đồ án tốt nghiệp TÍNH TOÁN THIẾT KẾMÓNG CỌC KHOAN NHỒI (KHUNG TRỤC 6)

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LƯƠNG TOÀN HIỆP CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN THIẾT KẾ MĨNG CỌC KHOAN NHỒI (KHUNG TRỤC 6)  5.1 SỐ LIỆU TÍNH TỐN 5.1.1 MẶT CẮT ĐỊA CHẤT Hình 5.1 Mặt cắt địa chất hố khoan 5.1.2 CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA ĐẤT Căn vào kết khoan thăm dò, thí nghiệm trường, quan sát nhận xét trường, thông tin địa chất kỹ thuật, địa chất thủy văn với kết thí nghiệm mẫu phòng thí nghiệm Thì hố khoan địa chất phân chia thành lớp đất riêng biệt Công tác khoan: Tổng số 11 hố khoan HK1,HK2, HK3, HK4, HK5, HK6, HK7,HK8,HK9,HK10,HK11 SVTH: NGUYỄN HỬU KHA – MSSV:1511070089 TRANG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LƯƠNG TOÀN HIỆP Với hố khoan thăm dò độ sâu 60 m, dựa vào có dố SPT nên tao chọn HK2 hình trụ địa chất hố khoan có cấu tạo địa chất khu vực xây dựng sau: - Lớp (2a): Sét có tính dẻo cao, đơi chỗ lẫn mùn thực vật, màu xám xanh, xám đen, trạng thái chảy Lớp có chiều dày trung bình19.2m sức chịu tải kém, tính nén lún cao, khơng thích hợp cho việc xây dựng cơng trình - Lớp (2b): Sét có tính dẻo cao lẫn cát, màu xám xanh, xám đen, trạng thái chảy – dẻo chảy Lớp có chiều dày trung bình 7m sức chịu tải kém, tính nén lún cao, khơng thích hợp cho việc xây dựng cơng trình - Lớp (2c): Sét hữu cơ, màu xám xanh, xám đen, trạng thái chảy Lớp có chiều dày trung bình 3.2m sức chịu tải kém, tính nén lún khơng cao, khơng thích hợp cho việc xây dựng cơng trình - Lớp (3a): Sét có tính dẻo cao lẫn cát màu xám xanh, trạng thái dẻo mềm Lớp có chiều dày trung bình 2.3m sức chịu tải kém, tính nén lún khơng cao, khơng thích hợp cho việc xây dựng cơng trình - Lớp (3b): Sét có tính dẻo cao lẫn cát màu xám xanh, xám vàng, trạng thái dẻo cứng Lớp có chiều dày trung bình 4.5m cho việc xây dựng cơng trình - Lớp (TKC): Cát pha sét màu xám xanh, xám vàng, kết cấu chặt vừa Lớp có chiều dày trung bình 8.6m - Lớp (3c): Sét có tính dẻo cao lẫn cát màu xám xanh, xám vàng, xám trắng, nâu đỏ, trạng thái nửa cứng Lớp có chiều dày trung binh 3.8m - Lớp (4a): Cát pha bụi sét màu xám xanh, xám trắng, nâu đỏ, xám vàng, kết cấu chặt vừa Lớp có chiều dày 17.5m, khả chịu tải tốt, thích hợp cho xây dựng - Lớp (TKS): Sét có tính dẻo cao lẫn cát pha màu nâu đỏ, nâu vàng, trạng thái dẻo cứng – nửa cứng Lớp có chiều dày trung bình 2.5m - Lớp (4b): Cát pha bụi sét màu xám xanh, xám trắng, nâu đỏ, xám vàng, kết cấu chặt -Lớp có chiều dày chưa xác định theo trạng thái chặt thích hợp cho xây dựng SVTH: NGUYỄN HỬU KHA – MSSV:1511070089 TRANG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LƯƠNG TỒN HIỆP Tính chất vật lý học hố khoan HK2 lớp đất khu vực xây dựng cơng trình trình bày bảng sau đây: Bảng 5.1 Bảng số liệu tiêu lý lớp đất 5.1.3 ĐỊA CHẤT THỦY VĂN Kết quan trắc mực nước hố khoan với thời điểm khoan địa điểm xây dựng cho thấy: mực nước ngầm ổn định không thay đổi theo mùa, thành phần hóa học nước ngầm vị trí xây dựng khơng có khả ăn mòn bê tơng, … 5.2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN MĨNG Lựa chọn móng cho nhà cao tầng vấn đề vừa phức tạp vừa trọng yếu Việc đề cập đến nhiều nhân tố điều kiện địa chất thủy văn, lực đơn vị thi công lực thiết bị phục vụ thi công Lựa chọn hình thức móng cần phải xem xét tồn diện trải qua so sánh nhiều phương án cho đạt mục đích giá thành hạ, vật liệu tiêu hao ít, thời gian thi cơng ngắn Thời gian thi cơng móng thường chiếm khoảng 30% tổng thời gian thi cơng tồn cơng trình Vì vậy, việc rút SVTH: NGUYỄN HỬU KHA – MSSV:1511070089 TRANG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LƯƠNG TOÀN HIỆP ngắn thời gian thi cơng móng quan trọng thi cơng móng nhà cao tầng 5.2.1 GIẢ THIẾT TÍNH TỐN Việc tính tốn móng cọc đài thấp dựa vào giả thiết chủ yếu sau: - Tải trọng ngang hoàn toàn lớp đất từ đáy đài trở lên tiếp nhận Sức chịu tải cọc móng xác định cọc đơn đứng riêng lẽ, khơng kể ảnh hưởng nhóm cọc Tải trọng cơng trình qua đài cọc truyền lên cọc không trực tiếp truyền lên phần đất nằm cọc mặt tiếp giáp với đài cọc - - Khi kiểm tra cường độ đất xác định độ lún móng cọc ta xem móng cọc khối móng quy ước bao gồm cọc phần đất cọc Việc tính tốn móng khói quy ước giống tính tốn móng nơng thiên nhiên (bỏ qua ma sát mặt bên móng) Giằng móng có tác dụng tiếp thu nội lực kéo xuất nén không đều, làm tăng cường độ độ cứng khơng gian kết cấu Tuy nhiên, mơ hình tính tốn khung ta xem cột ngàm cứng vào móng nên ta bỏ qua làm việc hệ giằng 5.2.2 PHƯƠNG ÁN MÓNG CỌC KHOAN NHỒI 5.2.2.1 ƯU ĐIỂM Có sức chịu tải lớn, với đường kính lớn chiều sâu lớn chịu tải trọng tới hàng nghìn Khoan xoắn ốc tạo lỗ thi công không gây chấn động mạnh tiếng ồn lớn đến cơng trình mơi trường xung quanh nên khắc phục nhược điểm cọc đóng Có thể mở rộng đường kính tăng chiều dài cọc đến độ sâu tuỳ ý (đường kính phổ biến từ 60 - 250cm, chiều sâu đến 100m) Khi điều kiện địa chất thiết bị thi cơng cho phép, mở rộng mũi cọc mở rộng thân cọc để làm tăng sức chịu tải cọc Lượng thép bố trí cọc thường so với loại cọc lắp ghép (với cọc đài thấp) Tiết kiệm phí tổn đào vận chuyển đất, cọc ngắn hay dài thiết kế địa chất tạo lỗ, nối cọc cắt cọc 5.2.2.2 NHƯỢC ĐIỂM Việc kiểm tra chất lượng cọc khoan nhồi phức tạp, gây tốn thi công Ma sát thành cọc với đất giảm đáng kể so với cọc đóng cọc ép trình khoan tạo lỗ SVTH: NGUYỄN HỬU KHA – MSSV:1511070089 TRANG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LƯƠNG TOÀN HIỆP Việc xử lý khuyết tật cọc khoan nhồi phức tạp (trong số trường hợp phải bỏ để làm cọc mới) Lượng xi măng lớn, có vấn đề đất vụn đáy lỗ, dùng ống lồng hay vữa bảo vệ vách có vấn đề lắng đọng cặn bã, chấn động tạo lỗ mà gặp cát sỏi cuội khó khăn, khoan xoắn ốc tạo lỗ gặp nước ngầm chỗ tầng tích nước tạo lỗ khó khăn nên cần dùng biện pháp xử lý Cơng nghệ thi cơng đòi hỏi kỹ thuật cao để tránh tượng phân tầng thi công bê tơng nước có áp, cọc qua lớp đất yếu có chiều dày lớn Giá thành cao so với phương án cọc đóng cọc ép xây dựng cơng trình thấp tầng (theo thống kê: cơng trình 12 tầng giá thành phương án cọc khoan nhồi cao – 2.5 lần so với phương án khác – xây dựng nhà cao tầng hay cầu