Chương 4: Móng cọc Bài tập nền móng

Chương 4: Móng cọc Bài Kết thí nghiệm nén tĩnh cọc BTCT tiết diện (30 30) cm2 cho bảng sau Hãy xác định tải trọng giới hạn lên cọc tải trọng cho phép cọc theo TCVN Biết độ lún cho phép công trình [S] = 6cm P(tấn) S(mm) 10 3,5 15 5,1 20 6,9 25 8,8 30 12,6 35 17,2 40 24,3 42 30,4 44 35,2 Bài làm: - Vẽ biểu đồ quan hệ tải trọng (P) độ lún (S) Pgh 15 S * 12 25 35 P(T) 15 25 35 45 45 S(mm) - Trước hết dựa vào kết thí nghiệm ta xây dựng đồ thị quan hệ S =f(P) hình trên, - ứng với độ lún quy ước S* = [S] = 0,2.60 = 12mm ta xác định tải trọng tương ứng - Từ đồ thị ta có: + Tải trọng giới hạn: Pgh = 28T + Tải trọng cho phép: + Tải trọng thiết kế: P Pgh Fs Pc = 22 T Bài 2: Kết đóng thử cọc búa điêzen kiểu ống có: Trọng lượng búa: Q = 12,5kN 22 28 22,4T 1,25 Trọng lượng toàn phần búa: Qn = 26kN Chiều cao rơi tối đa búa: H = 3m Cọc bê tông cốt thép có tiết diện (3030) cm2, trọng lượng cọc: q = 20,5kN Cọc có đệm lót gỗ Trọng lượng đệm gỗ thớt thép máy đầu cọc: q1= 2kN Kết thử cho độ chối trung bình cọc là: ef = 0,008m Hãy xác định sức chịu tải cọc Bài làm: Khi thử động cọc đóng, độ chối thực tế đo ef 0,002m; Pgh xác định theo công thức: Pgh nFM E p Wn (WC W1 ) nFe W W W ) f n C Nếu độ chối đo < 0,002m nên đổi thiết bị có lượng lớn hạ cọc Nếu không đổi dùng công thức 205: 1998 n = hệ số kinh nghiệm phụ thuộc vật liệu làm cọc cách đóng cọc tra bảng: Cọc BTCT có đệm lót gỗ: n =1500kpa F = diện tích cọc M = hệ số lấy đóng, rung tra bảng loại đất mũi cọc Ep = lượng tính toán va đập búa tra bảng loại búa (Ep = 0,9.Q.H) ef = độ chối thực tế độ lún cọc va đập búa W = trọng lượng phần va đập búa Wc = trọng lượng cọc mũ cọc W1 = trọng lượng cọc dẫn Wn = trọng lượng búa = hệ số phục hồi va đập đóng cọc cọc ống BTCT búa có dùng mũ đệm gỗ lấy = 0,2 Thay số: 1500.0,09.1 4.0,9.12,5.3 26 0,2(20,5 2) 1500 , 09 , 008 26 20 , 135 30,5 Pgh 67,5. 67,5 125.0,6289 67,5.(8,9226 1) 534,77kN , 08 48 , Pgh Sức chịu tải cho phép cọc: [ P] P gh k tc Vậy [ P] ; ktc = 1,4 534,77KN 382kN Pc 380kN 38T 1,4 23 L1 500 L2 L3 2000 L4 L5 2000 L6 2000 L7 1000 1500 Cỏt bt cht va Sột cng 4000 H 2000 Cỏt pha 6000 1000 1000 Bài Hãy dự báo sức chịu tải cọc BTCT tiết diện vuông (25 25) cm2, dài 12m đóng vào đất có địa tầng gồm lớp (theo thứ tự xuống) sau: Cát pha dẻo dày 6m có độ sệt B = 0,6; Cát bột chặt vừa dày 4m; Sét dẻo cứng B = 0,3 Biết đỉnh cọc cách mặt đất 0,5m; đáy đài cách mặt đất 