Chương 4 : Tính toán móng cọcCác phương pháp xác định sức chịu tải của cọcTính toán kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc, Kiểm tra điều kiện sử dụng, quá trình thi công, chiều cao làm việc của đài cọc.....
4.7.3 XÁC ĐỊNH SCT CỦA CỌC THEO ĐẤT NỀN Khi P đủ lớn mà: P 4.7.3.1 Nguyên lý (z) max(z) s(z) r(L) rmax(L) pgh(L) Khảo sát cọc diện tích Fc với chiều dài cọc đất L chòu tải trọng tác dụng P đỉnh cọc P Chuyển vò tương đối đất cọc (z) độ sâu z chuyển vò mũi cọc (L) S mũi cọc đất huy động toàn khả P SCT giới hạn cọc theo đất Pgh(đn): z (z) L Pgh = Pms + Pmũi r(L) uc, Fc 285 Nếu phạm vi li có: maxi(z) si(z) = const đặt 286 4.7.3.2 Sức chòu tải tính toán cọc si(z) i Sức chòu tải tính toán cọc [P] hiểu tải trọng tối đa cho phép tác dụng lên cọc cách an toàn Do mũi tiết diện nhỏ: rmax i(L) pgh(L) = const đặt pgh(L) Rn Pmũi = Rn.Ap Vậy sức chòu tải giới hạn cọc Fs1, Fs2: tùy thuộc vào phương pháp dự báo 287 288 72 4.7.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP DỰ BÁO SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC THEO NỀN ĐẤT 4.7.4.1 Sức chòu tải cọc theo tiêu lý đất • ktc = 1.4, sức chòu tải xác đònh tính toán 4.7.4.1 Sức chòu tải cọc theo tiêu lý đất (Phương pháp thống kê) Sức chòu tải cho phép cọc đơn: Trong đó: Đối với đài cao đài thấp mà đáy nằm đất có tính nén lún lớn cọc ma sát chòu tải trọng nén, loại đài mà cọc ma sát, cọc chống chòu tải trọng nhổ, tuỳ thuộc vào số lượng cọc móng [P]= Pgh/ktc Pgh: sức chòu tải giới hạn Hệ số an toàn, ktc ktc: hệ số độ tin cậy (hệ số an toàn), lấy bằng: • ktc = 1, móng bè cọc Số lượng cọc móng ktc 21 11 20 10 15 1.4 1.55 1.65 1.75 • ktc = 1.2, sức chòu tải xác đònh nén tónh cọc trường • ktc = 1.25, sức chòu tải xác đònh theo kết thử động cọc có kể đến biến dạng đàn hồi đất 289 ktc (khi sức chòu tải cọc xác đònh từ kết nén tónh trường) 1.25 1.4 1.5 1.6 290 4.7.4.1 Sức chòu tải cọc theo tiêu lý đất 4.7.4.1 Sức chòu tải cọc theo tiêu lý đất -tiếp- Lưu ý: a Sức chòu tải giới hạn cọc chống đất nén co (Es = 500kG/cm2), xác đònh theo công thức: Nếu việc tính toán móng cọc có kể đến tải trọng gió tải trọng cầu trục phép tăng tải trọng tính toán cọc biên lên 20% Đối với móng có cọc đóng mang tải 600kN cọc nhồi mang tải 2500kN thì, • ktc = 1.4, sức chòu tải xác đònh thử tónh cọc • ktc = 1.6, sức chòu tải xác đònh phương pháp khác 291 Pgh = mRnAp Trong đó: m: hệ số điều kiện làm việc cọc đất, m = Ap: diện tích tiết diện ngang cọc Rn: cường độ chòu tải đất mũi cọc, lấy sau: • Đối với loại cọc đóng mà mũi cọc chống lên đá, đất lớn (đá tảng, đá cuội, đá dăm, sỏi sạn có độn cát) trường hợp chống lên đất sét cứng, Rn = 2000T/m2 292 73 • Đối với cọc ống chống lên bề mặt đá phẳng không bò phong hoá, Rn = qtcrock/ks b Sức chòu tải giới hạn cọc ma sát thi công phương pháp đóng có bề rộng tiết diện, b 0.8m, chòu tải trọng nén: Pgh = m(mRRnAp + mf ucsili) 4.7.4.1 Sức chòu tải cọc theo tiêu lý đất -tiếp• mR, mf: hệ số điều kiện làm việc đất mũi cọc mặt bên cọc có kể đến ảnh hưởng phương pháp hạ cọc, tra bảng (=1 đóng hạ cọc đặc búa cơ, hơi, dầu) • u: chu vi tiết diện cọc • li: chiều dày lớp đất (phân tố) thứ i mà cọc qua Trong đó: Lưu ý: • Rn si: cường độ chòu tải mũi mặt bên cọc, tra bảng Đối với cọc đóng mà mũi tựa lên đất cát có độ chặt tương • m: hệ số điều kiện làm việc cọc đất, m = đối, D < 1/3 đất sét có độ sệt, B > 0.6 sức chòu tải cọc nên xác đònh theo kết nén tónh cọc 293 