lớn, phương án cọc khoan nhồi lại hợp lý hơn) 5.2.3 SỐ LIỆU TÍNH TỐN Móng cơng trình tính dựa theo giá trị nội lực nguy hiểm truyền xuống chân cột Tính tốn với cặp tổ hợp sau:      Nmax, Mxtư, Mytư, Qxtư , Qytư Mxmax, Ntư, Mytư, Qxtư ,Qytư Mymax, Ntư, Mxtư, Qxtư ,Qytư Qymax, Qxtư, Mxtư, Mytư , Ntư Qxmax, Qytư, Mxtư, Mytư , Ntư Cặp nội lực Nmax, Mxtư, Mytư, Qxtư , Qytư dùng để thiết kế cọc, đài, kiểm tra điều kiện với tổ hợp lại 5.2.4 SỐ LIỆU TÍNH TỐN Trong phạm vi đồ án ta tính tốn thiết kế cho móng khung trục 5.3 TẢI TRỌNG 5.3.1 TẢI TRỌNG TÍNH TỐN Quy đổi giá trị mơ men theo Thầy Nguyễn Đình Cống: - M2 (ETABS) = My - M3 (ETABS) = Mx - P (ETABS) = N Dựa vào bảng tổ hợp nội lực tính tốn cột ta có bảng nội lực sau: SVTH: NGUYỄN HỬU KHA – MSSV:1511070089 TRANG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LƯƠNG TOÀN HIỆP Bảng 5.2 Bảng tổ hợp chân cột khung trục Ghi chú: Mx moment quay quanh trục X (làm uốn theo phương trục Y) My moment quay quanh trục Y ( làm uốn theo phương trục X) Nhận xét: - Chênh lệch cột biên C6A C6D: N %  NC A  NC D 5180.979  4874.2017 x100%  x100  5.9%  15% NC A 5180.979 Nên ta chọn cột 6A để tính mong M1 cho cột biên khung trục - Chênh lệch cột biên C6B C6C: N %  NC 6C  N C B 8709.357  8662.822 x100%  x100  0.53%  15% NC 6C 8709.357 Nên ta chọn cột 6C để tính móng M2 cho cột khung trục SVTH: NGUYỄN HỬU KHA – MSSV:1511070089 TRANG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LƯƠNG TỒN HIỆP Ngồi lực dọc kể ta phải tính đến tải sàn tầng hầm truyền xuống móng Được tính cách nhân tải trọng phân bố 1m2 sàn(TT+HT) với diện truyền tải cộng với lực dọc cột truyền xuống Cụ thể sau: Tải trọng thường xuyên (tĩnh tải) bao gồm trọng lượng thân lớp cấu tạo sàn tầng hầm.(5.1) gstt =  i i.ni Trong đó:  i - Khối lượng riêng lớp cấu tạo thứ i  i - Chiều dày lớp cấu tạo thứ i  ni - Hệ số độ tin cậy lớp thứ i Bảng 5.3 Tĩnh tải sàn tầng hầm Loại Tải Tĩnh tải Các lớp cấu tạo  (mm)  gtc (daN/m3) (daN/m2) - vữa láng 20 1800 36 1.3 46.8 - hồ tạo dốc 50 1800 90 1.3 117 - Lớp sàn BTCT 200 2500 500 1.1 550 - lớp chống thấm 1000 1.3 3.9 n gstt (daN/m2)  = 717.7 Tổng cộng  Hoạt tải : pttham=ptt x n = 5x 1.2= 6.0 (kN/m2) =>qsanham= gstt + pttham= 7.2+6.0=13.2 (kN/m2) Trọng lượng thân tường vây BTCT (dầm 700mm) g tuong = n.b.h.γ bt = 1.1×0.2×  3.4-0.7  ×25 = 14.85 (kN/m) Tải trọng tập trung sàn tầng hầm truyền cột 6A: Ns = q tt × S = 13.2×4.4×8.1 = 470.448 (kN) Tải trọng tập trung sàn tầng hầm truyền cột 6C: Ns = q tt × S = 13.2×8.5×8.1 = 908.82 (kN) Tải trọng tập trung tường vây truyền cột 6A: N tuong = g tuong × L tuong = 14.85×8.1 = 120.28 (kN) Tổng tải trọng tập trung truyền cột 6A: N F = N s + N dk + N tuong = 470.448 + 120.28 = 590.728 (kN) Tổng tải trọng tập trung truyền cột 6C: SVTH: NGUYỄN HỬU KHA – MSSV:1511070089 TRANG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LƯƠNG TOÀN HIỆP N B = N s + N dk = 908.82 (kN) Sau cộng tải sàn hầm truyền xuống ta có bảng nội lực tính tốn sau: Bảng 5.4 Nội lực sau cộng tải sàn tầng hầm vào 5.3.2 TẢI TRỌNG TIÊU CHUẨN Tải trọng tiêu chuẩn sử dụng để tính tốn