báo cáo thiết kế công trình - phương án 2 thiết kế móng cọc khoan nhồi

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

PHƯƠNG ÁN 2: THIẾT KẾ MĨNG CỌC KHOAN NHỒI

7.1 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

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):

- Cát trung ở trạng thái chặt vừa.

(chưa kết thúc trong phạm vi hố khoan)

Δ(T/m3) N30

()

7.3 Trình tự tính toán và thiết kế móng cọc khoan nhồi

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

7.4 Ưu và nhược điểm của móng cọc khoan nhồi

 Ưu điểm: khi thi cơng khơng ảnh hưởng chấn động sức chịu tải cọc lớn cĩ khảnăng thi cơng cọc khi qua các lớp đất cứng nằm xen kẻ.

 Nhược điểm: giá thành cao do kỹ thuật thi cơng cao Biện pháp kiểm tra chấtlượng bê tơng cọc khoan nhồi rất phức tạp bằng phương pháp siêu âm…Ma sátbên thân cọc cĩ thể giảm đi đáng kể so với cọc đĩng và cọc ép do cơng nghệ tạokhoan lỗ

7.5.2 Chọn chiều sâu đặt mũi cọc, chiều cao đài mĩng, chiều sâu chơn mĩng

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

30 m Đoạn bêtơng đầu cọc là 600 (mm) (đập vỡ đầu cọc) và cọc ngàm sâu vào đài

200 (mm)

chiều cao đài mĩng

Chọn sơ bộ chiều cao đài mĩng 2m

Chọn chiều sâu chơn mĩng Df

Chọn chiều sâu chơn mĩng Df=2m

7.6 Xác định sức chịu tải của cọc :

7.6.1 Theo độ bền của vật liệu làm cọc:

Khả năng chịu tải của cọc theo vật liệu được xác định theo cơng thức sau:

P = RuA + RanAs

Trong đĩ:

 Ru là cường độ tính tốn của bê tơng cọc nhồi, xác định như sau:

R u=min{4 5R ;6000}=min{350004 5 ;6000}=min{7778;6000}=6000(kN /m2

Đố

i với cọc đổ bê tơng dưới nước hoặc dung dịch sét

8? 16 ống siêm âm 3? 30

thép giữ ống siêu âm

con lăn bê tông thép định vị ?14a2000

Đai xoắn

?10a200

600

R u=min{R4 ;7000}(kN /m2)

: Đối với cọc đổ bê tông trong lỗ khoan khô

R là mác thiết kế của bê tông cọc : R = 35000 (kN/m2)

Vậy Ru = 6000 (kN/m2)

A là diện tích tiết diện cọc

 Ran là cường độ tính toán của cốt thép, xác định như sau:

R sn=min{R c

1 5;220000}(kN /m2

): Đối với cốt thép nhỏ hơn Φ28mm

R sn=min{R c

1 5;200000}(kN /m2)

: Đối với cốt thép lớn hơn Φ28mm

Rc là giới hạn chảy của cốt thép (MPa): Rc = 300000 (kN/m2)

Vậy Rsn = 200000 (kN/m2)

 As là diện tích tiết diện cốt thép dọc

Vậy khả năng chịu tải của cọc theo vật liệu:

li – chiều dày lớp đất mà cọc đi qua

i - 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

7.6.3 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:

R c ,u 3=γ c(γ cq q b A b+u∑γ cf f i l i)

Trong đó:

 c: Hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất c = 1

 cq : hệ số xét đến lớp đất bên dưới mũi cọc với lớp đất cát hạttrung thì cq = 1

 cf : Hệ số xét đến ma sát giũa cọc và đất cf = 1

 Ab : diện tích ngang của cọc AP = D2/4 = 0,1225(m2)

