kết cấu xây dựng trong thiết kế tổ chức thi công công trình

trờng đại học xây dựng khoa xddd & cN đồ án tốt nghiệp chung c cao tầng 19t10 trung hoà - nhân Phần II: kết cấu (45%) Giáo viên híng dÉn Sinh viªn thùc hiƯn Líp MSSV : chu tiến dũng : nguyễn văn tới : 49xd3 : 6471.49 Nhiệm vụ thiết kế: - Chọn giải pháp kết cấu tổng thể công trình - Lập mặt kết cấu - Xác định tải trọng tác dụng lên công trình - Xác định nội lực tổ hợp nội lùc cđa c¸c cÊu kiƯn - ThiÕt kÕ khung - Thiết kế sàn tầng điển hình - Thiết kế cầu thang - Thiết kế móng Các vẽ kèm theo: - 02 vẽ cấu tạo thép cột, dầm - khung trục - 01 vẽ cấu tạo thép sàn tầng điển hình cầu thang - 01 b¶n vÏ mãng svth: NGUN V¡N TíI mssv: 6471.49 lớp: 49xd3 trờng đại học xây dựng khoa xddd & cN đồ án tốt nghiệp chung c cao tầng 19t10 trung hoà - nhân A Phân tích chọn lựa ph ơng án kết cấu cho công trình: I Các giải pháp kết cấu thờng dùng cho nhà cao tầng: Giải pháp vật liệu: Hiện ë ViÖt Nam, vËt liÖu dïng cho kÕt cÊu nhà cao tầng thờng sử dụng bêtông cốt thép thép (bêtông cốt cứng) - Công trình thép với thiết kế dạng bêtông cốt cứng đà bắt đầu đơc xây dựng nớc ta Đặc điểm kết cấu thép cờng độ vật liệu lớn dẫn đến kích thớc tiết diện nhỏ mà đảm bảo khả chịu lực Kết cấu thép có tính đàn hồi cao, khả chịu biến dạng lớn nên thích hợp cho việc thiết kế công trình cao tầng chịu tải trọng ngang lớn Tuy nhiên dùng kết cấu thép cho nhà cao tầng việc đảm bảo thi công tốt mối nối khó khăn, mặt khác giá thành công trình thép thờng cao mà chi phí cho việc bảo quản cấu kiện công trình vào sử dụng tốn kém, đặc biệt với môi trờng khí hậu Việt Nam, công trình thép bền với nhiệt độ, xảy hoả hoạn cháy nổ công trình thép dễ chảy dẻo dẫn đến sụp đổ không độ cứng để chống đỡ công trình Kết cấu nhà cao tầng thép thực phát huy hiệu cần không gian sử dụng lớn, chiều cao nhà lớn (nhà siêu cao tầng), kết cấu nhịp lớn nh nhà thi đấu, mái sân vận động, nhà hát, viện bảo tàng (nhóm công trình công cộng) - Bêtông cốt thép loại vật liệu đợc sử dụng cho công trình xây dựng giới Kết cấu bêtông cốt thép khắc phục đợc số nhợc điểm kết cấu thép nh thi công đơn giản hơn, vật liệu rẻ hơn, bền với môi trờng nhiệt độ, tận dụng đợc tính chịu nén tốt bêtông tính chịu kéo cốt thép nhờ làm việc chung chúng Tuy nhiên vật liệu bêtông cốt thép đòi hỏi kích thớc cấu kiện lớn, tải trọng thân công trình tăng nhanh theo chiều cao khiến cho việc lựa chọn giải pháp kết cấu để xử lý phức tạp Do kết cấu bêtông cốt thép thờng phù hợp với công trình dới 30 tầng Giải pháp hệ kết cấu chịu lực : Hiện nay, hệ kết cấu chịu lực nhà cao tầng có hệ sau: a Hệ kết cấu khung chịu lực : - Hệ khung thông thờng bao gồm dầm ngang nối với cột dọc thẳng đứng nút cứng Khung bao gồm tờng tờng nhà Kết cấu chịu tải trọng