đồ án nền móng ly tâm

Chương VI: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU MÓNG CỌC ÉP LY TÂM ỨNG SUẤT TRƯỚC 6.1:Thống kê địa chất 6.1.1Khảo sát địa chất Công tác khảo sát địa chất phục vụ cho cho việc xây dựng tiến hành trường với khối lượng gồm hố khoan, hố khoan ( HK1 ) sâu 90m, hố khoan (HK2 ) sâu 90 m, hố khoan (HK3 ) sâu 90m Tổng độ sâu khoan 270m với 135 mẫu đất nguyên dạng dùng để thăm dò địa tầng thí nghiệm xác định tính chất lý lớp đất Dựa vào kết thí nghiệm, định lấy giá trị địa chất HK3 để thiết kế móng Mực nước ngầm độ sâu -0.4m Bảng 6- 1: Thống kê kết quả thí nghiệm Các tiêu lý Lớp đất SL Mô tả Lớp đất san lấp Bùn sét màu xám xanh, xám đen, trạng thái chảy Sét hữu màu xám xanh, trạng thái từ chảy dẻo đến dẻo mềm Cát – cát pha lẫn vỏ sò, màu xám đen, trạng thái từ xốp đến chặt vừa Độ sâu đáy lớp (m) Bề dày lớp (m) 0.8 Hệ số rỗng ban đầu e Trị số SPT - - Dung trọng tự nhiên γw (kN/m3) Độ sệt B 0.8 - - - - 15.2 14.4 15.7 1.18 5.6 3o35’ 0.0018 1.79 0-0 35.3 20.1 17.4 0.71 9.2 6o56’ 0.0009 1.18 0-1 43.5 8.2 19.3 0.19 15 26o07’ 0.0002 0.69 3-10 Góc Lực kết nội dính C ma sát (kN/m2) φ Hệ số nén lún a 12 - Các tiêu lý Lớp đất Mô tả Độ sâu đáy lớp (m) Bề dày lớp (m) Sét – sét pha màu xám xanh, nâu đỏ, xám 54.6 11.1 vàng, trạng thái thái dẻo cứng đến nửa cứng Cát- cát pha hạt mịn màu xám 61.3 6.7 vàng, trạng thái chặt Sét pha màu xám trắng, xám vàng, nâu 78.8 17.5 đỏ, trạng thái từ nửa cứng đến cứng Cát pha hạt mịn đến trung, màu xám ≥90.0 ≥11.2 vàng, xám đen, trạng thái chặt 6.1.2: Mặt cắt hố khoan Hệ Hệ số số nén rỗng lún a 1- ban đầu e Dung trọng tự nhiên γw (kN/m3) Độ sệt B 18.8 0.4 25.6 17o45’ 0.0003 0.6 1131 20.1 0.15 16 25o43’ 0.0002 0.6 1547 19.9 0.23 30.9 18o17’ 0.0002 0.72 1742 19.9 0.18 14.2 26o46’ 0.0001 0.61 3848 Góc Lực kết nội dính C ma sát (kN/m2) φ Trị số SPT 6.2: Kết cấu móng cọc ly tâm ứng suất trước: Chiều sâu chôn đài: Công trình có tầng hầm, nằm cao độ -3.05m Ta thiết kế mặt dầm gân trùng với mặt sàn tầng hầm, cao trình -3.05 so với cao trình mặt đất ±0.000m, chọn chiều sâu chôn đài H = -2 m so với sàn tầng hầm Sơ lấy Bđ = 2m bề rộng theo phương thẳng góc với phương tải trọng ngang Htt Vậy chiều sâu chôn đài móng thỏa điều kiện cân tải trọng ngang Htt Chọn kích thước cọc Dựa vào điều kiện địa chất chọn độ sâu hạ cọc -50m, vậy chiều dài làm việc cọc 44.95 m, cọc chon vào đài 0.1m Vậy chọn tổng