 U: Chu vi thân cọc; u = 2R = 2x3.14x0.3 = 1.884(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 với bề mặt xung quanh cọc, được tính toán bằng cách tra Bảng 3, TCXD 10304:2014 Chia đất nền thành các lớp đất đồng nhất như

hình vẽ (Chiều dày mỗi lớp lấy ≤ 2m) Ở đây Zi và H lấy từ cốt 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 = 5616 (kN/

m2)

2 Sét xám trắng đốm nâutrạng thái dẻo mềm

Sét pha trạng thái dẻo mềm

Sét xám trắng dẻo cứng

Cát pha nâu loang vàng trạng thái dẻo

Cát trung lẫn sản sỏi kết cấu chặt vừa

đất

Lớpđất li(m) Zi(m) IL fsi(kN/m2) li.fsi(kN/m)

2

Sétxámtrắng

4

Sétxámtrắng

5

Cátpha

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:

G1 = bđ x hđ x  x n x Lđ

¿0.3 ×0.5 × 25× 1.1×7

2=14.4 (kN ) + Theo phương vuông góc với mặt phẳng khung:

+ Theo phương trong mặt phẳng khung:

G3 = bt x ht x  x n x Lt

¿0.15 ×2.8 ×25 × 1.1×7

2=40.425 (kN ) + Theo phương vuông góc mặt phẳng khung:

 Vậy lực dọc tác dụng vào móng:

N= 14.4 + 14.4 + 40.425 + 40.425 +140.88+ 2219.93 = 2470.46 (kN).Tải trọng của khung truyền xuống móng này (tải trọng tác dụng vào khung làtải tính toán nên để khi tính toán móng cọc ở trạng thái giới hạn II ta chia cho

hệ số vượt tải n=1,15)

Bảng 7.5: Nội lực tiêu chuẩn của cột

Trong đó : Ntt tải trọng tại chân cột

Rc,k khả năng chịu tải của cọc

(kN)

M x (kNm)

M y (kNm)

Q x (T)

Q y (T)

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.

Trong đó: +Fd là diện tích đáy đài

+h chiều cao đài+ γ trọng lượng riêng trung bình giữa bê tông vàđất

Pimax=1335.09(KN)<Rc,k=1908.45(KN) Thỏa về sức chịu tải của cọc đơn

 Kiểm tra cọc làm việc theo nhóm

+ S=1.8m khoảng cách giữa 2 tâm cọc.

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

 Xác định kích thước khối móng qui ước

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

0

22 24' 4.35 2.2 2.6 12.9 6.95

i i tb

i

l l

+ γ ,c 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:

móng khối qui ướt.

7.7.6 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.z gl0 với kg= f(

l' b' ;

z b' )

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

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

ta có tại vị trí đáy khối móng quy ước σbt/σzp = 15.69 > 5 nên ta không cần tínhlún

7.7.7 Kiểm tra xuyên thủng của đài

Điều kiện:

0 0

c c

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

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

+ Số thanh thép: n=

3020.14

9.61314.2

S s

V2 (kN)

V3 (kN)

M2 (kNm )

M3 (kNm)

 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

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):

+ Theo phương trong mặt phẳng khung:

G3 = bt x ht x  x n x Lt

¿0.15 ×2.8 ×25 × 1.1×7

2=40.425 (kN ) + Theo phương vuông góc mặt phẳng khung:

G4 = bt x ht x  x n x L

¿0.15 ×2.8 ×25 × 1.1×7

2=40.425 (kN )

- Tải trọng do sàn tầng hầm dày 20cm diện tích truyền tải (hoạt tải và tĩnh tải ptc = 5 (kN/m2 ); hệ số vượt tải n = 1,2

S=36.75( kN )

G5 = 0.2x 36.75x 25 x 1.1+ 5x1.2x36.75 = 422.625 ( kN )

 Vậy lực dọc tác dụng vào móng:

N= 28.88 + 28.8 + 40.425 + 40.425 + 422.625+ 6219.62= 6780.7 (kN)

