chương 6 thiết kế kết cấu móng - phương án 1 móng cọc ép bê tông cốt thép

B1: chọn các thông số ban đầu.B2: tính toán sức chịu tải cho phép của cọc B3: chọn sơ bộ số cọc B4: bố trí cọc và chọn sơ bộ chiều cao đài móng h B5: kiểm tra sức chịu tải cọc đơn và nhó

Trang 1

6.1 Khảo sát địa chất và lựa chọn giải pháp mĩng :

Sét xám trắng đốm nâu trạng thái dẻo mềm

4 Sét xám trắng dẻo cứng

Cát pha nâu loang vàng trạng thái dẻo

6

Cát trung lẫn sản sỏi kết cấu chặt vừa

Trang 2

khoan Địa chất công trình được khoan thăm dò và khảo sát như sau:

Lớp 1 Đất cát san lấp có chiều dày H = 0,7m

- Nằm từ mặt đất tự nhiên sâu từ -0.65 (m) đến -1.35 (m)

Lớp 2 (Sét xám trắng, đốm nâu, trạng thái dẻo mềm, có nước ngầm tại -6,5(m)):

- Nằm từ mặt đất tự nhiên sâu từ –1.35 đến –7.35÷–7.50 (m)

- Màu xám trắng, đốm nâu, trạng thái dẻo mềm

Lớp 3 (Sét pha, trạng thái dẻo mềm):

- Có độ sâu từ –7.35÷–7.5 m đến –9.55÷–10,05 m

Lớp 4 (Sét xám trắng, trạng thái dẻo cứng):

- Có độ sâu từ –9.55÷–10,05 m đến –12,15÷–12.75 m

- Đất có màu xám trắng, trạng thái dẻo cứng

Lớp 5 (Sét pha nâu loang vàng, trạng thái dẻo):

- Có độ sâu từ – 12,15÷–12.75 m đến – 25.05 ÷ –25.40 m

- Đất có màu nâu loang vàng, trạng thái dẻo

Lớp 6 (Cát trung có lẫn sạn, sỏi, trạng thái chặt vừa):

- Có độ sâu từ – 25.05 ÷ –25.40 m đến

- Cát trung ở trạng thái chặt vừa

(chưa kết thúc trong phạm vi hố khoan)

Trang 3

Bảng 6.1: Bảng chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất

Trang 4

B1: chọn các thông số ban đầu.

B2: tính toán sức chịu tải cho phép của cọc

B3: chọn sơ bộ số cọc

B4: bố trí cọc và chọn sơ bộ chiều cao đài móng h

B5: kiểm tra sức chịu tải cọc đơn và nhóm móng cọc

B6: kiểm tra lún

B7: kiểm tra chiều cao đài móng

B8: tính toán và thiết kế cốt thép trong đài móng

B9: kiểm tra cọc chịu tải trọng ngang

B10: trình bày bản vẽ

6.4 Ưu và nhược điểm của móng cọc ép

Ưu điểm: có khả năng chịu tải lớn, không gây ảnh hưởng chấn động đối với công trình xung quanh, thích hợp với việc xây chen ở các đô thị lớn, khắc phục các nhược điểm của cọc đóng khi thi công trong điểu kiện này Giá thành rẻ so vớicác phương án móng cọc khác Công nghệ thi công cọc không đòi hỏi kỹ thuật cao

Nhược điểm: cọc ép sử dụng lực ép tĩnh để ép cọc xuống đất do đó chỉ thi công được trong những loại đất như sét mềm sét pha cát Đối với những loại đất như sétcứng, các có chiều dày lớn thì không thể thi công được

Trang 5

Chiều sâu mũi cọc phải cắm vào lớp đất tốt một đoạn

Theo kinh nghiệm để đánh giá khách quan và chính sát nhất đâu là đất tốt đó chính

là số búa SPT tại vì nó phương pháp thí nghiệm trực tiếp tại công trình khi khoan khảo sát địa chất thông thường số búa SPT>12 là lớp đất tương đối tốt (cứng) còn đối với các chỉ tiêu cơ lý khác như độ ầm, dung trọng, giới hạn chảy, giới hạn nhão đánh giá địa chất không khả thi cho lắm vì các yếu tố này muốn có được phảitrải qua nhiều quá trình như nén lấy mẩu, bảo quản mẫu, rồi mang về phòng thí nghiệm do vậy sẽ có sai số rất lớn như bão quản mẫu chưa tốt, sai số trong thí nghiệm…