1,0m Bài làm: Chu vi tiết diện cọc u = 0,25m = 1,0m Tiết diện ngang cọc Fc = 0,25 0,25 = 0,0625m2 Chiều dài làm việc cọc lc = 11,5m; Mũi cọc độ sâu 12,5m kể từ mặt đất Dựa vào sơ đồ làm việc ta thấy: Các phân lớp 1;2;3 thuộc lớp đất cát pha dẻo; Các phân lớp 4;5 thuộc lớp đất cát bột chặt vừa; Phân lớp thuộc lớp đất sét dẻo cứng 24 Sức chịu tải cọc dự báo theo công thức sau: 1, Đối với cọc chịu nén: Pgh u i li Fc Ri i Tra bảng: Trong đó: li độ sâu trung bình lớp đất chia Lớp đất Loại đất Cát pha dẻo B =0,6 Cát bột chặt vừa Sét dẻo cứng B =0,3 li (m) 2 2 1,5 1,0 Li (m) 1,5 3,0 5,0 7,0 9,0 10,75 12,0 i (kpa) 10 14 17 32 33,5 46,75 48,0 R=f(B =0,3; H =12,5m) tra bảng Ri = Rn = 375 T/m2 Sức chịu tải giới hạn cọc: Pghn 1,0.[1.10 2.14 2.17 2.32 2.33,5 1,5.46,75 1.48] 0,0625.375 321,125 23,4 344,5kN 34,5T P P ghn 34,5 24,64T ; => Pcn = 25T; Đổi đơn vị: kPa = 0,1T/m2 k tc 1,4 2, Đối với cọc chịu kéo: P Pghk k tc Gc Pghk u. i li 1,0.[1.10 2.14 2.17 2.32 2.33,5 1,5.46,75 1.48] 321,125kN Gc = Fc Lc bt n => Gc 0,25.0,25.11,5.2,5.1,1 1,98T P Pghk 321,125 Gc 1,98T 12,84 1,98 14,82 Pck 15T k tc 2,5 Bài 4: Hãy dự báo sức chịu tải theo đất cọc BTCT tiết diện (25 25) cm2, dài 12m thi công theo phương pháp ép trước vào đất có địa tầng gồm lớp sau (kể từ mặt đất xuống) 1, Lớp 1: cát pha dẻo dày 6m: sức kháng xuyên qc = 15 kG/cm2 2, Lớp 2: bùn sét dày 4m: sức kháng xuyên qc = kG/cm2 3, Lớp 3: cát hạt trung chặt vừa: sức kháng xuyên qc = 45 kG/cm2 (độ sâu hố khoan 18m) Biết đỉnh cọc cách mặt đất 0,5m; đáy đài cách mặt đất 1,0m 25 500 Cỏt pha qc = 15kG/cm2 5000 6000 1000 Bài làm Sơ đồ làm việc cọc địa tầng hình vẽ: Bựn sột qc = 4kG/cm2 .3 2500 H 4000 Cỏt trung cht va qc = 45kG/cm2 Theo kết xuyên tĩnh, ta xác định chiều dài cọc qua lớp đất n giá trị i Rn theo bảng sau: Pgh u li qci FK c qc i i; Kc phụ thuộc loại cọc phương pháp hạ cọc: tra bảng l1 = 5m; = 30 l2 = 4m; = 30 l3 = 2,5m; = 100 kc = 0,5 Sức chịu tải giới hạn cọc: 26 15 45 Pgh 100 500 400 250 625.0,5.45 32667 14062 46729kG 46,7T 30 30 100 p P gh 46,7 23,35T Pc 23T Fs Bài 5: Hãy dự báo sức chịu tải theo đất cọc BTCT tiết diện (25 25) cm2, dài 12m thi công theo phương pháp ép trước vào đất có địa tầng gồm lớp sau (kể từ mặt đất xuống): lớp dày 6m, lớp dày 4m, lớp dày > 5m Kết thí nghiệm SPT cho sau: Độ sâu thí nghiệm (m) Giá trị N 11 13 15 17 3 1 20 21 22 22 Hãy dự báo sức chịu tải cọc 500 Cỏt pha N=3 5000 4000 6000 1000 Bài làm: Sơ đồ làm việc cọc địa tầng hình vẽ: Bựn sột N =1 2500 H Cỏt trung cht va N = 21 27 Xác định giá trị SPT trung bình: - Lớp 1: N1 = Ni 33 3; Chiều dày h1 = 6m n N 1 1; - Lớp 2: N2 = i Chiều dày h2 = 4m n N 20 21 22 22 21 ; Chiều dày h3 > 5m - Lớp 3: N3 = i n * Sức chịu tải cực hạn cọc xác định theo công thức Meyerhof n Pgh Q p Qs K1.N1.Fc K u.N i li i Nm = số SPT trung bình khoảng 1d mũi cọc 4d mũi cọc Ni = số SPT trung bình dọc thân cọc lớp đất thứ i K1= 400 cọc ép (kN/m2) K2 = cọc ép (kN/m2) P Pgh Fs p gh 2,5 400.21.0,0625 2.1(3.5 1.4 21.2,5) 525 143 26,7T Pc 27T 2,5 2,5 Bài Kiểm tra tải trọng tác dụng lên cọc ép BTCT tiết diện (25 25) cm2, dài 12m Bê tông cọc M# 300; Cốt dọc gồm 16 AII Biết: Móng gồm12 cọc bố trí hình vẽ Sức chịu tải tính toán cọc theo đất Pn = 33T Đài cọc chôn sâu 1,0m có kích thước BđLđHđ = (23,20,7)m3 Tải trọng tiêu chuẩn cột No=300T; Mo =35Tm; Qo =5T Bài làm - Xác định sức chịu tải cọc: Theo vật liệu: Pvl m.Rbt Fbt Ra Fa m = hệ số đ/k làm việc phụ thuộc loại cọc số cọc đài: đài thấp; số cọc =12 nên chọn m =1 Bê tông cọc M#300 : Rbt 1300T / m ;Thép AII ; R a 28000 T / m Pvl 11300.0,25.0,25 28000.8,04.104 104T Theo đất nền: Pn = 33T Vậy sức chịu tải tính toán cọc là: Pn 33T - Tải trọng đáy đài : N No Fd hd tb 300 2.3,2.1.2 300 12,8 312,8T M M o Qo hd 35 5.1 40Tm 28 N0 M0 Q0 1000 700 N M x 250 900 900 900 250 250 750 1000 750 1000 250 y 250 - Tải trọng tác dụng lên cọc: Pi N M x yi M y xi n n ; n 2 yi xi i i Khi môn men tác dụng theo phương thì: Với Mx = => Pmax minã N M y xmax n n xi2 i 312,8 40.1,35 40.1,35 54 26,1 26,1 (26,1 4,45)T 2 2 12 6(1,35 0,45 ) 6(1,35 0,45 ) 12,12 Pmax 30,55T ; pmin 21,65T Trọng lượng phần cọc nằm đất: q =FLbtn = 0,25.0,25.11,5.2,5.1,1 = 1,98(T) Pmax, Vậy: Pmax + q = 30,55 +1,98 =32,53 (T) < [ P] = 33T Theo điều kiện sức chịu tải cọc đạt yêu cầu Bài 7: Chọn số cọc bố trí cọc tường biết: Cọc tiết diện (25 25)cm2; chiều dài L=8m; sức chịu tải cọc P 25T Tải trọng tiêu chuẩn tường: N0=30 T/m M0=4,5Tm/m Q0 = 1T/m 29 Đáy đài cách mặt đất: Hđ = 1m N0 =30T/m Bài làm: - Xác định số lượng cọc: M0 =4,5Tm/m Q0 =1T/m 1000 220 n N 30 1,2 1,44 P 25 1000 chọn n = cọc Bố trí khoảng cách hàng 0,9m kiểm tra: 250 Pi 900 1450 N M n y iã n yi 250 G l.b.H d 11,451 2,9T ; tb M M Q0 H d 4,5 1.1 5,5Tm ; Pmax N0 G M 30 2,9 5,5 0,45 y 16,25 6,1 max n yi2 2 0,45 Pmax 22,35T ; Pmin 10,15T Kiểm tra sức chịu tải cọc: Trọng lượng phần cọc nằm đất: q =FLbtn = 0,250,257,52,51,1 = 1,29(T) [P] = 25 > Pmax+ q = 22,35 +1,29 = 23,64 (T) Pmin =10,15 T > Thiết kế cọc đạt yêu cầu Bài 8: Cho móng cọc hình sau: Cọc tiết diện (25 25)cm2 , cọc dài 12m Khoảng cách cọc 1m Kiểm tra điều kiện chôn sâu đài (với Hd = 1,5m) Vẽ móng khối quy ước, kiểm tra điều kiện áp lực độ lún móng khối Biết đất gồm lớp : Lớp dày 8m, sét pha : B =1,2 ; w= 1,75T/m3 30 Lớp cát nhỏ: qc=750T/m2; w= 1,8T/m3; =30o; o= 0,3 Tải trọng tiêu chuẩn cột -0,5m: No=250T; Mo=35Tm; Qo=5T Bi lm: - Xác định mômen đáy đài: M M o Qo H d 35 5.1,5 42,5Tm Kiểm tra Hđ: Hđ = 1,5m Q H d 0,7 hmin ; h tg ( 45 o ) b Với B =1,2 coi gần o Vậy hmin tg (45o ) 1,1m 1,75.2,5 Và H d 0,7.1,1m 0,77m => Vậy với Hd = 1,5m lớn giảm Kiểm tra cường độ đất mũi cọc: Chiều dài cọc: Lc = 12m, cọc ngàm vào đài 0,4m Hđ = 1,5m Vậy hqư = 1,5+(12 - 0,4) = 1,5+11,6 =13,1m Chiều dài cọc nằm lớp cát: L2 =13,1-8 = 5,1m Lqư =3,25+2.1,7.tg30o = 3,25+2.1,7.0,5774 = 3,25+1,96 = 5,2m Bqư = 2,25+2.1,7.tg30o =2,25+2.1,7.0,5774 = 2,25+1,96 = 4,2m ứng suất đáy móng khối quy ước: ptb Nd Fqu Fqu Lqu Bqu 5,2 4, 21,84 m 31 N0 M0 300 300 2250 Lqu x Bqu = 5,2 x 4,2 (m) 3250 Mô men chống uốn Fqu là: W Bqu L2 qu 4,2 5,2 18,93m Tải tiêu chuẩn thẳng đứng đáy móng khối quy ước: 32 1,7 L2 = 5100 hqu 8000 1,5 Q0 N d N otc ( tb Fqu hqu ) 250 (2.21,84.13,1) 822T ứng suất lên đáy móng khối quy ước: ptb Nd 822 37,64T / m ; Fqu 21,84 pmax ptb M W Mô men đáy đài: M M otc Qotc H d 35 5.1,5 42,5Tm; pmax ptb M 42,5 37,64 37,6 2,24 39,88T / m2 W 18,93 Cường độ đất đáy móng khối quy ước: Gần coi tải thẳng đứng, áp dụng công thức Terzaghi: Pgh 0,5.S .Bqu N S q q.N q S c c.N c 30o tra bảng: N 21,8 ; N q 18 ,4 ; N c 30,1 s ; sq;sc : hệ số hình dạng B S 0,2 L qu qu 0, 4,2 ,84 ; S q ; 5, S c 0,2 Bqu Lqu 0,2 4,2 1,16 5,2 q tb.hqu tb h1 h2 1,75.8 1,8.5,1 14 9,18 1,77T / m h1 h2 5,1 13,1 Pgh 0,5.S .Bqu N S q q.N q S c c.N c 0,5.0,84.1,8.4,2.21,8 1.13,1.1,77.18,4 69 , 22 426 ,64 495 ,93T / m R Pgh ptb Fs 495,93 247,93T / m 2 Pgh 495,86 Nd 822 247,93T / m 37,64T / m tra bảng: const 1,08 B qu 4, S 14 , 45 , 1,08 ,3 1500 , 044 m , cm Bài Tính toán kiểm tra chiều cao đài cọc xác định cốt thép cần thiết bố trí đài móng cọc sau, biết: Bê tông đài M# 200, đài cao 1m, lớp bảo vệ cốt thép đáy đài 10cm Tiết diện cột (40 60)cm2, trọng tâm cột trùng với trọng tâm đài Tải trọng tính toán cốt 0,0 là: N o 330T ; M o 40Tm Bài làm: Tải trọng tác dụng lên cọc không kể trọng lượng thân cọc lớp đất phủ từ đáy đài trở lên: M x N M y M x N Pi o n x i n y i ; Với Mx = => Pi o n y i n n yi2 xi2 xi2 i i i 330 40 1,5 27,5 31,5T 12 6.