Tải trọng của khung truyền xuống móng này (tải trọng tác dụng vào khung làtải tính toán nên để khi tính toán móng cọc ở trạng thái giới hạn II ta chia cho

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 tại châncột, tùy theo giá tri của moment và lực ngang mà chọn giá trị hợp lí

 Bố trí cọc

- Thông thường các cọc được bố trí theo hàng, dãy hay theo lưới tam giác

- Khoảng cách giữa các cọc ( từ tim cọc tới tim cọc): S=3d6d (d: đườngkính hay cạnh cọc)

(kN)

M x (kNm)

M y (kNm)

Q x (kN)

Q y (kN)

Trị tính toán 6780.7 36.062 36.601 34.47 34.74

Trị tiêu chuẩn 5896.2

7.8.4 Kiểm tra sức chịu tải của cọc đơn và nhóm cọc.

Trong đó: +Fd là diện tích đáy đài

+h chiều cao đài + γ trọng lượng riêng trung bình giữa bê tông vàđất

Pimax=1390.08(KN)<Rc,k=1908.45 (KN) Thỏa về sức chịu tải của cọc đơn.

 Kiểm tra cọc làm việc theo nhóm

+ S=1.8m khoảng cách giữa 2 tâm cọc

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

 Xác định kích thước khối móng qui ước

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

0

22 31' 4.05 2.2 2.6 12.9 6.95

i i

tb

i

l l

3200

Hình 7.15:Khối móng qui ước Hình 7.16:Mặt cắt móng M1

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

+ γ ,c 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:

móng khối qui ướt.

7.8.6 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:

¿M qux tc =M tt qux

1085 21

1 15 =943 66( KN m )

σzp =4.kg.z gl0 với kg= f(

l' b' ;

z b' )

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

σbt = 357.06 + 10.4 z

bt/gl(kN/m2) (kN/m2)

Bảng 7.10 Bảng phân bố ứng suất dưới đáy khối móng qui ước:

Tại điểm số 3 ta có σbt/σzp = 5.13> 5 nên ta có thể chọn chiều sâu vùng chịu nén tạiđiểm này

Lớp đất Lớp

phân tố

Chiềudày lớp(cm)

gl(kN/m2)

glTrung bình(kN/m2)

E(kN/m2)  Si (cm)

Bảng 7 Bảng tính lún cho khối móng quy ước

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

S= 1

n

gl i

h E

7.8.7 Kiểm tra xuyên thủng của đài

Điều kiện:

0 0

c c

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

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

+ Số thanh thép: n=

9776.31

25.7380.1

S s

+ Số thanh thép: n=

9776.31

25.7380.1

S s

V2 (kN)

V3 (kN)

M2 (kNm )

M3 (kNm)

TANGTRE

Bảng 7.12:Nội lực tác dụng lên cột

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

7.9.2 Xác định sơ bộ số lượng cọc.

n p= N tt

R c ,k∗k=

8085.911908.45∗1.4 =5.93 chọn 7 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

M y (kNm)

Q x (kN)

Q y (kN)

Trị tính toán 8085.9

1

0.253 18.066

0.1 17.4Trị tiêu chuẩn 7031.2

- Khoảng cách giữa các cọc ( từ tim cọc tới tim cọc): S=3d6d (d: đườngkính hay cạnh cọc).

7.9.4 Kiểm tra sức chịu tải của cọc đơn và nhóm cọc.

M dx tt

∑ y i2|y i|± M dy tt

∑x i2|x i| Trong đó: Hình 7.23 Mặt bằng thể hiện vị trí cọc

Trong đó: +Fd là diện tích đáy đài

+h chiều cao đài + γ trọng lượng riêng trung bình giữa bê tông vàđất

Pimax=1293.65(KN)<Rc,k=1908.45 (KN) Thỏa về sức chịu tải của cọc đơn.

 Kiểm tra cọc làm việc theo nhóm

+ S=1.8m khoảng cách giữa 2 tâm cọc

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

 Xác định kích thước khối móng qui ước.