Gi¸ trÞ i (kPa) dïng tÝnh to¸n søc chÞu t¶i cđa cäc theo nỊn ®Êt (pp thèng kª) 295 294 Cường độ tính tốn đất mũi cọc Rn (kPa) Số cho đất cát, số cho đất sét 296 74 0.0m Chú thích: • Độ sâu mũi cọc tính từ cốt mặt đất Lớp 1: Đỉnh cọc Đáy đài • Các giá trò trung gian, si: Rn xác đònh nội suy L1 L2 l1 Li l2 • Khi xác đònh si, đất chia thành lớp nhỏ đồng l3 có chiều dày, li 2m li • Ma sát bên fsi đất cát chặt nên tăng thêm 30% so với i Lớp i: li+1 giá trò bảng Ln ln-1 n Lớp n: ln 297 298 BÀI TẬP ÁP DỤNG 4.7.4.1 Sức chòu tải cọc theo tiêu lý đất -tiếpc Sức chòu tải trọng nhổ (hoặc kéo) xác đònh theo công thức: Dự báo SCT cọc BTCT tiết diện 25cmx25cm dài 12.5m Nền đất gồm lớp sau: Pghk = m.ucmfsili Lớp 1: Cát pha dẻo dày 6.5m có độ sệt B = 0.6 u, mf, si, li: xác đònh Lớp 2: Cát bột chặt vừa dày 4.0m m: hệ số điều kiện làm việc, Lớp 3: Sét trạng thái nửa cứng độ sệt B = 0.3 Đối với cọc hạ vào đất độ sâu < 4m, m = 0.6 Đối với cọc hạ vào đất độ sâu 4m, m = 0.8 (chưa khảo sát hết chiều dày) Đỉnh cọc nằm cách mặt đất 1.0m, đáy đài cách mặt đất 1.5m Lời giải 299 300 75 Mặt đất tự nhiên Lớp 1: Cát pha dẻo Lớp 2: Cát bột chặt vừa Lớp 3: Sét nửa cứng 1000 800 1500 500 1.0m -2.0m 2.0m -3.5m 2.0m -5.5m 2.0m -7.5m 2.0m -9.5m 2.0m -11.5m -1.5m 6500 -6.5m 4000 -10.5m Lớp đất Cát pha dẻo Độ sệt B = 0.6 Cát bột chặt vừa Sét nửa cứng B = 0.3 Độ sâu trung bình, m 2.0 li, m i [kN/m2] 1.0 12 3.5 2.0 15 5.5 7.5 9.5 11.5 13.0 2.0 2.0 2.0 2.0 1.0 17.5 25.5 26.5 48.0 50.0 3000 1.0m -13.0m -13.5m Pgh = m(mRqpAp + ucmfsili) 301 302 4.7.4.2 Sức chòu tải cọc theo xuyên CPT 4.7.4.2 Sức chòu tải cọc theo xuyên CPT a Sức kháng giới hạn mũi cọc Trong đó: • u: chu vi tiết diện cọc Pmũi = ApRn • li: chiều dài cọc lớp đất thứ i Trong đó: • si: ma sát bên đơn vò lớp đất thứ i, xác đònh theo sức chống xuyên đầu mũi, qc độ sâu Rn = Kc qcm Kc: Hệ số mang tải, tra bảng qcm: Sức kháng mũi xuyên trung bình, lấy khoảng 3d phía 3d phía mũi cọc b.Sức kháng giới hạn mặt bên cọc si = qci/ai ai: hệ số, tra bảng Pma sát = uc lisi 303 304 76 BẢNG TRA Kc & a Lưu ý: Khi xác đònh i lấy giá trò cực đại max cho bảng tra Nếu lấy i = max * SỨC CHỊU TẢI CỦA CỌC Fs1 = 1,5 2,0 Fs2 = 2,0 3,0 Sức kháng mũi xun qc (kPa) Cọc nhồi Cọc đóng Đất loại sét chảy, bùn(*) < 2000 0.4 0.5 Đất loại sét cứng vừa 2000 5000 Loại đất 0.45 Cọc đóng Cọc nhồi Thành bêtơng Thành ống thép Thành bêtơng Thành ống thép 30 30 30 30 15 80 (80) 35 40 80 40 Thành bêtơng Thành ống thép Cọc đóng Thành bêtơng Thành ống thép 15 15 15 (80) 35 (80) 35 35 (80) 35 (80) 35 35 Đất loại sét, cứng đến cứng > 5000 0.45 0.55 60 120 60 120 (80) 35 Cát chảy - 2500 0.4 0.5 (60) 120 150 (60) 80 (120) 60 35 35 35 35 2500 10000 0.4 0.5 (100) 180 (200) 250 100 (200) 250 (120) 80 (80) 35 (120) 80 80 Cát chặt đến chặt > 10000 0.3 0.4 150 (300) 200 150 (300) 200 (150) 120 (120) 120 (150) 120 120 Đá phấn (mềm) > 5000 0.2 0.3 100 120 100 120 35 35 35 35 Đá phấn phong hóa > 5000 0.2 0.4 60 80 60 80 (150) 120 (120) 80 (150) 120 120 Cát chặt vừa Fs = 2,0 2,5 Cọc nhồi 0.35 Giá trị cực đại max (kPa) Hệ số a Hệ số Kc 305 306 BÀI TẬP ÁP DỤNG Lưu ý: Trong bảng tra trên, giá trò ngoặc () sử dụng khi: Đối với cọc nhồi, thành hố giữ tốt, thi công không gây phá hoại thành hố bê tông cọc đạt chất lượng cao Dự báo SCT cọc BTCT tiết diện 25cmx25cm dài 12.5m thi công phương pháp ép Nền đất gồm lớp sau: Lớp 1: Cát pha dẻo dày 6.0m có sức kháng xuyên qc = 1500 kPa Đối