ngang kém, tính liên tục khung cứng phụ thuộc vào độ bền độ cứng liên kết nút chịu uốn, liên kết không đợc phép có biến dạng góc Khả chịu lực khung phụ thuộc nhiều vào khả chịu lực dầm cột - Việc thiết kế tính toán sơ đồ đà có nhiều kinh nghiệm, việc thi công tơng đối thuận tiện đà thi công nhiều công trình, vật liệu công nghệ dễ kiếm nên chắn đảm bảo tính xác chất lợng công trình - Hệ kết cấu thích hợp với công trình đòi hỏi linh hoạt công mặt bằng, công trình nh khách sạn Nhng có nhợc điểm kết cấu dầm sàn thờng dày nên không chiều cao tầng nhà thờng phải lớn - Sơ đồ khung có nút cứng bêtông cốt thép thờng áp dụng cho công trình dới 20 tầng với thiết kế kháng chấn cấp 7; 15 tầng với kháng chấn cấp 8; 10 tầng với kháng chÊn cÊp svth: NGUN V¡N TíI mssv: 6471.49 lớp: 49xd3 trờng đại học xây dựng khoa xddd & cN đồ án tốt nghiệp chung c cao tầng 19t10 trung hoà - nhân b Hệ kết cấu khung + vách (lõi) : - Đây kết cấu phát triển thêm từ kết cấu khung dới dạng tổ hợp kết cấu khung vách (lõi) cứng Vách (lõi) cứng làm bêtông cốt thép Chúng dạng lõi kín vách hở thờng bố trí khu vực thang máy thang Hệ thống khung bố trí khu vực lại Hai hệ thống khung vách (lõi) đợc liên kết với qua hệ thống sàn Trong trờng hợp này, hệ sàn liỊn khèi cã ý nghÜa rÊt lín - HƯ thèng kết cấu thờng có loại sơ đồ kết cấu sơ đồ giằng sơ đồ khung giằng Trong sơ đồ giằng, hệ thống vách (lõi) đóng vai trò chủ yếu chịu tải trọng ngang, hệ khung chủ yếu chịu tải trọng đứng Sự phân chia rõ chức tạo điều kiện để tối u hoá cấu kiện, giảm bớt kích thớc cột dầm, đáp ứng yêu cầu kiến trúc Trong sơ đồ kết cấu khung-giằng, tải trọng ngang công trình hệ khung lõi chịu, thông thờng hình dạng cấu tạo nên vách (lõi) có độ cứng lớn nên trở thành nhân tố chiụ lực ngang lớn công trình nhà cao tầng Sơ đồ khung giằng tá lµ hƯ kÕt cÊu tèi u cho nhiỊu loại công trình cao tầng Loại kết cấu sử dụng hiệu cho nhà đến 40 tầng Hiện đà làm nhiều công trình có hệ kết cấu nh khu đô thị Láng Hoà Lạc, Định Công, Linh Đàm, Đền Lừ Do khả thiết kế, thi công chắn đảm bảo II Chọn hệ kết cấu chịu lực: Trên sở đề xuất phơng án vật liệu hệ kết cấu chịu lực nh trên, với quy mô công trình gồm 19 tầng thân, tổng chiều cao khoảng 66 m, phơng án kết cấu tổng thể công trình đợc lựa chon nh sau: - Về vật liệu: chọn vật liệu bêtông cốt thép sử dụng cho toàn công trình Dùng bê tông B25 (Rb = 14,5MPa; Rbt=1,05MPa) cho kết cấu chịu lực thông thờng Cốt thép chịu lực 12 chän nhãm AIII (Rs =Rsc= 360MPa), nÕu ∅ 50, lÊy ) Nc: giá trị trung bình số xuyên tiêu chuẩn lớp đất rời: N = c 8.17 + 10,4.35 + 8,6.68 + 2,8.100 = 45,8 + 10,4 + 8,6 + 2,8 Ns: giá trị trung bình số xuyên tiêu chuẩn lớp đất dính: N = s 0,85 20 + 4,8.10 = 11,5 0,85 + 4,8 Ap: diƯn tÝch tiÕt diƯn mịi cäc: Ap= 