Có khả năng chịu tải lớn, sức chịu tải của cọc ép với đường kính lớn và chiều sâulớn có thể chịu tải hàng trăm tấn.Không gây ảnh hưởng chấn động đối với các công trình xung quanh, thích
Trang 1CHƯƠNG 5
TÍNH TỐN MĨNG TRỤC 3 5.1 PHÂN TÍCH SỐ LIỆU ĐỊA CHẤT & CHỌN PHƯƠNG ÁN MĨNG
Hình 5 1 Mặt cắt địa chất cơng trình
5.1.1 Các chỉ tiêu
cơ lý của các lớp đất
Căn cứ vào bảngbáo cáo kết quả khảo sátđịa chất cơng trình củakhu đất nơi xây dựngcơng trình ta cĩ được cấutạo địa chất cơng trìnhgồm các lớp sau đây:
Bảng 5 1 Chỉ tiêu cơ lý của các lớp đất
5.1.2 Nhận xét đất nền & chọn phương án mĩng
a Nhận xét đất nền
Khu vực dự kiến xây dựng cơng trình cĩ bề mặt địa hình được san lấp, khá bằng phẳng
và khơng bị chia cắt Cấu trúc địa tầng đơn giản, đồng nhất Dưới lớp san lấp là lớp đất yếu cĩ
bề dày lớn, trung bình khoảng 20m Bên dưới lớp đất yếu là các lớp đất cĩ cường độ tươngđối lớn hơn Mực nước ổn định trong khu vực khảo sát nằm rất nơng, vào khoảng -0.3m cĩtính ăn mịn yếu đối với bê tơng và kim loại
b Các phương án mĩng
► Mĩng cọc ép
Ưu điểm SVTH: TRẦN THANH LIÊM MSSV:1231160044 TRANG: 1
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40
Á SÉ T MÀ U XÁ M XANH NHẠT, NỬ A CỨ NG
Độ ẩm W (%)
Dung trọng
tự nhiên
γw
(kN/m3)
Dung trọng đẩy nổi γđn
(kN/m3)
Lực dính c (kN/m2)
Độ sệt B
Gĩc ma sát trong φ
0
Mơ đun biến dạng
E0
(kN/m2)
Kết quả xuyên tĩnh
nửa cứng
Trang 2Có khả năng chịu tải lớn, sức chịu tải của cọc ép với đường kính lớn và chiều sâulớn có thể chịu tải hàng trăm tấn.
Không gây ảnh hưởng chấn động đối với các công trình xung quanh, thích hợpvới việc xây chen ở các đô thị lớn, khắc phục các nhược điểm của cọc đóng khithi công trong điều kiện này
Giá thành rẻ so với phương án móng cọc khác
Công nghệ thi công cọc không đòi hỏi kỹ thuật cao
Số lượng cọc cho mỗi móng ít
Khi thi công không gây chấn động đáng kể nên không ảnh hưởng về phương diệnchấn động đối với công trình lân cận
Không gây tiếng ồn đáng kể như khi đóng cọc
Thích hợp với tất cả các loại nền đất, đá
Thích hợp cho móng có tải trọng lớn như: nhà cao tầng có tầng hầm, các côngtrình cầu, v.v
Nhược điểm
Giá thành còn cao so với các loại cọc khác
Khi thi công, việc giữ thành hố khoan có thể rất khó khăn
Khi khoan để tạo cọc nhồi đường kính lớn gần móng các ngôi nhà đang sử dụngnếu không dùng ống chống vách đầy đủ hay không dùng cọc ván để kè neo cẩnthận thì móng công trình lân cận có thể bị hư hỏng
Chất lượng bêtông cọc thường thấp vì không được đầm Trong thực tế gặp không
ít trường hợp cọc nhồi bị khuyết tật trầm trọng
Khi cọc đã thi công xong nếu phát hiện ra khuyết tật trầm trọng thì việc xử lý gặprất nhiều khó khăn và rất tốn kém
Khi cọc nhồi đường kính lớn có chiều dài lớn thì trọng lượng bản thân của cọctính đến chân cọc sẽ lớn làm tăng tải trọng truyền xuống nền