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

Hình 7.24:Khối móng qui ước Hình 7.25:Mặt cắt móng M3

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

+ m1 x m2 = 1 – là hệ số điều kiện làm việc của nền đất và điều kiện làm việc củacông trình tác động qua lại của đất nền

+ ktc – hệ số độ tin cậy (ktc = 1 : đặc trưng tính toán lấy trực tiếp từ thí nghiệm) + * - dung trọng các lớp đất từ đáy khối móng qui ước trở lên

+

A=1.2412 B=5.9648 D=8.2475 Lấy tại lớp đất mũi cọc.

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

+12.9∗(20.4−10)+3.95∗(20.4−10)=357.06( KN /m2)

 Tổng trọng lượng khối móng qui ướt

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

N1=Fqu×γtb×hm=9.805×9.805×20×2=3845.52( KN )

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

N2=( Fqu− Fc) ∑ li× ¿ γi¿ =(96.14−0.2826×7)×(2.7∗20+0.85∗(20−10)+2.2∗(19.7−10)+2.6∗(20.3−10) +12.9∗(20.4−10)+6.95∗(20.4−10)=29854.37(KN)

7.9.6 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 quy

ước trên nền thiên nhiên

- Ứng suất gây lún tại đáy khối quy ước:

Pgl=Ptbtc- σ =424.19 - 357.06=67.13(KN/m2)Chia đất nền dưới đáy khối quy ước thành các lớp bằng nhau và bằng

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

+ Ứng suất do tải trọng ngoài gây ra:

¿M qux tc =M tt qux

525 73

1 15 =457 16 ( KN m)

σzp =4.kg.z gl0 với kg= f(

l' b' ;

z b' )

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

Bảng 7.14:Bảng phân bố ứng suất dưới đáy khối móng qui ước:

Tại điểm số 6 ta có σbt/σzp = 5.95 > 5 nên ta có thể chọn chiều sâu vùng chịu nén tại điểm này

phân tố dày lớp

(cm) (kN/m2)

Trung bình(kN/m2) (kN/m2)

Bảng 7.15: Bảng tính lún cho khối móng quy ước

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

S= 1

n

gl i

h E

7.9.7 Kiểm tra xuyên thủng của đài

+ Khoảng cách giữa các thanh: S=

B−2∗100 n−1 =

4800−2∗10037−1 =127 8

+ Vậy chọn 37 φ22 a 130 để bố trí theo phương chiều dài L.

 Xét mặt cắt 2-2, ngàm tại mép cột lực tác dụng lên là các phản lực cọc

+ Khoảng cách giữa các thanh: S=

B−2∗100 n−1 =

4800−2∗10043−1 =109 5

+ Vậy chọn 43 φ25 a 110 để bố trí theo phương chiều dài B

7.10 Kiểm tra cọc theo điều kiện chịu tải trọng ngang :

 Xác định chuyển vịngang cọc do lực ngang dưới chân cọc gây ra nhằm đảmbảo thỏa điều kiện khống chếcủa công trình vềchuyển vịngang Đồng thời xácđịnh các biểu đồ moment, lực cắt, ứng suất nhằm kiểm tra cốt thép trong cọcđủkhảnăng chịu lực, cũng như vịtrí cần cắt cốt thép

 Từ lực ngang và moment tác dụng ở đầu cọc, ta phân tích chuyển vịngang,moment và lực cắt dọc theo chiều dài cọc

• Ta có moment quán tính tiết diện ngang của cọc:

⇒bề rộng quy ước của cọc là : bc=d+1=1.5*0.6+0.5=1.4m

• Xác định hệ số nền quy ước: được lấy trung bình các lớp đất quanh cọc

BẢNG TRA HỆ SỐ NỀN K Loại đất quanh cọc K (kN/m 4 )

Bảng 7.16: Bảng tra hệ số K