1,5386(m2) Ls: Chiều dài phần thân cọc nằm lớp ®Êt dÝnh: Ls = 0,85 + 4,8 = 5,65(m) Lc: Chiều dài phần thân cọc nằm lớp đất rời: Lc = + 10,4 + 8,6 + 2,8 = 29,8(m) Ω: chu vi tiÕt diÖn cäc: Ω = πD = 3,14.1,4 = 4,396(m) Wp: hiệu số trọng lợng cọc trọng lợng trụ đất cọc thay thÕ 74 svth: NGUN V¡N TíI 74 mssv: 6471.49 lớp: 49xd3 trờng đại học xây dựng khoa xddd & cN d = đồ án tốt nghiệp chung c cao tầng 19t10 trung hoà - nhân 0,85 1,95 + 4,8.1,85 + 8.1,92 + 10,4.1,9 + 8,6.1,92 + 2,8.2,01 67,8 = = 1,91(T / m ) 0,85 + 4,8 + + 10,4 + 8,6 + 2,8 35,45 32,18 Wp = Fc.L.(2,5 –γ®) →Wp = 1,5386.35,45.(2,5 – 1,91) = 32,18(T) →P®n = 1,5 50 1,5386 + (0,15 45,8.29,8 + 0,43 11,5 5,65) 4,396 – = 1049(T) VËy: P®n = (850,7 ; 1049) = 850,7(T) Vậy: sức chịu tải cho phép cọc là: P = (Pvl, Pđn) = (1055,5 ; 908,8) = 908,8(T) d Xác định số lợng cọc bố trí cọc: n= N P Số lợng cọc là: Trong đó: n: số lợng cọc đài : hệ số kinh nghiệm kể đến ảnh hởng lực ngang mômen ( = 1,1) N: tổng lực đứng tính đến cao trình đáy đài, dự kiến kích thớc đài 2000x6200x2000 (mm) N = N0 + Gđài + Gđất = 1318,5 + 6,2 2,5 = 1377,5(T) P: sức chịu tải cho phép cúa cọc: P = 850,7(T) 1377,5 908,8 VËy: n = 1,1 = 1,66(cọc) Chọn n = cọc * Phơng án 3: Sử dụng cọc đờng kính 1,2(m), chôn sâu vào lớp ®Êt tèt 2d = 2,4(m) a S¬ bé chän cäc đài cọc: Căn vào tài liệu địa chất Đờng kính cọc tròn đợc chọn phụ thuộc vào khả chịu lực Chọn đờng kính cọc D = 1,2(m) Số lợng cốt thép đặt theo cấu tạo 2022 có Fa = 76(cm2) Chiều sâu chôn đài hđ = m Chiều dài cọc 35,05(m) kể từ đáy đài, phần cọc ngàm vào lớp đất sỏi 2d = 2,4(m) b Kiểm tra chiều sâu chôn đài: Chiều sâu chôn đài tính từ đáy đài đến mặt đài phải thoả mÃn điều kiện: hđ > 0,7hmin (hmin: chiều cao tối thiểu đài để tổng lực ngang tác dụng vào đài đợc tiếp thu hết phần đất đối diện, cọc chủ yếu chịu tải trọng ®øng) h ϕ ∑H = tg (450 − ) γ b Trong ®ã: 75 svth: NGUN V¡N TíI 75 mssv: 6471.49 lớp: 49xd3 trờng đại học xây dựng khoa xddd & cN đồ án tốt nghiệp chung c cao tầng 19t10 trung hoà - nhân , : góc ma sát trọng lợng tự nhiên đất từ đáy đài trở lên ( = 24o , γ = 1,95 T/m3) ΣH : tỉng t¶i träng ngang b: cạnh đáy đài vuông góc với H (chọn b = 5m) Tõ kÕt qu¶ néi lùc ta cã Qch©n cét = -25,23(T) → ΣH = -25,23(T) 24 o 25,23 h = tg (45o − ) = 1,05(m) 1,95.5 Chọn chiều sâu chôn đài chiều cao đài: hđ = m > 0,7 hmin = 0,7.1,05 = 0,735(m) c Xác định sức chịu tải cọc: + Sức chịu tảI cọc theo vật liệu: - Sức chịu tải cọc nhồi chịu nÐn: Pvl = ϕ.( m1.m2.Rb.Fb + Ra.Fa ) Trong ®ã: ϕ: hÖ sè uèn däc (ϕ = 0,75) m1: hÖ số điều kiện làm việc (đối với cọc đợc nhồi bêtông theo phơng thẳng đứng m1 = 0,85) m2: hệ số điều kiện làm việc kể đến ảnh hởng phơng pháp thi công cọc Thi công cọc dùng ống vách đổ bêtông dung dịch bentonite m = 0,7 Rb, Ra: cờng độ chịu nén tính toán bêtông cốt thép Fa: diện tích tiÕt diƯn ngang cđa cèt thÐp däc (Fa= 76cm2) Fb: diện tích tiết diện ngang bêtông cọc F = b π D 3,14.120 −F = − 76 = 11228(cm ) a 4 →P1vl = 0,75.