Trang 3Theo đúng nguyên tắc tính toán và thiết kế móng cọc, phải chọn tất cả các cặp tổ hợp nộilực để tính toán và kiểm tra Tuy nhiên để đơn giản trong tính toán, theo kinh nghiệm, tathường dùng các cặp nội lực sau để thiết kế móng cọc:
o Cặp tổ hợp 1: Lực dọc lớn nhất, moment, lực ngang tương ứng
o Cặp tổ hợp 2: Moment lớn nhất, lực dọc và lực ngang tương ứng
o Cặp tổ hợp 3: Lực ngang lớn nhất, moment và lực dọc tương ứng
Trong tính toán móng cọc ta thường chọn cặp tổ hợp 1 (lực dọc lớn nhất) để tính toán và thiết kế móng cọc, sau đó lấy các cặp nội lực còn lại kiểm tra
Khi kiểm tra cọc chuyển vị ngang hoặc kiểm tra xoay của móng dùng cặp nội lực 2 và 3 đểtính toán và dùng tổ hợp 1 để kiểm tra
b Tổ hợp nội lực
Bảng 5 3 Bảng tổng hợp nội lực tính toán tại chân cột khung trục 3
Bảng 5 4 Bảng tổng hợp nội lực tiêu chuẩn tại chân cột khung trục 3
Ghi chú:
SVTH: TRẦN THANH LIÊM MSSV:1231160044 TRANG: 3
Trường hợp
Tổ hợp tải
N0tt(kN)
M0xtt(kN.m)
M0ytt(kN.m)
Q0xtt(kN)
Q0ytt(kN)Nmax
Tổ hợp N0tc
(kN)
M0xtc(kN.m)
M0ytc(kN.m)
Q0xtc(kN)
Q0ytc(kN)Nmax COMB6 3415.58 37.76 6.733 3.38 19.44
Mx max
Trang 4- N0tt là lực dọc tính toán
- M0xtt là moment tính toán quay quanh trục X (làm uốn theo phương trục Y)
- M0ytt là moment tính toán quay quanh trục Y (làm uốn theo phương trục X)
- Q0xtt là lực cắt tính toán theo phương X
- Q0ytt là lực cắt tính toán theo phương Y
số sệt (ngoại trừ đá)
Ta chọn cọc gồm 03 đoạn, mỗi đoạn 11,7m
- Cốt thép dọc chịu lực dùng thép C-II, A-II 8Ø20 (As =25,13 cm2, hàm lượng thép thỏa điềukiện > 1%), cốt đai thép Ø8
- Chọn chiều dài đoạn đậpđầu cọc là , đoạn ngàm đầucọc vào đài nằm trong khoảng (lấy theo mục 8.8 TCVN 10304-2014), thiên về an toàn tachọn
- Mũi cọc nằm trong lớp đất á sét, màu xanh nhạt, nửa cứng, có chỉ số sệt (lớp 3)tại cao độ -36.6m (so với mặt đất tự nhiên), cắm vào lớp đất tốt 1 đoạn bằng1.7m
- Khi cọc dài, có thể nối cọc từ các đoạn cọc chế tạo sẵn Để nối cọc có thể dùng thép tấm đểhàn nối cọc hay dùng thép góc L Việc nối cọc được thực hiện khi ép xong đoạn cọc trước đó
- Trong phạm vi 1m tính từ đầu cọc và
0.5m tính từ mũi cọc, bước cốt đai
a=50mm để tăng cường độ cứng tại đầu mũi cọc Lưới thép đầu cọc được bố trí Ø6a50 đểchống ứng suất cục bộ tại đầu cọc khi đóng cọc, tránh vỡ đầu cọc khi đóng hay ép Thường bốtrí 3-5 lưới cách nhau 50mm Thanh thép gia cường ở mũi cọc để chịu động lực kháng xuyênkhi qua các lớp đất cứng, thường dùng
- Thiết kế mặt đài tại cốt -1m
- Móng cọc được thiết kế là móng cọc đài thấp vì vậy độ chôn sâu của đài phải thỏa điều kiệnlực ngang tác động ở đáy công trình phải cân bằng với áp lực đất tác động lên đài cọc
1.0
L
I
cm mm
5cm 1010cm cm
2.0
Trang 5Hình 5 2 Các lực tác dụng lên đài cọc.