chiều dài cọc 45.05m, chọn đoạn đoạn cọc L1=L2=L3=L4=11.25m, nối cọc mối hàn trường Tính toán sức chịu tải cọc: 6.2.1: Sức chịu tải cọc theo vật liệu Chọn cọc tròn ly tâm ứng suất trước D500x320 Chọn cọc D500 Vật liệu bê tông cọc ly tâm DỰ ỨNG LỰC : a) Vật liệu Bê Tông Cường Độ cao : σ cu =60MPa : Cường độ chịu nén ( mẫu vuông ) σ cp =42MPa : Cường độ chịu nén sau căng thép σ bt =6MPa : Cường độ chịu uốn E c =39000MPa : Mođun đàn hồi E cp =29250MPa : Mođun sau căng ε s =0.00015 : Hệ số co ngót ψ=2 : Hệ số từ biến b) Vật liệu Thép Ứng Lực Trước : σ pu =1450MPa : Giới hạn kéo đứt thép chủ σ py =1300MPa : Giới hạn chảy thép chủ E p =200000MPa : Mođun đàn hồi thép r=0.035 : Hệ số chùn ứng suất D0=0.5m : Đường kính T=0.09m : Chiều dày cọc r0=0.25m: Bán kính ri =0.16m : Bán kính rp =0.21m : Bán kính bố trí dây thép A c =0.252 xπ-0.162 xπ=115866x10-6 m : Tiết diện ngang cọc φ =7.4mm-Nos=14 : Đường kính Số lượng thép chủ 7.42 xπ Ap = x14=602x10-6 m : Tổng diện tích thép chủ Tính toán Momen kháng nứt : a) Ứng suất trước ban đầu tiết diện thép : σ pi σ pi thỏa yêu cầu độ lún cho phép Tính toán kết cấu đài móng : - Tải trọng sử dụng tải trọng tính toán: Ntt, Mtt - Cột C5 có tiết diện 600x600 (mm) - Chọn chiều cao đài: hđ = 1.7 (m) - Cốt thép tính theo phương dựa nguyên tắc ngàm chân cột Xác định cọc chân cột ngàm cánh tay đòn để tính moment : - My1= ΣPixai = (P1+P4+P7)x1.2 =(869.8+853.74+837.69)x1.2= 3073.4(KN.m) My2= ΣPixai = (P3+P6+P9)x1.2 =(910+894+910)x1.2=3256.8(KN.m) So sánh : My1 với My2 ta lấy : My2=3256.8 (KN.m) - Mx1=ΣPi×ai=(P1+P2+P3)x1.2 =(869.8+889.9+910.0)x1.2=3203.64(KN.m) Mx2=ΣPi×ai= (P7+P8+P9)x1.2 =(837.69+857.83+910)x1.2= 3126.6(KN.m) So sánh : Mx1 với Mx2 ta lấy : Mx1=3203.64(KN.m) - Diên tích cốt thép đài xác định theo công thức: - Tính toán cọc cấu kiện chịu uốn: có tiết diện Bđ xLđxhđ Chọn a = 5(cm) nên suy ho= hđ – a = 170- 5-10= 155 (cm).(trừ đoạn cọc ngàm vào - đài) Áp dụng công thức tính toán : moment theo phương gần nên ta tính thép cho phương có moment lớn bố trí cho phương lại (thép đặt thớ dưới)  Tính α m = My Rb × b × ho2 = 3256.8 ×104 = 0.0234 145 × 400 × 1552  Tính ξ = − − × α m = 0.0236  Tính thép : Asy = ξ × Rb × b × ho 0.0236 × 145 × 400 × 155 = = 58.12(cm ) Rs 3650 Bố trí Ø20a200 (As=62.8cm2) suốt bề rộng đài.