Với phương án móng đã chọn như trên ta đặt mũi cọc tại lớp đất 6 Chọn cọc dài

27 m (gồm 3 đoạn mỗi đoạn dài 9m)

Đoạn bêtông đầu cọc là 800 (mm) (đập vỡ đầu cọc) và cọc ngàm sâu vào đài 200 (mm)

chiều cao đài móng

Chọn sơ bộ chiều cao đài móng 1.5m

Chọn chiều sâu chôn móng Df

Chọn chiều sâu chôn móng Df=1.5m

6.5.3 Kiểm tra cọc trong quá trình vận chuyển cẩu lắp :

 Cường độ cọc khi vận chuyển:

 Để đảm bảo điều kiện chịu lực tốt cho cọc khi cẩu để vận chuyển thì nội lực trong cọc phải thỏa mãn: M1 = M2 = Mmax = n *q * (0,207*L)2 /2

Trang 6

Hình 6.3 Sơ đồ tính và biểu đồ moment của cọ

 Diện tích thép :

 Fa1≤ Fa =16.08 (cm2) Thỏa

 Cường độ cọc khi lắp dựng:

Trang 7

Hình 6.4: Sơ đồ tính của cọc khi cẩu lắp

 Điều kiện : M1’ = M2’ = Mmax = n * q * ( 0.294L)2 /2

= 1,4 x 3.0625 x 92 x 0,086/2 = 14.9 kN.m

 Chọn ao = 5 (cm) ⇒ ho = 35 – 5 = 30 cm

 Diện tích thép :

 Fa2≤ Fa = 16,08 (cm2) Thỏa

Kiểm tra lực cẩu móc cẩu:

 Chọn thép móc cẩu là AII 1φ12có Fa = 1,13 (cm2)

 Kiểm tra khả năng chịu lực của móc cẩu:

 Khả năng chịu lực kéo của thép móc cẩu:

Nk = RaxFa = 280*113 = 31640(N)=31.64 (kN)

 Tải trọng cọc tác dụng vào móc cẩu:

N = = = 13.8 (kN)

Trang 8

6.6 Xác định sức chịu tải của cọc :

6.6.1 Theo độ bền của vật liệu làm cọc:

Pvl=

Trong đó:

- Rb: Cường độ chịu nén của bêtông B25, Rn = 14.5x103 (kN/m2)

- Ab: Diện tích mặt cắt ngang của cọc

- Rs: Cường độ tính toán của thép AII, Rs = 225x103 (kN/m2)

- As: Diện tích tiết diện ngang cốt dọc As = 0.001608 (m2)

- Ap=0.35x0.35=0.1225m2 diện tích tiết diện ngang cọc

Ab= Ap -As=0.1225-0.001608=0.121m2 diện tích phần bê tông tiết diệnngang cọc

 hệ số xét đến ảnh hưởng uốn dọc

d cạnh cọc

l0 =ν x l=0.7*26=18.2 (m) chiều dài tính toán cọc

 Xét trường hợp cọc làm việc trong đất v được tính như sau

=1,028-0.0000288 -0.0016 =1.028-0.0000288x522-0.0016x52=0.87

 Pvl=0.87(14.5x103 x 0.121 + 0.001608 x 224 x 103)=1841.18 (kN)

6.6.2 Sức chịu tải cọc theo theo sức kháng mũi xuyên tĩnh ( Phụ lục G.4 TCXD 10304-2014)

Trang 9

Sức chống cực hạn mặt bên :

Sức chống cực hạn của mũi xuyên

Trong đó

u – chu vi cọc, u = 4d = 4x0.35 = 1.4(m)

li – chiều dày lớp đất mà cọc đi qua

αi - Hệ số phụ thuộc vào loại đất, loại cọc và được tra theo bảng traGII - TCXD 10304-2014

qci - Sức cản mũi xuyên của lớp đất thứ i

qsi - Lực ma sát thành đơn vị của cọc ở lớp đất thứ i, có chiều dày l

k Hệ số mang tải,phụ thuộc loại đất và loại cọc, tra bảng GII TCXD 10304-2014 và rút ra được giá trị k= 0,5