với cọc đóng có tác dụng làm chặt đất đóng cọc Lớp 2: Bùn sét dày 5.0m có sức kháng xuyên qc = 500 kPa Lớp 3: Cát hạt trung, chặt vừa sức kháng xuyên qc = 5000 kPa (chưa khảo sát hết chiều dày) Đỉnh cọc nằm cách mặt đất 1.0m, đáy đài cách mặt đất 1.5m Lời giải 307 308 77 Mặt đất tự nhiên 1000 Lớp 1: Cát pha dẻo SCT cọc dự báo theo kết thí nghiệm CPT 1500 -1.5m 500 6000 qc = 1500 kPa -6.0m Lớp 2: Bùn sét Lớp 3:Cát trung, chặt vừa , Kc: hệ số, tra bảng phụ thuộc loại cọc & PP hạ cọc: qc = 500 kPa qc = 5000 kPa 5000 -11.0m Lớp 1: Cát pha dẻo, qc = 1500 kPa a1 = 30 Lớp 2: Bùn sét, qc = 500 kPa a2 = 30 Lớp 3: Cát hạt trung, chặt vừa, qc = 5000 kPa a3 = 100 2500 -13.5m K3 = 0.5 309 Giá trò cực đại max Lớp 1: 1500/30 = 50 kPa 4.7.4.3 SCT cọc theo thí nghiệm xuyên SPT a.SCT giới hạn cọc tính theo Meyerhof (1956) 15 kPa Lớp 2: 500/30 = 16,7 kPa 15 kPa Lớp 3: 5000/100 = 50 kPa 80 kPa 310 Trong đó: Pgh = K1NmAp + K2.ucNili (KN) • Nm: số SPT trung bình khoảng 1d mũi cọc 4d mũi cọc • Ap: diện tích tiết diện ngang mũi cọc • Ni: số SPT phạm vi lớp đất i li: chiều dài lớp đất thứ i K1 ; K2 hệ số Cọc đóng: K1 = 400, K2 = Cọc nhồi K1 = 120, K2 = 311 Hệ số an toàn tổng thể: FS = 2.5 312 78 4.7.4.3 SCT cọc theo thí nghiệm xuyên SPT b Sức chòu tải cho phép cọc theo công thức Nhật Bản: b Sức chòu tải cho phép cọc theo công thức Nhật Bản: Ls,i: chiều dài đoạn cọc nằm lớp đất rời thứ i mà cọc qua Lc,i: chiều dài đoạn cọc nằm lớp đất dính thứ i mà cọc qua Trong đó: • a: hệ số, phụ thuộc vào phương pháp thi công cọc u: chu vi tiết diện cọc c : Lực dính đất dính lớp đất thứ i mà cọc qua Cọc đóng, a = 30 Cọc nhồi, a = 15 • Na: số SPT trung bình khoảng 1d mũi cọc & 4d mũi cọc • Ns: số SPT trung bình lớp đất rời dọc thân cọc 313 BÀI TẬP ÁP DỤNG 4.7.5 SCT CỦA CỌC THEO CÔNG THỨC ĐỘNG Dự báo SCT cọc BTCT tiết diện 25cmx25cm dài 12.5m thi công phương pháp ép Nền đất gồm lớp ví dụ Kết thí nghiệm xuyên SPT cho kết sau: Độ sâu (m) Giá trò N 314 Nguyên lý: Sau hạ cọc đến độ sâu thiết kế, để cọc nghỉ, tiến hành đóng thử với búa đóng trọng lượng Q, độ cao rơi búa H Đo độ lún nhát búa gây e - độ chối cọc - Độ xuyên sâu bình quân cọc nhát búa 10 11 12 14 16 Đóng cọc thử phải tiến hành từ đến nhát búa Độ cao rơi búa phải đồng đêu cho tất nhát & lấy giá trò trung bình) 3 21 22 23 23 Độ chối cọc e bé SCT giới hạn cọc lớn Lực dính lớp cát pha dẻo c = 1,2T/m2 ; lớp bùn sét c = ngược lại Qua thí nghiệm tìm kiếm quan hệ e - Pgh Hướng giải p dụng theo công thức Nhật Bản 315 316 79 Q Khảo sát cọc trọng lượng q (gồm phụ kiện) chòu va chạm búa trọng lượng Q rơi từ độ cao H 4.7.5 Sức chòu tải cọc theo công thức động -tiếpGiả thiết: H e Bài toán bản: đo độ chối e cọc, từ xác đònh SCT giới hạn cọc Pgh Ở độ cao H cọc tích lượng QH (thế búa) Đóng cọc dẫn tới va chạm búa Q cọc q, lượng QH chuyển Lc thành: q Va chạm cọc búa va chạm đàn hồi (để coi động lượng bảo toàn) búa QH = lượng va chạm Diễn dòch kết quả: 2.1 Theo Gerxêvanov: Cọc dòch chuyển đoạn e; Búa nẩy ngược trở lại đoạn h; Một phần lượng tiêu tán xung quanh P 317 318 Bảng tra hệ số n: 4.7.5 Sức chòu tải cọc theo công thức động -tiếp- Loại cọc đệm cọc Trong đó: n (kG/cm2) • F : diện tích tiết diện ngang cọc Cọc gỗ: - có đệm - không đệm 10 • Q : Trọng lượng phần búa rơi; Cọc BTCT có cọc dẫn 15 • q : Trọng lượng cọc bao gồm mũ cọc, đệm cọc cọc dẫn có; Cọc thép: - có đệm gỗ - có đệm thép cọc dẫn - có cọc dẫn, không đệm 20 30 50 • H : Chiều