(bố trí theo cạnh) 6.3.3 Thiết kế móng M4: Móng M4 móng thiết kế cho hệ vách công trình cột C13, C14( khoảng cách cột vách gần nha, nên ta thiết kế chung đài cọc cho hệ móng này) Nội lực hệ xuất từ mô hình etabs sau giải xong, cách gom tòan vách cột C13, C14 vào thành nhóm Xác định sơ số lượng cọc bố trí cọc cho móng M4: Nội lực xuất từ etabs, chọn tổ hợp có P lớn để thiết kế, giá trị M H tương ứng: Ntt= 67340 (KN) Mx= 15506(KN.m) My= 16060(KN.m) Hx=853.4 k(N) Hy=1103.7 (kN) - Số lượng cọc sơ xác định theo công thức: N tt 67340 n = 1.4 × = 1.4 × = 67.34 Pc 1400 Như nói trên, đài móng hệ vách cột, nên việc xác định trọng tâm lực khối móng phức tạp, đó, ta sử dụng phần mềm safe, tính toán trước để xác đinh số cọc, tính tóan phản lực đầu cọc thực tế, bố trí vị trí đài móng cho Pmax Pmin thỏa điều kiện sức chịu tải cọc Sơ chọn chiều cao đài hd=2.5m để thỏa đk đài tuyệt đối cứng, nhiên kiểm tra lại điều kiện xuyên thủng có số cọc kích thước đài Sử dụng phần mềm safe 12 để xác định moment đài móng để tính thép Các bước tiến hành: + Khai báo vật liệu, Bê tông B25 + Khai báo tiết diện Đài móng: + Vẽ đài móng định vị cọc: sau tiến hành mô hình chạy thử, sau kiểm tra phản lực đầu cọc, định chọn số cọc n=100cọc, khoảng cách cọc 1.2m kích thước đài 11.8mx11.8m vị trí cọc đặt sau: + Xác định vị trí cọc Safe: + Gán liên kết lò xo độ cứng K, với K = Khai báo độ cứng lò xo sau: Q TK QTK=1400kN S=10mm s + Gán liên kết lò xo cho đầu cọc: - sau chạy mô hình, phản lực đầu cọc cọc sau: Căn vào bảng giá trị phản lực đầu cọc xuất từ safe Ta có Pmax= 1417kN sấp sỉ Qtk=1400kN Pmin= 793.86kN>0 Thỏa điều kiện Kiểm tra khả chịu cắt hàng cọc biên gây : Pxt = 10 Pmax = 10 × 1417 = 14170( kN ) Pcx =β bhoRk ho h 2.4 = =2.34 ⇒ o = ( tỉ số lớn 2, chọn giá trị để tính toán) C 1.022 C h  β = 0.7 1+  o ÷ = 0.7× 1+ 22 = 1.56 C Pcx = 1.56 x13 x 2.4 x1.05 x103 = 51105kN > Pxt = 7938kN => kích thước chọn thỏa đk chống cắt Kiểm tra ổn định mũi cọc: (Tải trọng dùng Ntc, Mtc) Wqu = LđxBđxhđxγtb = 11.8x11.8x2.5x(25-15)=3481(kN) Tải trọng đáy đài truyền lên nhóm cọc: Ntt = N+Wđài=67340+3481=70821(kN) Mxtt= 15506+853.4x2.5=17639(KN.m) Mytt=16060+1103.7x2.5 =18819.25(KN.m) N tt daydai 70821 =61583.4kN 1.15 1.15 M tt 17639.5 M x tc = x = =15338.7kN.m 1.15 1.15 M y tt 18819.25 tc My = = =16343.6kN.m 1.15 1.15 N tc = = a Xác định góc ma sát trung bình lớp đất: Zm hd Ld L' ϕ tb/4 ϕ tb/4 Lm - Kích thước đài qui đổi : L’ = Lđ – D = 11.8-0.5 = 11.3 (m) B’ = Bđ – D = 11.8– = 11.3 (m) - Góc