móng theo trạng thái giới hạn thứ hai (TTGH II) Tải trọng tác dụng lên móng tính từ phần mềm tải trọng tính tốn Muốn có tổ hợp tải trọng tiêu chuẩn lên móng phải làm bảng tổ hợp nội lực chân cột khác cách nhập tải trọng tiêu chuẩn tác dụng lên cơng trình Tuy nhiên, để đơn giản quy phạm cho phép dùng hệ số vượt tải trung bình n=1.15 Như vậy, tải trọng tiêu chuẩn nhận cách lấy tổ hợp tải trọng tính tốn chia cho hệ số vượt tải trung bình (5.2) N tt M tt tc Qtt tc N  ;M  ;Q  n n n tc Tải trọng tiêu chuẩn trình bày Bảng 5.5 sau: Bảng 5.5 Tải trọng tiêu chuẩn móng khung trục (hệ số vượt tải n = 1.15)\ SVTH: NGUYỄN HỬU KHA – MSSV:1511070089 TRANG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LƯƠNG TOÀN HIỆP 5.4 CHỌN SƠ BỘ KÍCH THƯỚC MĨNG 5.4.1 CHỌN SƠ BỘ CHIỀU CAO ĐÀI VÀ CHIỀU SÂU CHƠN MĨNG - Chọn chiều cao đài móng (tính theo cơng thức kinh nghiệm) (5.3): Hđ ≥ a cột + l ngàm + 20 cm = 75 + 10 + 20 = 105 cm Chọn hđ =1.5 m Trong đó:  a cột = 75 cm - Cạnh lớn tiết diện cột khung  l ngàm = 10 cm - Chiều dài phần đầu cọc ngàm vào bê tông đài cọc (l ngàm = cm ÷ 10 cm Theo mục 8.8 TCVN 10304-2014) Đối với nhà có tầng hầm thường chọn cao độ mặt đài cọc trùng với cao độ mặt sàn tầng hầm Do chọn chiều sâu chơn móng H m = khoảng cách từ MĐTN đến mặt sàn tầng hầm + hđ Hm = 3.4 +1.5 = 4.9(m) Dùng Qmax = 142.7012 kN để kiểm tra điều kiện cân áp lực ngang đáy đài theo công thức thực nghiệm sau (5.4) : h m �h φ 2Qttmax = 0.7tg(45 - ) 2γB o SVTH: NGUYỄN HỬU KHA – MSSV:1511070089 TRANG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LƯƠNG TỒN HIỆP Trong đó:     φ - Góc ma sát đất từ đáy đài trở lên (lớp 2a), φ=22.5o γ - Dung trọng đất kể từ đáy đài trở lên mặt đất, γ = 4.93 kN/m3 B - Bề rộng đài, giả thiết b = m Qttmax : lực ngang tính tốn lớn tác dụng lên đài Thay vào: h m �h = 0.7tan(45o - o 22.5 2×142.7012 )  1.77m �h m =4.9m 4.93x4 Vậy hm thỏa điều kiện cân áp lực ngang nên ta tính tốn móng với giả thiết tải ngang hoàn toàn lớp đất từ đáy đài tiếp nhận Y N tt X Df X Mtt MY tt Z B Hình 5.3 Hình minh họa đài cọc 5.4.2 CHỌN CHIỀU DÀI CỌC Dựa sở tải trọng truyền xuống móng điều kiện đất ta chọn cọc cho mũi cọc phải nằm trọng lớp đất chịu lực tốt phải kể thêm phần chiều dài cọc ngàm vào Theo mục 8.14 TCVN 10304 -2014 quy định mũi cọc phải cắm vào lớp đất tốt tối thiểu 1m : Mũi cọc nằm độ sâu (-44.5m) so với mặt đất tự nhiên, cách mặt lớp đất 2m (Cát pha bụi sét màu xám xanh, xám trắng, nâu đỏ, xám vàng, kết cấu chặt vừa) Chiều dài cọc tính gồm: đoạn bê tơng xốp đầu cọc đập bỏ l 1=1÷2m, chọn l1 = 1m: đoạn cọc ngàm vào đài khoảng l 2=5÷10cm, chọn l2=10cm, đoạn cọc đất tính từ đáy móng đến mũi cọc - Chiều dài tính tốn cọc trừ phần Df =4.9m Ltt = 13.68+10.2+5.3+3.2+0.8+3.5+2=39.68m SVTH: NGUYỄN HỬU KHA – MSSV:1511070089 TRANG 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LƯƠNG TỒN HIỆP Hình 5.12 Sơ đồ tính đài móng M1 Tính cốt thép theo phương I –I  M max  N1 �L  3280.39 �0.6  1968.23kNm2 αm = M 1968.23 �10   0.02  b R b bh o2 1.45 �340 �1352 0.25m Khoảng cách tim cọc (mục 8.13,TCVN 10304:2012) ≥ d+1m = 0.8+1 = 1.8 (m) (d: đường kính cọc) SVTH: NGUYỄN HỬU KHA – MSSV:1511070089 TRANG 32 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LƯƠNG TỒN HIỆP Hình 5.13 Mặt bố trí cọc M2 Kích thước móng M2 ta tính tốn cho móng bố trí cho móng M2 5.7.1.2 KIỂM TRA LỰC TÁC DỤNG LÊN ĐẦU CỌC CHO MĨNG M2 a Tính tồn với N ttmax, Mxmax, Mymax cho móng M2: Từ mặt bố trí cọc ta có diện tích đáy đài thực tế là: Ftt chọn = 3.4x3.4=11.56 (m2) Trọng lượng đài sau bố trí cọc: Nđtt = n.Ftt.hđ.