cao rơi thực tế phần động búa • k1 : Hệ số phục hồi va chạm, thép với gang va chạm với gỗ lấy k1 = 0,2 • n: hệ số kinh nghiệm, phụ thuộc vật liệu làm cọc cách đóng cọc, tra bảng sau: 319 Ktc tra theo phụ lục A TCVN 205-98: Điều kiện Ktc Nếu SCT cọc xác đònh theo phương pháp thử động cọc có kể đến biến dạng đàn hồi đất 1,25 Nếu SCT cọc xác đònh tính toán, kể theo kết thử động cọc mà không kể đến biến dạng đàn hồi đất 1,4 320 80 2.3 Theo TCVN 10304:2014 2.3 Theo TCVN 10304:2014 Khi thử động cọc đóng, độ chối thực tế, ef 2mm, sức chòu tải cực hạn cọc xác đònh theo công thức sau: Trong đó: • n: hệ số, n = 150T/m2 cọc BTCT có mũ cọc • F: diện tích tiết diện ngang cọc • M: hệ số, M = đóng cọc búa tác dụng va đập Còn hạ cọc rung hệ số M, tra bảng Nếu độ chối thực tế, ef < 2mm, sức chòu tải cực hạn cọc xác đònh theo công thức sau: • p: lượng tính toán va đập búa, tra bảng • ef: độ chối thực tế, độ lún cọc va đập búa; dùng máy rung độ lún cọc công máy thời gian phút • c: độ chối đàn hồi cọc (chuyển vò đàn hồi đất cọc), xác đònh máy đo độ chối 321 322 2.3 Theo TCVN 10304:2014 2.3 Theo TCVN 10304:2014 • W: trọng lượng phần va đập búa • n0, nh: hệ số chuyển từ sức chống động sang sức chống tónh đất • Wc: lượng cọc mũ cọc Đất mũi cọc, n0 = 0.0025sm/T • W1: trọng lượng cọc dẫn Khi hạ cọc rung, W1 = Đất mặt bên cọc, nh = 0.25sm/T • Wn: trọng lượng búa máy rung • : hệ số phục hồi va đập, đóng cọc cọc ống BTCT búa tác động đập có dùng mũ đệm gỗ, lấy 2 = 0.2, hạ rung, lấy 2 = : diện tích mặt bên cọc tiếp xúc với đất g: gia tốc trọng trường H: chiều cao rơi thực tế phần động búa • : hệ số, xác đònh theo công thức: h: chiều cao nẩy phần va đập búa Búa diesel, h = 0.5m Các loại búa khác, h = 323 324 81 4.8.3 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc 4.8.3 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc Giả thiết: • Móng cọc móng đài thấp; X • Đài cọc tuyệt đối cứng; Giả thiết gốc tọa độ đặt trọng tâm đáy đài Tải trọng so với trục {N, Mx, My} quy ước hình vẽ: My N Tải trọng tác dụng lên cọc thứ i: • Chuyển vò ngang hệ thống đài-cọc không đáng kể; Y y • Bỏ qua phản lực đất lên đáy đài, tải trọng đứng mômen cọc Z My Từ giả thiết cọc tiếp nhận tải trọng đứng Pi Mx Sơ đồ xác đònh tải trọng tác dụng lên cọ353 c x Sơ đồ xác đònh tải trọng tác dụng lên cọc 354 4.8.3 Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc Trong đó: • N: tổng tải trọng thẳng đứng tác dụng đáy đài cọc • Mx, My: tổng moment tác dụng đáy đài cọc quay quanh trục x trục y Trong khai thác sử dụng, cọc móng cọc đài thấp chòu lực dọc trục Tải trọng tác dụng lên cọc phải thỏa mãn điều kiện: • nc: số lượng cọc đài Pi [P] • xi, yi: toạ độ trọng tâm cọc thứ i • xmax, ymax: toạ độ trọng tâm cọc xa (các cọc chòu tải lớn nhất) • xmin, ymin: toạ độ trọng tâm cọc xa (các cọc chòu tải nhỏ nhất) 355 Thực tế, cần quan tâm cọc chòu Pmax Pmin Nếu Pmin tất cọc chòu nén, cần kiểm tra cọc chòu Pmax: Pmax + gc [P] Trong đó: gc: trọng lượng cọc, gc = L.Fc.bt Với bt = 25 (kN/m3) 356 89 4.8.3 Kiểm tra cọc sử dụng 4.8.4 Tính toán kiểm tra cọc trình thi công Khi Pmin < 0: kiểm tra cọc chòu nhổ Ngoài kiểm tra điều kiện cho cọc chòu nén, phải kiểm tra khả chòu kéo cọc theo điều kiện: Pmin- gc [P]k Trong đó: [P]k: sức chòu nhổ cho phép cọc (do thành phần ma sát gây ra) Chỉ thực với cọc đúc sẵn kiểm tra theo TTGH Trong thi công cọc trải qua giai đoạn vận chuyển, lắp dựng cọc lên giá búa (giá