(1,5 0,5 ) 330 40.0,5 P2 27,5 1,3 28,8T ; 12 6.(1,5 0,5 ) 330 40 0,5 P3 27,5 1,3 26, 2T 12 6.(1,5 0,5 ) 330 40 1,5 P4 27 ,5 23,5T 12 6.(1,5 0,5 ) a, Tính toán đâm thủng cột: P1 Pct bc c2 hc c1 ho Rk Pct = lực đâm thủng tổng phản lực cọc nằm phạm vi tháp đâm thủng Rk = cường độ tính toán chịu kéo bê tông h 1,5 o c1 h ; 1,5 o c2 34 Làm cho dãy cọc 1000 1000 250 C2 = 675 200 1250 C1 =75 250 1000 1000 1000 250 x 250 1000 600 1250 1,5 M0 N0 *Trường hợp 1: c1 0,075 ; c2 0,675; c1 0,075 < 0,5ho C1 0,45 nên ta lấy 3,35 2 h 0,9 1,5 o 1,5 2,5 0,675 c2 Pct 31,5 28,8 26,2 23,5 330T bc c hc c1 ho Rk 3,35.(0,4 0,675) 2,5.(0,6 0,075)0,9.75 356T Pct 330T Pcct 356T *Trường hợp 2: c1 1,075 ; c2 0,675; c1 1,075> ho 0,9 Nên ta lấy 2,12 h 1,5 o c2 2 0,9 1,5 2,5 0,675 Pct 31,5 28,8 26,2 23,5 275T 35 b c c hc c1 ho Rk 2,12.(0,4 0,675) 2,5.(0,6 1,075)0,9.75 436T Pct 275T Pcct 436T N0 1000 M0 1,5 250 1000 1000 I 1250 200 II 250 1000 1000 1000 b, Tính cường độ tiết diện nghiêng theo lực cắt: Điều kiện cường độ viết: Q b.ho Rk Q= tổng phản lực cọc nằm tiết diện nghiêng = hệ số không thứ nguyên h 0,7 o c Khi c < 0,5 ho; tính theo c = 0,5ho h Khi c > ho ; o không nhỏ 0,6 c *Trường hợp 1: c1 ,075 ; c1 0, 075 < 0,5ho C1 0,45 tính theo c1 0,5ho 36 250 250 1250 C2 = 675 600 C1 =1075 0,9 0,7 1,56 0,5.0,9 Đk kiểm tra: Q b.ho Rk Q 31,5 28,8 142T b.ho R k 1,56.2,5.0,9.75 263T Q 142 T 263T *Trường hợp 2: c 1,075 ; c2 1,075 > ho 0,9 => ho 0,9 0,84 c 1,075 Đk kiểm tra: Q b.ho Rk Q 31,5 94,5T ; b.ho Rk 0,84.2,5.0,9.75 142T Q 94,5T 142T *Theo trường hợp 1(mục a): Pct 330T Pcct 356T ; chiều cao (h0 = 90cm) hợp lý Pcct Pct 356 330 100% 100% 7,3% 10% Pcct 356 M i i c, Tính toán cốt thép: Fctii 0,9hoi Rct Vì: M I = mô men uốn tiết diện I I M II = mô men uốn tiết diện II-II M I tính thép theo phương cạnh dài: M I 31,5 1, 28 ,8 0, 113 , 17 , 28 130 Tm MI 130 0,0057m 57cm 0.9ho Rct 0,9.0,9.28000 Chọn 16với Fct = 60,9 cm2 > FctI =57 cm2, khoảng cách a = 16cm M II tính thép theo phương cạnh ngắn: FctI M II ,8 (31,5 28 ,8 26 , 23 ,5) 88Tm M II 88 FctII 0,0039m 39cm 0.9ho Rct 0,9.0,9.28000 Chọn 20với Fct = 40 cm2 > FctI =39 cm2, khoảng cách a = 17cm 37 [...]