- Sức kháng xuyên trung bình lấy tại 3d = 3x0,35 = 1,05m trên

và dưới cọc (vì cọc cắm vào lớp cát hạt trung lẫn sỏi 1 đoạn l = 4.1(m)

>3d nên trong phạm vi trên và dưới mũi cọc đều là lớp đất cát hạttrung do đó tra bảng được qc = 12970 (kN/m2)

AP – diện tích tiết diện ngang ở cọc AP = 0,35 x 0,35 = 0,1225(m2)

Trang 10

 Hệ số an toàn cho thành phần ma sát bên : FSS = 2

 Hệ số an toàn cho sức chống dưới mũi cọc : FSP = 3

6.6.3 Theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền (TCXD 10304-2014):

Công thức xác định sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc theo đất nền như sau:

Trong đó:

• γc: Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất γc = 1

• γcq : hệ số xét đến lớp đất bên dưới mũi cọc với lớp đất cát hạt trung thì γcq = 1,2

• γcf : Hệ số xét đến ma sát giũa cọc và đất γcf = 1( cọc ép)

• Ab : diện tích ngang của cọc Ab = 0.35x.35 = 0.1225(m2)

• U: Chu vi thân cọc; U = 0.35 x 4 = 1.4 (m)

• li : Chiều dày lớp đất thứ i tiếp xúc với cọc

• fi: Cường độ sức kháng trung bình của ma sát thành lớp đất thứ i

Trang 11

thiên nhiên:

• qb : cường độ sức kháng của đất nền mũi cọc hoặc ép qb xác định

bằng cách tra bảng 2 TCXD 10304:2014 Tại độ sâu Z = 29.3 (m)

đất cát hạt trung lẫn sạn sỏi (tra bảng 2 TCXD 10304:2014.) thì

cường độ tính toán của đất nền dưới mũi cọc là qp = 5544 (T/m2)

Trang 12

Sét xám trắng dẻo cứng

Cát pha nâu loang vàng trạng thái dẻo

Cát trung lẫn sản sỏi kết cấu chặt vừa

Trang 13

+ Sức chịu tải cho phép của cọc :

:hệ số tin cậy theo đất được lấy theo mục 7.1.11b TCVN 10304:2014

Móng có ít nhất 21 cọc γ = 1.4

Móng có 11 đến 20 cọc γ = 1.55

Trang 14

V2 (kN)

V3 (kN)

M2 (kNm )

M3 (kNm)

 Tải trọng tác dụng lên cột C1 và C35 tương đương nhau và chênh lệnh không

nhiều do khung trục B đối xứng nhau, ta chon nội lực chân cột C35 để tính cho cả 2

Vì trong quá trình giải khung để tăng khả năng nguy hiểm cho khung ta không tính

đà kiềng, sàn tầng hầm và tường xây trên đà kiềng vào khung nên khi tính móng ta

cộng thêm các tải trọng này vào phần lực dọc N Quá trình tính toán được thể hiện

cụ thể như sau:

- Tiết diện đà kiềng chọn là (30 x 50) cm

+ Theo phương trong mặt phẳng khung:

- Tải do tường tầng hầm bằng bêtông (dày 15cm):

G3 = bt x ht x γ x n x Lt

Trang 15

hệ số vượt tải n=1,15)

chuẩn của cột

6.7.2 Kiểm tra độ sâu đặt đáy đài và chiều cao đài cọc:

Đối với móng cọc đài thấp: tải trọng ngang hoàn toàn do các lớp đất từ đáyđài trở lên tiếp nhận Vì vậy, độ sâu đặt đáy đài phải thoả mãn điều kiện đặt tảingang và áp lực bị động của đất:

Với: ϕ và γ’: Góc ma sát trong và dung trọng tự nhiên của đất từ đáy đài

chuẩn

2148

23 35.31 36.1 42.6

24.31

Trang 16

Bđ: Bề rộng đáy đài, chọn sơ bộ Bđ = 2 m

Vậy ta chọn chiều sâu chôn đài cọc h= 3 (so với mặt đất tự nhiên) lớn hơn

hầm) Vậy đài cọc sơ bộ được chọn như trên

6.7.3 Xác định sơ bộ số lượng cọc.

=2.9 chọn 4 cọc

Trong đó : Ntt tải trọng tại chân cột

Rc,k khả năng chịu tải của cọc k =1.2-1.5 hệ số xét đến do moment và lực ngang tạichân cột, tùy theo giá tri của moment và lực ngang màchọn giá trị hợp lí

Trang 17

Trong đó: +Fd là diện tích đáy đài

+h chiều cao đài+ trọng lượng riêng trung bình giữa bê tông và đất

Trang 18

+ S=1.4m khoảng cách giữa 2 tâm cọc.