máy ép), chòu va chạm búa đóng chòu lực ép ép cọc Ứng suất lớn xuất kết cấu cọc phải thỏa mãn điều kiện: max R Note: Khi kiểm tra cọc chòu nhổ nên kiểm tra khả chòu lực mối nối cọc khả chòu kéo cọc R: cường độ vật liệu cọc tương ứng với ứng suất max a Khi vận chuyển, di dời cọc Khi vận chuyển cọc móc cẩu đối xứng sử dụng, sơ đồ làm việc sau: 357 358 Tùy vò trí móc cẩu, mômen lớn vò trí móc cẩu đoạn cọc a Lc a q Khi a = 0,207.Lc M1 = M2 b Khi lắp dựng cọc M1 M1 Nếu có móc cẩu, móc cẩu bên sử dụng Nếu có móc cẩu, móc cẩu dùng chung M2 359 360 90 Với b khoảng cách từ mút đoạn cọc đến móc cẩu sử dụng Mô men uốn lớn xuất thi công dùng để tính toán kiểm tra thép dọc cọc cấu kiện BTCT thông thường Trọng lượng cọc q cần xét đến hệ số động từ (1.2 ÷ 2) tuỳ theo điều kiện phương tiện vận chuyển cung đường vận chuyển tốt hay xấu Mmax = max {M1, M2, M3, M4} Hàm lượng cốt thép cọc tính theo công thức: Ra: cường độ chòu kéo cốt thép Khi b = 0,297.Lc M3 = M4 ho: chiều cao làm việc cọc 361 362 0.00 m Q0 800 Tính toán kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc ép BTCT tiết diện 25x25cm dài 12m (tính từ đáy đài): -1.20 m Móng gồm 12 cọc bố trí hình vẽ: 1200 400 BÀI TẬP ÁP DỤNG N0 M0 Tải trọng tính toán cốt mặt đất là: N0 = 300T ; M0 = 35 Tm Q0 = T 1350 250 363 11 12 250 (Ghi chú: Bê tông B22,5 có Rb = 130 kG/cm2; cốt thép AII có Ra= 2800 kG/cm2) 10 2000 Kích thước đài Bđ x Lđ x hđ = 2m x 3.2m x 0.8m ; chôn sâu 1.2m 750 SCT cọc tính toán theo đất [P] = 29 T 750 250 Bê tông cọc B22,5(mác 300#) Cốt thép cọc bố trí 418 900 900 3200 900 250 364 91 Bảng sinh viên tự điền Cọc … 10 11 12 xi2 yi2 Tọa độ xi (m) -1.35 -0.45 0.45 1.35 … -0.45 0.45 1.35 yi (m) 0.75 0.75 0.75 0.75 … -0.75 -0.75 -0.75 12.15 4.5 4.8.5 Tính toán kiểm tra đài cọc Pi (T) Tr.lượng cọc gc (T) 19.64 21.89 24.15 26.40 … 21.89 24.15 26.40 1.875 1.875 1.875 1.875 … 1.875 1.875 1.875 Max Pi = 26.4 Min Pi = 19.64 Ntt Ntt h0 45o h0 45o Sơ đồ xác đònh chiều cao làm việc đài 365 366 N0 M0 Hđ a Theo sơ đồ phá hoại ứng suất kéo kéo (đâm thủng / ép thủng) h0 Việc xác đònh ứng suất kéo kéo mặt nghiêng cần vào sơ đồ bố trí cọc cụ thể c2 Trường hợp kiểm tra theo hai phía, chiều cao đài phải thỏa mãn điều kiện: Q = Pđt Qb = Pcđt ac bc c1 367 368 92 Khi Q = Pđt (lực đâm thủng) tổng phản lực cọc nằm phạm vi tháp đâm thủng Rk = cường độ tính toán chòu kéo bê tông hoặc để tính, tức coi tháp đâm thủng có góc nghiêng 45o Khi c1, c2: Khoảng cách mặt từ mép cột đến đáy tháp đâm thủng; lấy lấy hoặc để tính với ý rằng: tăng khả chống cắt theo góc nghiêng tháp đâm thủng có giới hạn, a1, a2: Các hệ số xác đònh theo Giá trò khoảng: 2,12 3,35 369 b Tính toán cường độ tiết diện nghiêng theo lực cắt Trường hợp tải trọng lệch tâm, nguy hiểm xuất phía có Pmax cần kiểm tra phía có Pmax 370 k: hệ số độ nghiêng mặt phá hoại, k = f(c/ho) Tra bảng IV.8 c: bề rộng hình chiếu mặt phẳng phá hoại Điều kiện kiểm tra: Q ( Pđt) Pcđt = k.Rbt btb ho Trong btb xác đònh sau: + Nếu bc + 2ho > b: btb = (bc + b)/2 + Nếu bc + 2ho b: btb = (bc + ho) Pđt = tổng phản lực cọc nằm tiết diện nghiêng hc + 2h0 371 Hình không gian tháp xuyên nghiêng góc 450 372 93 h0 h0 Hđ N0 M0 Hđ N0 M0 ac ac bc bc c1 c = c1 373 374 N0 M0 c Tính toán thép đài cọc h0 Hđ Cốt thép đài chủ yếu chòu mô men uốn phản lực đầu cọc gây Sơ đồ tính dầm conson ngàm mép cột Như hình vẽ: ac bc c2 375 376 94 Xét mặt ngàm I - I, II - II c Tính toán thép đài cọc Tính