớn nhất truyền xuống cọc giữa và không phải kiểm tra cọc theo điều kiện chống nhổ 4.3.6 Kiểm tra nền dưới đáy khối móng quy ước 4.3.6.1 Kích thước khối móng quy ước - Xác định khối móng quy ước: n ϕTB = + Góc mở : ∑ϕ × h i i =1 i n ∑h i =1 i 12054 '× 1.15 + 12054 × 1.4 + 5008'×... 26.4 × 25 = 205.16( kN ) - Kiểm tra khả năng chịu tải của 1 cọc: Pmax + Pc = 908.6 + 205.16 = 1113.76kN < Qtk = 1177.94kN ⇒ Cọc đủ khả năng chịu tải Pmin = 903.1(kN ) > 0 ⇒ Cọc không bị nhổ Vậy cọc thỏa mãn điều kiện tải trọng lớn nhất truyền xuống cọc giữa và không phải kiểm tra cọc theo điều kiện chống nhổ + Kiểm tra với tổ hợp Mmax (Comb7): N tt = N ott + N đtt = 2766.57 + 261.8= 3028.37 (kN) M tt