(0,85.0,7.130.11228 + 2800.76)= 810964(kG) = 811(T) - Theo TCVN 195-1997: Pvl' = R F + R F u c an a Sức chịu tải cọc theo vật liệu: Trong đó: Ru: cờng độ tính toán bêtông cọc nhồi:  MBT 300 = = 66,67  R =  4,5 ⇒ R = 60(kG / cm ) 4,5 u u 60  DiÖn tÝch tiÕt diÖn cäc: F = c π D 3,14.120 = = 11304(cm ) 4 Ran: cêng ®é tÝnh to¸n cđa cèt thÐp: 76 svth: NGUN V¡N TíI 76 mssv: 6471.49 lớp: 49xd3 trờng đại học xây dựng khoa xddd & cN đồ án tốt nghiệp chung c cao tầng 19t10 trung hoà - nhân R 3000 = 2000  c = R =  1,5 ⇒ R = 2000(kG / cm ) 1,5 an u 2200  → P2vl = 60.Fc+2000.Fa = 60.11304 + 2000.76 = 830240(kG) = 830,24(T) VËy: Pvl = (P1vl ; P2vl) = 811(T) + Sức chịu tải cọc theo ®Êt nỊn: - Theo Meyerhof: P = ( K N tbp F + ∑ ulK N tbs ) dn F s Trong ®ã: N tbp cäc :trị số SPT trung bình khoảng 1d dới mũi cọc 4d mũi N tbp = 68.2,4 + 100.3,6 = 87 ,2 2,4 + 3,6 F: diƯn tÝch tiÕt diƯn mịi cäc F= N s tb π D π 120 = = 11304(cm ) = 1,1304(m ) 4 : trÞ số SPT trung bình lớp đất dọc theo th©n cäc N tbp = 0,85 20 + 4,8.10 + 8.17 + 10,4.35 + 8,6.68 + 2,4.100 = 39,65 0,85 + 4,8 + + 10,4 + 8,6 + 2,4 u: chu vi tiÕt diÖn cäc: u = π.D = 3,14.1,2 = 3,768(m) l : chiều sâu lớp đất cäc qua K1: hÖ sè lÊy b»ng 120 cho cäc khoan nhåi K2: hÖ sè lÊy b»ng cho cäc khoan nhåi Fs: lµ hƯ sè an toµn (lÊy Fs = 2,5) →P = (120.87 ,2.1,1304 + 1.39,65.3,768(0,85 + 4,8 + + 10,4 + 8,6 + 2,4)) dn 2,5 = 6828 (kN ) = 682 ,8(T ) - Theo TCXD 195 - 1997: Sức chịu tải cho phép cọc gồm lớp đất dính ®Êt rêi tÝnh theo c«ng thøc: P®n = 1,5 Trong ®ã: 77 svth: NGUN V¡N TíI N Ap + (0,15.Nc.Lc + 0,43.Ns.Ls ).Ω – Wp (T) 77 mssv: 6471.49 líp: 49xd3 trờng đại học xây dựng khoa xddd & cN N cọc đồ án tốt nghiệp chung c cao tầng 19t10 trung hoà - nhân : số SPT trung bình khoảng 1d dới mũi cọc 4d trªn mịi N = 50 (víi N = 87,2 > 50, lấy ) Nc: giá trị trung bình số xuyên tiêu chuẩn lớp đất rời: N = c 8.17 + 10,4.35 + 8,6.68 + 2,4.100 = 45,06 + 10,4 + 8,6 + 2,4 Ns: giá trị trung bình số xuyên tiêu chuẩn lớp ®Êt dÝnh: N = s 0,85 20 + 4,8.10 = 11,5 0,85 + 4,8 Ap: diƯn tÝch tiÕt diƯn mịi cọc: Ap= 1,1304(m2) Ls: Chiều dài phần thân cọc nằm líp ®Êt dÝnh: Ls = 0,85 + 4,8 = 5,65(m) Lc: Chiều dài phần thân cọc nằm lớp ®Êt rêi: Lc = + 10,4 + 8,6 + 2,4 = 29,4(m) Ω: chu vi tiÕt diÖn cäc: Ω = πD = 3,14.1,2 = 3,768(m) Wp: hiƯu sè gi÷a trọng lợng cọc trọng lợng trụ đất cäc thay thÕ γd = 0,85 1,95 + 4,8.1,85 + 8.1,92 + 10,4.1,9 + 8,6.1,92 + 2,4.2,01 66,99 = = 1,91(T / m ) 0,85 + 4,8 + + 10,4 + 8,6 + 2,4 35,05 Wp = Fc.L.(2,5 –γ®) →Wp = 1,1304.35,05.