MI-I, MII-II Sơ đồ tính thép đài cọc P5 + P10 + P15 I Fa (II-II) P4 + P9 + P14 Diện tích cốt thép cần thiết 10 B II P11 + …+ P15 Fa (I-I) 11 12 13 14 II 15 Ra: cường độ tính toán cốt thép I h0 : chiều cao làm việc đài h0 = h - abv L 377 378 BÀI TẬP ÁP DỤNG Trong đó: P0,i : Phản lực tính toán tác dụng lên cọc không kể trọng lượng thân cọc lớp đất phủ từ đáy đài trở lên: Tính toán kiểm tra chiều cao đài cọc chọn cốt thép cần thiết cho đài móng bố trí hình vẽ: Bê tông đài B22.5 (mác 300#) Cọc tiết diện 25x25cm Cột tiết diện 40cmx60cm Tải trọng tính toán cốt mặt đất là: N0 = 350T M0 = 40 Tm Lớp bảo vệ cốt thép đáy đài abv=10cm (Ghi chú: Bê tông B22.5 có Rb = 130 kG/cm2 ; Rbt = 11 kG/cm2) Lời giải 379 380 95 N0 M0 Tải trọng tác dụng lên cọc không kể trọng lượng thân cọc lớp đất phủ từ đáy đài trở lên: 100 -1.30 m 1200 ??? ??? 0.00 m 2500 1000 12 11 250 250 10 2500 1000 1000 1000 250 250 Dễ thấy: 250 1000 1000 1000 250 3500 Cọc Tọa độ 381 Pi (T) P0,i (T) xi (m) yi (m) -1.50 1.00 23.63 25.17 -0.50 1.00 25.95 27.83 0.50 1.00 28.27 30.50 1.50 1.00 30.59 33.17 … … … … … 10 -0.50 -1.00 25.95 27.83 11 0.50 -1.00 28.27 30.50 12 1.50 -1.00 30.59 33.17 xi2 15.00 yi2 382 Giả sử chiều cao đài h = 0,8m h0 = h - abv = 0,7 [m] a Tính toán đâm thủng cột: Pđt (lực đâm thủng) tổng phản lực cọc nằm phạm vi tháp đâm thủng Rk = cường độ tính toán chòu kéo bê tông a1, a2: Các hệ số xác đònh theo 8.00 383 384 96 N0 M0 0.00 m 1000 1000 1000 1000 1000 1000 250 3500 386 N0 M0 400 800 1200 250 1000 1000 3500 1000 250 10 250 12 11 250 387 1000 2500 1000 1000 2500 250 250 1000 12 11 250 10 1000 1000 250 2500 1000 2500 250 250 1000 1000 250 100 -1.20 m 100 800 400 0.00 m -1.20 m 1200 400 800 2500 250 250 2500 1000 10 1000 250 12 11 385 N0 M0 250 3500 0.00 m 1200 250 250 250 1000 12 11 250 10 1000 1000 2500 2500 1000 250 250 1000 1000 250 100 -1.20 m 100 -1.20 m 1200 800 400 0.00 m N0 M0 1000 3500 1000 250 388 97 N0 M0 Mặt cắt I – I: 100 -1.20 m 1200 800 400 0.00 m = 137.71 T.m ? P3+P7+P11 P4+P8+P12 1000 Diện tích cốt thép cần thiết 250 1000 2500 1000 40x60 12 11 250 10 250 1000 1000 ??? P1+P2+P3+P4 1000 250 r1 = 0.2m r2 = 1.2m r3 = 0.8m Chọn 2520 a100, có Fa = 78,5 cm2 389 390 0.00 m -1.20 m 100 = 93.33 T.m 1200 800 400 Mặt cắt II – II: 2118a170 1000 2500 2520a100 250 Chọn 2118 a170, có Fa = 53,4 cm2 10a200 10a200 1000 250 Diện tích cốt thép cần thiết 391 250 1000 1000 1000 250 392 98 4.8.6 Tính toán kiểm tra tổng thể móng cọc Chú thích: Nếu chiều dài cọc có lớp đất yếu (bùn, than bùn, …v.v) dày 30cm kích thước đáy móng quy ước giảm cách lấy L khoảng cách từ mũi cọc đến đáy lớp đất yếu Có hai cách xác đònh móng khối quy ước: Cách 1: Kích thước khối móng quy ước: Q M Hm a Xác đònh móng khối quy ước N L a Nqư Qqư Lqư = L’ + (2L).tga Mqư L’ Bqư = B’ + (2L).tga 393 Lqư = L’ + 2L.tana 394 Cách 2: Khi đất đồng N Q Sơ đồ xác đònh móng khối quy ước M Cách xác đònh móng quy ước tương tự cách 1, khác góc mở 300 cho loại đất kề từ độ sâu, 2L/3 Hm Kích thước khối móng quy ước: L a Sơ đồ xác đònh móng khối quy ước Lqư = L’ + 2(L/3).tg30 Bqư = B’ + 2(L/3).tg30 Nqư Qqư Mqư L’ Lqư = L’ + 2L.tana 395 396 99 Cách 2: Khi đất yếu nằm lớp đất tốt N Q M Khi cọc xuyên qua số lớp đất yếu tựa vào lớp đất cứng, góc mở lấy 300 kể từ độ sâu 2L1/3, với L1 phần cọc nằm lớp đất yếu cuối 2L/3 L Kích thước khối móng quy ước: Sơ đồ xác đònh móng khối quy ước đất đồng L/3 300 Lqư = L’ + 2(L1/3).tg30 Bqư = B’ + 2(L1/3).tg30 L’ Lqư = L’ + (2L/3)tan(300) 397 Cách 2: Khi đất nằm phạm vi chiều dài cọc gồm nhiều lớp đất có sức chòu tải khác N Q 398 M Đất yếu Kích thước khối móng quy ước: Lqư = L’ + L1/3 + 2(L1/3).tg30 Sơ đồ xác đònh móng khối quy ước đất có lớp đất yếu L1 2L1/3 Bqư = B’ + L1/3 + 2(L1/3).tg30 L1/3 300 L’ Lqư = L’ + (2L1/3)tan(300) 399 400 100 N Q b Kiểm tra cường độ ổn đònh M Điều kiện kiểm tra (tương tự móng nông): ptb Rđ pmax 1,2 Rđ 2L1/3 L1 Sơ đồ xác đònh móng khối quy ước đất gồm nhiều lớp đất có sức chòu tải khác L1/3 ptb, pmax: áp lực tiếp xúc trung bình, áp lực tiếp xúc lớn đáy móng khối quy ước Rđ: sức chòu tải tính toán đất đáy móng khối quy ước 300 L’ Lqư = L’ + L1/3 + (2L1/3)tan(300) 401 402 Xác đònh sức chòu tải giới hạn pgh Trong đó: Nqu, Mx-qu, My-qu: Tải trọng đáy móng khối quy ước Mx-qu = Mx My-qu = My Nqu = N + (Lqu.Bqu - Fc).li.i + Qc Trong đó: N, Mx, My: tải trọng đáy đài q: phụ tải: q = tb.Hm; Qc: tổng trọng lượng cọc đài, Qc = nc.Fc.bt : trọng lượng riêng đất mũi cọc; i: trọng lượng riêng lớp thứ i; N, Nq, Nc: hệ số sức chòu tải = f(); l i: chiều dài đoạn cọc nằm lớp thứ i , c: góc ma sát lực dính đơn vò đất mũi cọc; Lqư, Bqư: chiều dài, bề rộng móng khối quy ước a1, 403 a2, a3: hệ số hiệu chỉnh hình dạng móng = f(a) 404 101 BÀI TẬP ÁP DỤNG Móng cọc h.v: Cọc tiết diện (2525)cm, dài 12m, khoảng cách cọc 1m c Kiểm tra biến dạng Điều kiện kiểm tra (tương tự móng nông): Biết đất gồm lớp: S Sgh S: độ lún ổn đònh móng khối quy ước Lớp dày 8m, sét pha chảy B =1,2 w = 1,75T/m3 Sgh: độ lún giới hạn Lớp cát nhỏ qc = 850T/m2; w= 1,8T/m3; = 30o; o = 0,3 Trường hợp đất đáy móng khối đồng Tải trọng tiêu chuẩn cột là: N0 = 250T ; M0 = 35 Tm Q0 = T Kiểm tra điều kiện chôn sâu đài, kiểm tra điều kiện áp lực độ lún móng khối Trường hợp đất đáy móng khối nhiều lớp 405 406 N 0.0m M 1500 Chiều sâu tối thiểu đài cọc Q -1.5m Kiểm tra cường độ đất mũi cọc: Cọc ngàm vào đài 0,5m Trong đó: 11500 -8.0m -11.3m Với B = 1,2 coi gần L2/3 300 -13.0m 3250 5200 Kích thước khối móng quy ước: 975 2250 2500 Lqư = 3,25 + 2.1,7.tg30o = 5,2 m Bqư = 2,25 + 2.1,7.tg30o = 4,2m Tải tiêu chuẩn thẳng đứng đáy móng khối quy ước: 975 Sơ đồ h.v: 4200 Vậy ta chọn chiều sâu chôn đài hđ = 1.5m hmin Chiều dài cọc nằm lớp cát (lớp 2): L2 = 13,0 - = 5,0m 975 975 hqư = 1,5 + (12 - 0,5) = 1,5 + 11,5 = 13m 3500 407 408 102 ứng suất đáy móng khối quy ước: Trong đó: q : phụ tải, q = tb.hqư = 1,77 x 13 = 23 (T/m2) Mômen đáy đài: 39,3 (T/m2) Trong đó: Cường độ đất đáy móng khối quy ước: Với = 300 tra bảng: N = 19,7 ; Nq = 22,5 ; Nc = 37,2 409 410 Tính toán độ lún móng cọc: Thay số: Áp lực gây lún: Độ lún: Kiểm tra: Trong đó: Kết luận: Nền đất mũi cọc đủ sức chòu tải 411 412 103 [...]... điền Cọc 1 2 3 4 … 10 11 12 xi2 yi2 Tọa độ xi (m) -1.35 -0 .45 0 .45 1.35 … -0 .45 0 .45 1.35 yi (m) 0.75 0.75 0.75 0.75 … -0.75 -0.75 -0.75 12.15 4. 5 4. 8.5 Tính toán kiểm tra đài cọc Pi (T) Tr.lượng cọc gc (T) 19. 64 21.89 24. 15 26 .40 … 21.89 24. 15 26 .40 1.875 1.875 1.875 1.875 … 1.875 1.875 1.875 Max Pi = 26 .4 Min Pi = 19. 64 Ntt Ntt h0 45 o h0 45 o Sơ đồ xác đònh chiều cao làm việc của đài 365 366 N0 M0... 1,2 343 1 344 86 Sơ đồ trình tự các bước tính toán MÓNG CỌC: 1 4. 8 THIẾT KẾ MÓNG CỌC ĐÀI THẤP 4. 