γ = 1.1 x 11.56 x 1.5 x 25 = 476.85 kN SVTH: NGUYỄN HỬU KHA – MSSV:1511070089 TRANG 33 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LƯƠNG TỒN HIỆP Lực dọc tính tốn xác định đến đáy đài: Ntt = No + Nttđ = 10208.905 + 476.85 = 10685.755 kN Vì móng chịu tải lệch tâm theo hai phương trục x trục y, lực truyền xuống cọc xác định theo công thức sau (mục 7.1.13-TCVN 10304:2014): (5.17) N tt c , di tt N tt M xtt yi M y xi    nc yi2 xi2 Trong đó:  nc = - Là số lượng cọc móng;  M tty - Là mơmen uốn tính tốn tương ứng quanh trục y, ta có: Mtty = Mttoy + Qttox x hđ = 17.63+18.49x 1,5 = 45.36 kN.m  Với Mttoy - Là momen uốn tính tốn đỉnh đài quanh trục y  Qttox – Là lực cắt tính tốn đỉnh đài theo trục x  Hđ = 1,5 m - Là chiều cao đài  Mttx - Là mômen uốn tính tốn tương ứng quanh trục X, ta có: Mttx = Mttox + Qoytt x hđ = -7.6-13.9x 1.5 = -28.45 kN.m  Với Mttox - Là momen uốn tính tốn đỉnh đài quanh trục x  Qttoy - Là lực cắt tính tốn đỉnh đài theo trục y  Hđ = 1,5 m - Là chiều cao đài;  xi, yi (m) - Là khoảng cách từ trục cọc thứ i đến trục qua trọng tâm diện tích tiết diện cọc mặt phẳng đáy đài (xem sơ đồ bố trí cọc); Bảng 5.15 Lực truyền xuống cọc M2 (Nmax) Cọ c n xi (m) -0.9 xi² (m²) 0.81 0.9 0.81 ∑xi² (m²) yi (m) 0.9 yi² (m²) 0.81 0.9 0.81 3.24 ∑yi² (m²) 3.24 -0.9 0.81 -0.9 0.81 4 0.9 0.81 -0.9 0.81 Fsb 11.6 Nđ tt 476.8 N ͭ ͭ (kN) 10685.7 Mx ͭ ͭ My ͭ ͭ (kN.m) (kN.m) -28.45 45.365 Mx ͭ ͭ (kN.m) -283.19 My ͭ ͭ (kN.m 56.21 Nc,d (kN) 2650.9 2676.1 2666.7 2691.9 Bảng 5.16 Lực truyền xuống cọc M2 (Mxmax) Cọ c n xi (m) -0.9 xi² (m²) 0.81 0.9 -0.9 ∑xi² (m²) 3.24 yi (m) 0.9 yi² (m²) 0.81 0.81 0.9 0.81 0.81 -0.9 0.81 ∑yi² (m²) 3.24 Fsb 11.6 Nđ tt 476.8 SVTH: NGUYỄN HỬU KHA – MSSV:1511070089 N ͭ ͭ (kN) 8555.98 TRANG 34 Nc,d (kN) 2044.7 2075.9 2202.0 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 4 0.9 0.81 GVHD: ThS LƯƠNG TOÀN HIỆP -0.9 2233.2 0.81 Bảng 5.17 Lực truyền xuống cọc M2 (Mymax) Ta thấy xuất phản lực lớn dãy cọc cặp số 1( Nmax) Ta có: max � �N c ,d  2691.94kN � �N c ,d  2650.93kN bt Trọng lượng thân cọc: Pc  n. dn Lc Fc  1.1�25 �41.18 �0.5024  568.94 kN - Kiểm tra lực truyền xuống cọc: N cmax ,d + Pc = 2691.94+568.94 = 3260.88 kN < Rc,d = 4090 kN  Cọc đủ khả chịu tải Thỏa mãn điều kiện lực truyền xuống cọc, chênh lệch lực truyền xuống cọc sức chịu tải cọc nhỏ nên chọn cọc có đường kính chiều sâu chôn cọc đạt yêu cầu N cmin ,d Mặt khác chống nhổ = 2650.93 kN > nên ta khơng phải tính tốn kiểm tra theo điều kiện b Kiểm tra cọc làm việc theo nhóm Hiệu ứng nhóm lên sức chịu tải cọc ảnh hưởng lẫn cọc nhóm , nên sức chịu tải cọc nhóm khác với cọc đơn Cơng thức