(2,5 – 1,91) = 23,376(T) →P®n = 1,5 50 1,1304 + (0,15 45,06 29,4 + 0,43 11,5 5,65) 3,768 – 23,376 = 886,2(T) VËy: P®n = (682,8 ; 886,2) = 682,8(T) Vậy: sức chịu tải cho phép cọc là: P = (Pvl, Pđn) = (811 ; 682,8) = 682,8(T) d Xác định số lợng cọc bố trí cọc: n= N P Số lợng cọc là: Trong đó: n: số lợng cọc đài : hệ số kinh nghiệm kể đến ảnh hởng lực ngang mômen ( = 1,1) N: tổng lực đứng tính đến cao trình đáy đài, dự kiến kích thớc đài 5000x5400x2000 (mm) 78 svth: NGUYễN VĂN TớI 78 mssv: 6471.49 lớp: 49xd3 trờng đại học xây dựng khoa xddd & cN đồ án tốt nghiệp chung c cao tầng 19t10 trung hoà - nhân N = N0 + Gđài + Gđất = 1318,5 + 5,4 2,5 = 1469,49(T) P: sức chịu tải cho phÐp cóa cäc: P = 850,7(T) 1469,49 682 ,8 VËy: n = 1,1 = 2,36(cäc) Chän n = cäc * So sánh phơng án lựa chọn phơng ¸n mãng: Ta thÊy ph¬ng ¸n sư dơng cäc ®êng kÝnh 1(m) cã sè lỵng cäc lín (4cäc cho móng cột biên cọc cho móng trục giữa) nên thời gian thi công lớn, lại lợi mặt kinh tế Phơng án sử dụng cọc đờng kính 1,4(m) có số lợng cọc nhng mặt hẹp nên khó đảm bảo khoảng cách cọc 3D = 4,2(m) Hơn nữa, cột biên, bố trí cọc nên đài móng làm việc theo phơng thực tế cột chịu lực theo phơng nên không phù hợp Phơng án sử dụng cọc đờng kính 1,2(m) đà khắc phục đợc nhợc điểm phơng án nên ta chọn phơng án * Bố trí cọc: ta có mặt bố trí cọc nh hình vẽ: Kích thớc đài: 5,3 x 4,9 x 2m Khoảng cách cọc: 3,6m Khoảng cách từ mép cọc tới mép đài: 0,25m 79 svth: NGUN V¡N TíI 79 mssv: 6471.49 líp: 49xd3 trờng đại học xây dựng khoa xddd & cN đồ án tốt nghiệp chung c cao tầng 19t10 trung hoà - nhân Tính toán kiểm tra tổng thể móng cọc: a Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc: * Tải trọng tính toán đáy đài: Ntt= N + 1,1.γ.h®.F® = 1318,5 + 1,1.2,5.18,6.2 = 1420,8(T) Mtt = M + Q.h® = 161,33 + 25,23.2 = 211,79(Tm) * Tải trọng tác dụng lên cọc xác định theo c«ng thøc: P n P k max n N M x y max = + n ∑y i max k N M x y max = − n ∑y i Trong ®ã: ynmax = 2,08m ykmax = 1,04m Σyi2 = 2.1,042 + 2,082= 6,49 P n max = 1420,8 211,79.2,08 + = 541,48(T ) 6,49 P k max = 1420,8 211,79.2,08 − = 405,72(T ) 6,49 → → Ta thÊy: Pmax = 541,9(T) < [P] = 682,8(T) P = 405,72(T) > → không cần kiểm tra điều kiện cọc chịu nhổ Vậy cọc đảm bảo khả chịu lực * Tải trọng truyền lên cọc (không kể đến trọng lợng thân cọc lớp đất phủ từ đáy đài trở lªn): P1 = 541,48 (T) P2 = P3 = 405,72 (T) b Kiểm tra cờng độ đất nền: * Xác ®Þnh khèi mãng quy íc: - ChiỊu cao khèi mãng quy ớc đợc tính từ mũi cọc đến mặt đất (do có tầng hầm nên chiều cao chiều cao tới mặt đài): Hq = 36,65(m) - Góc mở: ϕ tb = ∑ ϕ i li ∑ li → = 0,85 24 + 4,8.16 + 8.18 + 10,4.30 + 8,6.35 + 2.38 = 26,85 0,85 + 4,8 + + 10,4 + 8,6 + α= ϕ tb 26,85 = = 6,710 4 Gãc më: - Cạnh khối móng quy ớc là: 80 svth: NGUYễN VĂN TớI 80 mssv: 6471.49 lớp: 49xd3 