6.7.6 Kiểm tra điều kiện ổn định đất nền dưới đáy móng qui ướt.

 Xác định kích thước khối móng qui ước

 - góc ma sát trung bình của lớp đất mà cọc xiên qua

Trang 19

+ Lqư=1.75+2*

+Bqư=1.4+2*

Trang 20

1 2

Hình 6.7:Khối móng qui ước Hình 6.8:Mặt cắt móng M1

 Sức chịu tải tiêu chuẩn của nền đất dưới đáy móng khối qui ướt

Trang 21

+ γ* - dung trọng các lớp đất từ đáy khối móng qui ước trở lên

+ trọng lượng riêng và lực dính tại lớp đất mũi cọc

 Tổng trọng lượng khối móng qui ướt

+ Tải trọng của đất và đài từ đáy đài trở lên:

+ Tải trọng khối đất từ mũi cọc tới đáy đài:

+ Trọng lượng cọc:

Trang 22

thỏa điều kiện ổn định đất nền dưới đáy móng khối qui ướt.

6.7.7 Kiểm tra lún cho móng.

 ứng suất gây lún tại tâm khối móng qui ướt

Xét 1 điểm thuộc trục qua tâm móng có độ sâu z kể từ đáy móng:

+ Ứng suất do tải trọng ngoài gây ra:

σzp =4.kg với kg= f( )

+ Ứng suất do trọng lượng bản thân đất gây ra:

σbt = 328.74 + 10.4 z

Trang 23

1 1 1.06 0.16 0.249 42.708 336.26 7.87

Bảng 6.6:Bảng phân bố ứng suất đáy móng khối quy ước

Tại điểm số 6 ta có σbt/σzp = 8.9 > 5 nên ta có thể chọn chiều sâu vùng chịu nén tạiđiểm này

Trang 24

Lớp đất

phân tố dày lớp

(cm) (kN/m2)

Trung bình(kN/m2) (kN/m2)

β Si (cm)

6

42.8842.708 42.79

Bảng 6.7: Bảng tính lún cho khối móng quy ước

- Lập bảng và tính độ lún cuối cùng theo công thức:

Trang 25

Điều kiện: Như vậy đáy thápxuyên bao trùm cả đầu cọc nên không cần kiểm tra xuyên thủng

6.7.9 Xác định nội lực và bố trí cốt thép trong đài.

Trang 26

+ Khoảng cách giữa các thanh: S=

+ Vậy chọn 12 a 140 để bố trí theo phương chiều dài L

Trang 27

+ Vậy chọn 10 a 200 để bố trí theo phương chiều dài B

V2 (kN)

V3 (kN)

M2 (kNm )

M3 (kNm)

TANGTRE

Trang 28

T C26 COMB1 0 -6219.62 34.47 34.74 36.601 36.062

Bảng 6.8:Bảng nội lực tác dụng lên cột

 Tải trọng tác dụng lên cột C10 và C26 tương đương nhau và chênh lệnh không nhiều do khung trục B đối xứng nhau, ta chon nội lực chân cột C26 để tính cho cả 2

đà kiềng, sàn tầng hầm và tường xây trên đà kiềng vào khung nên khi tính móng ta cộng thêm các tải trọng này vào phần lực dọc N Quá trình tính toán được thể hiện

cụ thể như sau:

- Tiết diện đà kiềng chọn là (30 x 50) cm

- Tải do tường tầng hầm bằng bêtông (dày 15cm):

Trang 29

hệ số vượt tải n=1,15).

tác dụng lên cột

trở lên, chính là lớp đất 2 (sét dẻo mềm)

ϕ = 12019’

γ’=20.0 (kN/m3 )

Qtt: Giá trị tính toán của tải trọng ngang

Vậy ta chọn chiều sâu chôn đài cọc h= 3 (so với mặt đất tự nhiên) lớn hơn

hầm) Vậy đài cọc sơ bộ được chọn như trên

chuẩn

5896

26 31.36 31.83

29.9730.21

Trang 30

=6.83 chọn 7 cọc.