8.1.Chọn độ sâu chôn đài cọc - Theo vật liệu - Theo đất nền XÁC ĐỊNH SCT CỌC Khái niệm móng cọc đài thấp: - Khoảng cách các cọc 3D - 6D BỐ TRÍ CỌC (MẶT BẰNG, MẶT ĐỨNG) - Cấu tạo đài… - Phân phối tải trọng lên đầu cọc - Kiểm tra Pi [P] KIỂM TRA TẢI LÊN CỌC (PHÂN PHỐI TẢI LÊN ĐẦU CỌC) KIỂM TRA TỔNG THỂ MÓNG... Rđ 4 2L1/3 L1 Sơ đồ xác đònh móng khối quy ước khi đất nền gồm nhiều lớp đất có sức chòu tải khác nhau L1/3 ptb, pmax: áp lực tiếp xúc trung bình, áp lực tiếp xúc lớn nhất tại đáy móng khối quy ước Rđ: sức chòu tải tính toán của đất nền dưới đáy móng khối quy ước 300 L’ Lqư = L’ + L1/3 + (2L1/3)tan(300) 40 1 40 2 Xác đònh sức chòu tải giới hạn pgh Trong đó: Nqu, Mx-qu, My-qu: Tải trọng tại đáy móng. .. cách xác đònh móng khối quy ước: Cách 1: Kích thước khối móng quy ước: Q M Hm a Xác đònh móng khối quy ước N L a Nqư Qqư Lqư = L’ + (2L).tga Mqư L’ Bqư = B’ + (2L).tga 393 Lqư = L’ + 2L.tana 3 94 Cách 2: Khi nền đất là đồng nhất N Q Sơ đồ xác đònh móng khối quy ước M Cách xác đònh móng quy ước tương tự cách 1, chỉ khác là góc mở bằng 300 cho mọi loại đất kề từ độ sâu, 2L/3 Hm Kích thước khối móng quy ước:... đònh sức chòu tải cho phép của cọc Biết độ lún cho phép của công trình là 8cm P (T) 5 10 15 20 25 30 35 40 42 44 S (mm) 2 3,5 5,1 6,9 8,8 12,6 17,2 24, 3 30 ,4 35,2 TÀI LIỆU - Công trình, đòa chất - Các tiêu chuẩn, quy phạm thiết kế - Đài cao - Đài thấp HỆ MÓNG CỌC - Mác bê tông - Cốt thép VẬT LIỆU MÓNG ĐỘ SÂU ĐÁY ĐÀI - Phụ thuộc tải trọng Q - Độ sâu đáy đài hm hmin CÁC ĐẶC TRƯNG: CỌC & ĐÀI - Kích thước... : trọng lượng riêng của đất nền dưới mũi cọc; i: trọng lượng riêng của lớp thứ i; N, Nq, Nc: hệ số sức chòu tải = f(); l i: chiều dài của đoạn cọc nằm trong lớp thứ i , c: góc ma sát trong và lực dính đơn vò của đất dưới mũi cọc; Lqư, Bqư: chiều dài, bề rộng móng khối quy ước a1, 40 3 a2, a3: hệ số hiệu chỉnh hình dạng móng = f(a) 40 4 101 BÀI TẬP ÁP DỤNG 8 Móng cọc như h.v: Cọc tiết diện... và độ lún của móng khối Trường hợp nền đất dưới đáy móng khối nhiều lớp 40 5 40 6 N 0.0m M 1500 Chiều sâu tối thiểu của đài cọc Q -1.5m Kiểm tra cường độ đất nền dưới mũi cọc: Cọc ngàm vào đài 0,5m Trong đó: 11500 -8.0m -11.3m Với B = 1,2 coi gần đúng 0 L2/3 300 -13.0m 3250 5200 Kích thước khối móng quy ước: 975 2250 2500 Lqư = 3,25 + 2.1,7.tg30o = 5,2 m Bqư = 2,25 + 2.1,7.tg30o = 4, 2m Tải tiêu chuẩn... SCT của cọc theo đất nền 339 340 85 6 Xác đònh sức chòu tải giới hạn của cọc Từ đường cong nén P = f(S) ứng với độ lún S* suy ra SCT giới hạn của cọc xác đònh trên đồ thò: Pgh = f(S*) = P(S = S*) Pgh 0 S*: phụ thuộc vào quy phạm P (T) S* = min {0,2[S], 40 mm} Tải trọng cho phép tác dụng S* lên cọc [P]: Fs = 1,2 (Fs =1,25) S (mm) 341 342 Sơ đồ trình tự các bước tính toán MÓNG CỌC: BÀI TẬP ÁP DỤNG 5 Kết... 250 10 1 1000 1000 8 7 6 5 2500 2500 1000 4 250 250 3 1000 2 1000 250 1 100 -1.20 m 100 -1.20 m 1200 800 40 0 0.00 m N0 M0 1000 3500 1000 250 388 97 N0 M0 Mặt cắt I – I: 100 -1.20 m 1200 800 40 0 0.00 m = 137.71 T.m ? P3+P7+P11 P4+P8+P12 1000 Diện tích cốt thép cần thiết 250 1 1000 2500 2 1000 5 3 4 7 8 6 40 x60 9 2 12 11 250 10 250 1000 1000 1 ??? P1+P2+P3+P4 2 1 1000 250 r1 = 0.2m r2 = 1.2m r3 = 0.8m... tại đáy móng khối quy ước: 975 Sơ đồ như h.v: 42 00 Vậy ở đây ta chọn chiều sâu chôn đài hđ = 1.5m hmin Chiều dài cọc nằm trong lớp cát (lớp 2): L2 = 13,0 - 8 = 5,0m 975 975 hqư = 1,5 + (12 - 0,5) = 1,5 + 11,5 = 13m 3500 40 7 40 8 102 ứng suất dưới đáy móng khối quy ước: Trong đó: q : phụ tải, q = tb.hqư = 1,77 x 13 = 23 (T/m2) Mômen tại đáy đài: 39,3 (T/m2) Trong đó: Cường độ đất nền tại đáy móng khối