trờng đại học xây dựng khoa xddd & cN đồ án tốt nghiệp chung c cao tầng 19t10 trung hoà - nhân B = A = B + Ltgα = (4,5 − 2.0,25) + 2.34,65.tg 6,710 = 12,15(m) - Momen chèng n cđa khèi mãng quy íc lµ: W = AB 12,15.12,15 = = 290(m ) 6 * Tải trọng tính toán dới đáy khối móng quy ớc: - Trọng lợng đài cọc là: N1 =1,1.Fq h® γ = 1,1.12,152.2.2,5 = 738,1 (T) - Träng lợng cọc là: Qc = 1,1.n.Fc.lc = 1,1.4.0,785.34,65.2,5 = 299,2 (T) - Trọng lợng đất cọc là: N2 = (A.B – n.Fc)lcγtb = (12,152 – 4.0,785).34,65.1,91 = 9562,1(T) Lực tác dụng đáy khối móng quy íc: N = N + N1 + N2+ Qc = 1334,49 + 738,1 + 299,2 + 9562,1 = 11933,9(T) M = 217,74(Tm) * áp lực tính toán dới đáy khối mãng quy íc: σ max = N d M d 11933,9 217,74 + = + = 81,6(T / m ) Fqu Wqu 290 12,15 σ = N d M d 11933,9 217,74 − = − = 80 ,1(T / m ) Fqu Wqu 290 12,15 * Sức chịu tải đất dới đáy khối mãng quy íc tÝnh theo c«ng thøc cđa Terzaghi: [ P] = Pu Fs Trong ®ã: Pu = s i γbN + s i γ ' hN + s i cN γ γ γ qq q cc c A 12,15 s = 0,5 − 0,1 = 0,5 − 0,1 = 0,4 γ B 12,15 s =1 q A 12,15 s = + 0,2 = + 0,2 = 1,2 c B 12,15 i = i = i =1 γ q c ϕ = 38o → Nγ = 79,5; Nq = 48,9; Nc = 61,4 γ : dung träng cña đất đáy móng (2,01 T/m3) 81 svth: NGUYễN VĂN TớI 81 mssv: 6471.49 lớp: 49xd3 trờng đại học xây dựng khoa xddd & cN đồ án tốt nghiệp chung c cao tầng 19t10 trung hoà - nhân : dung trọng đất từ đáy móng đến mặt đất tự nhiên (1,91 T/m3) h: khoảng cách từ đáy móng đến mặt đài (36,65 m) c: lực dính đất đáy móng (c= 0) Pu = 0,4.1.2,01.12,15.79,5 + 1.1.1,91.36,65.48,9 + = 4199,7(T / m ) → [ P] = Pu 4199,7 = = 2100(T / m ) Fs σ max = 81,6(T / m ) < [ P ] = 2100(T / m ) Ta thÊy: Nh vËy: ®Êt nỊn díi mịi cọc đảm bảo khả chịu lực c Kiểm tra độ lún móng cọc: - áp lực tiêu chuẩn dới đáy khối móng quy ớc: Ptbtc = 80 ,35(T / m ) - áp lực gây lún ®¸y khèi mãng quy íc: Pgl = Ptbtc − σ bt bt: ứng suất thân lớp đất đáy khối móng quy ớc bt = h = 0,85 1,95 + 4,8.1,85 + 8.1,92 + 10,4.1,9 + 8,6.1,92 + 2,4.2,01 = 66,99(T / m ) Ta thấy: Pgl=80,366,99=13,36< bt=13,4(T/m2) không cần tính lún Tính toán, kiểm tra đài cọc: a Kiểm tra điều kiện đâm thủng cọc góc: Ta tiến hành kiểm tra cho cọc góc chịu tải lớn nhất(cọc 1) Điều kiện chống đâm thủng: P P dt cdt - Lực đâm thủng: Pđt= P1= 541,48(T) - Lực chống đâm thủng: Pcdt= 0,75..Rk.ho.btb Trong đó: Rk: cờng độ tính toán chịu kéo bêtông 82 svth: NGUYễN VĂN TớI 82 mssv: 6471.49 lớp: 49xd3 trờng đại học xây dựng khoa xddd & cN đồ án tốt nghiệp chung c cao tầng 19t10 trung hoà - nhân Rk= 10(kG/cm2) = 100(T/m2) ho= 1,95(m); c = 0,9 (m) → α = 1,95/0,9 = 2,2 Theo sù kiĨm tra ®iỊu kiện chọc thủng, ta có kết luận mặt cắt tới hạn cho cắt thủng bề mặt tiết diện Đối với trờng hợp tiết diện tròn, ta thay chu vi chịu cắt cột tròn dựa chu vi chịu cắt cột vuông