Trang 31

1 2 3

7

x y

Trang 33

1 2 3

7

x y

6.8.6 Kiểm tra điều kiện ổn định đất nền dưới đáy móng qui ướt.

+Lqư=2.45+2*

+Bqư=2.45+2*

Trang 35

việc của công trình tác động qua lại của đất nền.

+ ktc – hệ số độ tin cậy (ktc = 1 : đặc trưng tính toán lấy trực tiếp từthí nghiệm)

+ γ* - dung trọng các lớp đất từ đáy khối móng qui ước trở lên

+ trọng lượng riêng và lực dính tại lớp đất mũi cọc

 Tổng trọng lượng khối móng qui ướt

+ Tải trọng của đất và đài từ đáy đài trở lên:

+ Tải trọng khối đất từ mũi cọc tới đáy đài:

+ Trọng lượng cọc:

Trang 36

thỏa điều kiện ổn định đất nền dưới đáy móng khối qui ướt.

6.8.7 Kiểm tra lún cho móng.

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

- Tính độ lún của móng cọc trong trường hợp này như độ lún của khối móng quyước trên nền thiên nhiên

- Ứng suất gây lún tại đáy khối quy ước:

Xét 1 điểm thuộc trục qua tâm móng có độ sâu z kể từ đáy móng:

+ Ứng suất do tải trọng ngoài gây ra:

σzp =4.kg với kg= f( )

+ Ứng suất do trọng lượng bản thân đất gây ra:

σbt = 325.86 + 10.4 z

Trang 37

Bảng 6.10 Bảng phân bố ứng suất dưới đáy khối móng qui ước:

Tại điểm số 6 ta có σbt/σzp = 7.46 > 5 nên ta có thể chọn chiều sâu vùng chịu nén tại điểm này

Trang 39

(cm) (kN/m2)6

107.51107.08 107.29

Trang 40

Bảng 6.11Bảng tính lún cho khối móng quy ước

- Lập bảng và tính độ lún cuối cùng theo công thức:

S=ΣSi=4.54 < Sgh=8cm (nền móng thỏa yêu cầu về biến dạng)

6.8.8 Kiểm tra xuyên thủng của đài

xuyên bao trùm cả đầu cọc nên không cần kiểm tra xuyên thủng

6.8.9 Xác định nội lực và bố trí cốt thép trong đài.

Trang 42

+ Vậy chọn 18 a 150 để bố trí theo phương chiều dài L

Trang 43

+ Vậy chọn 23 a 120 để bố trí theo phương chiều dài B

V2 (kN)

V3 (kN)

M2 (kNm )

M3 (kNm )

TANGTRE

Bảng 6.12:Nội lực tác dụng lên cột

đà kiềng, sàn tầng hầm và tường xây trên đà kiềng vào khung nên khi tính móng ta cộng thêm các tải trọng này vào phần lực dọc N Quá trình tính toán được thể hiện

Trang 44

tĩnh tải p = 5 (kN/m ); hệ số vượt tải n = 1,2

tiêu chuẩn tác dụng lên cột

trở lên, chính là lớp đất 2 (sét dẻo mềm)

ϕ = 12019’

γ’=20.0 (kN/m3 )

Qtt: Giá trị tính toán của tải trọng ngang

8085

91

0.253 18.066

0.1 17.4Trị tiêu

chuẩn

7031

23 0.22 15.71

0.08715.13

Trang 45

hầm) Vậy đài cọc sơ bộ được chọn như trên.

Trang 46

=8.1 chọn 9 cọc.

Trang 48

+ trọng lượng riêng trung bình giữa bê tông và đất  P1=

Pimax=904.93(KN)<Rc,k=1191.35 (KN) Thỏa về sức chịu tải của cọc đơn

 Kiểm tra cọc làm việc theo nhóm

Trong đó:

Hệ số nhóm:

Trang 49

+ n =2.3 số cọc trong một hàng+ d=0.35m cạnh cọc vuông.

+ S=1.05m khoảng cách giữa 2 tâm cọc

6.9.6 Kiểm tra điều kiện ổn định đất nền dưới đáy móng quij ướt.

+Lqư=2.45+2*

+Bqư=2.45+2* =

Định dạng
Số trang	70
Dung lượng	1,1 MB