ma sát trung bình : ϕtb = ϕ1 × L1 + ϕ2 × L + ϕ3 × L3 + ϕ4 × L = L1 + L + L3 + L 3.58 × 9.65 + 6.96 × 20.1 + 26.12 × 8.2 + 17.45 × 6.5 = 11017 ' 9.65 + 20.1 + 8.2 + 6.5 ϕtb ) × (L1 + L + L + L ) 11017 ' = 11.3 + t g( ) × (9.65 + 20.1 + 8.2 + 6.5) = 15.7(m) ϕ => Bm = B'+ t g( tb ) × (L1 + L + L3 + L ) 11017 ' = 11.3 + t g( ) × (9.65 + 20.1 + 8.2 + 6.5) = 15.7(m) => L m = L '+ t g( Chọn Lm=15.7(m), Bm=15.7(m) b Khối Móng quy ước mũi cọc: - Wqum=LmxBmxZmxγ’tb=15.7x15.7x44.5x7.56 =62924.2 (KN) Với γtb=7.56 (KN/m3) (được tính cách lấy trung bình lớp đất.) • Tải trọng tác dụng xuống mũi cọc là: Ntc+Wqum= 61583+62924.2 = 124507 (KN) c Độ lệch tâm mũi cọc: ex = M tcy N + Wqum tc = 16343.6 = 0.131m) = 131(mm) 124507 M tcx 15338.7 e y = tc = = 0.123(m) = 123(mm) N + Wqum 124507 d Áp lực trung bình mũi cọc: Ptb = N tc + Wqum L m × Bm = 124507 = 462.4(KN / m ) 15.7 × 15.7 Pmax = Ptb × (1 + × ex × e y × 0.131 × 0.123 + ) = 462.4 × (1 + + ) = 507.28(KN / m ) Lm Bm 15.7 15.7 Pmin = Ptb × (1 − × ex × e y × 0.131 × 0.123 − ) = 462.4 × (1 − − ) = 417.5(KN / m ) Lm Bm 15.7 15.7 e Khả chịu tải đất mũi cọc: R tc = m1 × m (A × Bm × γ 'II + B × Zm × γ 'I + D × c) k tc - Mũi cọc đặt lớp đất thứ 4: với ϕ = 17.450 tra bảng được: A = 0.41  B = 2.61 D = 5.23  - Lớp : sét-sét pha, trạng thái dẻo cứng đến nửa cứng : k tc =  m1 × m = 1.1 - Với γ’II:là dung trọng đất mũi cọc có tính đến đẩy γ’I:là dung trọng đất từ mũi cọc trở lên có tính đến đẩy  γ'II = 8.8(KN / m3 )   5.7x9.65 + 7.4x20.1 + 9.3x8.2 + 8.8x6.5 = 7.58(KN / m )  γ'I = 9.65 + 20.1 + 8, + 6.5  R tc = 1.1 (0.41 ×16.9 × 8.8 + 2.61 × 44.5 × 7.58 + 5.23 × 25.6) = 1182.7(KN / m ) - Điều kiện cần phải thõa: Ptb =462.4kN/m Đảm bảo khả chịu tải đất Tính lún cho móng: - Ứng suất trọng lượng thân đất mũi: σobt = γ’xZm = 7.58x45=341.1(KN/m2) σibt = σibt−1 + γ '× h i - Ứng suất gây lún mũi cọc lấy theo ứng suất trung bình: σogl = Ptb-σobt = 462.4 – 341.1=121.3(KN/m2) σigl = koxσogl ko: hệ số thay đổi theo z z , tra bảng để có ko Bm Bm - Vị trí ngừng tính lún thõa mãn điều kiện : σngl ≤ 0.2xσnbt - Ứng suất gây lún trung bình: σigl−1 + σigl σ = gl tbi - Độ lún xác định theo công thức: σ gltbi × h i S = β0 × ∑ ( ) E0 Với βo = 0.8 - Theo TCVN 45-1978 độ lún phải thỏa yêu cầu S ≤ Sgh=8 (cm) - Theo số liệu địa chất, modun biến dạng đất lớp đất thứ độ sâu 50m E0 = 11090(KN/m2): Bảng tính lún cho móng: σσibtiglgltbi σ Điểm hi zi Lớp tính (m) (m) 1 1 1 Vậy ∑S i Độ lún Z/b 0.0637 ko 0.9985 (KN/m2) 121.3 121.12 (KN/m2) 341.1 349.9 (KN/m2) 60.65 121.21 Si (m) 0.0044 0.0087 0.1274 0.1911 0.2548 0.3185 0.3822 0.4459 0.5096 0.9886 0.9649 0.9265 0.8758 0.817 0.7444 0.6705 119.91 117.04 112.39 106.24 99.107 90.299 81.326 358.7 367.5 376.3 385.1 393.9 402.7 411.5 120.51 118.48 114.71 109.31 102.67 94.703 85.813 0.0087 0.0085 0.0083 0.0079 0.0074 0.0068 0.0062 0.0669 = 6.69(cm) < 8(cm) => thỏa yêu cầu độ lún cho phép Tính toán kết cấu đài móng : Sau mô hình hoàn tất, ta tiến hành bước sau: + Chia dải moment cho đài móng để xuất nội lực đài: +Chạy mô hình, moment tìm đài sau: (2 dải biên rộng 0.9m.10 dải 1m) Lần lượt theo phương: phương y (layer A), phương x(layer B) Từ biểu đồ moment, ta lấy giá trị moment dải có giá trị lớn để tính thép cho đài theo phương tương ứng - Diên tích cốt thép đài xác định theo công thức sau: - Tính toán cọc cấu kiện chịu uốn: có tiết diện Bđ xLđxhđ.(do mô hình ta chọn - bề rộng dải moment 1m, nên Bđ=1m) Chọn a = 8(cm) nên suy ho= hđ – a = 250- 8-10= 232 (cm).(trừ đoạn cọc ngàm vào - đài) Áp dụng công thức tính toán : tính điển hình cho moment âm theo phương y Mmax=- 2425kN.m - Vật Liệu sử dụng bê tong B25, thép AIII My 2425 ×10 = = 0.031  Tính α m = Rb × b × ho2 145 × 100 × 2322  Tính ξ = − − × α m = 0.0315  Tính thép : As = ξ × Rb × b × ho 0.0315 × 145 × 100 × 232 = = 29.03(cm ) Rs 3650 Bố trí Ø28a200 (As= 30.77 cm2) suốt bề rộng đài Bảng tính toán thép cho đài theo hai phương.(bao gồm thớ thớ phương đài) Vị trí M kNm αm ξm Ast mm²/m thớ p.y thớ p.y 2450.00 2810 0.031 0.036 0.032 0.037 thớ p.x 903.00 0.012 thớ p.x 2417.00 0.031 As chọn 2940.14 3380.37 d 28 28 a 200 180 As 3077.20 3419.11 0.012 1072.61 18 200 1271.70 0.031 2899.90 28 200 3077.20 ... cọc mối hàn trường Tính toán sức chịu tải cọc: 6.2.1: Sức chịu tải cọc theo vật liệu Chọn cọc tròn ly tâm ứng suất trước D500x320 Chọn cọc D500 Vật liệu bê tông cọc ly tâm DỰ ỨNG LỰC : a) Vật... lấy ( xét đến hiệu ứng nhóm) là: Kat = 1,4 cho móng 21 cọc Kat = 1,55 cho móng từ 11 đến 21 cọc Kat = 1,65 cho móng từ đến 10 cọc Kat = 1,75 cho móng có cọc Qtc – xác định gồm thành phần khả chịu... Hệ số chùn ứng suất D0=0.5m : Đường kính T=0.09m : Chiều dày cọc r0=0.25m: Bán kính ri =0.16m : Bán kính rp =0.21m : Bán kính bố trí dây thép A c =0.252 xπ-0.162 xπ=115866x10-6 m : Tiết diện ngang