có trọng tâm chiều dài chu vi Trong trờng hợp cột vuông tơng đ d c / ơng có hai cạnh có chiều dài a = , dc bán kính cột tròn Víi tiÕt diƯn mãng cäc cã ®êng kÝnh: dc = 1,2m cột vuông tơng đơng có chiều 1,2 / = 1,06m dài cạnh a = btb = (3,76 + 1,06)/2 = 2,41(m) → Pcdt= 0,75.a.Rk.ho.btb = 0,75 2,44 100 1,95 2,41 = 860(T) Ta thÊy: P®t = 541,48 < Pcdt= 860 đài thoả mÃn điều kiện chống ®©m thđng cđa cäc ë gãc 83 svth: NGUN V¡N TớI 83 mssv: 6471.49 lớp: 49xd3 trờng đại học xây dựng khoa xddd & cN đồ án tốt nghiệp chung c cao tầng 19t10 trung hoà - nhân b Kiểm tra điều kiện đâm thủng cột: Kiểm tra tơng tự nh với điều kiện đâm thủng cọc góc ta có kết chiều cao đài thoả mÃn điều kiện chống đâm thủng cột d Tính toán cốt thép cho đài: Đặt cốt thép AIII, Ra = 3600(kG/cm2) Đài tuyệt đối cứng, coi đài làm việc nh công-xôn ngàm mép cột * Tính toán cốt thép theo mặt cắt I-I: Mômen uốn tiÕt diƯn I-I lµ: M I = rI P2 Trong đó: rI = 1,45 (m): khoảng cách từ mép cột ®Õn cäc sè P2 = 409,3(T) → M I = 1,45.409,3 = 593,49(Tm) Cốt thép theo yêu cầu: Fa1 = MI 593,49 = = 0,00939( m ) = 93,9(cm ) 0,9.h0 Ra 0,9.1,95.36000 theo mặt cắt I-I ta đặt 2622, a200, có tổng diện tích 98,83(cm2) * Tính toán cốt thép theo mặt cắt II-II: Momen uốn ë tiÕt diƯn II-II lµ: M II = rII P1 Trong đó: rII = 1,33(m): khoảng cách từ mép cột ®Õn cäc sè P1 = 548,9(T) → M II = 1,33.548,9 = 730,04(Tm) 84 svth: NGUN V¡N TíI 84 mssv: 6471.49 lớp: 49xd3 trờng đại học xây dựng khoa xddd & cN đồ án tốt nghiệp chung c cao tầng 19t10 trung hoà - nhân Cốt thép theo yêu cầu: FaII = M II 730,04 = = 0,01155( m ) = 115,5(cm ) 0,9.h0 Ra 0,9.1,95.36000 Tơng tự nh để chịu momen uốn theo mặt cắt II-II ta đặt 2525, a200,có tổng diện tích 122,5(cm2) III TÝnh mãng cét trơc B,D cđa khung Do trục B trục D gần (cách 2,4m) nên ta bố trí đài móng hai cột trục B D chung * Từ bảng tổ hợp nội lực chọn cặp nội lực để tính toán là: - Cột trục B: M = -148,55(Tm); N = -1514,39(T); Q = -10,29(T) - Cét trôc D: M = -86,18(Tm); N = -1424,95(T); Q = -10,03(T) VËy: t¶i trọng mà đài móng phải chịu là: N = -1514,39 – 1424,95 = -2939,34(T) M = -148,55 – 86,18 = -234,73(T) Q = -10,29-10,03= -20,32(T) S¬ bé chän cäc đài cọc: Đờng kính cọc tròn đợc chọn phụ thuộc vào khả chịu lực Chọn đờng kính cọc D = 1,2 (m) Số lợng cốt thép đặt theo cÊu t¹o 27φ18 cã Fa = 68,715 (cm2) ChiỊu sâu chôn đài hđ = m Chiều dài cọc 35,05m kể từ đáy đài, phần cọc ngàm vào lớp đất sỏi 2d =2,4 m Kiểm tra chiều sâu chôn đài: Chiều sâu chôn đài tính từ đáy đài đến mặt đài phải thoả mÃn điều kiƯn: h® > 0,7hmin (hmin: chiỊu cao tèi thiĨu cđa đài để tổng lực ngang tác dụng vào đài đợc tiếp thu hết phần đất đối diện, cọc chủ yếu chịu tải trọng đứng) hmin = tg (45o – ϕ ∑H ) γ b Trong ®ã: ϕ, : góc ma sát trọng lợng tự