- Chọnchiều cao đàimóng là hđ
=1,2 m
- Chiều sâuđặt đáy đàitính từ cốt đất
tự nhiên là-2,2m
- Chiều sâuđặt đáy đàinhỏ nhất được thiết kế với yêu cầu cân bằng áp lực ngang theo giả thiết tải ngang hoàn toàn
do lớp đất từ đáy đài trở lên tiếp nhận
Dùng để kiểm trađiều kiện cânbằng áp lực ngang đáy đài theo công thức thực nghiệm:(Sơ bộ chọn bề rộng đài là 4,4m)
Hm chiều sâu chôn móng từ cốt thiên nhiên Hm = Df =2,2m
Trong đó: : góc ma sát trong của đất từ đáy đài trở lên
: dung trọng của đất kể từ đáy đài trở lên mặt đất
Bđ : cạnh của đáy đài theo phương thẳng góc với tải ngang Q
Vậy Hmthỏa điều kiện cân bằng áp lực ngang nên ta có thể tính toán móng với giả thiết tải ngang hoàntoàn do lớp đất trên từ đáy đài tiếp nhận
SVTH: TRẦN THANH LIÊM MSSV:1231160044 TRANG: 5
20,7 tan(45 )
2
tt o
m
�
Trang 6
Hình 5 3 Trụ địa chất tính toán và các kích thước sơ bộ cọc ép đài đơn
5.2.4 Xác định sức chịu tải của cọc theo vật liệu
Sức chịu tải tính toán theo vật liệu của cọc được tính theo công thức sau:
Trong đó:
: Hệ số xét đến ảnh hưởng của uốn dọc phụ thuộc vào độ mảnh của cọc
Theo điều 7.1.8 TCVN 10304-2014, đối với mọi loại cọc, khi tính toán theo cường độ
vật liệu, cho phép cọc như một thanh ngàm cứng trong đất tại tiết diện nằm cách đáy đài một
đoạn l 0 được xác định như sau:
+ Khi thi công ép cọc:
+ Khi cọc chịu tải trọng công trình:
Trong đó: l 2 là bề dày lớp đất yếu mà cọc cắm xuyên qua
m l
v
l01 1111111
m l
v
l02 2 2 0.732.722.89
Trang 7SVTH: TRẦN THANH LIÊM MSSV:1231160044 TRANG: 7
Trang 8Hình 5 4 hệ số v phụ thuộc liên kết
Trang 9 Thiên về antoàn chọn
- Rs: Cường độ tính toán
của thép AII,
- As: Diện tích tiếtdiện ngang cốt dọc
- Rb: Cường độ chịu nén của bêtông B30,
- Ab: Diện tích tiết diện ngang của bê tông trong cọc (đã trừ diện tích cốt thép)
5.2.5 Xác định sức chịu tải của cọc ép theo chỉ tiêu đất nền
- Cọc nằm trong móng hoặc cọc đơn chịu tải dọc trục đều phải tính toán theo sức chịu tải của
đất nền với điều kiện:
Đối với cọc chịu nén:
;
Đối với cọc chịu kéo:
; Trong đó:
- Nc,d và Nt,d tương ứng là trị tính toán tải trọng nén và tải trọng kéo tác dụng lên cọc (lực dọc
phát sinh do tải trọng tính toán tác dụng vào móng tính với tổ hợp tải trọng bất lợi nhất),
- Rc,d và Rt,d tương ứng là trị tính toán sức chịu tải trọng nén và sức chịu tải trọng kéo của cọc;
- Rc,k và Rt,k tương ứng là trị tiêu chuẩn sức chịu tải trọng nén và sức chịu tải trọng kéo của
cọc, được xác định từ các trị riêng sức chịu tải trọng nén cực hạn Rc,u và sức chịu tải trọng kéo
cực hạn Rt,u
- γ0 là hệ số điều kiện làm việc, kể đến yếu tố tăng mức độ đồng nhất của nền đất khi sử dụng
móng cọc, lấy bằng 1 đối với cọc đơn và bằng 1.15 trong móng nhiều cọc
- γn là hệ số tin cậy về tầm quan trọng của công trình, lấy bằng 1.2, 1.15 và 1.1 tương ứng với
tầm quan trọng của công trình cấp I, II, III (xem phụ lục F TCVN 10304 – 2014)
- γk là hệ số tin cậy theo đất (lấy theo mục 7.1.11/b TCVN 10304 -2014)
a Xác định sức chịu tải của cọc theo mục 7.2.2, TCVN 10304 -2014
Theo mục 7.2.2, TCVN
10304 -2014 ta có công
thức tính sức chịu tải trọng nén Rc,u của cọc treo theo đất nền:
Trong đó:
γc – hệ số điều kiện làm việc của cọc trong đất lấy γc = 1
γcq – hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc, γcq = 1
SVTH: TRẦN THANH LIÊM MSSV:1231160044 TRANG: 9
l d
842.0225.570016.0225.570000288
0028.10016
.00000288
25.134
.04
A A
c k
c d k
R R
0
t,d t,d n
� t, t,
k d k
R R
Trang 10γcf – hệ số điều kiện làm việc của đất ở mặt bên của cọc,γcf = 1
Ab: Diện tích tiết diện ngang của bê tông trong cọc (đã trừ diện tích cốt thép)
u – chu vi tiết diệnngang cọc,
qb – cường độ chịu tải của đất ở dưới mũi cọc, lấy theo Bảng 2/(TCVN 10304 -2014) với đất
á sét, độ sệt 0.2 và H=36.6m (>35m) tra bảng ta được giá trị qb = 8000kN/m2
– chiều dày của lớp đất thứ i (được chia) tiếp xúc với mặt bên cọc;
– ma sát bên của lớp đất thứ i được chia (m) ở mặt bên của cọc, lấy theo Bảng 3/(TCVN 10304 -2014)
4 0.15810
25.134
.04
A A
Trang 11Hình 5 5 Sơ đồ xác định l i và z i
SVTH: TRẦN THANH LIÊM MSSV:1231160044 TRANG: 11
Trang 12Bảng 5 5 Sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền
b Xác định sức chịu tải của cọc ép theo phụ lục G, TCVN 10304 -2014
Sức chịu tải cho phép của cọc tính theo công thức:
Trong đó: Qs là sức chịu tải cực hạn do ma sát bên
QP là sức chịu tải cực hạn do sức chống dưới mũi cọc
► Tính toán sức chịu tải cực hạn do ma sát bên
Trong đó: u là chu vi ngoài của tiết diện ngang, u = 1.6 m
li là chiều dày của lớp đất thứ i tiếp xúc với mặt bên cọc
fsi là ma sát đơn vị diện tích mặt bên cọc, tính theo công thức:
Trang 13– lực dính giữa thân cọc và đất;
– góc ma sát giữa cọc và đất nền Cọc BTCT lấy Ca = C, φa = φ với C, φ là lực dính và góc
ma sát trong của đất nền (theo TTGH 1);
là ứng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng do trọng lượng bản thân cột đất
Khi không có mực nước ngầm:
Khi có mực nước ngầm:
KS là hệ số áp lực ngang trong đất,
Sức chịu tải cực hạn do ma sát bên
được xác định như sau:
Bảng 5 6 Sức chịu tải cực hạn do ma sát bên
►Tính toán sức chịu tải cực hạn do sức chống dưới mũi cọc
Trong đó:
Ap là diện tích tiết diện mũi cọc,
c là lực dính đất nền dưới mũi cọc, c = 18 kN/m2;
là ứng suất theo phương thẳng đứng tại độ sâu mũi cọc;
là góc ma sát trong tại lớp đất dưới mũi cọc (lớp 3);
Ta có chiều dài đoạn cọc ngàm vào lớp đất tốt là: Lngàm = 1.7m
/86
.2417.13.106.117.99.193.52.13
l l
l
l SL
SL vp
Trang 14Trong đó:
là cường độ sức kháng của đất dưới mũi cọc
là hệ số, lấy đối với cọc đóng
và đối với cọc khoan nhồi
là chỉ số SPT trung bình trong khoảng 4d dưới và 1d trên mũi cọc (d là cạnh cọc)
là diện tích tiết diện ngang của bê tông trong cọc (đã trừ diện tích cốt thép)
là chu vi tiết diện
ngang cọc,
là hệ số, lấy đối với cọc đóng và đối với cọc khoan nhồi
là chỉ số SPT trung bình của lớp đất thứ “i” trên thân cọc