hiệu ứng nhóm thường sử dụng tính tốn móng cọc có dạng sau: (5.18) (5.19) Trong đó:  n1 = - số hàng cọc nhóm cọc  n2 = - số cọc hàng SVTH: NGUYỄN HỬU KHA – MSSV:1511070089 TRANG 35 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LƯƠNG TOÀN HIỆP  s - khoảng cách cọc tính từ tâm, s = d + (m) = 0.8 + 1= 1.8 (m)   deg   arctg - d 0.8  arctg  23.96 s 1.8 �   1 �2    1 �2 �    23.96 �� � 0.734 90 �2 �2 � � Sức chịu tải nhóm cọc: Qn hom =  nc Rc,d = 0.73 × ×4090 =11942.8 kN >Ntt= 10685.7kN Vậy thỏa điều kiện sức chịu tải nhóm cọc 5.7.2 XÁC ĐỊNH ĐỘ LÚN CHO MÓNG M2 (THEO TTGH II) 5.7.2.1 XÁC ĐỊNH KHỐI MĨNG QUY ƯỚC a Kích thước khối móng quy ước - Tính góc mở:  (5.20)  tb  (5.21)  tb  II h1   II h2    IIn hn h1  h2   hn 4o36 '�19.5  15o �10.2  15o8'�6.1  27 o32 '�3.2  16o22 ' x3.5  28o11' x �   3o (19.5  10.2  6.1  3.2  3.5  2) �4 - Kích thước đáy móng khối quy ước: Lqu = L + 2.Lc tg    = 3.4 + �41.18 �tg  30  = 7.7m Bqu = B0 + 2.L c tg    = 3.4 + �41.18 �tg   = 7.7m Trong đó:  L0 , B0 kích thước đài cọc tính từ mép cọc biên bên trái đến mép cọc biên bên phải tương ứng theo cạnh Lđ , Bđ  Lc: chiều dài tính từ đáy đài đến mũi cọc  Diện tích khối móng quy ước: Fqu = Lqu �Bqu = 7.7 × 7.7 = 15.4 m2    Chiều cao khối móng quy ước: H qu = Lc + h d = 39.6 + 1.5 = 41.18  m   SVTH: NGUYỄN HỬU KHA – MSSV:1511070089 TRANG 36 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LƯƠNG TỒN HIỆP Hình 5.15 Sơ khối móng quy ước b Chuyển tải trọng trọng tâm đáy khối móng quy ước  Tải trọng đứng N0 = NFtc + Gđài + Gđất + Gcọc Trong đó:  NFtc = 8877.3 kN – Tải trọng tiêu chuẩn cao trình mặt đài cột trục C  Gđài – Trọng lượng đài đất phía đài Gđài = Lqu.Bqu.Df.γtb = 7.7x7.7x4.9x22 = 6391.462 kN;  Gđất – Trọng lượng lớp đất từ đáy đài đến mũi cọc (có xét đến đẩy nổi) Gđất = (LquBqu -∑Fcọc).∑hiγiII SVTH: NGUYỄN HỬU KHA – MSSV:1511070089 TRANG 37 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LƯƠNG TOÀN HIỆP = (7.7 x 7.7 - 4x0.5024)x(19.5x4.93+10.2x5.82+6.1x9.15+3.2x9.71+3.5x9.8+2x15.86) = 17665.6kN;  Gcọc – Trọng lượng cọc Gcọc = ncAcọcLđn = 4x0.5024x39.6x25 =1989.5 kN Vậy: N0 = 8877.3+6391.462+17665.6+1989.5= 34923.86 kN  Momen - Momen tiêu chuẩn tâm đáy khối móng qui ước: (5.22) M0 = Mtc + Qtc(L + hđài) Suy ra: M0ytc = 17.63 +18.49 x (41.18+1.5) = 806.78kNm Suy ra: M0xtc = - 7.6-13.9x41.18 = -580kNm  - Tính áp lực đáy khối móng quy ước truyền cho Độ lệch tâm: (5.23) eB ,qu  eL ,qu  - | M 0tcx | | 580 |   0.01m N0 34923.86 | M 0tcy | N0  860.78  0.02m 34923.86 Áp lực tiêu chuẩn đáy khối móng qui ước: tc Pmax  (5.24) tc Pmax  N0 Lqu Bqu � � � � 34923.86 � �0.01 �0.02 � 1  � � 602.8 7.7 �7.7 � 7.7 7.7 � kN/m2 tc Pmin  (5.26) � 6eB ,qu 6eL , qu 1  � � Bqu Lqu � N0 Lqu Bqu � 6eB 6eA � 1  � � Bqu Lqu � � � � 34923.86 � �0.01 �0.02 � 1  � � 575.2 7.7 �7.7 � 7.7 7.7 � kN/m2 602.8  575.2 � Ptbtc   589( kN / m ) tc Pmin  SVTH: NGUYỄN HỬU KHA – MSSV:1511070089 TRANG 38 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LƯƠNG TOÀN HIỆP Xác định cường độ tính tốn đất đáy khối móng quy  ước RM  (5.26) m1m2 ( ABqu II'  BH M  IItb  DCII  