nhiên đất từ đáy đài trở lên ( = 24o , γ = 1,95 T/m3) ΣH : tỉng t¶i trọng ngang b: cạnh đáy đài vuông góc với H (b = 5,3m) Tõ kÕt qu¶ néi lùc ta cã Qch©n cét = -20,32(T) → ΣH = -20,32(T) 24 o 20,32 h = tg (45o − ) = 0,91(m) 1,95.5,3 Chọn chiều sâu chôn đài chiều cao đài: hđ = m > 0,7 hmin = 0,7.0,91 = 0,63(m) 85 svth: NGUN V¡N TíI 85 mssv: 6471.49 lớp: 49xd3 trờng đại học xây dựng khoa xddd & cN đồ án tốt nghiệp chung c cao tầng 19t10 trung hoà - nhân Xác định sức chịu tải cọc: a Sức chịu tải theo vật liệu làm cọc: Pvl = 796,1(T) b Xác định sức chịu tải cọc theo đất nền: Pđn = 683(T) Vậy sức chịu tải cho phép cọc: P = (Pvl, P®n) = (796,1; 683) = 683(T) Xác định số lợng cọc bố trí cäc: a Chän sè lỵng cäc: n=β N P Trong đó: n: số lợng cọc đài : hệ số kinh nghiệm, kể đến ảnh hởng lực ngang mômen ( = 1,1) N: tổng lực đứng kể đến cao trình đáy đài (dự kiến kích thớc đài là: 5300x8000x2000mm) N = N0 + Gđài + Gđất = 2939,34+ 5,3 2,5 = 3151,34(T) P: sức chịu tải cho phÐp cóa cäc (P = 648T) → n = 1,1 3151,34 = 5,07(coc) 648 Chän n = cäc b Bè trÝ cäc: MỈt b»ng bè trÝ cäc nh hình vẽ: Kích thớc đài: 8x5,3x2m 86 svth: NGUYễN VĂN TớI 86 mssv: 6471.49 lớp: 49xd3 trờng đại học xây dựng khoa xddd & cN đồ án tốt nghiệp chung c cao tầng 19t10 trung hoà - nhân Khoảng cách cọc: 3,6m Khoảng cách từ mép cọc tới mép đài: 0,25m 87 svth: NGUYễN VĂN TớI 87 mssv: 6471.49 lớp: 49xd3 trờng đại học xây dựng khoa xddd & cN đồ án tốt nghiệp chung c cao tầng 19t10 trung hoà - nhân TÝnh to¸n kiĨm tra tỉng thĨ mãng cäc: a KiĨm tra tải trọng tác dụng lên cọc: Ntt= N + 1,1.γ.h®.F® = 2939,34 + 1,1.2,5.5,3.8.2 = 3172,54(T) Mtt = M + Q.hđ = 234,73+ 20,32.2 = 275,37(Tm) * Tải trọng tác dụng lên cọc xác định theo công thức: Pmax n N M x y max = + n ∑ yi Pmin = k N M x y max − n ∑ yi Trong ®ã: ynmax = 3,15m ykmax = 3,15m Σyi2 = 4.3,152 = 39,69 Pmax = 3172,54 275,37.3,15 + = 656,36(T ) 39,69 Pmax = 3172,54 275,37.3,15 − = 612,65(T ) 39,69 → → Ta thÊy: Pmax = 656,36(T) < [P] = 682,8(T) P = 612,65(T) > không cần kiểm tra điều kiện cọc chịu nhổ Vậy cọc đảm bảo khả chịu lực * Tải trọng truyền lên cọc (không kể đến trọng lợng thân cọc lớp đất phủ từ đáy đài trở lên): P1 = P5 = 656,36 (T) P2 = P4 = 612,65 (T) P3 = 634.51 (T) b KiĨm tra cêng ®é ®Êt nỊn: §Ĩ kiĨm tra cêng ®é cđa ®Êt nỊn mũi cọc, ngời ta coi đài cọc, cọc phần đất cọc khối móng quy ớc * Xác định khối móng quy ớc: - Chiều cao khối móng quy ớc đợc tính từ mũi cọc đến mặt đất (do có tầng hầm nên chiều cao chiều cao tới mặt đài): Hq = 37,05(m) - Gãc më: ϕ tb = ∑ ϕ i li ∑ li → = 0,85 24 + 4,8.16 + 8.18 + 10,4.30 + 8,6.35 + 2,4.38 = 26,97 0,85 + 4,8 + + 10,4 + 8,6 + 2,4 α= ϕ tb 26,97 = = 6,74 4 Gãc më: - ChiỊu dµi khèi mãng quy íc: 88 svth: NGUN V¡N TíI 88 mssv: 6471.49 líp: 49xd3