... lún của móng cọc: Tính toán áp lực gây lún: Độ lún: pgl ptb tb hqu 37,64 1,77.13,1 14,45T / m2 1 o2 S p gl B qu Eo Trong đó : E o q c Tra bảng: 2 ; E o 2.750 1500T / m 2 L qu 5,2 1,23 => tra bảng: const 1,08 B qu 4, 2 S 14 , 45 4 , 2 1,08 1 0 ,3 2 1500 0 , 044 m 4 , 4 cm Bài 9 Tính toán kiểm tra chiều cao đài cọc và xác định cốt thép cần thiết bố trí trong đài của móng cọc sau,... Tải tiêu chuẩn thẳng đứng tại đáy móng khối quy ước: 32 1,7 L2 = 5100 hqu 8000 1,5 Q0 N d N otc ( tb Fqu hqu ) 250 (2.21,84.13,1) 822T ứng suất lên đáy móng khối quy ước: ptb Nd 822 37,64T / m 2 ; Fqu 21,84 pmax ptb M W Mô men tại đáy đài: M M otc Qotc H d 35 5.1,5 42,5Tm; pmax ptb M 42,5 37,64 37,6 2,24 39,88T / m2 W 18,93 Cường độ đất nền tại đáy móng khối quy ước: Gần đúng coi... cao 1m, lớp bảo vệ cốt thép đáy đài là 10cm Tiết diện cột (40 60)cm2, trọng tâm cột trùng với trọng tâm đài Tải trọng tính toán tại cốt 0,0 là: N o 330T ; M o 40Tm Bài làm: Tải trọng tác dụng lên cọc không kể trọng lượng bản thân cọc và lớp đất phủ từ đáy đài trở lên: M x N M y M x N Pi o n x i n y i ; Với Mx = 0 => Pi o n y i n n yi2 xi2 xi2 i 1 i 1 i 1 330 40 1,5 27,5 4 31,5T 12 6.(1,5... 2 0,5 2 ) a, Tính toán đâm thủng của cột: P1 Pct 1 bc c2 2 hc c1 ho Rk Pct = lực đâm thủng bằng tổng phản lực của cọc nằm ngoài phạm vi của tháp đâm thủng Rk = cường độ tính toán chịu kéo của bê tông h 1 1,5 1 o c1 2 h ; 2 1,5 1 o c2 2 34 Làm cho các dãy cọc 1000 1000 250 C2 = 675 200 1250 C1 =75 4 250 3 1000 2 1000 1 1000 250 x 250 1000 600 1250 1,5 M0 N0 *Trường hợp 1:... 275T Pcct 436T N0 1000 M0 1,5 250 1000 1000 I 1250 200 II 250 1000 1000 1000 b, Tính cường độ trên tiết diện nghiêng theo lực cắt: Điều kiện cường độ được viết: Q b.ho Rk Q= tổng phản lực của các cọc nằm ngoài tiết diện nghiêng = hệ số không thứ nguyên 2 h 0,7 1 o c Khi c < 0,5 ho; được tính theo c = 0,5ho h Khi c > ho ; o nhưng không nhỏ hơn 0,6 c *Trường hợp 1: c1 0 ,075 ; ở đây c1 ... cọc: Trọng lượng phần cọc nằm đất: q =FLbtn = 0,250,257,52,51,1 = 1,29(T) [P] = 25 > Pmax+ q = 22,35 +1,29 = 23,64 (T) Pmin =10,15 T > Thiết kế cọc đạt yêu cầu Bài 8: Cho móng cọc hình sau: Cọc. .. =35Tm; Qo =5T Bài làm - Xác định sức chịu tải cọc: Theo vật liệu: Pvl m.Rbt Fbt Ra Fa m = hệ số đ/k làm việc phụ thuộc loại cọc số cọc đài: đài thấp; số cọc =12 nên chọn m =1 Bê tông cọc M#300... đỉnh cọc cách mặt đất 0,5m; đáy đài cách mặt đất 1,0m Bài làm: Chu vi tiết diện cọc u = 0,25m = 1,0m Tiết diện ngang cọc Fc = 0,25 0,25 = 0,0625m2 Chiều dài làm việc cọc lc = 11,5m; Mũi cọc