h0 IItb ) ktc Trong đó:         ktc = - Do tiêu lý đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp (TCVN 9362:2012) m1 - Hệ số điều kiện làm việc với độ sệt trung bình IL> 0.5, m1 =1.1 (Bảng 15, TCVN 9362:2012) m2 - Hệ số điều kiện làm việc cơng trình Do cơng trình khơng thuộc loại tuyệt đối cứng nên lấy: m2 = 1.0 (Bảng 15, TCVN 9362:2012) A, B, D - Hệ số phụ thuộc vào ma sát  lớp đất đặt đáy móng khối quy ước Mũi cọc lớp đất thứ 4a có φ=28 11’ Tra bảng 14 TCVN 9362-Tiêu chuẩn thiết kế nhà cơng trình => A = 0.98, B = 4.93, D =7.4 Bqu – Cạnh ngắn khối móng qui ước, BM = 4.9 m; HM – Chiều cao khối móng qui ước, HM = 41.18 m; 'II – Dung trọng lớp đất đáy khối móng qui ước (có kể đến đẩy nổi); tbII – Dung trọng trung bình lớp đất từ đáy khối móng qui ước trở lên (có kể đến đẩy nổi);  h  IItb  � dn i h (5.27)  4.93 �19.5  5.82 �10.2  9.15 x 6.1  9.71x3.2  9.8 x3.5  15.86 x  kN / m3 41.18  CII = 4.3 kN/m2 – lực dính đơn vị đất đáy khối móng qui ước,  h0 – chiều sâu tầng hầm, h0 = 3.4 m 1.1�1 RM  (0.98 �4.9 �9.93  4.93 �41.18 �7  7.4 �4.3  3.4 �7) Suy ra: =1624kN/m2 Kiểm tra điều kiện: tc Pmax  602.8 kN/m2 < 1.2RM = 1.2x1624=1948.8 kN/m2 Ptbtc  589 kN/m2 < RM = 1624 kN/m2 Do tính tốn độ lún đất khối móng qui ước theo quan niệm biến dạng đàn hồi tuyến tính SVTH: NGUYỄN HỬU KHA – MSSV:1511070089 TRANG 39 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LƯƠNG TOÀN HIỆP 5.7.2.2 DỰ BÁO ĐỘ LÚN CỦA MÓNG M2 - Ứng suất gây lún đáy khối móng qui ước:  gl  Ptbtc   IItb H M  589  �41.18  300.7 - kN/m2 Ứng suất trọng lượng thân đất nền:  bt i hi - Chia đất đáy móng khối qui ước thành lớp phân tố có chiều dày hi  Bqu /4= 7.7/4 = 1.9 (m), chọn hi = m ( chia nhỏ xác) gl bt Từ điều kiện:  zi 0.2 zi  Xác định HCN - Cơng thức tính tốn độ lún (theo Phụ lục 3/[6]):  i gl  zi hi i 1 E i n n S   Si   i (5.28) Trong đó: βi = 0.8, lấy theo quy phạm (TCVN 9362 -2012) hi: chiều dày lớp đất phân tố thi i, hi=1 m σglzi: ứng suất gây lún lớp phân tố thứ i, σglzi= σgl.Ko với hệ số Ko tra bảng phụ thuộc Lm/Bm z/Bm; tra bảng 2.15 trang 53 tài liệu “ phân tích tính tốn móng cọc” PGS.TS Võ Phán  Ei: mô đun biến dạng lớp đất chịu nén mũi cọc     Ta có bảng tính tốn độ lún Bảng 5.13 sau: Bảng 5.18 ứng suất tải trọng trọng lượng thân Điểm Độ sâu z (m) Lm/Bm 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 z/Bm 0.1299 0.2597 0.3896 0.5195 0.6494 Ko 0.9 0.808 0.74 0.68 0.58 SVTH: NGUYỄN HỬU KHA – MSSV:1511070089 σzi,gl (kN/m²) 149.7 134.73 120.9576 110.778 101.796 86.826 σzi,bt (kN/m²) 387 396.93 406.86 416.79 426.72 436.65 TRANG 40 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LƯƠNG TỒN HIỆP Hình 5.16 Biểu đồ ứng suất tải trọng thân tải trọng đáy khối móng quy ước (kN/m2) Bảng 5.19 Bảng xác định độ lún cho móng cọc đài đơn M1 SVTH: NGUYỄN HỬU KHA – MSSV:1511070089 TRANG 41 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Lớp phân tố Bề dày (m) 1 - GVHD: ThS LƯƠNG TOÀN HIỆP σzi,gl (kN/m²) 149.7 134.73 134.73 120.9576 120.9576 110.778 110.778 101.796 101.796 86.826 Tổng Si σz,tb (kN/m²) E (kN/m²) Si (m) 142.215 9051 0.01257 