Hình 5 6 Biểu đồ thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT Bảng 5 7 Sức chịu tải của cọc theo kết quả thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn SPT
Tổng hợp lại, ta lấy giá trị Rc,k bằng giá trị Rc,u nhỏ nhất trong cả 3 trường hợp a, b,c:
25.134
.04
A A
a u
Trang 15Vậy sức chịu tải thiết kế theo
cường độ đất nền là:
Vậy ta chọn Ptk=1148 (kN)
Trong đó: là hệ số tin cậy theo đất (lấy theo mục 7.1.11/b TCVN 10304-2014)
Đối với móng cọc ép BTCT “thông thường”:
(P ép min là lực
ép tối thiểu để cọc đạt được sức chịu tải theo điều kiện đất nền)
(P ép max là lực ép
tối đa để cọc không bị phá hoại theo điều kiện vật liệu làm cọc)
Bảng 5 8 Mối quan hệ giữa , , , của cọc
Pvl tính toán trên là hợp lý nên không cần tăng Pvl
Và cần phải khống chế lực ép tối đa P ép max không được vượt quá P vl
5.2.6 Xác định số lượng cọc
Để các cọc ít bị ảnh hưởng lẫn nhau (ảnh hưởng bởi hệ số nhóm) thì các cọc được bố trí trong
mặt bằng sao cho khoảng cách giữa các tim cọc thỏa điều kiện 3d ≤ a ≤6d (Trong đó d là cạnh
của cọc)
Áp lực tính toán giả định tác dụng lên đáy đài do phản lực đầu cọc gây ra:
Diện tích sơ bộ của đáy đài:
Bảng 5 9 Bảng tổng hợp nội lực tính toán dùng để tính toán điển hình
SVTH: TRẦN THANH LIÊM MSSV:1231160044 TRANG: 15
, ,
1894
11481.65
c k
c d k
tt tb f
N F
Trang 16Bảng 5 10 Bảng tổng hợp nội lực tiêu chuẩn dùng để tính toán điển
hình1
6161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616161616ng lực
ông kèm kí tự “0” sau mỗi kí hiệu
Trang 177171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717171717ng lực tác dụnkèm kí tự “0” sau mỗi kí hiệu
SVTH: TRẦN THANH LIÊM MSSV:1231160044 TRANG: 17
Trang 18818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818181818tác dụng tại đáy đài khôn kí hiệu
Trang 199191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919191919ng lực tác dụng tại đáy đài không kèm kí tự “0” sau mỗi kí hiệu
SVTH: TRẦN THANH LIÊM MSSV:1231160044 TRANG: 19
Trang 20020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020202020ng lực tác dụng tại đáy đài không kèm kí tự “0” sau mỗi kí hiệu
Trang 21121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121ng lực tác dụng1ự “0” sau mỗi kí hiệu
SVTH: TRẦN THANH LIÊM MSSV:1231160044 TRANG: 21
Trang 22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222
22222222 lực không kèm kí tự “0” sau mỗi kí hiệu
Trang 23323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323232323ng lực tác dụng tại đáy đài không kèm kí tự “0” sau mỗi kí hiệu
SVTH: TRẦN THANH LIÊM MSSV:1231160044 TRANG: 23
Trang 24424242424242424242424242424242424242424242424242424242424242424242424242424242424242424242424242424242424242424242424242424242424242424242424242424242424242424242424242424242424242424242424242424242424242424242424242424242424
2424242424242424242424242424242424242424242424242424242424242424 kèm kí tự “0”sau mỗi kí hiệu