127.8438 9051 0.0113 115.8678 9051 0.010241 106.287 9051 0.009394 94.311 9051 0.008336 0.0518 Phạm vi gây lún tới điểm có độ sâu 5m, so với đáy móng khối quy ước: σ zbti 436.65 = = 5.02> zi σ gl 86.82 S = 0.051 (m) = 5.1 cm  <  S = 10  cm  (Phụ lục E trang 77 TCVN 10304:2014) Vậy thỏa độ lún tuyệt đối cho phép 5.7.3 KIỂM TRA CHỌC THỦNG CHO ĐÀI ĐƠN 5.7.3.1 KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN XUYÊN THỦNG TỰ DO (α =450) Hình 5.17 Tháp nén thủng tự đài móng đơn M1  Vậy theo hình tháp nén thủng phủ lên tim cọc đài khơng bị chọc thủng theo trường hợp tháp nén thủng tự 5.7.3.2 KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN XUYÊN THỦNG HẠN CHẾ (α >450) Trường hợp: mặt bên tháp nén thủng nghiêng góc khác 45 ( trường hợp nén thủng hạn chế) SVTH: NGUYỄN HỬU KHA – MSSV:1511070089 TRANG 42 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LƯƠNG TOÀN HIỆP  Nén thủng hạn chế mặt bên bị đỡ bị chặn gối tựa vật thể đó, tháp nén thủng xảy phạm vi bị chặn với góc nghiêng mặt bên α1 > 450 hình : Hình 5.18 Nén thủng hạn chế móng ( thường xảy đế móng cọc) Hình 5.19 Tháp nén thủng hạn chế đài móng đơn M1 Pxt  Pcx  Pxt : lực gây xuyên thủng, lực gây xuyên thủng tổng phản lực đầu cọc cọc nằm tháp xuyên thủng (2.29) Pxt  N tt – �Pi ( xt ) SVTH: NGUYỄN HỬU KHA – MSSV:1511070089 TRANG 43 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LƯƠNG TOÀN HIỆP  Pcx : lực chống xuyên thủng tính sau: Pcx   Rbt um h0 (2.30) h0 C Trong đó:  α = bê tơng nặng  Ntt – lực dọc tính tốn chân cột (lấy tổ hợp Nttmax = 10208.905 kN)  P i(xt) – Phản lực đầu cọc nằm phạm vi đáy lớn tháp xuyên thủng (ở có cọc nằm phạm vi đáy lớn tháp xuyên thủng) Để thiên an toàn phản lực đầu cọc lực dọc gây ra, (không xét đến moment,lực ngang,trọng lượng thân đài đất đài) Được tính với hệ số vượt tải n= 0.9 ΣPi(xt) =  �P i ( xt ) P  � i �0.9  0(kN ) 1.15 Pxt  N tt – �Pi ( xt )  10208.905 –  10208.905kN Trong đó: bc, hc – kích thước tiết diện cột, bc = 0.7m, hc = 0.75m; h0 – chiều cao có ích đài móng, h0 = 1.5 – 0.15 = 1.35 m; Rbt – cường độ tính tốn chịu kéo bê tông, Rbt = 1050 kN/m2; c – khoảng cách từ mép cột đến mép cọc Ta có C theo phương ngang : C1 =150 mm = 0.15 m ( xem hình trên) Ta có C theo phương dọc : C2 = 525mm = 0.525m ( xem hình trên) Lấy C = max ( C1 ; C2) = 0.15m  um– Giá trị trung bình chu vi đáy đáy tháp xuyên thủng giá trị     Pcx  u m   h c  bc  2c   2(0.75  0.7  �0.15)  3.5  m   �1050 �3.5 �1.35 � 1.35 / 0.15   44651.25kN  Ta thấy Pxt < Pcx nên thỏa điều kiện chống xuyên thủng đài cọc chiều cao đài chọn hồn tồn hợp lý 5.7.4 TÍNH TỐN THÉP CHO MĨNG M2 5.7.4.1 TÍNH TỐN CỐT THÉP CHO ĐÀI Cốt thép tính tốn cho đài móng để đảm bảo khả chịu uốn đài tác dụng phản lực đầu cọc xem đài làm việc consol ngàm vào mép cột giả thiết đài tuyệt đối cứng SVTH: NGUYỄN HỬU KHA – MSSV:1511070089 TRANG 44 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS LƯƠNG TỒN HIỆP Hình 5.20 Sơ đồ tính đài móng M2 Tính cốt thép theo phương I –I  M max  (N1  N ) �L  (2650.93  2666.74) �0.5  2658.83kNm2 αm = M 2658.83 �10   0.03  b R b bh o2 1.45 �340 �1352